Kemajuan dalam ultraungu ekstremteknologi sumber cahaya
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, sumber harmonik ultraungu tinggi yang ekstrem telah menarik perhatian meluas dalam bidang dinamik elektron kerana koherennya yang kuat, tempoh denyutan yang pendek dan tenaga foton yang tinggi, dan telah digunakan dalam pelbagai kajian spektrum dan pengimejan. Dengan kemajuan teknologi, inisumber cahayasedang berkembang ke arah frekuensi pengulangan yang lebih tinggi, fluks foton yang lebih tinggi, tenaga foton yang lebih tinggi dan lebar denyut yang lebih pendek. Kemajuan ini bukan sahaja mengoptimumkan resolusi pengukuran sumber cahaya ultraungu ekstrem, tetapi juga menyediakan kemungkinan baharu untuk trend pembangunan teknologi masa hadapan. Oleh itu, kajian dan pemahaman yang mendalam tentang sumber cahaya ultraungu ekstrem frekuensi pengulangan tinggi adalah sangat penting untuk menguasai dan mengaplikasikan teknologi canggih.
Bagi pengukuran spektroskopi elektron pada skala masa femtosaat dan attosaat, bilangan peristiwa yang diukur dalam satu pancaran selalunya tidak mencukupi, menjadikan sumber cahaya frekuensi rendah tidak mencukupi untuk mendapatkan statistik yang boleh dipercayai. Pada masa yang sama, sumber cahaya dengan fluks foton yang rendah akan mengurangkan nisbah isyarat-ke-bunyi pengimejan mikroskopik semasa masa pendedahan yang terhad. Melalui penerokaan dan eksperimen berterusan, para penyelidik telah membuat banyak penambahbaikan dalam pengoptimuman hasil dan reka bentuk penghantaran cahaya ultraungu ekstrem frekuensi pengulangan tinggi. Teknologi analisis spektrum canggih yang digabungkan dengan sumber cahaya ultraungu ekstrem frekuensi pengulangan tinggi telah digunakan untuk mencapai pengukuran ketepatan tinggi struktur bahan dan proses dinamik elektronik.
Aplikasi sumber cahaya ultraungu ekstrem, seperti pengukuran spektroskopi elektron terlarut sudut (ARPES), memerlukan pancaran cahaya ultraungu ekstrem untuk menerangi sampel. Elektron pada permukaan sampel teruja kepada keadaan berterusan oleh cahaya ultraungu ekstrem, dan tenaga kinetik dan Sudut pancaran fotoelektron mengandungi maklumat struktur jalur sampel. Penganalisis elektron dengan fungsi resolusi Sudut menerima fotoelektron yang dipancarkan dan memperoleh struktur jalur berhampiran jalur valens sampel. Untuk sumber cahaya ultraungu ekstrem frekuensi pengulangan rendah, kerana denyut tunggalnya mengandungi sebilangan besar foton, ia akan merangsang sebilangan besar fotoelektron pada permukaan sampel dalam masa yang singkat, dan interaksi Coulomb akan membawa pelebaran taburan tenaga kinetik fotoelektron yang serius, yang dipanggil kesan cas ruang. Untuk mengurangkan pengaruh kesan cas ruang, adalah perlu untuk mengurangkan fotoelektron yang terkandung dalam setiap denyutan sambil mengekalkan fluks foton yang malar, jadi adalah perlu untuk memaculaserdengan frekuensi pengulangan yang tinggi untuk menghasilkan sumber cahaya ultraungu ekstrem dengan frekuensi pengulangan yang tinggi.
Teknologi rongga yang dipertingkatkan resonans merealisasikan penjanaan harmonik tertib tinggi pada frekuensi pengulangan MHz
Untuk mendapatkan sumber cahaya ultraungu ekstrem dengan kadar pengulangan sehingga 60 MHz, pasukan Jones di Universiti British Columbia di United Kingdom telah menjalankan penjanaan harmonik peringkat tinggi dalam rongga peningkatan resonans femtosekon (fsEC) untuk mencapai sumber cahaya ultraungu ekstrem yang praktikal dan menggunakannya pada eksperimen spektroskopi elektron resolusi sudut bersudut masa (Tr-ARPES). Sumber cahaya ini mampu menyampaikan fluks foton lebih daripada 1011 nombor foton sesaat dengan harmonik tunggal pada kadar pengulangan 60 MHz dalam julat tenaga 8 hingga 40 eV. Mereka menggunakan sistem laser gentian yang didop ytterbium sebagai sumber benih untuk fsEC, dan mengawal ciri denyut melalui reka bentuk sistem laser tersuai untuk meminimumkan hingar frekuensi ofset sampul pembawa (fCEO) dan mengekalkan ciri mampatan denyut yang baik pada hujung rantai penguat. Untuk mencapai peningkatan resonans yang stabil dalam fsEC, mereka menggunakan tiga gelung kawalan servo untuk kawalan maklum balas, menghasilkan penstabilan aktif pada dua darjah kebebasan: masa perjalanan pergi balik kitaran denyut dalam fsEC sepadan dengan tempoh denyut laser, dan anjakan fasa pembawa medan elektrik berkenaan dengan sampul denyut (iaitu, fasa sampul pembawa, ϕCEO).
Dengan menggunakan gas kripton sebagai gas kerja, pasukan penyelidikan mencapai penjanaan harmonik tertib tinggi dalam fsEC. Mereka melakukan pengukuran Tr-ARPES grafit dan memerhatikan termiasi pantas dan penggabungan semula perlahan populasi elektron yang tidak teruja secara terma, serta dinamik keadaan teruja secara langsung yang tidak teruja secara terma berhampiran aras Fermi di atas 0.6 eV. Sumber cahaya ini menyediakan alat penting untuk mengkaji struktur elektronik bahan kompleks. Walau bagaimanapun, penjanaan harmonik tertib tinggi dalam fsEC mempunyai keperluan yang sangat tinggi untuk pemantulan, pampasan penyebaran, pelarasan halus panjang rongga dan penguncian penyegerakan, yang akan memberi kesan yang besar kepada gandaan peningkatan rongga yang dipertingkatkan resonans. Pada masa yang sama, tindak balas fasa tak linear plasma pada titik fokus rongga juga merupakan satu cabaran. Oleh itu, pada masa ini, sumber cahaya jenis ini belum menjadi ultraungu ekstrem arus perdana.sumber cahaya harmonik tinggi.
Masa siaran: 29-Apr-2024