Pažanga ekstremalių ultravioletinių spinduliųšviesos šaltinio technologija
Pastaraisiais metais ekstremalūs ultravioletiniai aukštos harmonikos šaltiniai dėl stiprios darnos, trumpos impulsų trukmės ir didelės fotonų energijos sulaukė didelio dėmesio elektronų dinamikos srityje ir buvo naudojami įvairiuose spektriniuose ir vaizdo tyrimuose.Tobulėjant technologijoms, taišviesos šaltinisvystosi link didesnio pasikartojimo dažnio, didesnio fotonų srauto, didesnės fotonų energijos ir trumpesnio impulso pločio.Šis pažanga ne tik optimizuoja ekstremalių ultravioletinių šviesos šaltinių matavimo skiriamąją gebą, bet ir suteikia naujų galimybių ateities technologijų plėtros tendencijoms.Todėl nuodugnus didelio pasikartojimo dažnio ekstremalios ultravioletinės šviesos šaltinio tyrimas ir supratimas yra labai svarbus įsisavinant ir pritaikant pažangiausias technologijas.
Atliekant elektronų spektroskopijos matavimus femtosekundės ir attosekundės laiko skalėmis, įvykių, išmatuotų vienu pluoštu, skaičius dažnai yra nepakankamas, todėl žemo dažnio šviesos šaltinių nepakanka patikimai statistikai gauti.Tuo pačiu metu šviesos šaltinis su mažu fotonų srautu sumažins mikroskopinio vaizdo signalo ir triukšmo santykį per ribotą ekspozicijos laiką.Nuolat tyrinėdami ir eksperimentuodami, mokslininkai daug patobulino didelio pasikartojimo dažnio ekstremalios ultravioletinės šviesos derliaus optimizavimą ir perdavimo dizainą.Pažangi spektrinės analizės technologija kartu su didelio pasikartojimo dažnio ekstremalios ultravioletinės šviesos šaltiniu buvo panaudota, kad būtų galima tiksliai išmatuoti medžiagos struktūrą ir elektroninį dinaminį procesą.
Ekstremalių ultravioletinių šviesos šaltinių taikymui, pavyzdžiui, kampinės skiriamosios gebos elektronų spektroskopijos (ARPES) matavimams, mėginiui apšviesti reikalingas ekstremalios ultravioletinės šviesos spindulys.Mėginio paviršiuje esantys elektronai yra sužadinami iki nuolatinės būsenos ekstremalia ultravioletine šviesa, o fotoelektronų kinetinė energija ir emisijos kampas turi informaciją apie bandinio juostos struktūrą.Elektronų analizatorius su kampo skyros funkcija priima spinduliuojamus fotoelektronus ir nustato juostos struktūrą šalia mėginio valentinės juostos.Mažo pasikartojimo dažnio ekstremalios ultravioletinės šviesos šaltinio atveju, kadangi jo viename impulse yra daug fotonų, jis per trumpą laiką sužadins daug fotoelektronų mėginio paviršiuje, o Kulono sąveika smarkiai išplės pasiskirstymą. fotoelektronų kinetinės energijos, kuri vadinama erdvės krūvio efektu.Norint sumažinti erdvės krūvio efekto įtaką, būtina mažinti kiekviename impulse esančius fotoelektronus, išlaikant pastovų fotonų srautą, todėl būtina valdytilazerissu dideliu pasikartojimo dažniu, kad būtų sukurtas ekstremalus ultravioletinės šviesos šaltinis su dideliu pasikartojimo dažniu.
Patobulinta rezonanso ertmės technologija sukuria aukšto lygio harmonikas MHz pasikartojimo dažniu
Siekdama gauti ekstremalų ultravioletinės šviesos šaltinį, kurio pasikartojimo dažnis yra iki 60 MHz, Britų Kolumbijos universiteto Jungtinėje Karalystėje Joneso komanda atliko aukšto lygio harmonikų generavimą femtosekundės rezonanso stiprinimo ertmėje (fsEC), kad pasiektų praktinį rezultatą. ekstremalios ultravioletinės šviesos šaltinį ir pritaikė jį laiko skiriamosios gebos kampinės skiriamosios gebos elektronų spektroskopijos (Tr-ARPES) eksperimentams.Šviesos šaltinis gali perduoti daugiau nei 1011 fotonų skaičiaus per sekundę fotonų srautą su viena harmonika 60 MHz pasikartojimo dažniu nuo 8 iki 40 eV energijos diapazone.Jie naudojo iterbiu legiruotą pluošto lazerinę sistemą kaip fsEC pradinį šaltinį ir valdė impulsų charakteristikas naudodami pritaikytą lazerio sistemos dizainą, kad sumažintų nešiklio gaubtinės dažnio poslinkio dažnio (fCEO) triukšmą ir išlaikytų geras impulsų suspaudimo charakteristikas stiprintuvo grandinės pabaigoje.Kad būtų pasiektas stabilus rezonanso stiprinimas fsEC viduje, grįžtamojo ryšio valdymui naudojamos trys servo valdymo kilpos, todėl aktyvus stabilizavimas dviem laisvės laipsniais: impulso ciklo trukmė fsEC viduje sutampa su lazerio impulso periodu, o fazės poslinkis. elektrinio lauko nešiklio, atsižvelgiant į impulso gaubtą (ty nešiklio gaubtinės fazės, ϕCEO).
Naudodama kriptono dujas kaip darbines dujas, tyrimų grupė pasiekė aukštesnės eilės harmonikų generavimą fsEC.Jie atliko Tr-ARPES grafito matavimus ir stebėjo greitą termiaciją ir vėlesnę lėtą netermiškai sužadintų elektronų populiacijų rekombinaciją, taip pat netermiškai tiesiogiai sužadintų būsenų dinamiką šalia Fermi lygio, viršijančio 0, 6 eV.Šis šviesos šaltinis yra svarbi priemonė sudėtingų medžiagų elektroninei struktūrai tirti.Tačiau didelės eilės harmonikų generavimui fsEC keliami labai aukšti atspindžio, dispersijos kompensavimo, tikslaus ertmės ilgio reguliavimo ir sinchronizacijos užrakinimo reikalavimai, o tai labai paveiks rezonanso sustiprintos ertmės stiprinimo kartotinį.Tuo pačiu metu netiesinis plazmos fazės atsakas ertmės židinio taške taip pat yra iššūkis.Todėl šiuo metu toks šviesos šaltinis netapo pagrindiniu ekstremaliu ultravioletiniu spinduliuaukštos harmoninės šviesos šaltinis.
Paskelbimo laikas: 2024-04-29