Avenços en ultraviolat extremtecnologia de font de llum
En els darrers anys, les fonts d'ultraviolats alts harmònics extrems han cridat una gran atenció en el camp de la dinàmica d'electrons a causa de la seva forta coherència, durada de pols curta i gran energia fotogràfica, i s'han utilitzat en diversos estudis espectrals i d'imatge. Amb l'avenç de la tecnologia, aixòfont de llums'està desenvolupant cap a una freqüència de repetició més alta, un flux de fotons més alt, una energia fotogràfica més alta i una amplada de pols més curta. Aquest avenç no només optimitza la resolució de mesura de fonts de llum ultraviolada extrema, sinó que també ofereix noves possibilitats per a futures tendències de desenvolupament tecnològic. Per tant, l'estudi i la comprensió en profunditat de la font de llum ultraviolada extrema d'alta freqüència de repetició és de gran importància per dominar i aplicar la tecnologia d'avantguarda.
Per a les mesures d'espectroscòpia d'electrons a escales de temps de femtosegons i attosegons, el nombre d'esdeveniments mesurats en un sol feix sovint és insuficient, fent que les fonts de llum de baixa freqüència siguin insuficients per obtenir estadístiques fiables. Al mateix temps, la font de llum amb baix flux de fotons reduirà la relació senyal-soroll de la imatge microscòpica durant el temps d'exposició limitat. Mitjançant l'exploració i els experiments contínues, els investigadors han fet moltes millores en l'optimització del rendiment i el disseny de la transmissió de la llum ultraviolada extrema d'alta freqüència de repetició. La tecnologia d'anàlisi espectral avançada combinada amb la font de llum ultraviolada extrema d'alta freqüència de repetició s'ha utilitzat per aconseguir la mesura d'alta precisió de l'estructura del material i el procés dinàmic electrònic.
Les aplicacions de fonts de llum ultraviolada extrema, com ara les mesures d'espectroscòpia d'electrons resolts angulars (ARPES), requereixen un feix de llum ultraviolada extrema per il·luminar la mostra. Els electrons de la superfície de la mostra són excitats a l'estat continu per la llum ultraviolada extrema, i l'energia cinètica i l'angle d'emissió dels fotoelectrons contenen la informació de l'estructura de la banda de la mostra. L'analitzador d'electrons amb funció de resolució d'angle rep els fotoelectrons radiats i obté l'estructura de banda prop de la banda de valència de la mostra. Per a una font de llum ultraviolada extrema de freqüència de repetició baixa, com que el seu pols únic conté un gran nombre de fotons, excitarà un gran nombre de fotoelectrons a la superfície de la mostra en poc temps i la interacció de Coulomb provocarà una ampliació greu de la distribució. d'energia cinètica fotoelectrònica, que s'anomena efecte de càrrega espacial. Per reduir la influència de l'efecte de càrrega espacial, cal reduir els fotoelectrons continguts en cada pols mantenint el flux de fotons constant, per la qual cosa cal impulsar ellàseramb alta freqüència de repetició per produir la font de llum ultraviolada extrema amb alta freqüència de repetició.
La tecnologia de cavitat millorada per ressonància realitza la generació d'harmònics d'alt ordre a la freqüència de repetició de MHz
Per tal d'obtenir una font de llum ultraviolada extrema amb una taxa de repetició de fins a 60 MHz, l'equip de Jones de la Universitat de la Colúmbia Britànica al Regne Unit va realitzar una generació d'harmònics d'alt ordre en una cavitat de millora de ressonància de femtosegons (fsEC) per aconseguir una pràctica pràctica. font de llum ultraviolada extrema i la va aplicar a experiments d'espectroscòpia electrònica resolta angular resolta en el temps (Tr-ARPES). La font de llum és capaç de lliurar un flux de fotons de més de 1011 números de fotons per segon amb un únic harmònic a una velocitat de repetició de 60 MHz en el rang d'energia de 8 a 40 eV. Van utilitzar un sistema làser de fibra dopada amb iterbi com a font de llavor per a fsEC i van controlar les característiques del pols mitjançant un disseny de sistema làser personalitzat per minimitzar el soroll de la freqüència de compensació de l'embolcall del portador (fCEO) i mantenir bones característiques de compressió del pols al final de la cadena de l'amplificador. Per aconseguir una millora estable de la ressonància dins del fsEC, utilitzen tres bucles de control de servo per al control de retroalimentació, donant lloc a una estabilització activa a dos graus de llibertat: el temps d'anada i tornada del cicle del pols dins del fsEC coincideix amb el període del pols làser i el canvi de fase. del portador del camp elèctric respecte a l'embolcall del pols (és a dir, fase de l'envolupant del portador, ϕCEO).
Mitjançant l'ús de gas criptó com a gas de treball, l'equip d'investigació va aconseguir la generació d'harmònics d'ordre superior en fsEC. Van realitzar mesures de Tr-ARPES de grafit i van observar una termiació ràpida i la posterior recombinació lenta de poblacions d'electrons no excitades tèrmicament, així com la dinàmica d'estats no excitats directament tèrmicament a prop del nivell de Fermi per sobre de 0, 6 eV. Aquesta font de llum proporciona una eina important per estudiar l'estructura electrònica de materials complexos. No obstant això, la generació d'harmònics d'alt ordre en fsEC té requisits molt elevats de reflectivitat, compensació de dispersió, ajust fi de la longitud de la cavitat i bloqueig de sincronització, que afectaran molt la millora múltiple de la cavitat millorada per ressonància. Al mateix temps, la resposta de fase no lineal del plasma al punt focal de la cavitat també és un repte. Per tant, actualment, aquest tipus de font de llum no s'ha convertit en l'ultraviolat extrem principalfont de llum harmònica alta.
Hora de publicació: 29-abril-2024