Avanços en tecnologia de font de llum ultraviolada extrema

Avenços en ultraviolats extremsTecnologia de la font de llum

En els darrers anys, les fonts harmòniques altes ultraviolades extremes han cridat una àmplia atenció en el camp de la dinàmica d’electrons a causa de la seva forta coherència, la durada del pols curta i l’energia de fotons elevades i s’han utilitzat en diversos estudis espectrals i d’imatge. Amb l’avanç de la tecnologia, aixòfont de llumes desenvolupa cap a una freqüència de repetició més alta, un flux de fotons més elevat, una energia de fotons més elevada i una amplada de pols més curta. Aquest avantatge no només optimitza la resolució de mesurament de fonts de llum ultraviolades extremes, sinó que també proporciona noves possibilitats per a futures tendències de desenvolupament tecnològic. Per tant, l’estudi en profunditat i la comprensió de la font de llum ultraviolada d’extrema freqüència d’alta repetició té una gran importància per dominar i aplicar la tecnologia d’avantguarda.

Per a les mesures d’espectroscòpia d’electrons a escales de temps femtosegon i atosegonda, el nombre d’esdeveniments mesurats en un sol feix sovint és insuficient, cosa que fa que fonts de llum de baixa refreqüència siguin insuficients per obtenir estadístiques fiables. Al mateix temps, la font de llum amb un baix flux de fotons reduirà la relació senyal-soroll de la imatge microscòpica durant el temps d’exposició limitat. Mitjançant l'exploració i experiments contínues, els investigadors han fet moltes millores en l'optimització del rendiment i el disseny de transmissió de la llum ultraviolada extrema d'alta repetició. La tecnologia avançada d’anàlisi espectral combinada amb la font de llum ultraviolada d’extrema freqüència d’alta 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 ultraviolades extremes, com ara les mesures de l’espectroscòpia d’electrons resoltes angulars (ARPES), requereixen un feix de llum ultraviolada extrema per il·luminar la mostra. Els electrons de la superfície de la mostra s’emocionen amb 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 la banda a prop de la banda de valència de la mostra. Per a una freqüència de baixa freqüència de llum ultraviolada extrema, perquè 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 Coulomb provocarà un eixamplament greu de la distribució de l’energia cinètica fotoelectrònica, que s’anomena efecte de càrrega de l’espai. Per tal de reduir la influència de l'efecte de càrrega espacial, cal reduir els fotoelectrons continguts a cada pols mantenint el flux de fotons constant, per la qual cosa cal conduir 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 Colúmbia Britànica del Regne Unit va realitzar una generació harmònica d’alt ordre en una cavitat de ressonància femtosegona (Tr-Arps) Experiments. La font de llum és capaç d’oferir 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 de làser de fibra dopat amb ytterbium com a font de llavors per a FSEC, i van controlar les característiques de pols a través d’un disseny personalitzat del sistema làser per minimitzar el soroll de la freqüència de desplaçament de l’embolcall (FCEO) i mantenir les característiques de compressió de pols bones a l’extrem de la cadena de l’amplificador. Per aconseguir una millora de ressonància estable dins del FSEC, utilitzen tres bucles de control de servo per al control de la retroalimentació, donant lloc a una estabilització activa a dos graus de llibertat: el temps d’anada i tornada del ciclisme de pols dins del FSEC coincideix amb el període de pols làser i el canvi de fase del camp de camp elèctric respecte al sobre de l’embolcall de pols (IE, fase de transportista, ϕceo).

Utilitzant Krypton Gas com a gas de treball, l’equip de recerca va aconseguir la generació d’harmònics d’ordre superior a la FSEC. Van realitzar mesures de TR-Arps de grafit i van observar una termiació ràpida i posterior recombinació lenta de poblacions d’electrons no excitats tèrmicament, així com la dinàmica d’estats no excitats tèrmicament, a prop del nivell Fermi per sobre de les 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 per a la reflectivitat, la compensació de dispersió, l’ajust fi de la longitud de la cavitat i el bloqueig de sincronització, que afectarà molt el múltiple de millora de la cavitat millorada per ressonància. Al mateix temps, la resposta de fase no lineal del plasma en el punt focal de la cavitat també és un repte. Per tant, actualment, aquest tipus de font de llum no s’ha convertit en l’extrem ultraviolet principalFont de llum harmònica elevada.