Fortschrëtter am Beräich vun extremer UltraviolettstralungLiichtquelltechnologie
An de leschte Joren hunn extrem ultraviolett héichharmonesch Quellen am Beräich vun der Elektronendynamik wéinst hirer staarker Kohärenz, kuerzer Pulsdauer an héijer Photonenenergie vill Opmierksamkeet am Beräich vun der Elektronendynamik op sech gezunn, a goufen a verschiddene Spektral- a Bildgebungsstudien agesat. Mam Fortschrëtt vun der Technologie ass dëst ...Liichtquellentwéckelt sech a Richtung vun enger méi héijer Widderhuelungsfrequenz, engem méi héije Photonenflux, enger méi héijer Photonenenergie a méi kuerzer Pulsbreet. Dëse Fortschrëtt optimiséiert net nëmmen d'Miessopléisung vun extremen ultraviolett Liichtquellen, mä bitt och nei Méiglechkeeten fir zukünfteg technologesch Entwécklungstrends. Dofir ass dat grëndlecht Studium a Verständnis vun héich Widderhuelungsfrequenz-extrem ultraviolett Liichtquellen vu grousser Bedeitung fir d'Meeschterschaft an d'Uwendung vun der spitzer Technologie.
Fir Elektronespektroskopie-Miessunge op Femtosekond- an Attosekonden-Zäitskalaen ass d'Zuel vun den Eventer, déi an engem eenzege Stral gemooss ginn, dacks net genuch, soudatt Liichtquellen mat niddreger Refrequenz net ausreichen, fir zouverlässeg Statistiken ze kréien. Gläichzäiteg reduzéiert d'Liichtquell mat niddregem Photonenflux de Signal-Rausch-Verhältnis vun der mikroskopescher Bildgebung während der limitéierter Beliichtungszäit. Duerch kontinuéierlech Exploratioun an Experimenter hunn d'Fuerscher vill Verbesserungen an der Ausbeutoptimiséierung an dem Transmissiounsdesign vun extremer ultravioletter Liicht mat héijer Widderhuelungsfrequenz gemaach. Déi fortgeschratt Spektralanalysetechnologie a Kombinatioun mat der extremer ultravioletter Liichtquell mat héijer Widderhuelungsfrequenz gouf benotzt, fir eng héichpräzis Miessung vun der Materialstruktur an dem elektroneschen dynamesche Prozess z'erreechen.
Uwendungen vun extremen ultraviolett Liichtquellen, wéi zum Beispill d'Miessung vun der Winkelopléisungselektronenspektroskopie (ARPES), erfuerderen e Stral vun extremem ultraviolettem Liicht fir d'Prouf ze beliichten. D'Elektronen op der Uewerfläch vun der Prouf ginn duerch dat extremt ultraviolett Liicht an den kontinuéierlechen Zoustand ugereegt, an d'kinetesch Energie an den Emissiounswénkel vun de Photoelektronen enthalen d'Bandstrukturinformatioun vun der Prouf. Den Elektronenanalysator mat Winkelopléisungsfunktioun empfängt déi ausgestraalt Photoelektronen a kritt d'Bandstruktur no beim Valenzband vun der Prouf. Fir extrem ultraviolett Liichtquellen mat gerénger Widderhuelungsfrequenz, well hiren eenzegen Impuls eng grouss Zuel vu Photonen enthält, wäert se eng grouss Zuel vu Photoelektronen op der Proufuewerfläch an enger kuerzer Zäit ureegen, an d'Coulomb-Interaktioun wäert eng eescht Verbreedung vun der Verdeelung vun der kinetischer Energie vun de Photoelektronen bréngen, wat de Raumladungseffekt genannt gëtt. Fir den Afloss vum Raumladungseffekt ze reduzéieren, ass et néideg d'Photoelektronen an all Impuls ze reduzéieren, wärend de konstante Photonenflux erhale bleift, dofir ass et néideg den ... unzedreiwen.Lasermat héijer Widderhuelungsfrequenz fir déi extrem ultraviolett Liichtquell mat héijer Widderhuelungsfrequenz ze produzéieren.
Resonanzverstäerkt Kavitéitstechnologie realiséiert d'Generatioun vun héichuerdnungsharmoneschen op MHz-Wiederholungsfrequenz
Fir eng extrem ultraviolett Liichtquell mat enger Widderhuelungsquote vu bis zu 60 MHz ze kréien, huet den Jones-Team vun der University of British Columbia am Vereenegte Kinnekräich eng Generatioun vun héichuerdentlechen Harmoniken an enger Femtosekonnenresonanzverbesserungskavitéit (fsEC) duerchgefouert, fir eng praktesch extrem ultraviolett Liichtquell z'erreechen, an dës an zäitopgeléist Winkelopgeléist Elektronenspektroskopie (Tr-ARPES) Experimenter ugewannt. D'Liichtquell ass fäeg, e Photonenflux vu méi wéi 1011 Photonzuelen pro Sekonn mat enger eenzeger Harmonescher bei enger Widderhuelungsquote vu 60 MHz am Energieberäich vun 8 bis 40 eV ze liwweren. Si hunn e Ytterbium-dotiert Faserlasersystem als Somquell fir fsEC benotzt a Pulscharakteristiken duerch en personaliséierten Lasersystemdesign kontrolléiert, fir de Rauschen vum Carrier Envelope Offset Frequency (fCEO) ze minimiséieren an eng gutt Pulskompressiounscharakteristik um Enn vun der Verstärkerkette z'erhalen. Fir eng stabil Resonanzverbesserung am fsEC z'erreechen, benotze si dräi Servo-Kontrollschleifen fir d'Feedbackkontroll, wat zu enger aktiver Stabiliséierung bei zwéi Fräiheetsgraden féiert: d'Ronn- a Réckreeszäit vum Pulszyklus am fsEC entsprécht der Laserpulsperiod, an d'Phasenverschiebung vum elektresche Feldträger am Verhältnes zu der Pulsumschicht (dh. Trägerumschichtphas, ϕCEO).
Duerch d'Benotzung vu Kryptongas als Aarbechtsgas huet d'Fuerschungsteam d'Generéierung vun Harmonien vun héijer Uerdnung am fsEC erreecht. Si hunn Tr-ARPES-Miessunge vu Graphit duerchgefouert an eng séier Thermiatioun an déi spéider lues Rekombinatioun vun net-thermesch ugereegten Elektronepopulatiounen observéiert, souwéi d'Dynamik vun net-thermesch direkt ugereegten Zoustänn no beim Fermi-Niveau iwwer 0,6 eV. Dës Liichtquell bitt e wichtegt Instrument fir d'elektronesch Struktur vu komplexe Materialien ze studéieren. D'Generéierung vun Harmonien vun héijer Uerdnung am fsEC stellt awer ganz héich Ufuerderungen un d'Reflexivitéit, d'Dispersiounskompensatioun, d'Feinjustéierung vun der Kavitéitslängt an d'Synchroniséierungssperrung, wat de Verstärkungsmultiplikum vun der resonanzverstäerkter Kavitéit staark beaflosse wäert. Gläichzäiteg ass déi netlinear Phasenantwort vum Plasma am Brennpunkt vun der Kavitéit och eng Erausfuerderung. Dofir ass dës Zort Liichtquell de Moment net zum Mainstream-Extrem-Ultraviolett ginn.héich harmonesch Liichtquell.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 29. Abrëll 2024