Avances en extremo ultravioletaTecnología de fuente de luz
En los últimos años, las fuentes armónicas altas ultravioletas extremas han atraído una amplia atención en el campo de la dinámica de los electrones debido a su fuerte coherencia, duración del pulso corto y alta energía de fotones, y se han utilizado en varios estudios espectrales y de imágenes. Con el avance de la tecnología, estofuente de luzse está desarrollando hacia una mayor frecuencia de repetición, mayor flujo de fotones, mayor energía de fotones y ancho de pulso más corto. Este avance no solo optimiza la resolución de medición de fuentes de luz ultravioleta extremas, sino que también proporciona nuevas posibilidades para futuras tendencias de desarrollo tecnológico. Por lo tanto, el estudio en profundidad y la comprensión de la fuente de luz ultravioleta extrema de alta frecuencia de repetición es de gran importancia para dominar y aplicar tecnología de punta.
Para las mediciones de espectroscopía de electrones en escalas de tiempo de femtosegundos y atosegundos, el número de eventos medidos en un solo haz es a menudo insuficiente, lo que hace que las fuentes de luz de baja referencia insuficiente para obtener estadísticas confiables. Al mismo tiempo, la fuente de luz con bajo flujo de fotones reducirá la relación señal / ruido de imágenes microscópicas durante el tiempo de exposición limitado. A través de la exploración y los experimentos continuos, los investigadores han realizado muchas mejoras en la optimización del rendimiento y el diseño de transmisión de la alta frecuencia de repetición de alta repetición, la luz ultravioleta extrema. La tecnología de análisis espectral avanzada combinada con la fuente de luz ultravioleta extrema de alta frecuencia de repetición se ha utilizado para lograr la medición de alta precisión de la estructura del material y el proceso dinámico electrónico.
Las aplicaciones de fuentes de luz ultravioleta extremas, como las mediciones de espectroscopía electrónica resuelta angular (ARPES), requieren un haz de luz ultravioleta extrema para iluminar la muestra. Los electrones en la superficie de la muestra están excitados al estado continuo por la luz ultravioleta extrema, y el ángulo de energía cinética y la emisión de los fotoelectrones contienen la información de la estructura de la banda de la muestra. El analizador de electrones con la función de resolución de ángulo recibe los fotoelectrones radiados y obtiene la estructura de la banda cerca de la banda de valencia de la muestra. Para una fuente de luz ultravioleta extrema de baja frecuencia de repetición, debido a que su pulso único contiene una gran cantidad de fotones, excitará una gran cantidad de fotoelectrones en la superficie de la muestra en poco tiempo, y la interacción de Coulomb provocará un amplio amplio de la distribución de la energía cinética de la fotoelectrones, que se llama efecto de carga espacial. Para reducir la influencia del efecto de carga espacial, es necesario reducir los fotoelectrones contenidos en cada pulso mientras se mantiene el flujo de fotones constante, por lo que es necesario conducir ellásercon alta frecuencia de repetición para producir la fuente de luz ultravioleta extrema con alta frecuencia de repetición.
La tecnología de cavidad mejorada de resonancia realiza la generación de armónicos de alto orden a la frecuencia de repetición de MHZ
Para obtener una fuente de luz ultravioleta extrema con una tasa de repetición de hasta 60 MHz, el equipo de Jones de la Universidad de Columbia Británica en el Reino Unido realizó una generación armónica de alto orden en una cavidad de mejora de resonancia de femtosegundos (FSEC) para lograr una fuente de luz ultravioleta extrema práctica y aplicada a la resolución de electrones de resolución angularmente resuelta por el tiempo. La fuente de luz es capaz de entregar un flujo de fotones de más de 1011 números de fotones por segundo con un solo armónico a una tasa de repetición de 60 MHz en el rango de energía de 8 a 40 eV. Utilizaron un sistema láser de fibra dopado con itterbium como fuente de semillas para FSEC, y las características controladas de pulso a través de un diseño de sistema láser personalizado para minimizar la frecuencia de desplazamiento de la envoltura de portador (FCEO) y mantener buenas características de compresión de pulso al final de la cadena amplificadora. Para lograr una mejora de resonancia estable dentro del FSEC, utilizan tres bucles de control de servo para el control de retroalimentación, lo que resulta en una estabilización activa a dos grados de libertad: el tiempo de ida y vuelta del ciclo de pulso dentro de la FSEC coincide con el período de pulso láser y el cambio de fase de campo de campo eléctrico con el envío de pulso (IE, la fase de la carga portadora, la fase de la carga portadora, la fase,).
Al usar el gas Krypton como gas de trabajo, el equipo de investigación logró la generación de armónicos de orden superior en FSEC. Realizaron mediciones de grafito TR-ARPS y observaron una rápida termiación y posterior recombinación lenta de poblaciones de electrones no excitadas térmicamente, así como la dinámica de estados excitados directamente directamente cerca del nivel de Fermi por encima de 0.6 eV. Esta fuente de luz proporciona una herramienta importante para estudiar la estructura electrónica de los materiales complejos. Sin embargo, la generación de armónicos de alto orden en FSEC tiene requisitos muy altos para la reflectividad, la compensación de dispersión, el ajuste fino de la longitud de la cavidad y el bloqueo de sincronización, lo que afectará en gran medida la mejora múltiple de la cavidad mejorada con resonancia. Al mismo tiempo, la respuesta de fase no lineal del plasma en el punto focal de la cavidad también es un desafío. Por lo tanto, en la actualidad, este tipo de fuente de luz no se ha convertido en el ultravioleta extremo principalFuente de luz armónica alta.
Tiempo de publicación: abril-29-2024