Avanzamenti in a tecnulugia di e fonti di luce ultravioletta estrema

Avanzamenti in l'ultraviolettu estremutecnulugia di a fonte di luce

In l'ultimi anni, e fonti armoniche elevate ultraviolette estreme anu attiratu una larga attenzione in u campu di a dinamica elettronica per via di a so forte cuerenza, a corta durata di l'impulsu è l'alta energia di i fotoni, è sò state aduprate in vari studii spettrali è d'imaghjini. Cù l'avanzamentu di a tecnulugia, questufonte di lucesi sviluppa versu una frequenza di ripetizione più alta, un flussu di fotoni più altu, una energia di fotoni più alta è una larghezza di impulsu più corta. Questu avanzamentu ùn solu ottimizza a risoluzione di misurazione di e fonti di luce ultravioletta estrema, ma offre ancu nuove pussibilità per e future tendenze di sviluppu tecnologicu. Dunque, u studiu approfonditu è ​​a comprensione di a fonte di luce ultravioletta estrema ad alta frequenza di ripetizione hè di grande impurtanza per a maestria è l'applicazione di tecnulugia d'avanguardia.

Per e misurazioni di spettroscopia elettronica nantu à scale di tempu di femtosecondi è attosecondi, u numeru di eventi misurati in un unicu fasciu hè spessu insufficiente, rendendu e fonti di luce à bassa rifrequenza insufficienti per ottene statistiche affidabili. À u listessu tempu, a fonte di luce cù un flussu di fotoni bassu riducerà u rapportu segnale-rumore di l'imaghjini microscopiche durante u tempu di esposizione limitatu. Attraversu l'esplorazione è l'esperimenti cuntinui, i circadori anu fattu parechji miglioramenti in l'ottimizazione di u rendimentu è in u disignu di trasmissione di a luce ultravioletta estrema à alta frequenza di ripetizione. A tecnulugia avanzata di analisi spettrale cumminata cù a fonte di luce ultravioletta estrema à alta frequenza di ripetizione hè stata aduprata per ottene a misurazione di alta precisione di a struttura di u materiale è di u prucessu dinamicu elettronicu.

L'applicazioni di fonti di luce ultravioletta estrema, cum'è e misurazioni di spettroscopia elettronica risolta angulare (ARPES), necessitanu un fasciu di luce ultravioletta estrema per illuminà u campione. L'elettroni nantu à a superficia di u campione sò eccitati à u statu cuntinuu da a luce ultravioletta estrema, è l'energia cinetica è l'angulu di emissione di i fotoelettroni cuntenenu l'infurmazioni di a struttura di a banda di u campione. L'analizzatore di elettroni cù funzione di risoluzione angulare riceve i fotoelettroni irradiati è ottiene a struttura di a banda vicinu à a banda di valenza di u campione. Per a fonte di luce ultravioletta estrema à bassa frequenza di ripetizione, postu chì u so unicu impulsu cuntene un gran numeru di fotoni, ecciterà un gran numeru di fotoelettroni nantu à a superficia di u campione in pocu tempu, è l'interazione Coulomb porterà à un seriu allargamentu di a distribuzione di l'energia cinetica di i fotoelettroni, chì hè chjamatu effettu di carica spaziale. Per riduce l'influenza di l'effettu di carica spaziale, hè necessariu riduce i fotoelettroni cuntenuti in ogni impulsu mantenendu u flussu di fotoni costante, dunque hè necessariu guidà ulasercù alta frequenza di ripetizione per pruduce a fonte di luce ultravioletta estrema cù alta frequenza di ripetizione.

A tecnulugia di cavità migliorata da risonanza permette a generazione di armoniche di ordine superiore à frequenza di ripetizione di MHz
Per ottene una fonte di luce ultravioletta estrema cù una frequenza di ripetizione finu à 60 MHz, a squadra Jones di l'Università di British Columbia in u Regnu Unitu hà realizatu una generazione d'armoniche d'ordine altu in una cavità di miglioramentu di risonanza di femtosecondi (fsEC) per ottene una fonte di luce ultravioletta estrema pratica è l'hà applicata à esperimenti di spettroscopia elettronica risolta angulare risolta in u tempu (Tr-ARPES). A fonte di luce hè capace di furnisce un flussu di fotoni di più di 1011 numeri di fotoni per seconda cù una sola armonica à una frequenza di ripetizione di 60 MHz in l'intervallu di energia da 8 à 40 eV. Anu utilizatu un sistema laser à fibra drogatu cù itterbiu cum'è fonte di sementi per fsEC, è anu cuntrullatu e caratteristiche di l'impulsi attraversu un cuncepimentu di sistema laser persunalizatu per minimizà u rumore di frequenza di offset di l'inviluppu di a portante (fCEO) è mantene bone caratteristiche di cumpressione di l'impulsi à a fine di a catena di l'amplificatore. Per ottene un miglioramentu di a risonanza stabile in u fsEC, utilizanu trè circuiti di servocontrollu per u cuntrollu di feedback, chì risultanu in una stabilizazione attiva à dui gradi di libertà: u tempu di andata è ritornu di u ciclu di l'impulsu in u fsEC currisponde à u periodu di l'impulsu laser, è u sfasamentu di fase di a portante di u campu elettricu rispettu à l'inviluppu di l'impulsu (vale à dì, a fase di l'inviluppu di a portante, ϕCEO).

Utilizendu u gasu kripton cum'è gasu di travagliu, a squadra di ricerca hà ottenutu a generazione di armoniche d'ordine superiore in fsEC. Anu realizatu misurazioni Tr-ARPES di grafite è anu osservatu una termiazione rapida è a successiva ricombinazione lenta di pupulazioni elettroniche eccitate micca termicamente, è ancu a dinamica di stati eccitati micca termicamente direttamente vicinu à u livellu di Fermi sopra à 0,6 eV. Sta fonte di luce furnisce un strumentu impurtante per studià a struttura elettronica di materiali cumplessi. Tuttavia, a generazione di armoniche d'ordine superiore in fsEC hà esigenze assai elevate per a riflettività, a compensazione di a dispersione, a regolazione fine di a lunghezza di a cavità è u bloccu di sincronizazione, chì influenzeranu assai u multiplu di miglioramentu di a cavità migliorata da a risonanza. À u listessu tempu, a risposta di fase non lineare di u plasma à u puntu focale di a cavità hè ancu una sfida. Dunque, attualmente, stu tipu di fonte di luce ùn hè micca diventata l'ultraviolettu estremu mainstream.fonte di luce à alta armonica.