Framfarir í öfgafullri útfjólublári geislunljósgjafatækni
Á undanförnum árum hafa öfgafullar útfjólubláar háharmonískar geislunargjafar vakið mikla athygli á sviði rafeindafræði vegna sterkrar samfellu þeirra, stuttrar púlslengdar og mikillar ljóseindaorku og hafa verið notaðar í ýmsum litrófs- og myndgreiningarrannsóknum. Með framþróun tækni hefur þetta...ljósgjafier að þróast í átt að hærri endurtekningartíðni, hærra ljóseindaflæði, meiri ljóseindaorku og styttri púlsbreidd. Þessi framþróun hámarkar ekki aðeins mælingarupplausn öfgafullra útfjólublárra ljósgjafa heldur býður einnig upp á nýja möguleika fyrir framtíðar tækniþróun. Þess vegna er ítarleg rannsókn og skilningur á öfgafullum útfjólubláum ljósgjöfum með mikilli endurtekningartíðni mjög mikilvægur til að ná tökum á og beita nýjustu tækni.
Fyrir rafeindalitrófsmælingar á femtósekúndu- og attósekúndutímakvarða er fjöldi atburða sem mældir eru í einum geisla oft ófullnægjandi, sem gerir ljósgjafa með lága endurtíðni ófullnægjandi til að fá áreiðanlegar tölfræðiupplýsingar. Á sama tíma mun ljósgjafi með lágu ljóseindaflæði draga úr merkis-til-hávaðahlutfalli smásjármyndatöku á takmörkuðum útsetningartíma. Með stöðugum rannsóknum og tilraunum hafa vísindamenn gert margar úrbætur í afköstum og hönnun flutnings á útfjólubláu ljósi með mikilli endurtekningartíðni. Háþróuð litrófsgreiningartækni ásamt útfjólubláu ljósgjafa með mikilli endurtekningartíðni hefur verið notuð til að ná fram mjög nákvæmum mælingum á efnisbyggingu og rafeindafræðilegum kraftferlum.
Notkun öfgafullra útfjólublárra ljósgjafa, svo sem mælinga með hornupplausn rafeindaspektroskopíu (ARPES), krefst geisla af öfgafullu útfjólubláu ljósi til að lýsa upp sýnið. Rafeindirnar á yfirborði sýnisins eru örvaðar í samfellt ástand af öfgafullu útfjólubláu ljósi og hreyfiorka og útgeislunarhorn ljósrafeindanna innihalda upplýsingar um bandbyggingu sýnisins. Rafeindagreinirinn með hornupplausnarvirkni tekur á móti útgeisluðum ljósrafeindum og finnur bandbyggingu nálægt gildisbandi sýnisins. Fyrir öfgafullar útfjólubláar ljósgjafar með lága endurtekningartíðni, vegna þess að stakur púls inniheldur mikinn fjölda ljóseinda, mun hann örva mikinn fjölda ljósrafeinda á yfirborði sýnisins á stuttum tíma og Coulomb-víxlverkunin mun leiða til verulegrar aukningar á dreifingu hreyfiorku ljósrafeindanna, sem kallast rúmhleðsluáhrif. Til að draga úr áhrifum rúmhleðsluáhrifa er nauðsynlegt að minnka ljósrafeindirnar sem eru í hverjum púlsi en viðhalda stöðugu ljóseindaflæði, þannig að það er nauðsynlegt að knýja áframleysirmeð mikilli endurtekningartíðni til að framleiða öfgafullt útfjólublátt ljósgjafa með mikilli endurtekningartíðni.
Tækni með aukinni holrýmisuppbyggingu gerir kleift að mynda háþróaðar sveiflur við endurtekningartíðni MHz
Til að fá fram öfgakennda útfjólubláa ljósgjafa með endurtekningartíðni allt að 60 MHz, framkvæmdi Jones-teymið við Háskólann í Bresku Kólumbíu í Bretlandi háþróaða harmoníska myndun í femtósekúndu ómskoðunarholi (fsEC) til að ná fram hagnýtri öfgakenndri útfjólublári ljósgjafa og beitti henni í tímauppleystum hornuppleystum rafeindaspektroskopík (Tr-ARPES) tilraunum. Ljósgjafinn er fær um að skila ljóseindaflæði meira en 1011 ljóseindatölum á sekúndu með einni harmoníu við endurtekningartíðni 60 MHz á orkusviðinu 8 til 40 eV. Þeir notuðu ytterbíum-dópað trefjalaserkerfi sem frægjafa fyrir fsEC og stýrðu púlseiginleikum með sérsniðinni leysikerfishönnun til að lágmarka hávaða í burðarbylgjuhjúpsoffstíðni (fCEO) og viðhalda góðum púlsþjöppunareiginleikum í lok magnarakeðjunnar. Til að ná stöðugri ómsveifluaukningu innan fEC nota þeir þrjár servóstýringarlykkjur fyrir afturvirka stjórnun, sem leiðir til virkrar stöðugleika við tvær frígráður: hringferðartími púlshringrásarinnar innan fEC passar við púlstímabil leysigeislans og fasabreyting rafmagnsberans miðað við púlsumslagið (þ.e. fasa burðarberans, ϕCEO).
Með því að nota kryptongas sem vinnslugas náði rannsóknarhópurinn að mynda hærri samhljóma í fsEC. Þeir framkvæmdu Tr-ARPES mælingar á grafíti og fylgdust með hraðri varmamyndun og síðari hægum endurröðun á óvarmaörvuðum rafeindahópum, sem og gangverki óvarmaörvaðra ástönda nálægt Fermi-stigi yfir 0,6 eV. Þessi ljósgjafi er mikilvægt tæki til að rannsaka rafeindabyggingu flókinna efna. Hins vegar hefur myndun hærri samhljóma í fsEC mjög miklar kröfur um endurskin, dreifingarbætur, fínstillingu á holrýmislengd og samstillingarlæsingu, sem mun hafa mikil áhrif á styrkingarmargfeldi ómunarstyrkta holrýmisins. Á sama tíma er ólínuleg fasasvörun plasmasins í brennidepli holrýmisins einnig áskorun. Þess vegna hefur þessi tegund ljósgjafa ekki orðið aðalstraumur öfgafullrar útfjólublárrar geislunar eins og er.ljósgjafi með mikilli samhljóða.
Birtingartími: 29. apríl 2024