Einstakur ofurhraður leysir hluti tvö

Einstaktofurhraðinn leysirpartur tvö

Dreifing og púlsdreifing: Hópseinkun á dreifingu
Ein erfiðasta tæknilega áskorunin sem steðjar að við notkun ofurhraðra leysigeisla er að viðhalda lengd ofurstuttu púlsanna sem upphaflega gefa frá sérleysir. Ofurhröðir púlsar eru mjög viðkvæmir fyrir tímaröskun, sem gerir púlsana lengri. Þessi áhrif versna eftir því sem lengd upphafspúlsins styttist. Þó að ofurhröðir leysir geti gefið frá sér púls í 50 sekúndur er hægt að magna þá í tíma með því að nota spegla og linsur til að senda púlsinn á markstaðinn, eða jafnvel bara senda púlsinn í gegnum loft.

Þessi tímaröskun er magngreind með því að nota mælikvarða sem kallast hópseinkuð dreifing (GDD), einnig þekkt sem annars stigs dreifing. Reyndar eru líka til dreifingarhugtök af hærri röð sem geta haft áhrif á tímadreifingu ultrafart-laser púlsa, en í reynd er það venjulega nóg að skoða áhrif GDD. GDD er tíðniháð gildi sem er í línulegu hlutfalli við þykkt tiltekins efnis. Sendingarljóstækni eins og linsa, gluggi og hlutlægir hlutir hafa venjulega jákvæð GDD gildi, sem gefur til kynna að þegar þjappaðir púlsar eru búnir að gefa ljóssendingunni lengri púlstíma en þeir sem gefa frá sérleysikerfi. Íhlutir með lægri tíðni (þ.e. lengri bylgjulengdir) dreifast hraðar en íhlutir með hærri tíðni (þ.e. styttri bylgjulengdir). Þegar púlsinn fer í gegnum meira og meira efni mun bylgjulengdin í púlsinum halda áfram að lengjast lengra og lengra í tíma. Fyrir styttri púlstíma, og þar af leiðandi breiðari bandbreidd, eru þessi áhrif enn ýkt og geta leitt til verulegrar röskunar á púlstíma.

Ofurhröð laserforrit
litrófsgreiningu
Frá tilkomu ofurhraðra leysigeisla hefur litrófsspeglun verið eitt helsta notkunarsvið þeirra. Með því að draga úr lengd púls í femtósekúndur eða jafnvel attósekúndur er nú hægt að ná fram kraftmiklum ferlum í eðlisfræði, efnafræði og líffræði sem sögulega var ómögulegt að fylgjast með. Eitt af lykilferlunum er atómhreyfing og athugun á atómhreyfingu hefur aukið vísindalegan skilning á grundvallarferlum eins og sameinda titringi, sameindasundrun og orkuflutningi í ljóstillífunarpróteinum.

lífmyndatöku
Ofurhraðir leysir með hámarksafli styðja ólínuleg ferli og bæta upplausn fyrir líffræðilega myndgreiningu, svo sem fjölljóseinda smásjá. Í fjölljóseindakerfi verða tvær ljóseindir að skarast í rúmi og tíma til að mynda ólínulegt merki frá líffræðilegum miðli eða flúrljóseinda. Þessi ólínulegi vélbúnaður bætir myndupplausn með því að draga verulega úr bakgrunnsflúrljómunarmerkjum sem plaga rannsóknir á ferlum eins ljóseinda. Einfaldaður merkjabakgrunnur er sýndur. Minni örvunarsvæði fjölljóseinda smásjáarinnar kemur einnig í veg fyrir ljóseiturhrif og lágmarkar skemmdir á sýninu.

Mynd 1: Dæmi um skýringarmynd af geislabraut í tilraun með fjölljóseinda smásjá

Laser efnisvinnsla
Ofurhraðvirkir leysigjafar hafa einnig gjörbylta leysisörvinnslu og efnisvinnslu vegna þess einstaka háttar sem ultrastuttir púlsar hafa samskipti við efni. Eins og áður hefur komið fram, þegar rætt er um LDT, er ofurhröður púlstíminn hraðari en tímakvarðinn á hitadreifingu inn í grindur efnisins. Ofurhraðir leysir framleiða mun minna hitaáhrifasvæði ennanósekúndu púls leysir, sem leiðir til minni skurðartaps og nákvæmari vinnslu. Þessi meginregla á einnig við um læknisfræðilega notkun, þar sem aukin nákvæmni ultrafart-laserskurðar hjálpar til við að draga úr skemmdum á nærliggjandi vefjum og bætir upplifun sjúklings við leysiaðgerð.

Attosecond púlsar: framtíð ofurhraðra leysigeisla
Þar sem rannsóknir halda áfram að efla ofurhraðan leysigeisla er verið að þróa nýja og endurbætta ljósgjafa með styttri púlstíma. Til að öðlast innsýn í hraðari eðlisfræðilega ferla, eru margir vísindamenn að einbeita sér að myndun attósekúndupúlsa - um 10-18 sekúndur á útfjólubláu (XUV) bylgjulengdarsviði. Attosecond púlsar leyfa rekja hreyfingu rafeinda og bæta skilning okkar á rafeindabyggingu og skammtafræði. Þó að samþætting XUV attosecond leysira í iðnaðarferlum hafi enn ekki náð markverðum framförum, munu áframhaldandi rannsóknir og framfarir á þessu sviði næstum örugglega ýta þessari tækni út úr rannsóknarstofunni og inn í framleiðslu, eins og raunin hefur verið með femtosecond og picosecondleysir uppsprettur.