Fremskridt i ekstrem ultravioletLyskilde -teknologi
I de senere år har ekstreme ultraviolette høje harmoniske kilder tiltrukket bred opmærksomhed inden for elektrondynamik på grund af deres stærke sammenhæng, korte pulsvarighed og høj fotonenergi og er blevet anvendt i forskellige spektrale og billeddannelsesundersøgelser. Med teknologiens fremskridtlyskildeudvikler sig mod højere gentagelsesfrekvens, højere fotonflux, højere fotonenergi og kortere pulsbredde. Dette fremskridt optimerer ikke kun måleopløsningen af ekstreme ultraviolette lyskilder, men giver også nye muligheder for fremtidige teknologiske udviklingstendenser. Derfor er den dybdegående undersøgelse og forståelse af ekstrem-ultraviolet lyskilde med høj gentagelse frekvens af stor betydning for mestring og anvendelse af avanceret teknologi.
Ved elektronspektroskopmålinger på femtosekund og attosekund tidsskalaer er antallet af begivenheder, der er målt i en enkelt bjælke, ofte utilstrækkelig, hvilket gør lavt referekvens lyskilder utilstrækkelig til at opnå pålidelig statistik. På samme tid reducerer lyskilden med lav fotonflux signal-til-støjforholdet for mikroskopisk billeddannelse i den begrænsede eksponeringstid. Gennem kontinuerlig efterforskning og eksperimenter har forskere foretaget mange forbedringer i udbytteoptimering og transmissionsdesign af ekstremt ultraviolet lys med høj gentagelsesfrekvens. Den avancerede spektrale analyseteknologi kombineret med den ekstreme ultraviolette lyskilde med høj gentagelse er blevet brugt til at opnå den høje præcisionsmåling af materialestruktur og elektronisk dynamisk proces.
Anvendelser af ekstreme ultraviolette lyskilder, såsom vinkelopløsning af elektronspektroskopi (ARPES) målinger, kræver en stråle af ekstrem ultraviolet lys for at belyse prøven. Elektronerne på overfladen af prøven er begejstrede for den kontinuerlige tilstand af det ekstreme ultraviolette lys, og den kinetiske energi og emissionsvinklen i fotoelektronerne indeholder båndets information om prøven. Elektronanalysatoren med vinkelopløsningsfunktion modtager de udstrålede fotoelektroner og opnår båndstrukturen nær valensbåndet i prøven. For ekstrem ultraviolet lyskilde med lav gentagelsesfrekvens, fordi dens enkelte puls indeholder et stort antal fotoner, vil den begejstre et stort antal fotoelektroner på prøveoverfladen på kort tid, og Coulomb -interaktionen vil medføre en alvorlig udvidelse af fordelingen af fotoelektron kinetisk energi, der kaldes rumladningseffekten. For at reducere påvirkningen af rumladningseffekten er det nødvendigt at reducere de fotoelektroner, der er indeholdt i hver puls, mens den konstante fotonflux opretholder den konstante fotonflux, så det er nødvendigt at kørelasermed høj gentagelsesfrekvens til at producere den ekstreme ultraviolette lyskilde med høj gentagelsesfrekvens.
Resonansforbedret hulrumsteknologi realiserer genereringen af høj orden harmonik ved MHz gentagelsesfrekvens
For at opnå en ekstrem ultraviolet lyskilde med en gentagelsesgrad på op til 60 MHz, udførte Jones-teamet ved University of British Columbia i Storbritannien høj orden harmonisk generation i en femtosekund resonansforbedringshulen (Fsec) for at opnå en praktisk ekstrem ultraviolet lysskilde og anvendte det til tidsresolvolvolvolvolvet (FSEC) (TR-Arpes) Eksperimenter. Lyskilden er i stand til at levere en fotonflux på mere end 1011 fotonumre pr. Sekund med en enkelt harmonisk med en gentagelseshastighed på 60 MHz i energiområdet 8 til 40 eV. De brugte et ytterbium-dopet fiberlasersystem som en frøkilde til FSEC og kontrollerede pulsegenskaber gennem et tilpasset lasersystemdesign for at minimere bærerhylster-offsetfrekvensen (FCEO) støj og opretholde gode pulskomprimeringskarakteristika i slutningen af forstærkerkæden. For at opnå stabil resonansforbedring inden for FSEC bruger de tre servokontrolsløjfer til feedbackkontrol, hvilket resulterer i aktiv stabilisering ved to frihedsgrader: rundrejse -tiden for pulscyklingen inden for FSEC matcher laserpulsperioden og faseskiftet af det elektriske feltbærer med hensyn til pulse -indsamlingen (ie, bærerhyllefase, ϕceo).
Ved at bruge Krypton Gas som arbejdsgas opnåede forskerteamet genereringen af harmoniske af højere orden i FSEC. De udførte TR-Arpes-målinger af grafit og observerede hurtig termiering og efterfølgende langsom rekombination af ikke-termisk ophidsede elektronpopulationer såvel som dynamikken i ikke-termisk direkte ophidsede tilstande nær Fermi-niveauet over 0,6 eV. Denne lyskilde giver et vigtigt værktøj til undersøgelse af den elektroniske struktur af komplekse materialer. Imidlertid har genereringen af harmonik med høj orden i FSEC meget høje krav til refleksionsevne, spredningskompensation, fin justering af hulrumslængden og synkroniseringslåsning, hvilket i høj grad vil påvirke forbedringsmultiplen af det resonansforbedrede hulrum. På samme tid er plasmaets ikke -lineære fase -respons ved omdrejningspunktet for hulrummet også en udfordring. Derfor er denne form for lyskilde i øjeblikket ikke blevet den almindelige ekstreme ultraviolet ekstreme ultraviolethøj harmonisk lyskilde.
Posttid: Apr-29-2024