Хэт ягаан туяаны хэт туйлшралын дэвшилгэрлийн эх үүсвэрийн технологи
Сүүлийн жилүүдэд хэт ягаан туяаны өндөр гармоник эх үүсвэрүүд нь хүчтэй когерент байдал, богино импульсийн үргэлжлэх хугацаа, өндөр фотоны энерги зэргээс шалтгаалан электрон динамикийн салбарт өргөн анхаарал татаж байгаа бөгөөд янз бүрийн спектрийн болон дүрслэлийн судалгаанд ашиглагдаж байна. Технологийн дэвшлийн ачаар энэ ньгэрлийн эх үүсвэрдавталтын давтамж өндөр, фотоны урсгал өндөр, фотоны энерги өндөр, импульсийн өргөн богиносох чиглэлд хөгжиж байна. Энэхүү дэвшил нь хэт ягаан туяаны эх үүсвэрийн хэмжилтийн нягтралыг оновчтой болгохоос гадна ирээдүйн технологийн хөгжлийн чиг хандлагад шинэ боломжуудыг нээж өгч байна. Тиймээс өндөр давталтын давтамжтай хэт ягаан туяаны эх үүсвэрийг гүнзгийрүүлэн судалж, ойлгох нь хамгийн сүүлийн үеийн технологийг эзэмших, хэрэгжүүлэхэд чухал ач холбогдолтой юм.
Фемтосекунд болон аттосекундын хугацааны хэмжүүр дээрх электрон спектроскопийн хэмжилтийн хувьд нэг цацрагт хэмжсэн үйл явдлын тоо нь ихэвчлэн хангалтгүй байдаг тул бага давтамжтай гэрлийн эх үүсвэрүүд найдвартай статистик мэдээлэл авахад хангалтгүй байдаг. Үүний зэрэгцээ, фотоны урсгал багатай гэрлийн эх үүсвэр нь хязгаарлагдмал өртөлтийн хугацаанд микроскопийн дүрслэлийн дохио-шуугианы харьцааг бууруулдаг. Тасралтгүй судалгаа, туршилтаар дамжуулан судлаачид өндөр давталтын давтамжтай хэт ягаан туяаны гарцын оновчлол болон дамжуулалтын загварт олон сайжруулалт хийсэн. Дэвшилтэт спектрийн шинжилгээний технологийг өндөр давталтын давтамжтай хэт ягаан туяаны эх үүсвэртэй хослуулан материалын бүтэц болон электрон динамик процессын өндөр нарийвчлалтай хэмжилтийг хийхэд ашигласан.
Өнцгийн шийдлийн электрон спектроскопи (ARPES) хэмжилт гэх мэт хэт хэт ягаан туяаны эх үүсвэрүүдийн хэрэглээнд дээжийг гэрэлтүүлэхийн тулд хэт хэт ягаан туяаны цацраг шаардлагатай. Дээжийн гадаргуу дээрх электронууд хэт хэт ягаан туяагаар тасралтгүй төлөвт өдөөгддөг бөгөөд фотоэлектронуудын кинетик энерги ба ялгаралтын өнцөг нь дээжийн зурвасын бүтцийн мэдээллийг агуулдаг. Өнцгийн шийдлийн функцтэй электрон анализатор нь цацраг туяатай фотоэлектронуудыг хүлээн авч, дээжийн валентийн зурвасын ойролцоох зурвасын бүтцийг олж авдаг. Бага давталтын давтамжтай хэт хэт ягаан туяаны эх үүсвэрийн хувьд түүний ганц импульс нь олон тооны фотон агуулдаг тул богино хугацаанд дээжийн гадаргуу дээр олон тооны фотоэлектронуудыг өдөөх бөгөөд Кулоны харилцан үйлчлэл нь фотоэлектроны кинетик энергийн тархалтыг ноцтой өргөжүүлэх бөгөөд үүнийг орон зайн цэнэгийн эффект гэж нэрлэдэг. Орон зайн цэнэгийн эффектийн нөлөөллийг бууруулахын тулд фотоны урсгалыг тогтмол байлгаж байхдаа импульс бүрт агуулагдах фотоэлектронуудыг багасгах шаардлагатай туллазерөндөр давталтын давтамжтай хэт хэт ягаан туяаны эх үүсвэрийг бий болгохын тулд өндөр давталтын давтамжтай.
Резонансын сайжруулсан хөндийн технологи нь MHz давталтын давтамж дээр өндөр эрэмбийн гармоник үүсгэхийг хэрэгжүүлдэг.
60 МГц хүртэл давталтын хурдтай хэт ягаан туяаны эх үүсвэрийг олж авахын тулд Их Британийн Британийн Колумбын Их Сургуулийн Жонсын баг практик хэт ягаан туяаны эх үүсвэрийг бий болгохын тулд фемтосекундын резонансын сайжруулалтын хөндийд (fsEC) өндөр дарааллын гармоник үүсэлт хийж, цаг хугацааны нарийвчлалтай өнцөгт нарийвчлалтай электрон спектроскопи (Tr-ARPES) туршилтад ашигласан. Гэрлийн эх үүсвэр нь 8-40 эВ энергийн хүрээнд 60 МГц давталтын хурдтайгаар ганц гармониктой секундэд 1011-ээс дээш фотоны тооны фотоны урсгалыг дамжуулах чадвартай. Тэд fsEC-ийн үрийн эх үүсвэр болгон иттербий хольцтой шилэн лазер системийг ашигласан бөгөөд зөөгч бүрхүүлийн офсет давтамж (fCEO) шуугианыг багасгах, өсгөгчийн гинжин хэлхээний төгсгөлд импульсийн шахалтын сайн шинж чанарыг хадгалахын тулд өөрчлөн тохируулсан лазер системийн загвараар импульсийн шинж чанарыг хянасан. fsEC дотор тогтвортой резонансын сайжруулалтад хүрэхийн тулд тэд санал хүсэлтийн хяналтад гурван серво хяналтын гогцоо ашигладаг бөгөөд үүний үр дүнд хоёр чөлөөт градусын идэвхтэй тогтворжилт үүсдэг: fsEC доторх импульсийн мөчлөгийн эргэлтийн хугацаа нь лазерын импульсийн үетэй, цахилгаан орны зөөгчийн импульсийн бүрхүүлтэй (жишээ нь, зөөгч бүрхүүлийн фаз, ϕCEO) харьцуулахад фазын шилжилттэй тохирч байна.
Криптон хийг ажлын хий болгон ашигласнаар судалгааны баг fsEC-д өндөр эрэмбийн гармоник үүсгэх боломжтой болсон. Тэд бал чулууны Tr-ARPES хэмжилтийг хийж, дулаанаар өдөөгдөөгүй электрон популяцийн хурдан термиаци болон дараа нь удаан рекомбинаци, мөн 0.6 эВ-ээс дээш Ферми түвшний ойролцоо дулаанаар өдөөгдөөгүй шууд өдөөгдсөн төлөвийн динамикийг ажигласан. Энэхүү гэрлийн эх үүсвэр нь нарийн төвөгтэй материалын электрон бүтцийг судлах чухал хэрэгсэл болдог. Гэсэн хэдий ч fsEC-д өндөр эрэмбийн гармоник үүсгэх нь тусгал, тархалтын нөхөн төлбөр, хөндийн уртын нарийн тохируулга, синхрончлолын түгжээнд маш өндөр шаардлага тавьдаг бөгөөд энэ нь резонансаар сайжруулсан хөндийн сайжруулалтын үржвэрт ихээхэн нөлөөлнө. Үүний зэрэгцээ хөндийн фокусын цэг дэх плазмын шугаман бус фазын хариу үйлдэл нь бас бэрхшээлтэй тулгардаг. Тиймээс одоогоор энэ төрлийн гэрлийн эх үүсвэр нь хэт ягаан туяаны гол урсгал болоогүй байна.өндөр гармоник гэрлийн эх үүсвэр.
Нийтэлсэн цаг: 2024 оны 4-р сарын 29