Напредок во технологијата на екстремни ултравиолетови извори на светлина

Напредок во екстремното ултравиолетово зрачењетехнологија на извор на светлина

Во последниве години, екстремните ултравиолетови извори со високи хармоници привлекоа големо внимание во областа на електронската динамика поради нивната силна кохерентност, кратко траење на импулсот и висока енергија на фотоните, и се користат во различни спектрални и сликовни студии. Со напредокот на технологијата, оваизвор на светлинасе развива кон поголема фреквенција на повторување, повисок флукс на фотони, поголема енергија на фотони и пократка ширина на импулсот. Овој напредок не само што ја оптимизира резолуцијата на мерењето на екстремните ултравиолетови извори на светлина, туку и обезбедува нови можности за идните трендови во технолошкиот развој. Затоа, длабинското проучување и разбирање на екстремните ултравиолетови извори на светлина со висока фреквенција на повторување е од големо значење за совладување и примена на најсовремена технологија.

За мерења на електронска спектроскопија на фемтосекундни и атосекундни временски скали, бројот на настани измерени во еден зрак често е недоволен, што ги прави изворите на светлина со ниска рефреквенција недоволни за добивање сигурна статистика. Во исто време, изворот на светлина со низок фотонски флукс ќе го намали односот сигнал-шум на микроскопското снимање за време на ограниченото време на експозиција. Преку континуирано истражување и експерименти, истражувачите направија многу подобрувања во оптимизацијата на приносот и дизајнот на пренос на екстремна ултравиолетова светлина со висока фреквенција на повторување. Напредната технологија за спектрална анализа во комбинација со извор на екстремна ултравиолетова светлина со висока фреквенција на повторување е искористена за да се постигне високопрецизно мерење на материјалната структура и електронскиот динамички процес.

Примените на екстремни ултравиолетови извори на светлина, како што се мерењата со аголна решена електронска спектроскопија (ARPES), бараат зрак екстремна ултравиолетова светлина за осветлување на примерокот. Електроните на површината на примерокот се возбудуваат во континуирана состојба од екстремната ултравиолетова светлина, а кинетичката енергија и аголот на емисија на фотоелектроните содржат информации за структурата на лентата на примерокот. Електронскиот анализатор со функција за аголна резолуција ги прима зрачените фотоелектрони и ја добива структурата на лентата во близина на валентната лента на примерокот. За извор на екстремна ултравиолетова светлина со ниска фреквенција на повторување, бидејќи неговиот единечен пулс содржи голем број фотони, тој ќе возбуди голем број фотоелектрони на површината на примерокот за кратко време, а Кулоновата интеракција ќе предизвика сериозно проширување на распределбата на кинетичката енергија на фотоелектроните, што се нарекува ефект на просторен полнеж. За да се намали влијанието на ефектот на просторен полнеж, потребно е да се намалат фотоелектроните содржани во секој пулс, додека се одржува константен флукс на фотони, па затоа е потребно да се управува со...ласерсо висока фреквенција на повторување за да се произведе екстремен извор на ултравиолетова светлина со висока фреквенција на повторување.

Технологијата со подобрена резонантна празнина овозможува генерирање на хармоници од висок ред на фреквенција на повторување од MHz.
За да се добие екстремен ултравиолетов извор на светлина со брзина на повторување до 60 MHz, тимот на Џонс на Универзитетот во Британска Колумбија во Обединетото Кралство изврши генерирање на хармоници од висок ред во фемтосекундна шуплина за подобрување на резонанцата (fsEC) за да се постигне практичен екстремен ултравиолетов извор на светлина и го примени во експерименти со временски разрешена аголна разрешена електронска спектроскопија (Tr-ARPES). Изворот на светлина е способен да испорача фотонски флукс од повеќе од 1011 фотонски броеви во секунда со еден хармоник со брзина на повторување од 60 MHz во енергетскиот опсег од 8 до 40 eV. Тие користеа систем за ласерски влакна допиран со итербиум како извор на почетна вредност за fsEC и ги контролираа карактеристиките на пулсот преку прилагоден дизајн на ласерскиот систем за да се минимизира шумот од фреквенцијата на поместување на обвивката на носачот (fCEO) и да се одржат добри карактеристики на компресија на пулсот на крајот од синџирот на засилувачот. За да се постигне стабилно подобрување на резонанцијата во рамките на fsEC, тие користат три серво контролни јамки за контрола на повратна информација, што резултира со активна стабилизација на два степени на слобода: времето на кружење на импулсот во рамките на fsEC се совпаѓа со периодот на ласерскиот импулс, а фазното поместување на носителот на електричното поле во однос на обвивката на импулсот (т.е. фазата на обвивката на носителот, ϕCEO).

Со користење на криптонски гас како работен гас, истражувачкиот тим постигна генерирање на хармоници од повисок ред во fsEC. Тие извршија Tr-ARPES мерења на графит и забележаа брза термија и последователна бавна рекомбинација на нетермички возбудени електронски популации, како и динамиката на нетермички директно возбудени состојби во близина на Фермиевото ниво над 0,6 eV. Овој извор на светлина обезбедува важна алатка за проучување на електронската структура на комплексни материјали. Сепак, генерирањето на хармоници од повисок ред во fsEC има многу високи барања за рефлективност, компензација на дисперзија, фино прилагодување на должината на празнината и заклучување на синхронизацијата, што во голема мера ќе влијае на повеќекратното засилување на празнината со зголемена резонанца. Во исто време, нелинеарниот фазен одговор на плазмата во фокусната точка на празнината е исто така предизвик. Затоа, во моментов, овој вид извор на светлина не станал мејнстрим екстремно ултравиолетово зрачење.извор на светлина со висока хармонија.