ກ້າວຫນ້າທາງດ້ານເຕັກໂນໂລຊີແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ທີ່ສຸດ

ກ້າວຫນ້າໃນ ultraviolet ທີ່ສຸດເຕັກ​ໂນ​ໂລ​ຊີ​ແຫຼ່ງ​ແສງ​ສະ​ຫວ່າງ​

ໃນຊຸມປີມໍ່ໆມານີ້, ແຫຼ່ງປະສົມກົມກຽວຂອງ ultraviolet ສູງໄດ້ດຶງດູດຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນຂົງເຂດຂອງນະໂຍບາຍດ້ານເອເລັກໂຕຣນິກເນື່ອງຈາກຄວາມສອດຄ່ອງທີ່ເຂັ້ມແຂງ, ໄລຍະເວລາກໍາມະຈອນສັ້ນແລະພະລັງງານ photon ສູງ, ແລະໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ໃນການສຶກສາ spectral ແລະຮູບພາບຕ່າງໆ. ດ້ວຍຄວາມກ້າວຫນ້າຂອງເຕັກໂນໂລຢີ, ນີ້ແຫຼ່ງແສງກໍາລັງພັດທະນາໄປສູ່ຄວາມຖີ່ຂອງການຊໍ້າຄືນທີ່ສູງຂຶ້ນ, ໂຟຕອນ flux ສູງຂຶ້ນ, ພະລັງງານ photon ສູງຂຶ້ນ ແລະຄວາມກວ້າງຂອງກໍາມະຈອນສັ້ນລົງ. ຄວາມກ້າວຫນ້ານີ້ບໍ່ພຽງແຕ່ເພີ່ມປະສິດທິພາບການແກ້ໄຂການວັດແທກຂອງແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ທີ່ສຸດ, ແຕ່ຍັງສະຫນອງຄວາມເປັນໄປໄດ້ໃຫມ່ສໍາລັບແນວໂນ້ມການພັດທະນາເຕັກໂນໂລຢີໃນອະນາຄົດ. ດັ່ງນັ້ນ, ການສຶກສາແລະຄວາມເຂົ້າໃຈໃນຄວາມເລິກຂອງແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ທີ່ມີຄວາມຖີ່ຂອງການຄ້າງຫ້ອງທີ່ສູງແມ່ນມີຄວາມສໍາຄັນຫຼາຍສໍາລັບການຊໍານິຊໍານານແລະນໍາໃຊ້ເຕັກໂນໂລຢີທີ່ທັນສະໄຫມ.

ສໍາລັບການວັດແທກ spectroscopy ເອເລັກໂຕຣນິກໃນຂະຫນາດ femtosecond ແລະ attosecond, ຈໍານວນຂອງເຫດການທີ່ວັດແທກໃນ beam ດຽວມັກຈະບໍ່ພຽງພໍ, ເຮັດໃຫ້ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຄວາມຖີ່ຕ່ໍາບໍ່ພຽງພໍທີ່ຈະໄດ້ຮັບສະຖິຕິທີ່ເຊື່ອຖືໄດ້. ໃນເວລາດຽວກັນ, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງທີ່ມີໂຟຕອນຕ່ໍາຈະຫຼຸດລົງອັດຕາສ່ວນສັນຍານກັບສິ່ງລົບກວນຂອງການຖ່າຍຮູບກ້ອງຈຸລະທັດໃນໄລຍະເວລາຈໍາກັດ. ໂດຍຜ່ານການຂຸດຄົ້ນແລະການທົດລອງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ປັບປຸງຫຼາຍຢ່າງໃນການອອກແບບການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຜົນຜະລິດແລະລະບົບສາຍສົ່ງຂອງແສງ ultraviolet ຄວາມຖີ່ສູງຊ້ໍາຊ້ອນ. ເທກໂນໂລຍີການວິເຄາະ spectral ກ້າວຫນ້າບວກກັບຄວາມຖີ່ຂອງການຊໍ້າຄືນແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງ ultraviolet ທີ່ຮຸນແຮງໄດ້ຖືກນໍາໃຊ້ເພື່ອບັນລຸການວັດແທກຄວາມແມ່ນຍໍາສູງຂອງໂຄງສ້າງວັດສະດຸແລະຂະບວນການເຄື່ອນໄຫວເອເລັກໂຕຣນິກ.

ການນຳໃຊ້ແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ທີ່ຮຸນແຮງ, ເຊັ່ນ: ການວັດແທກ spectroscopy electron (ARPES) ທີ່ແກ້ໄຂເປັນມຸມ, ຕ້ອງການແສງ ultraviolet ທີ່ຮຸນແຮງທີ່ສຸດເພື່ອສ່ອງແສງຕົວຢ່າງ. ອິເລັກໂທຣນິກທີ່ຢູ່ເທິງພື້ນຜິວຂອງຕົວຢ່າງແມ່ນຕື່ນເຕັ້ນກັບສະຖານະຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງໂດຍແສງ ultraviolet ທີ່ຮ້າຍໄປ, ແລະພະລັງງານ kinetic ແລະມຸມການປ່ອຍອາຍພິດຂອງ photoelectrons ມີຂໍ້ມູນໂຄງສ້າງແຖບຂອງຕົວຢ່າງ. ເຄື່ອງວິເຄາະເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ມີຟັງຊັນຄວາມລະອຽດມຸມໄດ້ຮັບ photoelectrons radiated ແລະໄດ້ຮັບໂຄງສ້າງແຖບຢູ່ໃກ້ກັບແຖບ valence ຂອງຕົວຢ່າງ. ສໍາລັບແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ຄວາມຖີ່ຕ່ໍາທີ່ຊ້ໍາກັນ, ເນື່ອງຈາກວ່າກໍາມະຈອນດຽວຂອງມັນມີຈໍານວນ photon ຈໍານວນຫລາຍ, ມັນຈະກະຕຸ້ນການຈໍານວນຂະຫນາດໃຫຍ່ຂອງ photoelectrons ເທິງຫນ້າດິນຕົວຢ່າງໃນເວລາອັນສັ້ນ, ແລະການໂຕ້ຕອບ Coulomb ຈະເຮັດໃຫ້ການແຜ່ກະຈາຍຢ່າງຮຸນແຮງ. ຂອງພະລັງງານ kinetic photoelectron, ເຊິ່ງເອີ້ນວ່າຜົນກະທົບຮັບຜິດຊອບພື້ນທີ່. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນອິດທິພົນຂອງຜົນກະທົບຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍໃນອາວະກາດ, ມັນຈໍາເປັນຕ້ອງຫຼຸດຜ່ອນ photoelectrons ທີ່ມີຢູ່ໃນແຕ່ລະກໍາມະຈອນໃນຂະນະທີ່ຮັກສາການ flux photon ຄົງທີ່, ສະນັ້ນມັນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນທີ່ຈະຂັບລົດ.ເລເຊີມີຄວາມຖີ່ຂອງການຄ້າງຫ້ອງສູງເພື່ອຜະລິດແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ທີ່ສຸດທີ່ມີຄວາມຖີ່ຂອງການຄ້າງຫ້ອງສູງ.

ເທກໂນໂລຍີຊ່ອງຄອດທີ່ປັບປຸງໃຫ້ດີຂຶ້ນ Resonance ຮັບຮູ້ການຜະລິດປະສົມກົມກຽວກັນໃນລະດັບຄວາມຖີ່ MHz
ເພື່ອໃຫ້ໄດ້ແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ທີ່ຮຸນແຮງທີ່ມີອັດຕາການຄ້າງຫ້ອງສູງເຖິງ 60 MHz, ທີມງານ Jones ທີ່ມະຫາວິທະຍາໄລ British Columbia ໃນສະຫະລາຊະອານາຈັກໄດ້ປະຕິບັດການຜະລິດປະສົມກົມກຽວຕາມລໍາດັບສູງໃນຊ່ອງການປັບປຸງສຽງສະທ້ອນ femtosecond (fsEC) ເພື່ອບັນລຸການປະຕິບັດຕົວຈິງ. ແຫຼ່ງແສງ ultraviolet ທີ່ຮ້າຍກາດ ແລະນໍາໃຊ້ມັນເຂົ້າໃນການທົດລອງມຸມຫຼ່ຽມທີ່ແກ້ໄຂດ້ວຍເວລາແກ້ໄຂ electron spectroscopy (Tr-ARPES). ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງແມ່ນສາມາດສະຫນອງການ flux ຂອງ photon ຂອງຫຼາຍກ່ວາ 1011 ຕົວເລກ photon ຕໍ່ວິນາທີທີ່ມີປະສົມກົມກຽວດຽວໃນອັດຕາການຄ້າງຫ້ອງຂອງ 60 MHz ໃນລະດັບພະລັງງານຂອງ 8 ຫາ 40 eV. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ນໍາໃຊ້ລະບົບເລເຊີເສັ້ນໄຍ ytterbium-doped ເປັນແຫຼ່ງແກ່ນສໍາລັບ fsEC, ແລະຄວບຄຸມຄຸນລັກສະນະຂອງກໍາມະຈອນໂດຍຜ່ານການອອກແບບລະບົບເລເຊີທີ່ກໍາຫນົດເອງເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຖີ່ຂອງການຊົດເຊີຍຄວາມຖີ່ຂອງຊອງຈົດຫມາຍ (fCEO) ແລະຮັກສາຄຸນລັກສະນະການບີບອັດກໍາມະຈອນທີ່ດີໃນຕອນທ້າຍຂອງຕ່ອງໂສ້ເຄື່ອງຂະຫຍາຍສຽງ. ເພື່ອບັນລຸການປັບປຸງສຽງສະທ້ອນທີ່ຫມັ້ນຄົງພາຍໃນ fsEC, ພວກເຂົາເຈົ້ານໍາໃຊ້ສາມ loops ການຄວບຄຸມ servo ສໍາລັບການຄວບຄຸມຄໍາຄຶດຄໍາເຫັນ, ເຮັດໃຫ້ມີສະຖຽນລະພາບການເຄື່ອນໄຫວຢູ່ໃນສອງອົງສາຂອງອິດສະລະ: ໄລຍະເວລາການເດີນທາງຮອບຂອງວົງຈອນກໍາມະຈອນພາຍໃນ fsEC ກົງກັບໄລຍະເວລາ laser pulse, ແລະການປ່ຽນແປງໄລຍະ. ຂອງຜູ້ໃຫ້ບໍລິການພາກສະຫນາມໄຟຟ້າກ່ຽວກັບຊອງກໍາມະຈອນ (ie, ໄລຍະ envelope ຜູ້ໃຫ້ບໍລິການ, ϕCEO).

ໂດຍການນໍາໃຊ້ອາຍແກັສ krypton ເປັນອາຍແກັສທີ່ເຮັດວຽກ, ທີມງານຄົ້ນຄ້ວາໄດ້ບັນລຸການຜະລິດຂອງ harmonics ຄໍາສັ່ງທີ່ສູງຂຶ້ນໃນ fsEC. ພວກເຂົາເຈົ້າໄດ້ປະຕິບັດການວັດແທກ Tr-ARPES ຂອງ graphite ແລະສັງເກດເຫັນການລະບາຍຄວາມຮ້ອນຢ່າງໄວວາແລະການລວມຕົວຊ້າໆຂອງປະຊາກອນເອເລັກໂຕຣນິກທີ່ບໍ່ມີຄວາມຮ້ອນ, ເຊັ່ນດຽວກັນກັບການເຄື່ອນໄຫວຂອງລັດທີ່ບໍ່ມີຄວາມຕື່ນເຕັ້ນໂດຍກົງຢູ່ໃກ້ກັບລະດັບ Fermi ຂ້າງເທິງ 0.6 eV. ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງນີ້ສະຫນອງເຄື່ອງມືທີ່ສໍາຄັນສໍາລັບການສຶກສາໂຄງສ້າງເອເລັກໂຕຣນິກຂອງວັດສະດຸສະລັບສັບຊ້ອນ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການຜະລິດຂອງປະສົມກົມກຽວຄໍາສັ່ງສູງໃນ fsEC ມີຄວາມຕ້ອງການສູງຫຼາຍສໍາລັບການສະທ້ອນ, ການຊົດເຊີຍການກະຈາຍ, ການປັບຄວາມຍາວຂອງຢູ່ຕາມໂກນແລະການລັອກ synchronization, ເຊິ່ງມີຜົນກະທົບຢ່າງຫຼວງຫຼາຍຕໍ່ການປັບປຸງຄວາມຫຼາກຫຼາຍຂອງ resonance-ປັບປຸງຢູ່ຕາມໂກນ. ໃນຂະນະດຽວກັນ, ການຕອບສະ ໜອງ ໄລຍະທີ່ບໍ່ແມ່ນເສັ້ນຊື່ຂອງ plasma ຢູ່ຈຸດປະສານງານຂອງຊ່ອງຄອດກໍ່ເປັນສິ່ງທ້າທາຍ. ເພາະສະນັ້ນ, ໃນປະຈຸບັນ, ແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງຊະນິດນີ້ບໍ່ໄດ້ກາຍເປັນ ultraviolet ທີ່ສຸດໃນປະຈຸບັນແຫຼ່ງແສງສະຫວ່າງປະສົມກົມກຽວສູງ.