അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ പുരോഗതി

അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റിൽ പുരോഗതിപ്രകാശ സ്രോതസ്സ് സാങ്കേതികവിദ്യ

സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, തീവ്രമായ അൾട്രാവയലറ്റ് ഹൈ ഹാർമോണിക് സ്രോതസ്സുകൾ ഇലക്ട്രോൺ ഡൈനാമിക്സ് മേഖലയിൽ അവയുടെ ശക്തമായ യോജിപ്പ്, ഹ്രസ്വ പൾസ് ദൈർഘ്യം, ഉയർന്ന ഫോട്ടോൺ ഊർജ്ജം എന്നിവ കാരണം വ്യാപകമായ ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു, കൂടാതെ വിവിധ സ്പെക്ട്രൽ, ഇമേജിംഗ് പഠനങ്ങളിൽ ഇത് ഉപയോഗിച്ചു. സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പുരോഗതിയോടെ, ഇത്പ്രകാശ സ്രോതസ്സ്ഉയർന്ന ആവർത്തന ആവൃത്തി, ഉയർന്ന ഫോട്ടോൺ ഫ്ലക്സ്, ഉയർന്ന ഫോട്ടോൺ ഊർജ്ജം, കുറഞ്ഞ പൾസ് വീതി എന്നിവയിലേക്ക് വികസിക്കുന്നു. ഈ മുന്നേറ്റം അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളുടെ അളവെടുപ്പ് റെസലൂഷൻ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുക മാത്രമല്ല, ഭാവിയിലെ സാങ്കേതിക വികസന പ്രവണതകൾക്ക് പുതിയ സാധ്യതകൾ നൽകുകയും ചെയ്യുന്നു. അതിനാൽ, അത്യാധുനിക സാങ്കേതികവിദ്യയിൽ വൈദഗ്ദ്ധ്യം നേടുന്നതിനും പ്രയോഗിക്കുന്നതിനും ഉയർന്ന ആവർത്തന ഫ്രീക്വൻസി തീവ്ര അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സിനെക്കുറിച്ച് ആഴത്തിലുള്ള പഠനവും മനസ്സിലാക്കലും വളരെ പ്രധാനമാണ്.

ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ്, അറ്റോസെക്കൻഡ് സമയ സ്കെയിലുകളിലെ ഇലക്ട്രോൺ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി അളവുകൾക്ക്, ഒരൊറ്റ ബീമിൽ അളക്കുന്ന ഇവൻ്റുകളുടെ എണ്ണം പലപ്പോഴും അപര്യാപ്തമാണ്, വിശ്വസനീയമായ സ്ഥിതിവിവരക്കണക്കുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് കുറഞ്ഞ റിഫ്രെക്വൻസി പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളെ അപര്യാപ്തമാക്കുന്നു. അതേ സമയം, കുറഞ്ഞ ഫോട്ടോൺ ഫ്ലക്സ് ഉള്ള പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് പരിമിതമായ എക്സ്പോഷർ സമയത്ത് മൈക്രോസ്കോപ്പിക് ഇമേജിംഗിൻ്റെ സിഗ്നൽ-ടു-നോയിസ് അനുപാതം കുറയ്ക്കും. തുടർച്ചയായ പര്യവേക്ഷണങ്ങളിലൂടെയും പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയും, ഉയർന്ന ആവർത്തന ആവൃത്തിയിലുള്ള അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്തിൻ്റെ വിളവ് ഒപ്റ്റിമൈസേഷനിലും ട്രാൻസ്മിഷൻ രൂപകൽപ്പനയിലും ഗവേഷകർ നിരവധി മെച്ചപ്പെടുത്തലുകൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഉയർന്ന ആവർത്തന ആവൃത്തിയിലുള്ള തീവ്ര അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സുമായി സംയോജിപ്പിച്ച വിപുലമായ സ്പെക്ട്രൽ വിശകലന സാങ്കേതികവിദ്യ മെറ്റീരിയൽ ഘടനയുടെയും ഇലക്ട്രോണിക് ചലനാത്മക പ്രക്രിയയുടെയും ഉയർന്ന കൃത്യത അളക്കാൻ ഉപയോഗിച്ചു.

കോണീയ പരിഹരിച്ച ഇലക്ട്രോൺ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (ARPES) അളവുകൾ പോലെയുള്ള അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സുകളുടെ പ്രയോഗങ്ങൾക്ക് സാമ്പിൾ പ്രകാശിപ്പിക്കുന്നതിന് അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്തിൻ്റെ ഒരു ബീം ആവശ്യമാണ്. സാമ്പിളിൻ്റെ ഉപരിതലത്തിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾ തീവ്രമായ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശത്താൽ തുടർച്ചയായ അവസ്ഥയിലേക്ക് ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഗതികോർജ്ജവും ഉദ്വമന ആംഗിളും സാമ്പിളിൻ്റെ ബാൻഡ് ഘടന വിവരങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു. ആംഗിൾ റെസലൂഷൻ ഫംഗ്‌ഷനുള്ള ഇലക്‌ട്രോൺ അനലൈസർ വികിരണം ചെയ്ത ഫോട്ടോ ഇലക്‌ട്രോണുകൾ സ്വീകരിക്കുകയും സാമ്പിളിൻ്റെ വാലൻസ് ബാൻഡിനടുത്തുള്ള ബാൻഡ് ഘടന നേടുകയും ചെയ്യുന്നു. കുറഞ്ഞ ആവർത്തന ആവൃത്തിയിലുള്ള അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സിനായി, അതിൻ്റെ സിംഗിൾ പൾസിൽ ധാരാളം ഫോട്ടോണുകൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നതിനാൽ, ഇത് സാമ്പിൾ പ്രതലത്തിൽ ധാരാളം ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉത്തേജിപ്പിക്കും, കൂടാതെ കൂലോംബ് ഇടപെടൽ വിതരണത്തിൽ ഗുരുതരമായ വർദ്ധനവ് വരുത്തും. ഫോട്ടോഇലക്ട്രോൺ ഗതികോർജ്ജം, അതിനെ സ്പേസ് ചാർജ് ഇഫക്റ്റ് എന്ന് വിളിക്കുന്നു. ബഹിരാകാശ ചാർജ് ഇഫക്റ്റിൻ്റെ സ്വാധീനം കുറയ്ക്കുന്നതിന്, സ്ഥിരമായ ഫോട്ടോൺ ഫ്ലക്സ് നിലനിർത്തിക്കൊണ്ട് ഓരോ പൾസിലും അടങ്ങിയിരിക്കുന്ന ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രോണുകൾ കുറയ്ക്കേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്, അതിനാൽ ഡ്രൈവ് ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.ലേസർഉയർന്ന ആവർത്തന ആവൃത്തിയിൽ തീവ്രമായ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്നതിന് ഉയർന്ന ആവർത്തന ആവൃത്തിയിൽ.

മെഗാഹെർട്‌സ് ആവർത്തന ആവൃത്തിയിൽ ഉയർന്ന ഓർഡർ ഹാർമോണിക്‌സിൻ്റെ ജനറേഷൻ അനുരണനം മെച്ചപ്പെടുത്തിയ കാവിറ്റി സാങ്കേതികവിദ്യ തിരിച്ചറിയുന്നു
60 മെഗാഹെർട്സ് വരെ ആവർത്തന നിരക്ക് ഉള്ള ഒരു തീവ്ര അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് ലഭിക്കുന്നതിന്, യുണൈറ്റഡ് കിംഗ്ഡത്തിലെ ബ്രിട്ടീഷ് കൊളംബിയ സർവകലാശാലയിലെ ജോൺസ് ടീം ഒരു പ്രായോഗികത കൈവരിക്കുന്നതിനായി ഒരു ഫെംറ്റോസെക്കൻഡ് റെസൊണൻസ് എൻഹാൻസ്മെൻ്റ് കാവിറ്റിയിൽ (എഫ്എസ്ഇസി) ഹൈ ഓർഡർ ഹാർമോണിക് ജനറേഷൻ നടത്തി. അങ്ങേയറ്റത്തെ അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് അത് സമയപരിധിയിലുള്ള കോണീയ പരിഹരിച്ച ഇലക്ട്രോൺ സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി (Tr-ARPES) പരീക്ഷണങ്ങളിൽ പ്രയോഗിച്ചു. 8 മുതൽ 40 eV വരെയുള്ള ഊർജ്ജ ശ്രേണിയിൽ 60 MHz ആവർത്തന നിരക്കിൽ ഒരൊറ്റ ഹാർമോണിക് ഉപയോഗിച്ച് സെക്കൻഡിൽ 1011 ഫോട്ടോൺ നമ്പറുകളിൽ കൂടുതൽ ഫോട്ടോൺ ഫ്ലക്സ് നൽകാൻ പ്രകാശ സ്രോതസ്സിന് കഴിയും. എഫ്എസ്ഇസിയുടെ വിത്ത് സ്രോതസ്സായി അവർ യെറ്റർബിയം-ഡോപ്പഡ് ഫൈബർ ലേസർ സിസ്റ്റം ഉപയോഗിച്ചു, കൂടാതെ കാരിയർ എൻവലപ്പ് ഓഫ്‌സെറ്റ് ഫ്രീക്വൻസി (എഫ്‌സിഇഒ) ശബ്ദം കുറയ്ക്കുന്നതിനും ആംപ്ലിഫയർ ശൃംഖലയുടെ അറ്റത്ത് നല്ല പൾസ് കംപ്രഷൻ സവിശേഷതകൾ നിലനിർത്തുന്നതിനും കസ്റ്റമൈസ് ചെയ്‌ത ലേസർ സിസ്റ്റം ഡിസൈനിലൂടെ പൾസ് സ്വഭാവസവിശേഷതകൾ നിയന്ത്രിച്ചു. എഫ്എസ്ഇസിക്കുള്ളിൽ സ്ഥിരതയാർന്ന അനുരണന മെച്ചപ്പെടുത്തൽ നേടുന്നതിന്, ഫീഡ്‌ബാക്ക് നിയന്ത്രണത്തിനായി അവർ മൂന്ന് സെർവോ കൺട്രോൾ ലൂപ്പുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് രണ്ട് ഡിഗ്രി സ്വാതന്ത്ര്യത്തിൽ സജീവമായ സ്ഥിരതയ്ക്ക് കാരണമാകുന്നു: എഫ്എസ്ഇസിക്കുള്ളിലെ പൾസ് സൈക്ലിംഗിൻ്റെ റൗണ്ട് ട്രിപ്പ് സമയം ലേസർ പൾസ് കാലഘട്ടവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ ഘട്ടം ഷിഫ്റ്റ്. പൾസ് എൻവലപ്പുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് വൈദ്യുത ഫീൽഡ് കാരിയറിൻ്റെ (അതായത്, കാരിയർ എൻവലപ്പ് ഘട്ടം, ϕCEO).

പ്രവർത്തന വാതകമായി ക്രിപ്‌റ്റോൺ വാതകം ഉപയോഗിക്കുന്നതിലൂടെ, ഗവേഷണ സംഘം fsEC-യിൽ ഉയർന്ന-ഓർഡർ ഹാർമോണിക്‌സിൻ്റെ ഉത്പാദനം കൈവരിച്ചു. അവർ ഗ്രാഫൈറ്റിൻ്റെ Tr-ARPES അളവുകൾ നടത്തുകയും ദ്രുതഗതിയിലുള്ള തെർമിയേഷനും തുടർന്നുള്ള സ്ലോ റീകോമ്പിനേഷനും നോൺ-തെർമലി എക്സൈറ്റഡ് ഇലക്ട്രോൺ പോപ്പുലേഷനുകളും അതുപോലെ തന്നെ 0.6 eV ന് മുകളിലുള്ള ഫെർമി ലെവലിന് സമീപമുള്ള നോൺ-തെർമലി നേരിട്ട് ഉത്തേജിതമായ അവസ്ഥകളുടെ ചലനാത്മകതയും നിരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്തു. സങ്കീർണ്ണമായ വസ്തുക്കളുടെ ഇലക്ട്രോണിക് ഘടന പഠിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു പ്രധാന ഉപകരണം ഈ പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് നൽകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, എഫ്എസ്ഇസിയിലെ ഉയർന്ന ഓർഡർ ഹാർമോണിക്‌സിൻ്റെ ജനറേഷന് പ്രതിഫലനക്ഷമത, വിസർജ്ജന നഷ്ടപരിഹാരം, അറയുടെ നീളം നന്നായി ക്രമീകരിക്കൽ, സിൻക്രൊണൈസേഷൻ ലോക്കിംഗ് എന്നിവയ്‌ക്ക് വളരെ ഉയർന്ന ആവശ്യകതകളുണ്ട്, ഇത് അനുരണനം-മെച്ചപ്പെടുത്തിയ അറയുടെ മെച്ചപ്പെടുത്തൽ ഗുണിതത്തെ വളരെയധികം ബാധിക്കും. അതേ സമയം, അറയുടെ കേന്ദ്രബിന്ദുവിലുള്ള പ്ലാസ്മയുടെ രേഖീയമല്ലാത്ത ഘട്ട പ്രതികരണവും ഒരു വെല്ലുവിളിയാണ്. അതിനാൽ, നിലവിൽ, ഇത്തരത്തിലുള്ള പ്രകാശ സ്രോതസ്സ് മുഖ്യധാരാ തീവ്ര അൾട്രാവയലറ്റായി മാറിയിട്ടില്ലഉയർന്ന ഹാർമോണിക് പ്രകാശ സ്രോതസ്സ്.