अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकी में प्रगति

अत्यधिक पराबैंगनी में प्रगतिप्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकी

हाल के वर्षों में, अत्यधिक पराबैंगनी उच्च हार्मोनिक स्रोतों ने अपनी मजबूत सुसंगतता, छोटी पल्स अवधि और उच्च फोटॉन ऊर्जा के कारण इलेक्ट्रॉन गतिशीलता के क्षेत्र में व्यापक ध्यान आकर्षित किया है, और विभिन्न वर्णक्रमीय और इमेजिंग अध्ययनों में इसका उपयोग किया गया है। प्रौद्योगिकी की प्रगति के साथ, यहप्रकाश स्रोतउच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति, उच्च फोटॉन प्रवाह, उच्च फोटॉन ऊर्जा और कम पल्स चौड़ाई की ओर विकसित हो रहा है। यह प्रगति न केवल अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश स्रोतों के माप रिज़ॉल्यूशन को अनुकूलित करती है, बल्कि भविष्य के तकनीकी विकास रुझानों के लिए नई संभावनाएं भी प्रदान करती है। इसलिए, अत्याधुनिक प्रौद्योगिकी में महारत हासिल करने और लागू करने के लिए उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत का गहन अध्ययन और समझ बहुत महत्वपूर्ण है।

फेमटोसेकंड और एटोसेकंड समय के पैमाने पर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी माप के लिए, एक किरण में मापी गई घटनाओं की संख्या अक्सर अपर्याप्त होती है, जिससे कम आवृत्ति वाले प्रकाश स्रोत विश्वसनीय आंकड़े प्राप्त करने के लिए अपर्याप्त हो जाते हैं। साथ ही, कम फोटॉन फ्लक्स वाला प्रकाश स्रोत सीमित एक्सपोज़र समय के दौरान सूक्ष्म इमेजिंग के सिग्नल-टू-शोर अनुपात को कम कर देगा। निरंतर अन्वेषण और प्रयोगों के माध्यम से, शोधकर्ताओं ने उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति चरम पराबैंगनी प्रकाश की उपज अनुकूलन और संचरण डिजाइन में कई सुधार किए हैं। सामग्री संरचना और इलेक्ट्रॉनिक गतिशील प्रक्रिया की उच्च परिशुद्धता माप प्राप्त करने के लिए उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत के साथ संयुक्त उन्नत वर्णक्रमीय विश्लेषण तकनीक का उपयोग किया गया है।

अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश स्रोतों के अनुप्रयोगों, जैसे कि कोणीय विभेदित इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ARPES) माप, को नमूने को रोशन करने के लिए अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश की किरण की आवश्यकता होती है। नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश द्वारा निरंतर अवस्था में उत्तेजित होते हैं, और फोटोइलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा और उत्सर्जन कोण में नमूने की बैंड संरचना की जानकारी होती है। कोण रिज़ॉल्यूशन फ़ंक्शन वाला इलेक्ट्रॉन विश्लेषक विकिरणित फोटोइलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है और नमूने के वैलेंस बैंड के पास बैंड संरचना प्राप्त करता है। कम पुनरावृत्ति आवृत्ति वाले चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत के लिए, क्योंकि इसकी एकल पल्स में बड़ी संख्या में फोटॉन होते हैं, यह थोड़े समय में नमूना सतह पर बड़ी संख्या में फोटोइलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करेगा, और कूलम्ब इंटरैक्शन वितरण में गंभीर विस्तार लाएगा। फोटोइलेक्ट्रॉन की गतिज ऊर्जा, जिसे स्पेस चार्ज प्रभाव कहा जाता है। स्पेस चार्ज प्रभाव के प्रभाव को कम करने के लिए, निरंतर फोटॉन प्रवाह को बनाए रखते हुए प्रत्येक पल्स में निहित फोटोइलेक्ट्रॉन को कम करना आवश्यक है, इसलिए इसे चलाना आवश्यक हैलेज़रउच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति के साथ अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश स्रोत का उत्पादन करने के लिए।

अनुनाद संवर्धित कैविटी तकनीक मेगाहर्ट्ज पुनरावृत्ति आवृत्ति पर उच्च क्रम हार्मोनिक्स की पीढ़ी का एहसास कराती है
60 मेगाहर्ट्ज तक की पुनरावृत्ति दर के साथ एक चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत प्राप्त करने के लिए, यूनाइटेड किंगडम में ब्रिटिश कोलंबिया विश्वविद्यालय में जोन्स टीम ने एक व्यावहारिक उपलब्धि प्राप्त करने के लिए फेमटोसेकंड अनुनाद वृद्धि गुहा (एफएसईसी) में उच्च क्रम हार्मोनिक पीढ़ी का प्रदर्शन किया। अत्यधिक पराबैंगनी प्रकाश स्रोत और इसे समय-समाधान कोणीय संकल्पित इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (Tr-ARPES) प्रयोगों में लागू किया गया। प्रकाश स्रोत 8 से 40 ईवी की ऊर्जा सीमा में 60 मेगाहर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर पर एकल हार्मोनिक के साथ प्रति सेकंड 1011 से अधिक फोटॉन संख्याओं का फोटॉन प्रवाह देने में सक्षम है। उन्होंने एफएसईसी के लिए बीज स्रोत के रूप में येटरबियम-डोप्ड फाइबर लेजर प्रणाली का उपयोग किया, और वाहक लिफाफा ऑफसेट आवृत्ति (एफसीईओ) शोर को कम करने और एम्पलीफायर श्रृंखला के अंत में अच्छी पल्स संपीड़न विशेषताओं को बनाए रखने के लिए एक अनुकूलित लेजर सिस्टम डिजाइन के माध्यम से पल्स विशेषताओं को नियंत्रित किया। एफएसईसी के भीतर स्थिर अनुनाद वृद्धि प्राप्त करने के लिए, वे फीडबैक नियंत्रण के लिए तीन सर्वो नियंत्रण लूप का उपयोग करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप स्वतंत्रता के दो डिग्री पर सक्रिय स्थिरीकरण होता है: एफएसईसी के भीतर पल्स साइक्लिंग का राउंड ट्रिप समय लेजर पल्स अवधि और चरण शिफ्ट से मेल खाता है पल्स लिफाफा (यानी, वाहक लिफाफा चरण, ϕCEO) के संबंध में विद्युत क्षेत्र वाहक का।

कार्यशील गैस के रूप में क्रिप्टन गैस का उपयोग करके, अनुसंधान टीम ने एफएसईसी में उच्च-क्रम हार्मोनिक्स की पीढ़ी हासिल की। उन्होंने ग्रेफाइट का Tr-ARPES मापन किया और गैर-थर्मल रूप से उत्तेजित इलेक्ट्रॉन आबादी के तेजी से थर्मिएशन और बाद में धीमी गति से पुनर्संयोजन के साथ-साथ 0.6 eV से ऊपर फर्मी स्तर के पास गैर-थर्मल रूप से सीधे उत्तेजित राज्यों की गतिशीलता देखी। यह प्रकाश स्रोत जटिल सामग्रियों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का अध्ययन करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण प्रदान करता है। हालाँकि, एफएसईसी में उच्च क्रम के हार्मोनिक्स की पीढ़ी में परावर्तनशीलता, फैलाव मुआवजे, गुहा की लंबाई के ठीक समायोजन और सिंक्रोनाइज़ेशन लॉकिंग की बहुत अधिक आवश्यकताएं होती हैं, जो अनुनाद-संवर्धित गुहा के संवर्द्धन गुणक को बहुत प्रभावित करेगी। साथ ही, गुहा के केंद्र बिंदु पर प्लाज्मा की गैर-रेखीय चरण प्रतिक्रिया भी एक चुनौती है। इसलिए, वर्तमान में, इस प्रकार का प्रकाश स्रोत मुख्यधारा की चरम पराबैंगनी नहीं बन पाया हैउच्च हार्मोनिक प्रकाश स्रोत.