चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत प्रौद्योगिकी में प्रगति

चरम पराबैंगनी प्रकाश 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 उनका उपयोग किया गया है। प्रौद्योगिकी की उन्नति के साथ, यहप्रकाश स्रोतउच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति, उच्च फोटॉन प्रवाह, उच्च फोटॉन ऊर्जा और छोटी पल्स चौड़ाई की ओर विकसित हो रहा है। यह प्रगति न केवल चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोतों के माप संकल्प को अनुकूलित करती है, बल्कि भविष्य के तकनीकी विकास के रुझानों के लिए नई संभावनाएं भी प्रदान करती है। इसलिए, उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत का गहन अध्ययन और समझ अत्याधुनिक तकनीक में महारत हासिल करने और उसे लागू करने के लिए बहुत महत्वपूर्ण है।

फेमटोसेकंड और एटोसेकंड समय के पैमाने पर इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी माप के लिए, एक ही बीम में मापी गई घटनाओं की संख्या अक्सर अपर्याप्त होती है, जिससे विश्वसनीय आँकड़े प्राप्त करने के लिए कम आवृत्ति वाले प्रकाश स्रोत 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 के उपज अनुकूलन और संचरण डिजाइन में कई सुधार किए हैं। उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत के साथ संयुक्त उन्नत वर्णक्रमीय विश्लेषण तकनीक का उपयोग सामग्री संरचना और इलेक्ट्रॉनिक गतिशील प्रक्रिया के उच्च परिशुद्धता माप को प्राप्त करने के लिए किया गया है।

चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोतों के अनुप्रयोग, जैसे कि कोणीय संकल्पित इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ARPES) माप, को नमूने को रोशन करने के लिए चरम पराबैंगनी प्रकाश की किरण की आवश्यकता होती है। नमूने की सतह पर इलेक्ट्रॉन चरम पराबैंगनी प्रकाश द्वारा निरंतर अवस्था में उत्तेजित होते हैं, और फोटोइलेक्ट्रॉनों की गतिज ऊर्जा और उत्सर्जन कोण में नमूने की बैंड संरचना की जानकारी होती है। कोण संकल्प फ़ंक्शन वाला इलेक्ट्रॉन विश्लेषक विकिरणित फोटोइलेक्ट्रॉन प्राप्त करता है और नमूने के वैलेंस बैंड के पास बैंड संरचना प्राप्त करता है। कम पुनरावृत्ति आवृत्ति चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत के लिए, क्योंकि इसकी एकल पल्स में बड़ी संख्या में फोटॉन होते हैं, यह थोड़े समय में नमूने की सतह पर बड़ी संख्या में फोटोइलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करेगा, और कूलम्ब इंटरैक्शन फोटोइलेक्ट्रॉन गतिज ऊर्जा के वितरण का एक गंभीर विस्तार लाएगा, 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 फोटोइलेक्ट्रॉनों को कम करना आवश्यक है, इसलिए इसे चलाना आवश्यक हैलेज़रउच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति के साथ चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत का उत्पादन करने के लिए उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति के साथ।

अनुनाद संवर्धित गुहा प्रौद्योगिकी मेगाहर्ट्ज पुनरावृत्ति आवृत्ति पर उच्च क्रम हार्मोनिक्स की पीढ़ी को साकार करती 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 चरम पराबैंगनी प्रकाश स्रोत प्राप्त करने के लिए एक फेमटोसेकंड अनुनाद वृद्धि गुहा (एफएसईसी) में उच्च क्रम हार्मोनिक पीढ़ी का प्रदर्शन किया और इसे समय-समाधान कोणीय संकल्पित इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (टीआर-एआरपीईएस) प्रयोगों में लागू किया। प्रकाश स्रोत 8 से 40 ईवी की ऊर्जा रेंज में 60 मेगाहर्ट्ज की पुनरावृत्ति दर पर एकल हार्मोनिक के साथ प्रति सेकंड 1011 से अधिक फोटॉन संख्याओं का फोटॉन फ्लक्स देने में सक्षम है। उन्होंने एफएसईसी के लिए एक बीज स्रोत के रूप में एक यटरबियम-डोप्ड फाइबर लेजर प्रणाली का इस्तेमाल किया एफएसईसी के भीतर स्थिर अनुनाद वृद्धि को प्राप्त करने के लिए, वे फीडबैक नियंत्रण के लिए तीन सर्वो नियंत्रण लूप का उपयोग करते हैं, जिसके परिणामस्वरूप दो डिग्री स्वतंत्रता पर सक्रिय स्थिरीकरण होता है: एफएसईसी के भीतर पल्स साइकलिंग का राउंड ट्रिप समय लेजर पल्स अवधि से मेल खाता है, और पल्स लिफाफे के संबंध में विद्युत क्षेत्र वाहक का चरण बदलाव (यानी, वाहक लिफाफा चरण, ϕCEO)।

क्रिप्टन गैस को कार्यशील गैस के रूप में उपयोग करके, अनुसंधान दल ने fsEC में उच्च-क्रम हार्मोनिक्स की पीढ़ी हासिल की। ​​उन्होंने ग्रेफाइट के Tr-ARPES माप किए और गैर-थर्मली उत्तेजित इलेक्ट्रॉन आबादी के तेजी से थर्मिएशन और उसके बाद धीमी गति से पुनर्संयोजन, साथ ही 0.6 eV से ऊपर फर्मी स्तर के पास गैर-थर्मली सीधे उत्तेजित अवस्थाओं की गतिशीलता देखी। यह प्रकाश स्रोत जटिल सामग्रियों की इलेक्ट्रॉनिक संरचना का अध्ययन करने के लिए एक महत्वपूर्ण उपकरण प्रदान करता है। हालांकि, fsEC में उच्च क्रम हार्मोनिक्स की पीढ़ी में परावर्तकता, फैलाव क्षतिपूर्ति, गुहा की लंबाई का ठीक समायोजन और सिंक्रोनाइज़ेशन लॉकिंग के लिए बहुत अधिक आवश्यकताएं हैं, जो अनुनाद-वर्धित गुहा के वृद्धि 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 तरह का प्रकाश स्रोत मुख्यधारा का चरम पराबैंगनी नहीं बन पाया हैउच्च हार्मोनिक प्रकाश स्रोत.