अतिनील प्रकाश स्रोत तंत्रज्ञानातील प्रगती

अतिनील किरणांमध्ये प्रगतीप्रकाश स्रोत तंत्रज्ञान

अलिकडच्या वर्षांत, अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट उच्च हार्मोनिक स्रोतांनी त्यांच्या मजबूत सुसंगतता, कमी नाडी कालावधी आणि उच्च फोटॉन उर्जेमुळे इलेक्ट्रॉन गतिशीलतेच्या क्षेत्रात व्यापक लक्ष वेधले आहे आणि विविध वर्णक्रमीय आणि इमेजिंग अभ्यासांमध्ये त्यांचा वापर केला जात आहे. तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीसह, हेप्रकाश स्रोतउच्च पुनरावृत्ती वारंवारता, उच्च फोटॉन प्रवाह, उच्च फोटॉन ऊर्जा आणि कमी पल्स रुंदीकडे विकास होत आहे. ही प्रगती केवळ अतिनील प्रकाश स्रोतांच्या मापन रिझोल्यूशनला अनुकूलित करत नाही तर भविष्यातील तांत्रिक विकास ट्रेंडसाठी नवीन शक्यता देखील प्रदान करते. म्हणूनच, अत्याधुनिक तंत्रज्ञानावर प्रभुत्व मिळविण्यासाठी आणि लागू करण्यासाठी उच्च पुनरावृत्ती वारंवारता अतिनील प्रकाश स्रोताचा सखोल अभ्यास आणि समज खूप महत्वाची आहे.

फेमटोसेकंद आणि अ‍ॅटोसेकंद टाइम स्केलवरील इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी मोजमापांसाठी, एकाच बीममध्ये मोजल्या जाणाऱ्या घटनांची संख्या अनेकदा अपुरी असते, ज्यामुळे कमी रिफ्रिक्वेन्सी प्रकाश स्रोत विश्वसनीय आकडेवारी मिळविण्यासाठी अपुरे पडतात. त्याच वेळी, कमी फोटॉन फ्लक्स असलेला प्रकाश स्रोत मर्यादित एक्सपोजर वेळेत सूक्ष्म इमेजिंगचा सिग्नल-टू-नॉइज रेशो कमी करेल. सतत शोध आणि प्रयोगांद्वारे, संशोधकांनी उच्च पुनरावृत्ती वारंवारता अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाशाच्या उत्पन्न ऑप्टिमायझेशन आणि ट्रान्समिशन डिझाइनमध्ये अनेक सुधारणा केल्या आहेत. उच्च पुनरावृत्ती वारंवारता अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश स्रोतासह एकत्रित प्रगत स्पेक्ट्रल विश्लेषण तंत्रज्ञानाचा वापर सामग्रीची रचना आणि इलेक्ट्रॉनिक गतिमान प्रक्रियेचे उच्च अचूक मापन साध्य करण्यासाठी केला गेला आहे.

अँगुलर रिझोल्व्ड इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ARPES) मोजमापांसारख्या अतिनील प्रकाश स्रोतांच्या वापरासाठी नमुना प्रकाशित करण्यासाठी अतिनील प्रकाशाचा एक किरण आवश्यक असतो. नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील इलेक्ट्रॉन अतिनील प्रकाशामुळे सतत उत्तेजित होतात आणि फोटोइलेक्ट्रॉनच्या गतिज ऊर्जा आणि उत्सर्जन कोनात नमुन्याची बँड रचना माहिती असते. अँगल रिझोल्यूशन फंक्शन असलेले इलेक्ट्रॉन विश्लेषक रेडिएटेड फोटोइलेक्ट्रॉन प्राप्त करते आणि नमुन्याच्या व्हॅलेन्स बँडजवळील बँड रचना प्राप्त करते. कमी पुनरावृत्ती वारंवारता असलेल्या अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश स्रोतासाठी, त्याच्या एका नाडीमध्ये मोठ्या प्रमाणात फोटॉन असल्याने, ते थोड्याच वेळात नमुना पृष्ठभागावर मोठ्या प्रमाणात फोटोइलेक्ट्रॉन उत्तेजित करेल आणि कूलॉम्ब परस्परसंवादामुळे फोटोइलेक्ट्रॉन गतिज उर्जेच्या वितरणात गंभीर वाढ होईल, ज्याला स्पेस चार्ज इफेक्ट म्हणतात. स्पेस चार्ज इफेक्टचा प्रभाव कमी करण्यासाठी, स्थिर फोटॉन फ्लक्स राखताना प्रत्येक नाडीमध्ये असलेले फोटोइलेक्ट्रॉन कमी करणे आवश्यक आहे, म्हणून ते चालवणे आवश्यक आहे.लेसरउच्च पुनरावृत्ती वारंवारतेसह अत्यंत अतिनील प्रकाश स्रोत तयार करण्यासाठी.

रेझोनन्स एन्हांस्ड कॅव्हिटी तंत्रज्ञानामुळे मेगाहर्ट्झ रिपीटेशन फ्रिक्वेन्सीवर उच्च दर्जाचे हार्मोनिक्स तयार होतात.
६० मेगाहर्ट्झ पर्यंत पुनरावृत्ती दर असलेला एक अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश स्रोत मिळविण्यासाठी, युनायटेड किंग्डममधील ब्रिटिश कोलंबिया विद्यापीठातील जोन्स टीमने व्यावहारिक अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट प्रकाश स्रोत साध्य करण्यासाठी फेमटोसेकंद रेझोनन्स एन्हांसमेंट कॅव्हिटी (fsEC) मध्ये उच्च दर्जाचे हार्मोनिक जनरेशन केले आणि ते टाइम-रिझोल्ड अँगुलर रिझोल्ड इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (Tr-ARPES) प्रयोगांमध्ये लागू केले. प्रकाश स्रोत ८ ते ४० eV च्या ऊर्जा श्रेणीमध्ये ६० मेगाहर्ट्झच्या पुनरावृत्ती दराने एका हार्मोनिकसह प्रति सेकंद १०११ पेक्षा जास्त फोटॉन संख्यांचा फोटॉन फ्लक्स देण्यास सक्षम आहे. त्यांनी fsEC साठी बियाणे स्रोत म्हणून यटरबियम-डोपेड फायबर लेसर सिस्टमचा वापर केला आणि कॅरियर एन्व्हलप ऑफसेट फ्रिक्वेन्सी (fCEO) आवाज कमी करण्यासाठी आणि अॅम्प्लिफायर चेनच्या शेवटी चांगली पल्स कॉम्प्रेशन वैशिष्ट्ये राखण्यासाठी कस्टमाइज्ड लेसर सिस्टम डिझाइनद्वारे पल्स वैशिष्ट्ये नियंत्रित केली. fsEC मध्ये स्थिर अनुनाद वाढ साध्य करण्यासाठी, ते अभिप्राय नियंत्रणासाठी तीन सर्वो नियंत्रण लूप वापरतात, ज्यामुळे स्वातंत्र्याच्या दोन अंशांवर सक्रिय स्थिरीकरण होते: fsEC मध्ये पल्स सायकलिंगचा राउंड ट्रिप वेळ लेसर पल्स कालावधीशी जुळतो आणि पल्स एन्व्हलपच्या संदर्भात इलेक्ट्रिक फील्ड कॅरियरचा फेज शिफ्ट (म्हणजेच, कॅरियर एन्व्हलप फेज, ϕCEO).

क्रिप्टन वायूचा कार्यरत वायू म्हणून वापर करून, संशोधन पथकाने fsEC मध्ये उच्च-क्रम हार्मोनिक्सची निर्मिती साध्य केली. त्यांनी ग्रेफाइटचे Tr-ARPES मोजमाप केले आणि 0.6 eV वरील फर्मी पातळीजवळ नॉन-थर्मली थेट उत्तेजित नसलेल्या अवस्थांचे जलद थर्मिएशन आणि त्यानंतरचे मंद पुनर्संयोजन तसेच नॉन-थर्मली थेट उत्तेजित अवस्थांचे गतिशीलता निरीक्षण केले. हा प्रकाश स्रोत जटिल पदार्थांच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेचा अभ्यास करण्यासाठी एक महत्त्वाचे साधन प्रदान करतो. तथापि, fsEC मध्ये उच्च-क्रम हार्मोनिक्सच्या निर्मितीमध्ये परावर्तकता, फैलाव भरपाई, पोकळीच्या लांबीचे बारीक समायोजन आणि सिंक्रोनाइझेशन लॉकिंगसाठी खूप उच्च आवश्यकता आहेत, ज्यामुळे अनुनाद-वर्धित पोकळीच्या वाढीव गुणकांवर मोठ्या प्रमाणात परिणाम होईल. त्याच वेळी, पोकळीच्या केंद्रबिंदूवर प्लाझ्माचा नॉनलाइनर फेज प्रतिसाद देखील एक आव्हान आहे. म्हणून, सध्या, या प्रकारचा प्रकाश स्रोत मुख्य प्रवाहातील अत्यंत अल्ट्राव्हायोलेट बनला नाही.उच्च हार्मोनिक प्रकाश स्रोत.