अतिनील प्रकाश स्रोत तंत्रज्ञानातील प्रगती

अतिनील किरणांमधील प्रगतीप्रकाश स्रोत तंत्रज्ञान

अलिकडच्या वर्षांत, अतिनील उच्च हार्मोनिक स्रोतांनी त्यांच्या तीव्र सुसंगतता, कमी स्पंद कालावधी आणि उच्च फोटॉन ऊर्जेमुळे इलेक्ट्रॉन गतिकीच्या क्षेत्रात व्यापक लक्ष वेधले आहे आणि त्यांचा उपयोग विविध वर्णपटीय आणि प्रतिमांकन अभ्यासांमध्ये केला गेला आहे. तंत्रज्ञानाच्या प्रगतीमुळे, हेप्रकाश स्रोतउच्च पुनरावृत्ती वारंवारता, उच्च फोटॉन फ्लक्स, उच्च फोटॉन ऊर्जा आणि कमी पल्स रुंदीच्या दिशेने विकास होत आहे. ही प्रगती केवळ अतिनील प्रकाश स्रोतांचे मापन रिझोल्यूशनच ऑप्टिमाइझ करत नाही, तर भविष्यातील तांत्रिक विकासाच्या प्रवृत्तींसाठी नवीन शक्यताही निर्माण करते. त्यामुळे, अत्याधुनिक तंत्रज्ञानावर प्रभुत्व मिळवण्यासाठी आणि ते लागू करण्यासाठी उच्च पुनरावृत्ती वारंवारतेच्या अतिनील प्रकाश स्रोताचा सखोल अभ्यास आणि आकलन करणे अत्यंत महत्त्वाचे आहे.

फेमटोसेकंद आणि अॅटोसेकंद कालावधीतील इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी मापनांसाठी, एकाच शलाकेत मोजल्या जाणाऱ्या घटनांची संख्या अनेकदा अपुरी असते, ज्यामुळे विश्वसनीय सांख्यिकी मिळवण्यासाठी कमी वारंवारतेचे प्रकाश स्रोत अपुरे ठरतात. त्याच वेळी, कमी फोटॉन फ्लक्स असलेला प्रकाश स्रोत मर्यादित एक्सपोजर वेळेत सूक्ष्मदर्शकीय प्रतिरूपणाचे सिग्नल-टू-नॉइज गुणोत्तर कमी करतो. सततच्या संशोधन आणि प्रयोगांद्वारे, संशोधकांनी उच्च पुनरावृत्ती वारंवारतेच्या अतिनील प्रकाशाच्या उत्पादनक्षमतेचे अनुकूलन आणि पारेषण रचनेत अनेक सुधारणा केल्या आहेत. उच्च पुनरावृत्ती वारंवारतेच्या अतिनील प्रकाश स्रोतासोबत प्रगत वर्णक्रमीय विश्लेषण तंत्रज्ञानाचा उपयोग पदार्थाची रचना आणि इलेक्ट्रॉनिक गतिशील प्रक्रियेचे उच्च अचूकतेने मापन साध्य करण्यासाठी केला गेला आहे.

अत्यंत अतिनील प्रकाश स्रोतांच्या उपयोगांमध्ये, जसे की कोनीय निराकृत इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (ARPES) मापनांमध्ये, नमुन्यावर प्रकाश टाकण्यासाठी अत्यंत अतिनील प्रकाशाच्या किरणपुंजाची आवश्यकता असते. अत्यंत अतिनील प्रकाशामुळे नमुन्याच्या पृष्ठभागावरील इलेक्ट्रॉन्स सतत अवस्थेत उत्तेजित होतात आणि फोटोइलेक्ट्रॉन्सची गतिज ऊर्जा व उत्सर्जन कोन यामध्ये नमुन्याच्या बँड संरचनेची माहिती असते. कोनीय निराकृतीकरण कार्यासह असलेला इलेक्ट्रॉन विश्लेषक उत्सर्जित फोटोइलेक्ट्रॉन्स ग्रहण करतो आणि नमुन्याच्या व्हॅलेन्स बँडजवळील बँड संरचना मिळवतो. कमी पुनरावृत्ती वारंवारतेच्या अत्यंत अतिनील प्रकाश स्रोतासाठी, त्याच्या एकाच स्पंदात मोठ्या संख्येने फोटॉन्स असल्यामुळे, तो कमी वेळात नमुन्याच्या पृष्ठभागावर मोठ्या संख्येने फोटोइलेक्ट्रॉन्स उत्तेजित करतो आणि कूलॉम्ब आंतरक्रियेमुळे फोटोइलेक्ट्रॉनच्या गतिज ऊर्जेच्या वितरणात गंभीर विस्तार होतो, ज्याला अवकाश प्रभार प्रभाव (स्पेस चार्ज इफेक्ट) म्हणतात. अवकाश प्रभार प्रभावाचा परिणाम कमी करण्यासाठी, स्थिर फोटॉन प्रवाह कायम ठेवून प्रत्येक स्पंदातील फोटोइलेक्ट्रॉन्सची संख्या कमी करणे आवश्यक आहे, म्हणून...लेझरउच्च पुनरावृत्ती वारंवारतेसह अतिनील प्रकाश स्रोत तयार करण्यासाठी.

अनुनाद वर्धित कॅव्हिटी तंत्रज्ञानाद्वारे मेगाहर्ट्झ पुनरावृत्ती वारंवारतेवर उच्च क्रमाच्या हार्मोनिक्सची निर्मिती साध्य करता येते.
६० मेगाहर्ट्झ पर्यंतच्या पुनरावृत्ती दरासह अतिनील प्रकाश स्रोत मिळवण्यासाठी, युनायटेड किंगडममधील ब्रिटिश कोलंबिया विद्यापीठातील जोन्स टीमने फेमटोसेकंद रेझोनन्स एन्हांसमेंट कॅव्हिटी (fsEC) मध्ये उच्च क्रम हार्मोनिक निर्मिती केली, जेणेकरून एक व्यावहारिक अतिनील प्रकाश स्रोत तयार होईल आणि त्याचा उपयोग टाइम-रिझॉल्व्ह्ड अँगल रिझॉल्व्ह्ड इलेक्ट्रॉन स्पेक्ट्रोस्कोपी (Tr-ARPES) प्रयोगांमध्ये केला. हा प्रकाश स्रोत ८ ते ४० eV च्या ऊर्जा श्रेणीमध्ये, ६० मेगाहर्ट्झच्या पुनरावृत्ती दराने, एकाच हार्मोनिकसह प्रति सेकंद १०¹¹ पेक्षा जास्त फोटॉन संख्यांचा फोटॉन फ्लक्स देण्यास सक्षम आहे. त्यांनी fsEC साठी सीड सोर्स म्हणून यटरबियम-डोपड फायबर लेझर सिस्टीमचा वापर केला आणि कॅरियर एनव्हलप ऑफसेट फ्रिक्वेन्सी (fCEO) नॉईज कमी करण्यासाठी व अँप्लिफायर चेनच्या शेवटी चांगली पल्स कॉम्प्रेशन वैशिष्ट्ये टिकवून ठेवण्यासाठी एका सानुकूलित लेझर सिस्टीम डिझाइनद्वारे पल्स वैशिष्ट्यांवर नियंत्रण ठेवले. fsEC मध्ये स्थिर अनुनाद वृद्धी साध्य करण्यासाठी, ते फीडबॅक नियंत्रणासाठी तीन सर्वो नियंत्रण लूप वापरतात, ज्यामुळे दोन स्वातंत्र्य अंशांवर सक्रिय स्थिरीकरण होते: fsEC मध्ये पल्स सायकलिंगचा राउंड ट्रिप टाइम लेझर पल्स कालावधीशी जुळतो आणि पल्स एनव्हलपच्या संदर्भात इलेक्ट्रिक फील्ड कॅरियरचा फेज शिफ्ट (म्हणजे, कॅरियर एनव्हलप फेज, ϕCEO).

कार्यकारी वायू म्हणून क्रिप्टॉन वायूचा वापर करून, संशोधन संघाने fsEC मध्ये उच्च-श्रेणीच्या हार्मोनिक्सची निर्मिती साध्य केली. त्यांनी ग्रॅफाइटचे Tr-ARPES मापन केले आणि गैर-औष्णिकरित्या उत्तेजित इलेक्ट्रॉन समूहांचे जलद थर्मिएशन आणि त्यानंतरचे मंद पुनर्संयोजन, तसेच ०.६ eV वरील फर्मी पातळीजवळच्या गैर-औष्णिकरित्या थेट उत्तेजित अवस्थांची गतिशीलता यांचे निरीक्षण केले. हा प्रकाश स्रोत जटिल पदार्थांच्या इलेक्ट्रॉनिक संरचनेचा अभ्यास करण्यासाठी एक महत्त्वाचे साधन प्रदान करतो. तथापि, fsEC मध्ये उच्च-श्रेणीच्या हार्मोनिक्सच्या निर्मितीसाठी परावर्तनक्षमता, डिस्पर्शन भरपाई, कॅव्हिटीच्या लांबीचे सूक्ष्म समायोजन आणि सिंक्रोनायझेशन लॉकिंग यांसाठी अत्यंत उच्च आवश्यकता असतात, ज्यामुळे रेझोनन्स-वर्धित कॅव्हिटीच्या वर्धन गुणकावर मोठा परिणाम होतो. त्याच वेळी, कॅव्हिटीच्या केंद्रबिंदूवरील प्लाझ्माचा नॉन-लिनियर फेज प्रतिसाद हे देखील एक आव्हान आहे. त्यामुळे, सध्या, या प्रकारचा प्रकाश स्रोत मुख्य प्रवाहातील अत्यंत अतिनील (extreme ultraviolet) बनलेला नाही.उच्च हार्मोनिक प्रकाश स्रोत.