தீவிர புற ஊதா ஒளி மூல தொழில்நுட்பத்தில் முன்னேற்றங்கள்

தீவிர புற ஊதா கதிர்வீச்சில் முன்னேற்றங்கள்ஒளி மூல தொழில்நுட்பம்

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், தீவிர புற ஊதா உயர் ஹார்மோனிக் மூலங்கள் அவற்றின் வலுவான ஒத்திசைவு, குறுகிய துடிப்பு காலம் மற்றும் அதிக ஃபோட்டான் ஆற்றல் காரணமாக எலக்ட்ரான் இயக்கவியல் துறையில் பரவலான கவனத்தை ஈர்த்துள்ளன, மேலும் அவை பல்வேறு நிறமாலை மற்றும் இமேஜிங் ஆய்வுகளில் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றத்துடன், இதுஒளி மூலம்அதிக மறுநிகழ்வு அதிர்வெண், அதிக ஃபோட்டான் பாய்வு, அதிக ஃபோட்டான் ஆற்றல் மற்றும் குறுகிய துடிப்பு அகலம் ஆகியவற்றை நோக்கி வளர்ந்து வருகிறது. இந்த முன்னேற்றம் தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலங்களின் அளவீட்டுத் தெளிவுத்திறனை மேம்படுத்துவதோடு மட்டுமல்லாமல், எதிர்கால தொழில்நுட்ப வளர்ச்சி போக்குகளுக்கான புதிய சாத்தியக்கூறுகளையும் வழங்குகிறது. எனவே, உயர் மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தைப் பற்றிய ஆழமான ஆய்வு மற்றும் புரிதல் அதிநவீன தொழில்நுட்பத்தில் தேர்ச்சி பெறுவதற்கும் பயன்படுத்துவதற்கும் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது.

ஃபெம்டோசெகண்ட் மற்றும் அட்டோசெகண்ட் நேர அளவீடுகளில் எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி அளவீடுகளுக்கு, ஒரு கற்றையில் அளவிடப்படும் நிகழ்வுகளின் எண்ணிக்கை பெரும்பாலும் போதுமானதாக இருக்காது, இதனால் குறைந்த மறுஅதிர்வெண் ஒளி மூலங்கள் நம்பகமான புள்ளிவிவரங்களைப் பெற போதுமானதாக இருக்காது. அதே நேரத்தில், குறைந்த ஃபோட்டான் ஃப்ளக்ஸ் கொண்ட ஒளி மூலமானது வரையறுக்கப்பட்ட வெளிப்பாடு நேரத்தில் நுண்ணிய இமேஜிங்கின் சிக்னல்-இரைச்சல் விகிதத்தைக் குறைக்கும். தொடர்ச்சியான ஆய்வு மற்றும் சோதனைகள் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் அதிக மறுஅதிர்வெண் அதிர்வெண் தீவிர புற ஊதா ஒளியின் மகசூல் உகப்பாக்கம் மற்றும் பரிமாற்ற வடிவமைப்பில் பல மேம்பாடுகளைச் செய்துள்ளனர். உயர் மறுஅதிர்வெண் அதிர்வெண் தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்துடன் இணைந்து மேம்பட்ட நிறமாலை பகுப்பாய்வு தொழில்நுட்பம் பொருள் அமைப்பு மற்றும் மின்னணு இயக்கவியல் செயல்முறையின் உயர் துல்லிய அளவீட்டை அடையப் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது.

கோணத் தீர்க்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் நிறமாலை (ARPES) அளவீடுகள் போன்ற தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலங்களின் பயன்பாடுகளுக்கு, மாதிரியை ஒளிரச் செய்ய தீவிர புற ஊதா ஒளியின் கற்றை தேவைப்படுகிறது. மாதிரியின் மேற்பரப்பில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் தீவிர புற ஊதா ஒளியால் தொடர்ச்சியான நிலைக்குத் தூண்டப்படுகின்றன, மேலும் ஒளிமின்னழுத்தங்களின் இயக்க ஆற்றல் மற்றும் உமிழ்வு கோணம் மாதிரியின் பட்டை அமைப்புத் தகவலைக் கொண்டுள்ளது. கோணத் தெளிவுத்திறன் செயல்பாட்டைக் கொண்ட எலக்ட்ரான் பகுப்பாய்வி கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்ட ஒளிமின்னழுத்தங்களைப் பெற்று மாதிரியின் வேலன்ஸ் பட்டைக்கு அருகில் பட்டை அமைப்பைப் பெறுகிறது. குறைந்த மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் கொண்ட தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்திற்கு, அதன் ஒற்றை துடிப்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான ஃபோட்டான்கள் இருப்பதால், அது குறுகிய காலத்தில் மாதிரி மேற்பரப்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான ஃபோட்டோ எலக்ட்ரான்களைத் தூண்டும், மேலும் கூலம்ப் தொடர்பு ஒளிமின்னழுத்த இயக்க ஆற்றலின் பரவலில் தீவிர விரிவாக்கத்தைக் கொண்டுவரும், இது விண்வெளி மின்னூட்ட விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. விண்வெளி மின்னூட்ட விளைவின் செல்வாக்கைக் குறைக்க, நிலையான ஃபோட்டான் பாய்வைப் பராமரிக்கும் போது ஒவ்வொரு துடிப்பிலும் உள்ள ஒளிமின்னழுத்தங்களைக் குறைப்பது அவசியம், எனவே அதை இயக்குவது அவசியம்.லேசர்அதிக மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் கொண்ட தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தை உருவாக்க.

மெகா ஹெர்ட்ஸ் மறுநிகழ்வு அதிர்வெண்ணில் உயர் வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ் உருவாக்கத்தை ஒத்ததிர்வு மேம்படுத்தப்பட்ட குழி தொழில்நுட்பம் உணர்த்துகிறது.
60 MHz வரை மீண்டும் மீண்டும் நிகழும் விகிதத்துடன் கூடிய தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தைப் பெறுவதற்காக, யுனைடெட் கிங்டமில் உள்ள பிரிட்டிஷ் கொலம்பியா பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள ஜோன்ஸ் குழு, நடைமுறை தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தை அடைய ஃபெம்டோசெகண்ட் ரெசோனன்ஸ் என்ஹான்ஸ்மென்ட் கேவிட்டி (fsEC) இல் உயர் வரிசை ஹார்மோனிக் உருவாக்கத்தைச் செய்து, அதை நேர-தீர்க்கப்பட்ட கோணத் தீர்க்கப்பட்ட எலக்ட்ரான் ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி (Tr-ARPES) சோதனைகளுக்குப் பயன்படுத்தியது. ஒளி மூலமானது 8 முதல் 40 eV ஆற்றல் வரம்பில் 60 MHz மீண்டும் நிகழும் விகிதத்தில் ஒற்றை ஹார்மோனிக் மூலம் வினாடிக்கு 1011 ஃபோட்டான் எண்களுக்கு மேல் ஃபோட்டான் ஃப்ளக்ஸை வழங்கும் திறன் கொண்டது. அவர்கள் fsEC க்கு விதை மூலமாக யெட்டர்பியம்-டோப் செய்யப்பட்ட ஃபைபர் லேசர் அமைப்பைப் பயன்படுத்தினர், மேலும் கேரியர் உறை ஆஃப்செட் அதிர்வெண் (fCEO) இரைச்சலைக் குறைக்கவும், பெருக்கி சங்கிலியின் முடிவில் நல்ல துடிப்பு சுருக்க பண்புகளைப் பராமரிக்கவும் தனிப்பயனாக்கப்பட்ட லேசர் அமைப்பு வடிவமைப்பு மூலம் துடிப்பு பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்தினர். fsEC க்குள் நிலையான அதிர்வு மேம்பாட்டை அடைய, அவர்கள் பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டுக்காக மூன்று சர்வோ கட்டுப்பாட்டு சுழல்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர், இதன் விளைவாக இரண்டு டிகிரி சுதந்திரத்தில் செயலில் நிலைப்படுத்தல் ஏற்படுகிறது: fsEC க்குள் பல்ஸ் சைக்கிள் ஓட்டுதலின் சுற்று பயண நேரம் லேசர் பல்ஸ் காலத்துடன் பொருந்துகிறது, மேலும் பல்ஸ் உறையைப் பொறுத்து மின்சார புல கேரியரின் கட்ட மாற்றமும் (அதாவது, கேரியர் உறை கட்டம், ϕCEO).

கிரிப்டான் வாயுவை வேலை செய்யும் வாயுவாகப் பயன்படுத்துவதன் மூலம், ஆராய்ச்சி குழு fsEC இல் உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ் உருவாக்கத்தை அடைந்தது. அவர்கள் கிராஃபைட்டின் Tr-ARPES அளவீடுகளைச் செய்தனர் மற்றும் வெப்ப ரீதியாக உற்சாகப்படுத்தப்படாத எலக்ட்ரான் மக்கள்தொகையின் விரைவான வெப்பமயமாக்கல் மற்றும் அதைத் தொடர்ந்து மெதுவான மறுசீரமைப்பு, அத்துடன் 0.6 eV க்கு மேல் ஃபெர்மி நிலைக்கு அருகில் வெப்ப ரீதியாக நேரடியாக உற்சாகப்படுத்தப்படாத நிலைகளின் இயக்கவியல் ஆகியவற்றைக் கவனித்தனர். இந்த ஒளி மூலமானது சிக்கலான பொருட்களின் மின்னணு கட்டமைப்பைப் படிப்பதற்கான ஒரு முக்கியமான கருவியை வழங்குகிறது. இருப்பினும், fsEC இல் உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ் உருவாக்கம் பிரதிபலிப்பு, சிதறல் இழப்பீடு, குழி நீளத்தின் நுணுக்கமான சரிசெய்தல் மற்றும் ஒத்திசைவு பூட்டுதல் ஆகியவற்றிற்கு மிக உயர்ந்த தேவைகளைக் கொண்டுள்ளது, இது அதிர்வு-மேம்படுத்தப்பட்ட குழியின் விரிவாக்கப் பெருக்கத்தை பெரிதும் பாதிக்கும். அதே நேரத்தில், குழியின் மையப் புள்ளியில் பிளாஸ்மாவின் நேரியல் அல்லாத கட்ட பதிலும் ஒரு சவாலாக உள்ளது. எனவே, தற்போது, ​​இந்த வகையான ஒளி மூலமானது பிரதான தீவிர புற ஊதா கதிர்வீச்சாக மாறவில்லை.உயர் ஹார்மோனிக் ஒளி மூலம்.