தீவிர புற ஊதா ஒளி மூல தொழில்நுட்பத்தில் முன்னேற்றங்கள்

தீவிர புற ஊதாக்கதிர்களில் முன்னேற்றங்கள்ஒளி மூல தொழில்நுட்பம்

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், தீவிர புற ஊதா உயர் ஹார்மோனிக் மூலங்கள் அவற்றின் வலுவான ஒத்திசைவு, குறுகிய துடிப்பு காலம் மற்றும் அதிக ஃபோட்டான் ஆற்றல் ஆகியவற்றின் காரணமாக எலக்ட்ரான் இயக்கவியல் துறையில் பரந்த கவனத்தை ஈர்த்துள்ளன, மேலும் அவை பல்வேறு நிறமாலை மற்றும் படமாக்கல் ஆய்வுகளில் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகின்றன. தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றத்துடன், இதுஒளி மூலம்இது உயர் மறுநிகழ்வு அதிர்வெண், உயர் ஃபோட்டான் பாய்வு, உயர் ஃபோட்டான் ஆற்றல் மற்றும் குறுகிய துடிப்பு அகலம் ஆகியவற்றை நோக்கி வளர்ந்து வருகிறது. இந்த முன்னேற்றம், தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலங்களின் அளவீட்டுத் தெளிவுத்திறனை மேம்படுத்துவது மட்டுமின்றி, எதிர்கால தொழில்நுட்ப வளர்ச்சிப் போக்குகளுக்கும் புதிய சாத்தியக்கூறுகளை வழங்குகிறது. எனவே, அதிநவீன தொழில்நுட்பத்தில் தேர்ச்சி பெறுவதற்கும் அதனைப் பயன்படுத்துவதற்கும், உயர் மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் கொண்ட தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தைப் பற்றிய ஆழமான ஆய்வும் புரிதலும் பெரும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாகும்.

ஃபெம்டோசெகண்ட் மற்றும் அட்டோசெகண்ட் நேர அளவுகளில் எலக்ட்ரான் நிறமாலையியல் அளவீடுகளுக்கு, ஒரு கற்றையில் அளவிடப்படும் நிகழ்வுகளின் எண்ணிக்கை பெரும்பாலும் போதுமானதாக இருப்பதில்லை. இதனால், நம்பகமான புள்ளிவிவரங்களைப் பெறுவதற்கு குறைந்த மறுஅதிர்வெண் கொண்ட ஒளி மூலங்கள் போதுமானதாக இருப்பதில்லை. அதே நேரத்தில், குறைந்த ஃபோட்டான் பாய்வு கொண்ட ஒளி மூலமானது, வரையறுக்கப்பட்ட வெளிப்பாட்டு நேரத்தில் நுண்ணோக்கிப் படமாக்கலின் சிக்னல்-டு-நாய்ஸ் விகிதத்தைக் குறைக்கும். தொடர்ச்சியான ஆய்வுகள் மற்றும் சோதனைகள் மூலம், ஆராய்ச்சியாளர்கள் உயர் மறுஅதிர்வெண் கொண்ட தீவிர புற ஊதா ஒளியின் விளைச்சல் உகப்பாக்கம் மற்றும் கடத்துதல் வடிவமைப்பில் பல முன்னேற்றங்களைச் செய்துள்ளனர். மேம்பட்ட நிறமாலை பகுப்பாய்வு தொழில்நுட்பம், உயர் மறுஅதிர்வெண் கொண்ட தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்துடன் இணைந்து, பொருளின் கட்டமைப்பு மற்றும் மின்னணு இயக்கவியல் செயல்முறையின் உயர் துல்லியமான அளவீட்டை அடையப் பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது.

கோணத் தீர்மான எலக்ட்ரான் நிறமாலையியல் (ARPES) அளவீடுகள் போன்ற தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலங்களின் பயன்பாடுகளுக்கு, மாதிரியை ஒளிரச் செய்ய ஒரு தீவிர புற ஊதா ஒளிக்கற்றை தேவைப்படுகிறது. மாதிரியின் மேற்பரப்பில் உள்ள எலக்ட்ரான்கள் தீவிர புற ஊதா ஒளியால் தொடர்ச்சியான நிலைக்குத் தூண்டப்படுகின்றன, மேலும் ஒளி எலக்ட்ரான்களின் இயக்க ஆற்றல் மற்றும் உமிழ்வுக் கோணம் ஆகியவை மாதிரியின் பட்டை அமைப்புத் தகவலைக் கொண்டுள்ளன. கோணத் தீர்மானச் செயல்பாடு கொண்ட எலக்ட்ரான் பகுப்பாய்வி, கதிர்வீச்சு செய்யப்பட்ட ஒளி எலக்ட்ரான்களைப் பெற்று, மாதிரியின் இணைதிறன் பட்டைக்கு அருகிலுள்ள பட்டை அமைப்பைப் பெறுகிறது. குறைந்த மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் கொண்ட தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தைப் பொறுத்தவரை, அதன் ஒற்றைத் துடிப்பு அதிக எண்ணிக்கையிலான ஃபோட்டான்களைக் கொண்டிருப்பதால், அது குறுகிய நேரத்தில் மாதிரி மேற்பரப்பில் அதிக எண்ணிக்கையிலான ஒளி எலக்ட்ரான்களைத் தூண்டும், மேலும் கூலும் இடைவினையானது ஒளி எலக்ட்ரான் இயக்க ஆற்றல் பரவலின் தீவிரமான விரிவாக்கத்தை ஏற்படுத்தும், இது விண் மின்னூட்ட விளைவு என்று அழைக்கப்படுகிறது. விண் மின்னூட்ட விளைவின் தாக்கத்தைக் குறைக்க, நிலையான ஃபோட்டான் பாய்மத்தைப் பராமரிக்கும் அதே வேளையில் ஒவ்வொரு துடிப்பிலும் உள்ள ஒளி எலக்ட்ரான்களைக் குறைப்பது அவசியம், எனவே, ஒரு குறிப்பிட்ட திசையில் ஒளியைப் பாய்ச்சுவது அவசியமாகிறது.லேசர்உயர் மறுநிகழ்வு அதிர்வெண்ணுடன் கூடிய தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தை உருவாக்க, உயர் மறுநிகழ்வு அதிர்வெண் பயன்படுத்தப்படுகிறது.

ஒத்ததிர்வு மேம்படுத்தப்பட்ட குழி தொழில்நுட்பமானது, மெகாஹெர்ட்ஸ் மறுநிகழ்வு அதிர்வெண்ணில் உயர் வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ் உருவாக்கத்தை சாத்தியமாக்குகிறது.
60 மெகாஹெர்ட்ஸ் வரையிலான மறுநிகழ்வு வீதத்துடன் கூடிய ஒரு தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தைப் பெறுவதற்காக, ஐக்கிய ராச்சியத்தில் உள்ள பிரிட்டிஷ் கொலம்பியா பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த ஜோன்ஸ் குழுவினர், ஒரு ஃபெம்டோசெகண்ட் ஒத்ததிர்வு மேம்பாட்டுக் குழியில் (fsEC) உயர் வரிசை ஹார்மோனிக் உருவாக்கத்தைச் செய்து, ஒரு நடைமுறைக்கு உகந்த தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலத்தை அடைந்து, அதனை நேர-தீர்வு கோண-தீர்வு எலக்ட்ரான் நிறமாலையியல் (Tr-ARPES) சோதனைகளுக்குப் பயன்படுத்தினர். இந்த ஒளி மூலமானது, 8 முதல் 40 eV வரையிலான ஆற்றல் வரம்பில், 60 மெகாஹெர்ட்ஸ் மறுநிகழ்வு வீதத்தில், ஒற்றை ஹார்மோனிக் மூலம் வினாடிக்கு 10¹¹-க்கும் மேற்பட்ட ஃபோட்டான் எண்களைக் கொண்ட ஃபோட்டான் பாய்மத்தை வழங்கும் திறன் கொண்டது. அவர்கள் fsEC-க்கான தொடக்க மூலமாக இட்டர்பியம்-கலப்பு இழை லேசர் அமைப்பைப் பயன்படுத்தினர், மேலும் கேரியர் உறை ஆஃப்செட் அதிர்வெண் (fCEO) இரைச்சலைக் குறைக்கவும், பெருக்கிச் சங்கிலியின் முடிவில் நல்ல துடிப்பு அமுக்கப் பண்புகளைப் பராமரிக்கவும், ஒரு தனிப்பயனாக்கப்பட்ட லேசர் அமைப்பு வடிவமைப்பின் மூலம் துடிப்புப் பண்புகளைக் கட்டுப்படுத்தினர். fsEC-க்குள் நிலையான ஒத்ததிர்வு மேம்பாட்டை அடைவதற்காக, அவர்கள் பின்னூட்டக் கட்டுப்பாட்டிற்கு மூன்று செர்வோ கட்டுப்பாட்டு வளையங்களைப் பயன்படுத்துகின்றனர். இதன் விளைவாக, இரண்டு சுதந்திர நிலைகளில் செயல்திறன் மிக்க நிலைப்படுத்தல் ஏற்படுகிறது: fsEC-க்குள் துடிப்பு சுழற்சியின் சுற்றுப் பயண நேரம் லேசர் துடிப்பின் கால அளவோடு பொருந்துவது, மற்றும் துடிப்பு உறையைப் பொறுத்து மின்புலக் கடத்தியின் கட்ட மாற்றம் (அதாவது, கடத்தி உறைக் கட்டம், ϕCEO).

கிரிப்டான் வாயுவைச் செயல்படும் வாயுவாகப் பயன்படுத்தி, fsEC-இல் உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ்களை உருவாக்குவதில் ஆய்வுக் குழு வெற்றி கண்டது. அவர்கள் கிராஃபைட்டின் Tr-ARPES அளவீடுகளைச் செய்து, வெப்பத்தால் தூண்டப்படாத எலக்ட்ரான் தொகுதிகளின் விரைவான வெப்பமாதல் மற்றும் அதைத் தொடர்ந்த மெதுவான மறுசேர்க்கையையும், அத்துடன் 0.6 eV-க்கு மேல் ஃபெர்மி நிலைக்கு அருகிலுள்ள வெப்பத்தால் நேரடியாகத் தூண்டப்படாத நிலைகளின் இயக்கவியலையும் கண்டறிந்தனர். இந்த ஒளி மூலம், சிக்கலான பொருட்களின் மின்னணு அமைப்பைப் படிப்பதற்கு ஒரு முக்கியமான கருவியாக விளங்குகிறது. இருப்பினும், fsEC-இல் உயர்-வரிசை ஹார்மோனிக்ஸ்களை உருவாக்குவதற்குப் பிரதிபலிப்புத்திறன், சிதறல் ஈடுசெய்தல், குழி நீளத்தின் நுண் சரிசெய்தல் மற்றும் ஒத்திசைவுப் பூட்டுதல் ஆகியவற்றில் மிக உயர்ந்த தேவைகள் உள்ளன, இது அதிர்வு-மேம்படுத்தப்பட்ட குழியின் பெருக்கத்தைப் பெரிதும் பாதிக்கும். அதே நேரத்தில், குழியின் குவியப் புள்ளியில் உள்ள பிளாஸ்மாவின் நேரியல் அல்லாத கட்டப் பிரதிபலிப்பும் ஒரு சவாலாக உள்ளது. எனவே, தற்போது, ​​இந்த வகையான ஒளி மூலம் பிரதான தீவிர புற ஊதா ஒளி மூலமாக மாறவில்லை.உயர் ஹார்மோனிக் ஒளி மூலம்.