Пешрафтҳо дар нурҳои ултрабунафши шадидтехнологияи манбаи нур
Дар солҳои охир, манбаъҳои гармоникии ултрабунафш, ки дорои нурҳои баланди гармонӣ мебошанд, бо сабаби когерентии қавӣ, давомнокии кӯтоҳи импулс ва энергияи баланди фотонҳо дар соҳаи динамикаи электронӣ таваҷҷуҳи зиёдро ба худ ҷалб кардаанд ва дар таҳқиқоти гуногуни спектрӣ ва тасвирӣ истифода шудаанд. Бо пешрафти технология, ин...манбаи рӯшноӣба самти басомади такрори баландтар, ҷараёни фотонҳои баландтар, энергияи фотонҳои баландтар ва паҳнои кӯтоҳтари импулс рушд мекунад. Ин пешрафт на танҳо қарори андозагирии манбаъҳои нури ултрабунафши шадидро беҳтар мекунад, балки имкониятҳои навро барои тамоюлҳои рушди ояндаи технологӣ низ фароҳам меорад. Аз ин рӯ, омӯзиши амиқ ва дарки манбаи нури ултрабунафши шадиди такрори басомади баланд барои азхудкунӣ ва татбиқи технологияи муосир аҳамияти калон дорад.
Барои андозагириҳои спектроскопияи электронӣ дар миқёси вақти фемтосония ва аттосония, шумораи ҳодисаҳое, ки дар як шуоъ чен карда мешаванд, аксар вақт нокифоя аст, ки манбаъҳои рӯшноии такрории пастро барои ба даст овардани омори боэътимод нокифоя мегардонад. Дар айни замон, манбаи рӯшноӣ бо ҷараёни фотонии паст таносуби сигнал-садои тасвири микроскопиро дар вақти маҳдуди экспозитсия коҳиш медиҳад. Тавассути таҳқиқот ва таҷрибаҳои пайваста, муҳаққиқон дар тарҳрезии беҳбудии ҳосил ва интиқоли нури ултрабунафши шадиди басомади баланд беҳбудиҳои зиёдеро ба даст овардаанд. Технологияи пешрафтаи таҳлили спектрӣ дар якҷоягӣ бо манбаи нури ултрабунафши шадиди басомади баланд барои ба даст овардани ченкунии дақиқи баланди сохтори мавод ва раванди динамикии электронӣ истифода шудааст.
Истифодаи манбаъҳои нури ултрабунафши шадид, ба монанди андозагириҳои спектроскопияи электронии кунҷӣ (ARPES), барои равшан кардани намуна нури ултрабунафши шадидро талаб мекунад. Электронҳои рӯи намуна аз нури ултрабунафши шадид ба ҳолати пайваста ангехта мешаванд ва энергияи кинетикӣ ва кунҷи партоби фотоэлектронҳо маълумоти сохтори банди намунаро дар бар мегирад. Таҳлилгари электронӣ бо функсияи ҳалли кунҷӣ фотоэлектронҳои радиатсияшударо қабул мекунад ва сохтори банди наздики банди валентии намунаро ба даст меорад. Барои манбаи нури ултрабунафши шадиди басомади такрорӣ, азбаски импулси ягонаи он шумораи зиёди фотонҳоро дар бар мегирад, он дар муддати кӯтоҳ шумораи зиёди фотоэлектронҳоро дар сатҳи намуна ба ангезиш меорад ва таъсири мутақобилаи Кулон боиси васеъшавии ҷиддии тақсимоти энергияи кинетикии фотоэлектрон мегардад, ки онро эффекти заряди фазоӣ меноманд. Барои кам кардани таъсири эффекти заряди фазоӣ, кам кардани фотоэлектронҳои дар ҳар як импулс мавҷудбуда ҳангоми нигоҳ доштани ҷараёни доимии фотон зарур аст, аз ин рӯ, зарур аст, ки...лазербо басомади баланди такрор барои тавлиди манбаи нури ултрабунафши шадид бо басомади баланди такрор.
Технологияи такмилёфтаи резонансӣ тавлиди гармоникаҳои тартиби баландро дар басомади такрории MHz амалӣ мекунад
Барои ба даст овардани манбаи нури ултрабунафши шадид бо суръати такрор то 60 МГц, дастаи Ҷонс дар Донишгоҳи Бритониёи Колумбия дар Подшоҳии Муттаҳида тавлиди гармоникии тартиби баландро дар ковокии тақвияти резонанси фемтосекундӣ (fsEC) анҷом дод, то манбаи амалии нури ултрабунафши шадидро ба даст орад ва онро дар таҷрибаҳои спектроскопияи электронии кунҷӣ ва ҳалшаванда бо вақт (Tr-ARPES) татбиқ кард. Манбаи нур қодир аст ҷараёни фотони зиёда аз 1011 рақами фотонро дар як сония бо як гармоники ягона бо суръати такрори 60 МГц дар диапазони энергияи аз 8 то 40 эВ интиқол диҳад. Онҳо системаи лазерии нахи бо иттербий легиршударо ҳамчун манбаи тухмӣ барои fsEC истифода бурданд ва хусусиятҳои импулсро тавассути тарҳи фармоишии системаи лазерӣ барои кам кардани садои басомади офсетии лифофаи интиқолдиҳанда (fCEO) ва нигоҳ доштани хусусиятҳои хуби фишурдани импулс дар охири занҷири тақвиятдиҳанда назорат карданд. Барои ноил шудан ба афзоиши устувори резонанс дар дохили fsEC, онҳо се ҳалқаи идоракунии серворо барои идоракунии бозгашт истифода мебаранд, ки дар натиҷа дар ду дараҷаи озодӣ устувории фаъол ба даст меояд: вақти даврзании даврзании импулс дар дохили fsEC ба давраи импулси лазер мувофиқат мекунад ва тағйири фазаи интиқолдиҳандаи майдони электрикӣ нисбат ба лифофаи импулс (яъне, фазаи лифофаи интиқолдиҳанда, ϕCEO).
Бо истифода аз гази криптон ҳамчун гази корӣ, гурӯҳи тадқиқотӣ ба тавлиди гармоникаҳои дараҷаи баланд дар fsEC ноил гардиданд. Онҳо андозагириҳои Tr-ARPES-и графитро анҷом доданд ва термиатсияи босуръат ва рекомбинатсияи сусти минбаъдаи популятсияҳои электронҳои ғайригармии ангезишёфта, инчунин динамикаи ҳолатҳои ғайригармии мустақиман ангезишёфтаро дар наздикии сатҳи Ферми аз 0,6 эВ мушоҳида карданд. Ин манбаи рӯшноӣ воситаи муҳим барои омӯзиши сохтори электронии маводҳои мураккаб мебошад. Бо вуҷуди ин, тавлиди гармоникаҳои дараҷаи баланд дар fsEC талаботи хеле баландро барои инъикос, ҷуброни парокандагӣ, танзими дақиқи дарозии ковокӣ ва қулфкунии синхронизатсия дорад, ки ба тақвияти ковокии бо резонанс тақвиятёфта таъсири калон мерасонад. Дар айни замон, вокуниши фазаи ғайрихаттии плазма дар нуқтаи марказии ковокӣ низ як мушкил аст. Аз ин рӯ, дар айни замон, ин намуди манбаи рӯшноӣ ба ҷараёни асосии ултрабунафши шадид табдил наёфтааст.манбаи нури гармоникии баланд.
Вақти нашр: 29 апрели соли 2024