Muturreko ultramorearen aurrerapenakargi-iturriaren teknologia
Azken urteotan, ultramore muturreko harmoniko handiko iturriek arreta handia erakarri dute elektroi-dinamikaren arloan, koherentzia sendoa, pultsu-iraupen laburra eta fotoi-energia handia dutelako, eta hainbat espektro- eta irudi-azterketatan erabili dira. Teknologiaren aurrerapenarekin, hau...argi-iturrierrepikapen-maiztasun handiagoa, fotoi-fluxu handiagoa, fotoi-energia handiagoa eta pultsu-zabalera laburragoa lortzeko bidean ari da. Aurrerapen honek ez du soilik muturreko argi ultramorearen iturrien neurketa-bereizmena optimizatzen, baita etorkizuneko garapen teknologikorako joeren aukera berriak ere eskaintzen ditu. Hori dela eta, errepikapen-maiztasun handiko muturreko argi ultramorearen iturrien azterketa sakona eta ulermena oso garrantzitsuak dira punta-puntako teknologia menperatu eta aplikatzeko.
Femtosegundo eta attosegundo denbora-eskaletan egindako elektroi-espektroskopia neurketetarako, izpi bakar batean neurtutako gertaeren kopurua askotan ez da nahikoa izaten, eta horrek birfrekuentzia baxuko argi-iturriak ez ditu nahikoak bihurtzen estatistika fidagarriak lortzeko. Aldi berean, fotoi-fluxu baxuko argi-iturriak irudi mikroskopikoen seinale-zarata erlazioa murriztuko du esposizio-denbora mugatuan. Esplorazio eta esperimentu jarraituen bidez, ikertzaileek hobekuntza asko egin dituzte errepikapen-maiztasun handiko muturreko argi ultramorearen errendimenduaren optimizazioan eta transmisio-diseinuan. Errepikapen-maiztasun handiko muturreko argi ultramorearen iturriarekin konbinatutako espektro-analisi teknologia aurreratua erabili da materialen egituraren eta prozesu dinamiko elektronikoaren neurketa zehatza lortzeko.
Muturreko argi ultramore iturrien aplikazioek, hala nola angelu-bereizmeneko elektroi espektroskopia (ARPES) neurketek, muturreko argi ultramore izpi bat behar dute lagina argitzeko. Laginaren gainazaleko elektroiak egoera jarraitura kitzikatzen dira muturreko argi ultramoreak, eta fotoelektroien energia zinetikoak eta igorpen angeluak laginaren banda-egituraren informazioa dute. Angelu-bereizmen funtzioa duen elektroi-analizatzaileak erradiatutako fotoelektroiak jasotzen ditu eta laginaren balentzia-bandaren ondoan dagoen banda-egitura lortzen du. Errepikapen-maiztasun baxuko muturreko argi ultramore iturriarentzat, bere pultsu bakarrak fotoi kopuru handia duenez, laginaren gainazaleko fotoelektroi kopuru handia kitzikatuko du denbora gutxian, eta Coulomb interakzioak fotoelektroien energia zinetikoaren banaketaren zabaltze nabarmena eragingo du, espazio-karga efektua deitzen dena. Espazio-karga efektuaren eragina murrizteko, pultsu bakoitzean dauden fotoelektroiak murriztea beharrezkoa da, fotoi-fluxu konstantea mantenduz, beraz, beharrezkoa da pultsuak bultzatzea...laserraerrepikapen-maiztasun handiarekin, errepikapen-maiztasun handiko argi ultramore muturreko iturria sortzeko.
Erresonantzia hobetuko barrunbe-teknologiak MHz-ko errepikapen-maiztasunean ordena handiko harmonikoak sortzea lortzen du.
60 MHz-ko errepikapen-tasa duen muturreko argi ultramorearen iturri bat lortzeko, Erresuma Batuko British Columbia Unibertsitateko Jones taldeak goi-ordenako harmonikoen sorkuntza egin zuen femtosegundoko erresonantzia-hobekuntza barrunbe batean (fsEC) muturreko argi ultramorearen iturri praktiko bat lortzeko, eta denboran bereizmeneko angelu-bereizmeneko elektroi-espektroskopia (Tr-ARPES) esperimentuetan aplikatu zuen. Argi-iturriak segundoko 1011 fotoi-zenbaki baino gehiagoko fotoi-fluxua eman dezake, harmoniko bakarrarekin 60 MHz-ko errepikapen-tasan, 8 eta 40 eV arteko energia-tartean. Iterbioz dopatutako zuntz laser sistema bat erabili zuten fsEC-rako hazi-iturri gisa, eta pultsu-ezaugarriak kontrolatu zituzten laser-sistema pertsonalizatu baten diseinuaren bidez, eramaile-gutunazalaren desplazamendu-maiztasunaren (fCEO) zarata minimizatzeko eta anplifikadore-katearen amaieran pultsu-konpresio-ezaugarri onak mantentzeko. fsEC-aren barruan erresonantzia-hobekuntza egonkorra lortzeko, hiru servo-kontrol begizta erabiltzen dituzte feedback-kontrolerako, eta horrek bi askatasun-gradutan egonkortze aktiboa lortzen du: fsEC-aren barruko pultsu-zikloaren joan-etorriko denbora laser pultsu-periodoarekin bat dator, eta eremu elektrikoaren eramailearen fase-desplazamendua pultsu-gutungarriarekiko (hau da, eramaile-gutungarriaren fasea, ϕCEO).
Kripton gasa lan-gas gisa erabiliz, ikerketa-taldeak fsEC-n goi-ordenako harmonikoak sortzea lortu zuen. Grafitoaren Tr-ARPES neurketak egin zituzten eta termikoki kitzikatu gabeko elektroi-populazioen termizazio azkarra eta ondorengo birkonbinazio motela ikusi zituzten, baita 0,6 eV-tik gorako Fermi mailaren ondoan dauden egoera ez-termikoki zuzenean kitzikatu gabekoen dinamika ere. Argi-iturri honek tresna garrantzitsua eskaintzen du material konplexuen egitura elektronikoa aztertzeko. Hala ere, fsEC-n goi-ordenako harmonikoak sortzeak islagarritasunari, dispertsio-konpentsazioari, barrunbearen luzeraren doikuntza fineari eta sinkronizazio-blokeoari buruzko eskakizun oso handiak ditu, eta horrek eragin handia izango du erresonantziaz hobetutako barrunbearen hobekuntza-multiplikazioan. Aldi berean, barrunbearen foku-puntuan plasmaren fase-erantzun ez-lineala ere erronka bat da. Beraz, gaur egun, argi-iturri mota hau ez da muturreko ultramore nagusi bihurtu.argi-iturri harmoniko altua.
Argitaratze data: 2024ko apirilaren 29a