આત્યંતિક અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોત ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ

આત્યંતિક અલ્ટ્રાવાયોલેટમાં પ્રગતિપ્રકાશ સ્ત્રોત ટેકનોલોજી

તાજેતરના વર્ષોમાં, અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ ઉચ્ચ હાર્મોનિક સ્ત્રોતોએ તેમની મજબૂત સુસંગતતા, ટૂંકા પલ્સ સમયગાળો અને ઉચ્ચ ફોટોન ઊર્જાને કારણે ઇલેક્ટ્રોન ગતિશાસ્ત્રના ક્ષેત્રમાં વ્યાપક ધ્યાન આકર્ષિત કર્યું છે, અને તેનો ઉપયોગ વિવિધ સ્પેક્ટ્રલ અને ઇમેજિંગ અભ્યાસોમાં કરવામાં આવ્યો છે. ટેકનોલોજીની પ્રગતિ સાથે, આપ્રકાશ સ્ત્રોતઉચ્ચ પુનરાવર્તન આવર્તન, ઉચ્ચ ફોટોન પ્રવાહ, ઉચ્ચ ફોટોન ઊર્જા અને ટૂંકી પલ્સ પહોળાઈ તરફ વિકાસ કરી રહ્યું છે. આ એડવાન્સ માત્ર અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોતોના માપન રીઝોલ્યુશનને ઑપ્ટિમાઇઝ કરતું નથી, પરંતુ ભવિષ્યના તકનીકી વિકાસના વલણો માટે નવી શક્યતાઓ પણ પ્રદાન કરે છે. તેથી, ઉચ્ચ પુનરાવર્તિત આવર્તન અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોતનો ઊંડાણપૂર્વકનો અભ્યાસ અને સમજ અત્યાધુનિક ટેકનોલોજીમાં નિપુણતા મેળવવા અને લાગુ કરવા માટે ખૂબ મહત્વ ધરાવે છે.

ફેમટોસેકન્ડ અને એટોસેકન્ડ ટાઇમ સ્કેલ પર ઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી માપન માટે, એક બીમમાં માપવામાં આવતી ઘટનાઓની સંખ્યા ઘણીવાર અપૂરતી હોય છે, જેના કારણે ઓછી આવર્તન પ્રકાશ સ્ત્રોતો વિશ્વસનીય આંકડા મેળવવા માટે અપૂરતા હોય છે. તે જ સમયે, ઓછા ફોટોન પ્રવાહ સાથેનો પ્રકાશ સ્ત્રોત મર્યાદિત એક્સપોઝર સમય દરમિયાન માઇક્રોસ્કોપિક ઇમેજિંગના સિગ્નલ-ટુ-નોઇઝ રેશિયોને ઘટાડશે. સતત સંશોધન અને પ્રયોગો દ્વારા, સંશોધકોએ ઉચ્ચ પુનરાવર્તિત આવર્તન અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશની ઉપજ ઑપ્ટિમાઇઝેશન અને ટ્રાન્સમિશન ડિઝાઇનમાં ઘણા સુધારા કર્યા છે. ઉચ્ચ પુનરાવર્તિત આવર્તન અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોત સાથે જોડાયેલી અદ્યતન સ્પેક્ટ્રલ વિશ્લેષણ તકનીકનો ઉપયોગ સામગ્રીની રચના અને ઇલેક્ટ્રોનિક ગતિશીલ પ્રક્રિયાના ઉચ્ચ ચોકસાઇ માપને પ્રાપ્ત કરવા માટે કરવામાં આવ્યો છે.

આત્યંતિક અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોતોની એપ્લિકેશનો, જેમ કે કોણીય ઉકેલાયેલ ઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (ARPES) માપન, નમૂનાને પ્રકાશિત કરવા માટે અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશના બીમની જરૂર છે. નમૂનાની સપાટી પરના ઇલેક્ટ્રોન અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ દ્વારા સતત અવસ્થામાં ઉત્તેજિત થાય છે, અને ફોટોઇલેક્ટ્રોનની ગતિ ઊર્જા અને ઉત્સર્જન કોણ નમૂનાની બેન્ડ રચનાની માહિતી ધરાવે છે. એન્ગલ રિઝોલ્યુશન ફંક્શન સાથે ઇલેક્ટ્રોન વિશ્લેષક રેડિયેટેડ ફોટોઇલેક્ટ્રોન મેળવે છે અને નમૂનાના વેલેન્સ બેન્ડની નજીક બેન્ડ માળખું મેળવે છે. ઓછી પુનરાવર્તન આવર્તન અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોત માટે, કારણ કે તેની એક પલ્સ મોટી સંખ્યામાં ફોટોન ધરાવે છે, તે ટૂંકા સમયમાં નમૂનાની સપાટી પર મોટી સંખ્યામાં ફોટોઈલેક્ટ્રોનને ઉત્તેજિત કરશે, અને કુલોમ્બ ક્રિયાપ્રતિક્રિયા વિતરણમાં ગંભીર વિસ્તરણ લાવશે. ફોટોઈલેક્ટ્રોન ગતિ ઊર્જા, જેને સ્પેસ ચાર્જ ઈફેક્ટ કહેવામાં આવે છે. સ્પેસ ચાર્જ ઈફેક્ટના પ્રભાવને ઘટાડવા માટે, સતત ફોટોન ફ્લક્સ જાળવી રાખીને દરેક પલ્સમાં રહેલા ફોટોઈલેક્ટ્રોનને ઘટાડવું જરૂરી છે, તેથી તે વાહન ચલાવવું જરૂરી છે.લેસરઉચ્ચ પુનરાવર્તન આવર્તન સાથે અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોત ઉત્પન્ન કરવા માટે ઉચ્ચ પુનરાવર્તન આવર્તન સાથે.

રેઝોનન્સ એન્હાન્સ્ડ કેવિટી ટેક્નોલોજી મેગાહર્ટ્ઝ રિપીટિશન ફ્રિકવન્સી પર ઉચ્ચ ક્રમના હાર્મોનિક્સનું નિર્માણ કરે છે
60 મેગાહર્ટઝ સુધીના પુનરાવર્તન દર સાથે અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોત મેળવવા માટે, યુનાઇટેડ કિંગડમની યુનિવર્સિટી ઓફ બ્રિટિશ કોલંબિયામાં જોન્સ ટીમે ફેમટોસેકન્ડ રેઝોનન્સ એન્હાન્સમેન્ટ કેવિટી (fsEC) માં ઉચ્ચ ક્રમના હાર્મોનિક જનરેશનનું પ્રદર્શન કર્યું. આત્યંતિક અલ્ટ્રાવાયોલેટ પ્રકાશ સ્ત્રોત અને સમય-ઉકેલ કોણીય ઉકેલાયેલ ઇલેક્ટ્રોન સ્પેક્ટ્રોસ્કોપી (Tr-ARPES) પ્રયોગો માટે તેને લાગુ કર્યું. પ્રકાશ સ્ત્રોત 8 થી 40 eV ની ઉર્જા શ્રેણીમાં 60 MHz ના પુનરાવર્તન દરે સિંગલ હાર્મોનિક સાથે 1011 થી વધુ ફોટોન નંબર પ્રતિ સેકન્ડનો ફોટોન પ્રવાહ પહોંચાડવામાં સક્ષમ છે. તેઓએ fsEC માટે બીજ સ્ત્રોત તરીકે ytterbium-doped ફાઇબર લેસર સિસ્ટમનો ઉપયોગ કર્યો, અને વાહક એન્વેલોપ ઓફસેટ ફ્રીક્વન્સી (fCEO) નો અવાજ ઓછો કરવા અને એમ્પ્લીફાયર ચેઇનના અંતે સારી પલ્સ કમ્પ્રેશન લાક્ષણિકતાઓ જાળવી રાખવા કસ્ટમાઇઝ્ડ લેસર સિસ્ટમ ડિઝાઇન દ્વારા નિયંત્રિત પલ્સ લાક્ષણિકતાઓનો ઉપયોગ કર્યો. FsEC ની અંદર સ્થિર પ્રતિધ્વનિ વૃદ્ધિ હાંસલ કરવા માટે, તેઓ પ્રતિસાદ નિયંત્રણ માટે ત્રણ સર્વો કંટ્રોલ લૂપનો ઉપયોગ કરે છે, જેના પરિણામે સ્વતંત્રતાના બે ડિગ્રી પર સક્રિય સ્થિરીકરણ થાય છે: fsEC ની અંદર પલ્સ સાયકલિંગનો રાઉન્ડ ટ્રીપ સમય લેસર પલ્સ સમયગાળા સાથે મેળ ખાય છે, અને તબક્કો શિફ્ટ. પલ્સ પરબિડીયું (એટલે ​​​​કે, વાહક પરબિડીયું તબક્કો, ϕCEO) ના સંદર્ભમાં ઇલેક્ટ્રિક ક્ષેત્ર વાહકનું.

કાર્યકારી ગેસ તરીકે ક્રિપ્ટોન ગેસનો ઉપયોગ કરીને, સંશોધન ટીમે fsEC માં ઉચ્ચ-ક્રમના હાર્મોનિક્સનું ઉત્પાદન હાંસલ કર્યું. તેઓએ ગ્રેફાઇટનું Tr-ARPES માપન કર્યું અને 0.6 eV ઉપરના ફર્મી સ્તરની નજીક બિન-થર્મલી ઉત્તેજિત ઇલેક્ટ્રોન વસ્તીના ઝડપી થર્મિયેશન અને અનુગામી ધીમા પુનઃસંયોજન તેમજ બિન-થર્મલી સીધી ઉત્તેજિત સ્થિતિઓની ગતિશીલતાનું અવલોકન કર્યું. આ પ્રકાશ સ્ત્રોત જટિલ સામગ્રીના ઇલેક્ટ્રોનિક માળખાના અભ્યાસ માટે એક મહત્વપૂર્ણ સાધન પૂરું પાડે છે. જો કે, fsEC માં ઉચ્ચ ક્રમના હાર્મોનિક્સની પેઢીમાં પરાવર્તકતા, વિક્ષેપ વળતર, પોલાણની લંબાઈના દંડ ગોઠવણ અને સિંક્રોનાઇઝેશન લોકીંગ માટે ખૂબ જ ઊંચી આવશ્યકતાઓ છે, જે રેઝોનન્સ-એન્હાન્સ્ડ કેવિટીના એન્હાન્સમેન્ટ મલ્ટિપલને ખૂબ અસર કરશે. તે જ સમયે, પોલાણના કેન્દ્રીય બિંદુ પર પ્લાઝ્માના બિનરેખીય તબક્કાની પ્રતિક્રિયા પણ એક પડકાર છે. તેથી, હાલમાં, આ પ્રકારનો પ્રકાશ સ્ત્રોત મુખ્ય પ્રવાહના અત્યંત અલ્ટ્રાવાયોલેટ બન્યો નથીઉચ્ચ હાર્મોનિક પ્રકાશ સ્ત્રોત.