ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಪ್ರಗತಿ

ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತದಲ್ಲಿ ಪ್ರಗತಿಗಳುಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಹೈ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಮೂಲಗಳು ಅವುಗಳ ಬಲವಾದ ಸುಸಂಬದ್ಧತೆ, ಕಡಿಮೆ ನಾಡಿ ಅವಧಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಿಂದಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕ ಗಮನವನ್ನು ಸೆಳೆದಿವೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ಮತ್ತು ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗಿದೆ. ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಇದುಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಫ್ಲಕ್ಸ್, ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ನಾಡಿ ಅಗಲದ ಕಡೆಗೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುತ್ತಿದೆ. ಈ ಮುಂಗಡವು ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳ ಮಾಪನ ನಿರ್ಣಯವನ್ನು ಉತ್ತಮಗೊಳಿಸುವುದಲ್ಲದೆ, ಭವಿಷ್ಯದ ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳಿಗೆ ಹೊಸ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನದ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ಆಳವಾದ ಅಧ್ಯಯನ ಮತ್ತು ತಿಳುವಳಿಕೆಯು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಮಾಸ್ಟರಿಂಗ್ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಾಮುಖ್ಯತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಫೆಮ್ಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಮತ್ತು ಅಟೊಸೆಕೆಂಡ್ ಸಮಯದ ಮಾಪಕಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮಾಪನಗಳಿಗೆ, ಒಂದೇ ಕಿರಣದಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾದ ಘಟನೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಕಡಿಮೆ ಆವರ್ತನದ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಾಕಷ್ಟಿಲ್ಲ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಕಡಿಮೆ ಫೋಟಾನ್ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಹೊಂದಿರುವ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಸೀಮಿತ ಮಾನ್ಯತೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮೈಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಇಮೇಜಿಂಗ್‌ನ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ನಿರಂತರ ಪರಿಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಇಳುವರಿ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರಸರಣ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧಕರು ಅನೇಕ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನದ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಸುಧಾರಿತ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರಲ್ ವಿಶ್ಲೇಷಣೆ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ವಸ್ತು ರಚನೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರ ಮಾಪನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಕೋನೀಯ ಪರಿಹರಿಸಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (ARPES) ಮಾಪನಗಳಂತಹ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳ ಅಪ್ಲಿಕೇಶನ್‌ಗಳಿಗೆ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಬೆಳಗಿಸಲು ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣದ ಅಗತ್ಯವಿರುತ್ತದೆ. ಮಾದರಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ನಿರಂತರ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಉತ್ಸುಕವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯ ಕೋನವು ಮಾದರಿಯ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಆಂಗಲ್ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಫಂಕ್ಷನ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿಶ್ಲೇಷಕವು ವಿಕಿರಣ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಾದರಿಯ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್‌ನ ಬಳಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನದ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಕ್ಕಾಗಿ, ಅದರ ಏಕ ನಾಡಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮಾದರಿ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೂಲಂಬ್ ಸಂವಹನವು ವಿತರಣೆಯ ಗಂಭೀರ ವಿಸ್ತರಣೆಯನ್ನು ತರುತ್ತದೆ. ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯ, ಇದನ್ನು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಣಾಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಣಾಮದ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, ಸ್ಥಿರವಾದ ಫೋಟಾನ್ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವಾಗ ಪ್ರತಿ ನಾಡಿಯಲ್ಲಿ ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ದ್ಯುತಿವಿದ್ಯುಜ್ಜನಕಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಅವಶ್ಯಕ, ಆದ್ದರಿಂದ ಚಾಲನೆ ಮಾಡುವುದು ಅವಶ್ಯಕಲೇಸರ್ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ ಉತ್ಪಾದಿಸಲು.

ಅನುರಣನ ವರ್ಧಿತ ಕುಹರದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು MHz ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಆದೇಶದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ
60 MHz ವರೆಗಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ದರದೊಂದಿಗೆ ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಪಡೆಯುವ ಸಲುವಾಗಿ, ಯುನೈಟೆಡ್ ಕಿಂಗ್‌ಡಮ್‌ನ ಬ್ರಿಟಿಷ್ ಕೊಲಂಬಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಜೋನ್ಸ್ ತಂಡವು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಸಾಧಿಸಲು ಫೆಮ್ಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ವರ್ಧನೆ ಕುಳಿಯಲ್ಲಿ (fsEC) ಹೈ ಆರ್ಡರ್ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ನಡೆಸಿತು. ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಸಮಯ-ಪರಿಹರಿಸಿದ ಕೋನೀಯ ಪರಿಹರಿಸಿದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (Tr-ARPES) ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಲಾಗಿದೆ. ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು 8 ರಿಂದ 40 eV ಶಕ್ತಿಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ 60 MHz ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ದರದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ನೊಂದಿಗೆ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ 1011 ಫೋಟಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ತಲುಪಿಸಲು ಸಮರ್ಥವಾಗಿದೆ. ಅವರು fsEC ಗಾಗಿ ಬೀಜದ ಮೂಲವಾಗಿ ytterbium-ಡೋಪ್ಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಎನ್ವಲಪ್ ಆಫ್‌ಸೆಟ್ ಆವರ್ತನ (fCEO) ಶಬ್ದವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಆಂಪ್ಲಿಫಯರ್ ಸರಪಳಿಯ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ನಾಡಿ ಸಂಕೋಚನ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಕಸ್ಟಮೈಸ್ ಮಾಡಿದ ಲೇಸರ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ ನಾಡಿ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಿದರು. fsEC ಒಳಗೆ ಸ್ಥಿರವಾದ ಅನುರಣನ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಅವರು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕಾಗಿ ಮೂರು ಸರ್ವೋ ಕಂಟ್ರೋಲ್ ಲೂಪ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಎರಡು ಡಿಗ್ರಿ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯದಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ಸ್ಥಿರೀಕರಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ: fsEC ಒಳಗೆ ಪಲ್ಸ್ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್‌ನ ರೌಂಡ್ ಟ್ರಿಪ್ ಸಮಯವು ಲೇಸರ್ ಪಲ್ಸ್ ಅವಧಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಹಂತ ಶಿಫ್ಟ್ ನಾಡಿ ಹೊದಿಕೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರದ ವಾಹಕದ (ಅಂದರೆ, ಕ್ಯಾರಿಯರ್ ಎನ್ವಲಪ್ ಹಂತ, ϕCEO).

ಕ್ರಿಪ್ಟಾನ್ ಅನಿಲವನ್ನು ಕೆಲಸ ಮಾಡುವ ಅನಿಲವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ಎಫ್‌ಎಸ್‌ಇಸಿಯಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ-ಕ್ರಮದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿದೆ. ಅವರು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ Tr-ARPES ಮಾಪನಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಕ್ಷಿಪ್ರ ಥರ್ಮಿಯೇಶನ್ ಮತ್ತು ನಂತರದ ನಿಧಾನಗತಿಯ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಉತ್ತೇಜಿತವಲ್ಲದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಿದರು, ಹಾಗೆಯೇ 0.6 eV ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫರ್ಮಿ ಮಟ್ಟದ ಬಳಿ ಉಷ್ಣವಲ್ಲದ ನೇರವಾಗಿ ಪ್ರಚೋದಿತ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್. ಈ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಸಂಕೀರ್ಣ ವಸ್ತುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಪ್ರಮುಖ ಸಾಧನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಎಫ್‌ಎಸ್‌ಇಸಿಯಲ್ಲಿನ ಹೈ ಆರ್ಡರ್ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್‌ನ ಪೀಳಿಗೆಯು ಪ್ರತಿಫಲನ, ಪ್ರಸರಣ ಪರಿಹಾರ, ಕುಹರದ ಉದ್ದದ ಉತ್ತಮ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಿಂಕ್ರೊನೈಸೇಶನ್ ಲಾಕಿಂಗ್‌ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಅನುರಣನ-ವರ್ಧಿತ ಕುಹರದ ವರ್ಧನೆಯ ಗುಣಾಕಾರವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಕುಹರದ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾದ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಸಹ ಒಂದು ಸವಾಲಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರಸ್ತುತ, ಈ ರೀತಿಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟಿಲ್ಲಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ.