ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳು

ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ವಿಕಿರಣದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಗತಿಗಳುಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ

ಇತ್ತೀಚಿನ ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ, ತೀವ್ರವಾದ ನೇರಳಾತೀತ ಹೈ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಮೂಲಗಳು ಅವುಗಳ ಬಲವಾದ ಸುಸಂಬದ್ಧತೆ, ಕಡಿಮೆ ನಾಡಿ ಅವಧಿ ಮತ್ತು ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿಯಿಂದಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ಸ್ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ವ್ಯಾಪಕ ಗಮನ ಸೆಳೆದಿವೆ ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ರೋಹಿತ ಮತ್ತು ಇಮೇಜಿಂಗ್ ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ ಬಳಸಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ. ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಪ್ರಗತಿಯೊಂದಿಗೆ, ಇದುಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಹರಿವು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಕಡಿಮೆ ಪಲ್ಸ್ ಅಗಲದ ಕಡೆಗೆ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಹೊಂದುತ್ತಿದೆ. ಈ ಪ್ರಗತಿಯು ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳ ಅಳತೆ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಅನ್ನು ಅತ್ಯುತ್ತಮವಾಗಿಸುತ್ತದೆ, ಆದರೆ ಭವಿಷ್ಯದ ತಾಂತ್ರಿಕ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಪ್ರವೃತ್ತಿಗಳಿಗೆ ಹೊಸ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದ ಆಳವಾದ ಅಧ್ಯಯನ ಮತ್ತು ತಿಳುವಳಿಕೆಯು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಕರಗತ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಮತ್ತು ಅನ್ವಯಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಮಹತ್ವದ್ದಾಗಿದೆ.

ಫೆಮ್ಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಮತ್ತು ಅಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ಸಮಯ ಮಾಪಕಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಮಾಪನಗಳಿಗೆ, ಒಂದೇ ಕಿರಣದಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಲಾದ ಘಟನೆಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಪುನರಾವರ್ತನ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳನ್ನು ವಿಶ್ವಾಸಾರ್ಹ ಅಂಕಿಅಂಶಗಳನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಸಾಕಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಕಡಿಮೆ ಫೋಟಾನ್ ಹರಿವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಸೀಮಿತ ಮಾನ್ಯತೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮದರ್ಶಕ ಚಿತ್ರಣದ ಸಿಗ್ನಲ್-ಟು-ಶಬ್ದ ಅನುಪಾತವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುತ್ತದೆ. ನಿರಂತರ ಪರಿಶೋಧನೆ ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧಕರು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಇಳುವರಿ ಆಪ್ಟಿಮೈಸೇಶನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರಸರಣ ವಿನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ಸುಧಾರಣೆಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದ್ದಾರೆ. ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲದೊಂದಿಗೆ ಸಂಯೋಜಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಸುಧಾರಿತ ರೋಹಿತ ವಿಶ್ಲೇಷಣಾ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ವಸ್ತು ರಚನೆ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ಡೈನಾಮಿಕ್ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯ ಮಾಪನವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಬಳಸಲಾಗಿದೆ.

ಕೋನೀಯ ಪರಿಹಾರಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (ARPES) ಮಾಪನಗಳಂತಹ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳ ಅನ್ವಯಗಳಿಗೆ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಬೆಳಗಿಸಲು ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಮಾದರಿಯ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ನಿರಂತರ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಉತ್ಸುಕವಾಗುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆ ಕೋನವು ಮಾದರಿಯ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಕೋನ ರೆಸಲ್ಯೂಶನ್ ಕಾರ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವಿಶ್ಲೇಷಕವು ವಿಕಿರಣಗೊಂಡ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಸ್ವೀಕರಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಮಾದರಿಯ ವೇಲೆನ್ಸ್ ಬ್ಯಾಂಡ್ ಬಳಿ ಬ್ಯಾಂಡ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಪಡೆಯುತ್ತದೆ. ಕಡಿಮೆ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ಆವರ್ತನ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಕ್ಕಾಗಿ, ಅದರ ಏಕ ಪಲ್ಸ್ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಫೋಟಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಇದು ಕಡಿಮೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಮಾದರಿ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಪ್ರಚೋದಿಸುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಕೂಲಂಬ್ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯ ವಿತರಣೆಯಲ್ಲಿ ಗಂಭೀರ ವಿಸ್ತರಣೆಯನ್ನು ತರುತ್ತದೆ, ಇದನ್ನು ಸ್ಪೇಸ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಣಾಮ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಸ್ಪೇಸ್ ಚಾರ್ಜ್ ಪರಿಣಾಮದ ಪ್ರಭಾವವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು, ಸ್ಥಿರ ಫೋಟಾನ್ ಫ್ಲಕ್ಸ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸುವಾಗ ಪ್ರತಿ ಪಲ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿರುವ ಫೋಟೊಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದು ಅವಶ್ಯಕ, ಆದ್ದರಿಂದ ಅದನ್ನು ಚಾಲನೆ ಮಾಡುವುದು ಅವಶ್ಯಕ.ಲೇಸರ್ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸಲು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನದೊಂದಿಗೆ.

ಅನುರಣನ ವರ್ಧಿತ ಕುಹರದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವು MHz ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಆವರ್ತನದಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಅರಿತುಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ.
60 MHz ವರೆಗಿನ ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ದರದೊಂದಿಗೆ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಯುನೈಟೆಡ್ ಕಿಂಗ್‌ಡಮ್‌ನ ಬ್ರಿಟಿಷ್ ಕೊಲಂಬಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಜೋನ್ಸ್ ತಂಡವು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಫೆಮ್ಟೋಸೆಕೆಂಡ್ ರೆಸೋನೆನ್ಸ್ ಎನ್‌ಹ್ಯಾನ್ಸ್‌ಮೆಂಟ್ ಕ್ಯಾವಿಟಿ (fsEC) ಯಲ್ಲಿ ಹೈ ಆರ್ಡರ್ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ನಡೆಸಿತು ಮತ್ತು ಅದನ್ನು ಸಮಯ-ಪರಿಹರಿಸಿದ ಕೋನೀಯ ಪರಿಹಾರಿತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ (Tr-ARPES) ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಅನ್ವಯಿಸಿತು. ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು 8 ರಿಂದ 40 eV ಶಕ್ತಿಯ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯಲ್ಲಿ 60 MHz ಪುನರಾವರ್ತನೆಯ ದರದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ 1011 ಫೋಟಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೋಟಾನ್ ಹರಿವನ್ನು ತಲುಪಿಸುವ ಸಾಮರ್ಥ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಅವರು fsEC ಗಾಗಿ ಬೀಜ ಮೂಲವಾಗಿ ಯ್ಟರ್ಬಿಯಂ-ಡೋಪ್ಡ್ ಫೈಬರ್ ಲೇಸರ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯನ್ನು ಬಳಸಿದರು ಮತ್ತು ವಾಹಕ ಹೊದಿಕೆ ಆಫ್‌ಸೆಟ್ ಆವರ್ತನ (fCEO) ಶಬ್ದವನ್ನು ಕಡಿಮೆ ಮಾಡಲು ಮತ್ತು ಆಂಪ್ಲಿಫಯರ್ ಸರಪಳಿಯ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ಪಲ್ಸ್ ಕಂಪ್ರೆಷನ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲು ಕಸ್ಟಮೈಸ್ ಮಾಡಿದ ಲೇಸರ್ ಸಿಸ್ಟಮ್ ವಿನ್ಯಾಸದ ಮೂಲಕ ಪಲ್ಸ್ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸಿದರು. fsEC ಒಳಗೆ ಸ್ಥಿರವಾದ ಅನುರಣನ ವರ್ಧನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು, ಅವರು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆ ನಿಯಂತ್ರಣಕ್ಕಾಗಿ ಮೂರು ಸರ್ವೋ ನಿಯಂತ್ರಣ ಲೂಪ್‌ಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ, ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಎರಡು ಡಿಗ್ರಿ ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯದಲ್ಲಿ ಸಕ್ರಿಯ ಸ್ಥಿರೀಕರಣವಾಗುತ್ತದೆ: fsEC ಒಳಗೆ ಪಲ್ಸ್ ಸೈಕ್ಲಿಂಗ್‌ನ ರೌಂಡ್ ಟ್ರಿಪ್ ಸಮಯವು ಲೇಸರ್ ಪಲ್ಸ್ ಅವಧಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಪಲ್ಸ್ ಎನ್ವಲಪ್‌ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ವಿದ್ಯುತ್ ಕ್ಷೇತ್ರ ವಾಹಕದ ಹಂತದ ಬದಲಾವಣೆ (ಅಂದರೆ, ವಾಹಕ ಎನ್ವಲಪ್ ಹಂತ, ϕCEO).

ಕ್ರಿಪ್ಟಾನ್ ಅನಿಲವನ್ನು ಕಾರ್ಯನಿರತ ಅನಿಲವಾಗಿ ಬಳಸುವ ಮೂಲಕ, ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು fsEC ಯಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ-ಕ್ರಮಾಂಕದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಿತು. ಅವರು ಗ್ರ್ಯಾಫೈಟ್‌ನ Tr-ARPES ಅಳತೆಗಳನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಿದರು ಮತ್ತು ಉಷ್ಣವಾಗಿ ಉತ್ಸುಕವಲ್ಲದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಜನಸಂಖ್ಯೆಯ ತ್ವರಿತ ಉಷ್ಣೀಕರಣ ಮತ್ತು ನಂತರದ ನಿಧಾನಗತಿಯ ಮರುಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಹಾಗೂ 0.6 eV ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಫೆರ್ಮಿ ಮಟ್ಟದ ಬಳಿ ಉಷ್ಣವಾಗಿ ನೇರವಾಗಿ ಉತ್ಸುಕವಲ್ಲದ ಸ್ಥಿತಿಗಳ ಚಲನಶೀಲತೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಿದರು. ಈ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಸಂಕೀರ್ಣ ವಸ್ತುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸಾಧನವನ್ನು ಒದಗಿಸುತ್ತದೆ. ಆದಾಗ್ಯೂ, fsEC ಯಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ ಕ್ರಮಾಂಕದ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ಸ್ ಉತ್ಪಾದನೆಯು ಪ್ರತಿಫಲನ, ಪ್ರಸರಣ ಪರಿಹಾರ, ಕುಹರದ ಉದ್ದದ ಉತ್ತಮ ಹೊಂದಾಣಿಕೆ ಮತ್ತು ಸಿಂಕ್ರೊನೈಸೇಶನ್ ಲಾಕಿಂಗ್‌ಗೆ ಹೆಚ್ಚಿನ ಅವಶ್ಯಕತೆಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇದು ಅನುರಣನ-ವರ್ಧಿತ ಕುಹರದ ವರ್ಧನೆಯ ಗುಣಾಕಾರದ ಮೇಲೆ ಹೆಚ್ಚು ಪರಿಣಾಮ ಬೀರುತ್ತದೆ. ಅದೇ ಸಮಯದಲ್ಲಿ, ಕುಹರದ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದುವಿನಲ್ಲಿರುವ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾದ ರೇಖಾತ್ಮಕವಲ್ಲದ ಹಂತದ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯು ಸಹ ಒಂದು ಸವಾಲಾಗಿದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪ್ರಸ್ತುತ, ಈ ರೀತಿಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲವು ಮುಖ್ಯವಾಹಿನಿಯ ತೀವ್ರ ನೇರಳಾತೀತವಾಗಿ ಮಾರ್ಪಟ್ಟಿಲ್ಲ.ಹೆಚ್ಚಿನ ಹಾರ್ಮೋನಿಕ್ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲ.