Fortschritte in der extremen ultravioletten Lichtquellentechnologie

Fortschritte in extremer UltraviolettLichtquellentechnologie

In den letzten Jahren haben extreme ultraviolette hohe harmonische Quellen aufgrund ihrer starken Kohärenz, der kurzen Impulsdauer und ihrer hohen Photonenenergie auf dem Gebiet der Elektronendynamik große Aufmerksamkeit erregt und in verschiedenen Spektral- und Bildgebungsstudien verwendet. Mit der Weiterentwicklung der Technologie ist diesLichtquelleentwickelt sich zu einer höheren Wiederholungsfrequenz, einem höheren Photonenfluss, einer höheren Photonenenergie und einer kürzeren Impulsbreite. Dieser Fortschritt optimiert nicht nur die Messauflösung extremer ultraviolettes Lichtquellen, sondern bietet auch neue Möglichkeiten für zukünftige technologische Entwicklungstrends. Daher ist die eingehende Untersuchung und das Verständnis der extremen Ultraviolett-Lichtquelle mit hoher Wiederholungsfrequenz von großer Bedeutung für das Beherrschen und Anwenden hochmoderner Technologie.

Bei Elektronenspektroskopiemessungen auf Zeitskalen der Femtosekunden- und Attosekunden -Zeit ist die Anzahl der in einem einzelnen Strahl gemessenen Ereignisse häufig nicht ausreichend, so Gleichzeitig verringert die Lichtquelle mit niedrigem Photonenfluss das Signal-Rausch-Verhältnis der mikroskopischen Bildgebung während der begrenzten Belichtungszeit. Durch kontinuierliche Erkundung und Experimente haben Forscher die Ertragsoptimierung und das Übertragungsdesign von extremem Ultraviolettlicht mit hoher Wiederholungsfrequenz viele Verbesserungen vorgenommen. Die fortschrittliche Spektralanalyse -Technologie in Kombination mit der extremen ultravioletten Lichtquelle mit hoher Wiederholungsfrequenz wurde verwendet, um die hohe Präzisionsmessung der Materialstruktur und des elektronischen dynamischen Prozesses zu erreichen.

Anwendungen extremer ultraviolettes Lichtquellen wie ARPES -Messungen (Angular -gelöstes Elektronenspektroskopie) erfordern einen Strahl von extremem Ultraviolettlicht, um die Probe zu beleuchten. Die Elektronen auf der Oberfläche der Probe werden durch das extreme ultraviolette Licht bis zum kontinuierlichen Zustand angeregt, und der kinetische Energie- und Emissionswinkel der Photoelektronen enthalten die Bandstrukturinformationen der Probe. Der Elektronenanalysator mit Winkelauflösungsfunktion empfängt die abgestrahlten Photoelektronen und erhält die Bandstruktur in der Nähe des Valenzbandes der Probe. Für die extreme ultraviolette Lichtquelle mit geringer Wiederholung, da sein einzelner Impuls eine große Anzahl von Photonen enthält, wird in kurzer Zeit eine große Anzahl von Photoelektronen auf der Probenoberfläche anregt, und die Coulomb -Wechselwirkung führt zu einer schwerwiegenden Verteilung der Verteilung der kinetischen Photoelektronenergetie, die als Raumladungseffekt bezeichnet wird. Um den Einfluss des Raumladungseffekts zu verringern, müssen die in jedem Impuls enthaltenen Photoelektronen gleichzeitig reduziert werden, während der konstante Photonenfluss aufrechterhalten wird, soLasermit hoher Wiederholungsfrequenz, um die extreme ultraviolette Lichtquelle mit hoher Wiederholungsfrequenz zu erzeugen.

Resonance Enhanced Hohlraumtechnologie erkennt die Erzeugung von Harmonischen hoher Ordnung bei MHz -Wiederholungsfrequenz
Um eine extreme ultraviolette Lichtquelle mit einer Wiederholungsrate von bis zu 60 MHz zu erhalten, führte das Jones-Team an der Universität von British Columbia im Vereinigten Königreich eine hohe Ordnung in einer femtosekunden-Resonanz-Verbesserung der Höhle (FSEC), um eine praktische extreme ultraviolette Quelle zu erreichen, und to-resolviertes Elektromotiven-Elektror-Spezifikumspezifikumspezifikumspezifikum, to-at-auf-auf die Zeit, die angeht. Die Lichtquelle kann einen Photonenfluss von mehr als 1011 Photonenzahlen pro Sekunde mit einer einzelnen Harmonischen bei einer Wiederholungsrate von 60 MHz im Energiebereich von 8 bis 40 eV liefern. Sie verwendeten ein Ytterbium-dotiertes Faserlasersystem als Saatgutquelle für FSEC und kontrollierte Impulseigenschaften über ein maßgeschneidertes Lasersystemdesign, um die Frequenzfrequenz (FCEO) der Trägerhülle zu minimieren, und beibehalten guter Impulskompressionseigenschaften am Ende der Verstärkerkette. Um eine stabile Resonanzverstärkung innerhalb der FSEC zu erzielen, verwenden sie drei Servo -Kontrollschleifen für die Rückkopplungsregelung, was zu einer aktiven Stabilisierung bei zwei Freiheitsgraden führt: die Rundflächzeit des Impulszyklus innerhalb der FSEC entspricht der Laserimpulszeit und der Phasenverschiebung der elektrischen Feldträgerin in Bezug auf die Hilfszündung (IE, ARE, Carrier -Hilfsphase.

Durch die Verwendung von Krypton-Gas als Arbeitsgas erreichte das Forschungsteam die Erzeugung von Harmonischen höherer Ordnung in der FSEC. Sie führten TR-ARPES-Messungen von Graphit durch und beobachteten eine schnelle Thermiation und die anschließende langsame Rekombination von nicht therm angeregten Elektronenpopulationen sowie die Dynamik nicht-therm direkt angeregter Zustände in der Nähe des Fermi-Niveaus über 0,6 eV. Diese Lichtquelle bietet ein wichtiges Instrument zur Untersuchung der elektronischen Struktur komplexer Materialien. Die Erzeugung von Harmonischen in hoher Ordnung in FSEC hat jedoch sehr hohe Anforderungen an Reflexionsvermögen, Dispersionskompensation, Feinanpassung der Hohlraumlänge und Synchronisationsverriegelung, was das Verbesserung mehrerer der Resonanzhöhlen stark beeinflusst. Gleichzeitig ist die nichtlineare Phasenreaktion des Plasmas am Schwerpunkt des Hohlraums ebenfalls eine Herausforderung. Derzeit ist diese Art von Lichtquelle derzeit nicht zum Mainstream -extremen Ultraviolett gewordenhohe harmonische Lichtquelle.