ආන්තික පාරජම්බුල කිරණ ප්‍රභව තාක්ෂණයේ දියුණුව

අධික පාරජම්බුල කිරණවල දියුණුවආලෝක ප්‍රභව තාක්ෂණය

මෑත වසරවලදී, අතිශය පාරජම්බුල අධි හාර්මොනික් ප්‍රභවයන් ඒවායේ ප්‍රබල සංගතභාවය, කෙටි ස්පන්දන කාලය සහ ඉහළ ෆෝටෝන ශක්තිය හේතුවෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ගති විද්‍යාව පිළිබඳ ක්ෂේත්‍රයේ පුළුල් අවධානයක් දිනාගෙන ඇති අතර විවිධ වර්ණාවලි සහ ප්‍රතිබිම්භකරණ අධ්‍යයනයන්හි භාවිතා කර ඇත. තාක්ෂණයේ දියුණුවත් සමඟ, මෙමආලෝක ප්‍රභවයඉහළ පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාතය, ඉහළ ෆෝටෝන ප්‍රවාහය, ඉහළ ෆෝටෝන ශක්තිය සහ කෙටි ස්පන්දන පළල කරා වර්ධනය වෙමින් පවතී. මෙම දියුණුව ආන්තික පාරජම්බුල ආලෝක ප්‍රභවයන්ගේ මිනුම් විභේදනය ප්‍රශස්ත කරනවා පමණක් නොව, අනාගත තාක්ෂණික සංවර්ධන ප්‍රවණතා සඳහා නව හැකියාවන් ද සපයයි. එබැවින්, ඉහළ පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාත ආන්තික පාරජම්බුල ආලෝක ප්‍රභවය පිළිබඳ ගැඹුරු අධ්‍යයනය සහ අවබෝධය අති නවීන තාක්‍ෂණය ප්‍රගුණ කිරීම සහ යෙදීම සඳහා ඉතා වැදගත් වේ.

ෆෙම්ටොසෙකන්ඩ් සහ ඇටෝසෙකන්ඩ් කාල පරිමාණයන්හි ඉලෙක්ට්‍රෝන වර්ණාවලීක්ෂ මිනුම් සඳහා, තනි කදම්භයකින් මනින ලද සිදුවීම් ගණන බොහෝ විට ප්‍රමාණවත් නොවන අතර, අඩු ප්‍රතිවර්තන ආලෝක ප්‍රභවයන් විශ්වාසදායක සංඛ්‍යාලේඛන ලබා ගැනීමට ප්‍රමාණවත් නොවේ. ඒ සමඟම, අඩු ෆෝටෝන ප්‍රවාහයක් සහිත ආලෝක ප්‍රභවය සීමිත නිරාවරණ කාලය තුළ අන්වීක්ෂීය රූපකරණයේ සංඥා-ශබ්ද අනුපාතය අඩු කරනු ඇත. අඛණ්ඩ ගවේෂණය සහ අත්හදා බැලීම් හරහා, පර්යේෂකයන් ඉහළ පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාත ආන්තික පාරජම්බුල කිරණවල අස්වැන්න ප්‍රශස්තිකරණය සහ සම්ප්‍රේෂණ සැලසුමෙහි බොහෝ වැඩිදියුණු කිරීම් සිදු කර ඇත. ද්‍රව්‍ය ව්‍යුහයේ සහ ඉලෙක්ට්‍රොනික ගතික ක්‍රියාවලියේ ඉහළ නිරවද්‍යතාවය මැනීම සඳහා ඉහළ පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාත ආන්තික පාරජම්බුල ආලෝක ප්‍රභවය සමඟ ඒකාබද්ධ වූ උසස් වර්ණාවලි විශ්ලේෂණ තාක්ෂණය භාවිතා කර ඇත.

කෝණික විසර්ජන ඉලෙක්ට්‍රෝන වර්ණාවලීක්ෂය (ARPES) මිනුම් වැනි ආන්තික පාරජම්බුල ආලෝක ප්‍රභවයන්ගේ යෙදීම් සඳහා නියැදිය ආලෝකමත් කිරීම සඳහා ආන්තික පාරජම්බුල කිරණ කදම්භයක් අවශ්‍ය වේ. නියැදියේ මතුපිට ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන ආන්තික පාරජම්බුල කිරණ මගින් අඛණ්ඩ තත්ත්වයට උද්දීපනය වන අතර, ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝනවල චාලක ශක්තිය සහ විමෝචන කෝණයෙහි නියැදියේ කලාප ව්‍යුහ තොරතුරු අඩංගු වේ. කෝණ විභේදන ශ්‍රිතය සහිත ඉලෙක්ට්‍රෝන විශ්ලේෂකය විකිරණය වූ ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝන ලබා ගන්නා අතර නියැදියේ සංයුජතා කලාපය අසල කලාප ව්‍යුහය ලබා ගනී. අඩු පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාත ආන්තික පාරජම්බුල ආලෝක ප්‍රභවයක් සඳහා, එහි තනි ස්පන්දනයේ ෆෝටෝන විශාල සංඛ්‍යාවක් අඩංගු වන බැවින්, එය කෙටි කාලයක් තුළ නියැදි මතුපිට විශාල ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝන සංඛ්‍යාවක් උද්දීපනය කරනු ඇති අතර, කූලෝම් අන්තර්ක්‍රියාව ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝන චාලක ශක්තියේ ව්‍යාප්තියේ බරපතල පුළුල් වීමක් ඇති කරයි, එය අවකාශ ආරෝපණ ආචරණය ලෙස හැඳින්වේ. අවකාශ ආරෝපණ ආචරණයේ බලපෑම අඩු කිරීම සඳහා, නියත ෆෝටෝන ප්‍රවාහය පවත්වා ගනිමින් එක් එක් ස්පන්දනයේ අඩංගු ප්‍රකාශ ඉලෙක්ට්‍රෝන අඩු කිරීම අවශ්‍ය වේ, එබැවින් එය ධාවනය කිරීම අවශ්‍ය වේ.ලේසර්ඉහළ පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාතයක් සහිත අතිශය පාරජම්බුල කිරණ ප්‍රභවයක් නිපදවීමට ඉහළ පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාතයක් සහිතව.

අනුනාද වැඩි දියුණු කළ කුහර තාක්ෂණය MHz පුනරාවර්තන සංඛ්‍යාතයේදී ඉහළ පෙළේ හාර්මොනික් උත්පාදනය සාක්ෂාත් කර ගනී.
60 MHz දක්වා පුනරාවර්තන අනුපාතයක් සහිත ආන්තික පාරජම්බුල ආලෝක ප්‍රභවයක් ලබා ගැනීම සඳහා, එක්සත් රාජධානියේ බ්‍රිතාන්‍ය කොලොම්බියා විශ්ව විද්‍යාලයේ ජෝන්ස් කණ්ඩායම ප්‍රායෝගික ආන්තික පාරජම්බුල ආලෝක ප්‍රභවයක් ලබා ගැනීම සඳහා ෆෙම්ටෝ තත්පර අනුනාද වැඩි දියුණු කිරීමේ කුහරයක (fsEC) ඉහළ අනුපිළිවෙලින් හාර්මොනික් උත්පාදනය සිදු කළ අතර එය කාල-විසඳන ලද කෝණික විභේදන ඉලෙක්ට්‍රෝන වර්ණාවලීක්ෂය (Tr-ARPES) අත්හදා බැලීම්වලට යොදන ලදී. ආලෝක ප්‍රභවයට තත්පරයකට ෆෝටෝන සංඛ්‍යා 1011 කට වඩා වැඩි ෆෝටෝන ප්‍රවාහයක් 8 සිට 40 eV දක්වා ශක්ති පරාසයක 60 MHz පුනරාවර්තන අනුපාතයකින් තනි හාර්මොනික් සමඟ ලබා දීමට හැකියාව ඇත. ඔවුන් fsEC සඳහා බීජ ප්‍රභවයක් ලෙස ytterbium-ඩෝප් කළ ෆයිබර් ලේසර් පද්ධතියක් භාවිතා කළ අතර, වාහක ලියුම් කවර ඕෆ්සෙට් සංඛ්‍යාත (fCEO) ශබ්දය අවම කිරීමට සහ ඇම්ප්ලිෆයර් දාමයේ අවසානයේ හොඳ ස්පන්දන සම්පීඩන ලක්ෂණ පවත්වා ගැනීමට අභිරුචිකරණය කළ ලේසර් පද්ධති සැලසුමක් හරහා ස්පන්දන ලක්ෂණ පාලනය කළහ. fsEC තුළ ස්ථායී අනුනාද වැඩි දියුණුවක් ලබා ගැනීම සඳහා, ඔවුන් ප්‍රතිපෝෂණ පාලනය සඳහා සර්වෝ පාලන ලූප තුනක් භාවිතා කරයි, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස නිදහසේ අංශක දෙකක ක්‍රියාකාරී ස්ථායිකරණයක් ඇති වේ: fsEC තුළ ස්පන්දන චක්‍රයේ වට චාරිකා කාලය ලේසර් ස්පන්දන කාල පරිච්ඡේදයට සහ ස්පන්දන ලියුම් කවරයට සාපේක්ෂව විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍ර වාහකයේ අදියර මාරුවට ගැලපේ (එනම්, වාහක ලියුම් කවර අවධිය, ϕCEO).

ක්‍රිප්ටන් වායුව ක්‍රියාකාරී වායුව ලෙස භාවිතා කිරීමෙන්, පර්යේෂණ කණ්ඩායම fsEC හි ඉහළ අනුපිළිවෙල හාර්මොනික් උත්පාදනය සාක්ෂාත් කර ගත්හ. ඔවුන් ග්‍රැෆයිට් වල Tr-ARPES මිනුම් සිදු කළ අතර තාපජ ලෙස උද්දීපනය නොවන ඉලෙක්ට්‍රෝන ජනගහනයේ වේගවත් තාපකරණය සහ පසුව මන්දගාමී නැවත සංයෝජනය මෙන්ම 0.6 eV ට වැඩි ෆර්මි මට්ටම අසල තාපජ ලෙස සෘජුවම උද්දීපනය නොවන තත්වයන්හි ගතිකතාවයන් නිරීක්ෂණය කළහ. මෙම ආලෝක ප්‍රභවය සංකීර්ණ ද්‍රව්‍යවල ඉලෙක්ට්‍රොනික ව්‍යුහය අධ්‍යයනය කිරීම සඳහා වැදගත් මෙවලමක් සපයයි. කෙසේ වෙතත්, fsEC හි ඉහළ අනුපිළිවෙල හාර්මොනික් උත්පාදනය පරාවර්තනය, විසරණ වන්දි, කුහරයේ දිග සියුම් ලෙස සකස් කිරීම සහ සමමුහුර්ත අගුලු දැමීම සඳහා ඉතා ඉහළ අවශ්‍යතා ඇති අතර, එය අනුනාද-වැඩි දියුණු කළ කුහරයේ වැඩිදියුණු කිරීමේ ගුණාකාරයට බෙහෙවින් බලපානු ඇත. ඒ සමඟම, කුහරයේ නාභිගත ලක්ෂ්‍යයේ ප්ලාස්මාවේ රේඛීය නොවන අවධි ප්‍රතිචාරය ද අභියෝගයකි. එබැවින්, වර්තමානයේ, මෙම ආකාරයේ ආලෝක ප්‍රභවයක් ප්‍රධාන ධාරාවේ අන්ත පාරජම්බුල බවට පත්ව නොමැත.ඉහළ හාර්මොනික් ආලෝක ප්‍රභවය.