ئېكسكۇرسىيەلىك ئۇلترابىنەفشە نۇر مەنبەسى تېخنىكىسىدىكى ئىلگىرىلەشلەر

ھەددىدىن زىيادە ئۇلترابىنەفشە نۇر ساھەسىدىكى ئىلگىرىلەشلەريورۇقلۇق مەنبەسى تېخنىكىسى

يېقىنقى يىللاردىن بۇيان، ئىنتايىن ئۇلترابىنەفشە نۇرلۇق يۇقىرى گارمونىك مەنبەلەر كۈچلۈك ماسلىشىشچانلىقى، قىسقا ئىمپۇلس ۋاقتى ۋە يۇقىرى فوتون ئېنېرگىيەسى سەۋەبىدىن ئېلېكترون دىنامىكىسى ساھەسىدە كەڭ دىققەت قوزغىدى، ھەمدە ھەر خىل سپېكتر ۋە سۈرەت تەتقىقاتلىرىدا ئىشلىتىلدى. تېخنىكىنىڭ تەرەققىياتىغا ئەگىشىپ، بۇنۇر مەنبەسىيۇقىرى تەكرارلىنىش چاستوتىسى، يۇقىرى فوتون ئېقىمى، يۇقىرى فوتون ئېنېرگىيەسى ۋە قىسقا ئىمپۇلس كەڭلىكىگە قاراپ تەرەققىي قىلماقتا. بۇ ئىلگىرىلەش پەقەت ئەڭ يۇقىرى ئۇلترا بىنەپشە نۇر مەنبەلىرىنىڭ ئۆلچەش ئېنىقلىقىنى ئەلالاشتۇرۇپلا قالماي، كەلگۈسىدىكى تېخنىكىلىق تەرەققىيات يۈزلىنىشى ئۈچۈن يېڭى ئىمكانىيەتلەرنى يارىتىپ بېرىدۇ. شۇڭا، يۇقىرى تەكرارلىنىش چاستوتىسى ئەڭ يۇقىرى ئۇلترا بىنەپشە نۇر مەنبەسىنى چوڭقۇر تەتقىق قىلىش ۋە چۈشىنىش ئەڭ ئىلغار تېخنىكىنى ئىگىلەش ۋە قوللىنىشتا مۇھىم ئەھمىيەتكە ئىگە.

فېمتوسېكۇند ۋە ئاتتوسېكۇند ۋاقىت ئۆلچىمىدىكى ئېلېكترون سپېكتروسكوپىيە ئۆلچەشلىرىدە، يەككە نۇردا ئۆلچەنگەن ۋەقەلەرنىڭ سانى كۆپىنچە يېتەرلىك بولمايدۇ، بۇ تۆۋەن قايتا چاستوتا نۇر مەنبەلىرىنى ئىشەنچلىك ستاتىستىكىغا ئېرىشىشكە يېتەرلىك قىلمايدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، فوتون ئېقىمى تۆۋەن بولغان نۇر مەنبەسى چەكلىك ئاشكارىلىنىش ۋاقتى ئىچىدە مىكروسكوپ سۈرەتكە تارتىشنىڭ سىگنال-شاۋقۇن نىسبىتىنى تۆۋەنلىتىدۇ. ئۈزلۈكسىز تەكشۈرۈش ۋە تەجرىبە ئارقىلىق، تەتقىقاتچىلار يۇقىرى تەكرارلىنىش چاستوتىلىق ئېكسكۇرسىيە ئۇلترابىنەفشە نۇرنىڭ مەھسۇلات مىقدارىنى ئەلالاشتۇرۇش ۋە يەتكۈزۈش لايىھىسىدە نۇرغۇن ياخشىلىنىشلارنى قولغا كەلتۈردى. ئىلغار سپېكتر ئانالىز تېخنىكىسى يۇقىرى تەكرارلىنىش چاستوتىلىق ئېكسكۇرسىيە ئۇلترابىنەفشە نۇر مەنبەسى بىلەن بىرلەشتۈرۈلۈپ، ماتېرىيال قۇرۇلمىسى ۋە ئېلېكترونلۇق دىنامىك جەرياننى يۇقىرى ئېنىقلىق بىلەن ئۆلچەشكە ئېرىشتۈرۈلدى.

بۇلۇڭلۇق ئېنىقلىق ئېلېكترون سپېكتروسكوپىيەسى (ARPES) ئۆلچەش قاتارلىق ئېكسپېرت ئۇلترابىنەفشە نۇر مەنبەلىرىنىڭ قوللىنىلىشى ئەۋرىشكە يورۇتۇش ئۈچۈن ئېكسپېرت ئۇلترابىنەفشە نۇر نۇرى تەلەپ قىلىدۇ. ئەۋرىشكە يۈزىدىكى ئېلېكترونلار ئېكسپېرت ئۇلترابىنەفشە نۇر تەرىپىدىن ئۈزلۈكسىز ھالەتكە كەلتۈرۈلىدۇ، فوتوئېلېكترونلارنىڭ كىنېتىك ئېنېرگىيەسى ۋە تارقىتىش بۇلۇڭى ئەۋرىشكەنىڭ بەلباغ قۇرۇلمىسى ئۇچۇرىنى ئۆز ئىچىگە ئالىدۇ. بۇلۇڭلۇق ئېنىقلىق ئىقتىدارىغا ئىگە ئېلېكترون ئانالىزاتورى نۇرلانغان فوتوئېلېكترونلارنى قوبۇل قىلىدۇ ۋە ئەۋرىشكەنىڭ ۋالېنس بەلباغىغا يېقىن بەلباغ قۇرۇلمىسىغا ئېرىشىدۇ. تۆۋەن تەكرارلىنىش چاستوتىلىق ئېكسپېرت ئۇلترابىنەفشە نۇر مەنبەسى ئۈچۈن، ئۇنىڭ يەككە ئىمپۇلسىدا نۇرغۇن فوتونلار بولغاچقا، قىسقا ۋاقىت ئىچىدە ئەۋرىشكە يۈزىدە نۇرغۇن فوتوئېلېكترونلارنى قوزغىتىدۇ، ھەمدە كولومب ئۆز-ئارا تەسىرى فوتوئېلېكترون كىنېتىك ئېنېرگىيەسىنىڭ تارقىلىشىنى زور دەرىجىدە كېڭەيتىدۇ، بۇ بوشلۇق زەرەت ئېففېكتى دەپ ئاتىلىدۇ. بوشلۇق زەرەت ئېففېكتىنىڭ تەسىرىنى ئازايتىش ئۈچۈن، فوتون ئېقىمىنىڭ مۇقىملىقىنى ساقلاپ تۇرۇپ، ھەر بىر ئىمپۇلستىكى فوتوئېلېكترونلارنى ئازايتىش كېرەك، شۇڭا ئۇنى قوزغىتىش كېرەك.لازېريۇقىرى تەكرارلاش چاستوتىسى بىلەن يۇقىرى تەكرارلاش چاستوتىسى بىلەن ئەڭ يۇقىرى ئۇلترا بىنەپشە نۇر مەنبەسىنى ھاسىل قىلىدۇ.

رېزونانس كۈچەيتىلگەن بوشلۇق تېخنىكىسى MHz تەكرارلىنىش چاستوتىسىدا يۇقىرى دەرىجىلىك گارمونىك ھاسىل قىلىشنى ئەمەلگە ئاشۇرىدۇ.
60 MHz غىچە بولغان تەكرارلىنىش سۈرئىتىگە ئىگە ئەڭ يۇقىرى دەرىجىلىك ئۇلترابىنەفشە نۇر مەنبەسىگە ئېرىشىش ئۈچۈن، ئەنگىلىيەدىكى برىتانىيە كولۇمبىيە ئۇنىۋېرسىتېتىدىكى جونېس گۇرۇپپىسى ئەمەلىي ئەڭ يۇقىرى دەرىجىلىك ئۇلترابىنەفشە نۇر مەنبەسىگە ئېرىشىش ئۈچۈن، فېمتوسېكۇندلۇق رېزونانس كۈچەيتىش بوشلۇقىدا (fsEC) يۇقىرى دەرىجىلىك گارمونىك ھاسىل قىلىش ئۇسۇلىنى قوللىنىپ، ئۇنى ۋاقىت بويىچە ھەل قىلىنىدىغان بۇلۇڭلۇق ھەل قىلىنىدىغان ئېلېكترون سپېكتروسكوپىيەسى (Tr-ARPES) تەجرىبىلىرىگە قوللاندى. بۇ نۇر مەنبەسى 8 دىن 40 eV غىچە بولغان ئېنېرگىيە دائىرىسىدە 60 MHz تەكرارلىنىش سۈرئىتىدە يەككە گارمونىك بىلەن سېكۇنتىغا 1011 دىن ئارتۇق فوتون سانى فوتون ئېقىمىنى يەتكۈزەلەيدۇ. ئۇلار fsEC نىڭ ئۇرۇق مەنبەسى سۈپىتىدە ئىتتېربىي قوشۇلغان تالا لازېر سىستېمىسىنى ئىشلەتتى، ھەمدە خاسلاشتۇرۇلغان لازېر سىستېمىسى لايىھىسى ئارقىلىق ئىمپۇلس خاراكتېرىنى كونترول قىلىپ، توشۇغۇچى قاپاقنىڭ يۆتكىلىش چاستوتىسى (fCEO) شاۋقۇنىنى ئەڭ تۆۋەن چەككە چۈشۈردى ۋە كۈچەيتكۈچ زەنجىرىنىڭ ئاخىرىدا ياخشى ئىمپۇلس سىقىش خاراكتېرىنى ساقلىدى. fsEC ئىچىدە مۇقىم رېزونانس كۈچەيتىشكە ئېرىشىش ئۈچۈن، ئۇلار ئۈچ خىل سېرۋو كونترول ھالقىسىنى ئىشلىتىپ، ئىككى ئەركىنلىك دەرىجىسىدە ئاكتىپ مۇقىملىقنى ھاسىل قىلىدۇ: fsEC ئىچىدىكى ئىمپۇلس دەۋرىيلىكىنىڭ ئايلىنىش ۋاقتى لازېر ئىمپۇلس دەۋرىگە، ئېلېكتر مەيدانى توشۇغۇچىسىنىڭ ئىمپۇلس قاپقىقىغا (يەنى توشۇغۇچى قاپقىقى باسقۇچى، ϕCEO) نىسبەتەن باسقۇچ يۆتكىلىشىگە ماس كېلىدۇ.

تەتقىقات گۇرۇپپىسى كرىپتون گازىنى خىزمەت گازى سۈپىتىدە ئىشلىتىش ئارقىلىق fsEC دا يۇقىرى دەرىجىلىك گارمونىك ھاسىل قىلىشقا ئېرىشتى. ئۇلار گرافىتنىڭ Tr-ARPES ئۆلچەشلىرىنى ئېلىپ باردى ۋە ئىسسىقلىق بىلەن قوزغىتىلمىغان ئېلېكترون توپلىرىنىڭ تېز سۈرئەتتە تېرمىيىسى ۋە ئۇنىڭدىن كېيىن ئاستا قايتا بىرىكمىسىنى، شۇنداقلا 0.6 eV دىن يۇقىرى فېرمى سەۋىيەسىگە يېقىن ئىسسىقلىق بىلەن قوزغىتىلمىغان بىۋاسىتە قوزغىتىلغان ھالەتلەرنىڭ دىنامىكىسىنى كۆزەتتى. بۇ نۇر مەنبەسى مۇرەككەپ ماتېرىياللارنىڭ ئېلېكترون قۇرۇلمىسىنى تەتقىق قىلىش ئۈچۈن مۇھىم قورال بىلەن تەمىنلەيدۇ. قانداقلا بولمىسۇن، fsEC دا يۇقىرى دەرىجىلىك گارمونىك ھاسىل قىلىشنىڭ ئەكس ئېتىشچانلىقى، تارقىلىش تولۇقلىمىسى، بوشلۇق ئۇزۇنلۇقىنى ئىنچىكە تەڭشەش ۋە سىنخرونلاشتۇرۇش قۇلۇپلىنىشىغا بولغان تەلىپى ئىنتايىن يۇقىرى بولۇپ، بۇ رېزونانس كۈچەيتىلگەن بوشلۇقنىڭ كۈچەيتىش ھەسسىسىگە زور تەسىر كۆرسىتىدۇ. شۇنىڭ بىلەن بىر ۋاقىتتا، بوشلۇقنىڭ مەركىزى نۇقتىسىدىكى پلازمانىڭ سىزىقسىز باسقۇچلۇق ئىنكاسىمۇ بىر خىل خىرىس. شۇڭا، ھازىر بۇ خىل نۇر مەنبەسى ئاساسلىق ئېكسترال ئۇلترابىنەفشە نۇرغا ئايلانمىدى.يۇقىرى گارمونىك نۇر مەنبەسى.