انتہائی الٹرا وایلیٹ لائٹ سورس ٹیکنالوجی میں ترقی

انتہائی بالائے بنفشی میں پیشرفتروشنی کا ذریعہ ٹیکنالوجی

حالیہ برسوں میں، انتہائی الٹرا وائلٹ ہائی ہارمونک ذرائع نے الیکٹران ڈائنامکس کے میدان میں اپنی مضبوط ہم آہنگی، مختصر نبض کی مدت اور اعلی فوٹان توانائی کی وجہ سے وسیع توجہ مبذول کی ہے، اور مختلف اسپیکٹرل اور امیجنگ اسٹڈیز میں استعمال کیے گئے ہیں۔ ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، یہروشنی کا ذریعہزیادہ تکرار کی فریکوئنسی، اعلی فوٹوون فلوکس، اعلی فوٹوون توانائی اور چھوٹی نبض کی چوڑائی کی طرف ترقی کر رہا ہے۔ یہ پیش قدمی نہ صرف انتہائی بالائے بنفشی روشنی کے ذرائع کی پیمائش کے حل کو بہتر بناتی ہے بلکہ مستقبل کی تکنیکی ترقی کے رجحانات کے لیے نئے امکانات بھی فراہم کرتی ہے۔ لہٰذا، اعلیٰ تکرار کی فریکوئنسی انتہائی الٹرا وائلٹ لائٹ سورس کا گہرائی سے مطالعہ اور سمجھنا جدید ٹیکنالوجی میں مہارت حاصل کرنے اور اس کا اطلاق کرنے کے لیے بہت اہمیت کا حامل ہے۔

فیمٹوسیکنڈ اور اٹوسیکنڈ ٹائم پیمانوں پر الیکٹران سپیکٹروسکوپی کی پیمائش کے لیے، ایک ہی بیم میں ماپا جانے والے واقعات کی تعداد اکثر ناکافی ہوتی ہے، جس سے کم ریفریکونسی روشنی کے ذرائع قابل اعتماد اعدادوشمار حاصل کرنے کے لیے ناکافی ہوتے ہیں۔ ایک ہی وقت میں، کم فوٹوون فلوکس کے ساتھ روشنی کا ذریعہ محدود نمائش کے وقت کے دوران مائکروسکوپک امیجنگ کے سگنل سے شور کے تناسب کو کم کردے گا۔ مسلسل تلاش اور تجربات کے ذریعے، محققین نے اعلیٰ تکرار کی فریکوئنسی انتہائی الٹرا وایلیٹ لائٹ کی پیداوار کی اصلاح اور ترسیل کے ڈیزائن میں بہت سی بہتری کی ہے۔ مادی ساخت اور الیکٹرانک متحرک عمل کی اعلی درستگی کی پیمائش کو حاصل کرنے کے لیے اعلیٰ تکرار کی فریکوئنسی انتہائی الٹرا وائلٹ لائٹ سورس کے ساتھ مل کر جدید اسپیکٹرل تجزیہ ٹیکنالوجی کا استعمال کیا گیا ہے۔

انتہائی بالائے بنفشی روشنی کے ذرائع کی ایپلی کیشنز، جیسے کونیی حل شدہ الیکٹران سپیکٹروسکوپی (ARPES) پیمائش، نمونے کو روشن کرنے کے لیے انتہائی الٹرا وایلیٹ روشنی کی بیم کی ضرورت ہوتی ہے۔ نمونے کی سطح پر موجود الیکٹران انتہائی الٹرا وایلیٹ روشنی سے مسلسل حالت میں پرجوش ہوتے ہیں، اور فوٹو الیکٹران کی حرکی توانائی اور اخراج کا زاویہ نمونے کے بینڈ کی ساخت کی معلومات پر مشتمل ہوتا ہے۔ اینگل ریزولوشن فنکشن کے ساتھ الیکٹران تجزیہ کار ریڈی ایٹ فوٹو الیکٹران حاصل کرتا ہے اور نمونے کے والینس بینڈ کے قریب بینڈ کا ڈھانچہ حاصل کرتا ہے۔ کم تکرار فریکوئنسی انتہائی الٹرا وایلیٹ لائٹ ماخذ کے لیے، کیونکہ اس کی واحد نبض میں فوٹوون کی ایک بڑی تعداد ہوتی ہے، اس لیے یہ مختصر وقت میں نمونے کی سطح پر فوٹو الیکٹران کی ایک بڑی تعداد کو اکسائے گا، اور کولمب کا تعامل تقسیم کی سنگینی کو وسیع کرے گا۔ فوٹو الیکٹران کائنےٹک انرجی، جسے اسپیس چارج ایفیکٹ کہا جاتا ہے۔ اسپیس چارج ایفیکٹ کے اثر کو کم کرنے کے لیے ضروری ہے کہ ہر نبض میں موجود فوٹو الیکٹران کو کم کیا جائے اور مسلسل فوٹوون فلوکس کو برقرار رکھا جائے، اس لیے ضروری ہےلیزراعلی تکرار تعدد کے ساتھ انتہائی الٹرا وایلیٹ روشنی کا ذریعہ پیدا کرنے کے لئے اعلی تکرار تعدد کے ساتھ۔

گونج میں اضافہ کیوٹی ٹیکنالوجی میگاہرٹز ریپیٹیشن فریکوئنسی پر ہائی آرڈر ہارمونکس کی نسل کو محسوس کرتی ہے
60 میگاہرٹز تک کی تکرار کی شرح کے ساتھ انتہائی بالائے بنفشی روشنی کا ذریعہ حاصل کرنے کے لیے، برطانیہ میں یونیورسٹی آف برٹش کولمبیا میں جونز ٹیم نے فیمٹوسیکنڈ ریزوننس اینہانسمنٹ کیویٹی (fsEC) میں ہائی آرڈر ہارمونک جنریشن کا مظاہرہ کیا۔ انتہائی بالائے بنفشی روشنی کا ذریعہ اور اسے وقت کے ساتھ حل شدہ کونیی حل شدہ الیکٹران سپیکٹروسکوپی (Tr-ARPES) تجربات پر لاگو کیا۔ روشنی کا ذریعہ 8 سے 40 eV کی توانائی کی حد میں 60 میگاہرٹز کی تکرار کی شرح پر سنگل ہارمونک کے ساتھ 1011 سے زیادہ فوٹوون نمبر فی سیکنڈ کا فوٹوون بہاؤ فراہم کرنے کے قابل ہے۔ انہوں نے ytterbium-doped فائبر لیزر سسٹم کو fsEC کے لیے بیج کے ذریعہ کے طور پر استعمال کیا، اور اپنی مرضی کے مطابق لیزر سسٹم ڈیزائن کے ذریعے نبض کی خصوصیات کو کنٹرول کیا تاکہ کیریئر لفافے آفسیٹ فریکوئنسی (fCEO) شور کو کم کیا جا سکے اور ایمپلیفائر چین کے آخر میں اچھی پلس کمپریشن خصوصیات کو برقرار رکھا جا سکے۔ ایف ایس ای سی کے اندر مستحکم گونج بڑھانے کے لیے، وہ فیڈ بیک کنٹرول کے لیے تین سروو کنٹرول لوپس استعمال کرتے ہیں، جس کے نتیجے میں آزادی کے دو ڈگری پر فعال استحکام ہوتا ہے: fsEC کے اندر پلس سائیکلنگ کا راؤنڈ ٹرپ ٹائم لیزر پلس پیریڈ سے میل کھاتا ہے، اور فیز شفٹ۔ الیکٹرک فیلڈ کیریئر کا پلس لفافے کے حوالے سے (یعنی، کیریئر لفافے کا مرحلہ، ϕCEO)۔

کرپٹن گیس کو کام کرنے والی گیس کے طور پر استعمال کرکے، تحقیقی ٹیم نے fsEC میں اعلیٰ ترتیب والے ہارمونکس کی نسل حاصل کی۔ انہوں نے گریفائٹ کی Tr-ARPES پیمائش کی اور غیر تھرمل طور پر پرجوش الیکٹران آبادیوں کے تیز ترمیشن اور اس کے نتیجے میں سست دوبارہ ملاپ کا مشاہدہ کیا، نیز 0.6 eV سے اوپر فرمی سطح کے قریب غیر تھرمل طور پر براہ راست پرجوش ریاستوں کی حرکیات کا مشاہدہ کیا۔ یہ روشنی کا ذریعہ پیچیدہ مواد کی الیکٹرانک ساخت کا مطالعہ کرنے کے لیے ایک اہم ذریعہ فراہم کرتا ہے۔ تاہم، ایف ایس ای سی میں ہائی آرڈر ہارمونکس کی نسل میں عکاسی، بازی معاوضہ، گہا کی لمبائی کی ٹھیک ایڈجسٹمنٹ اور مطابقت پذیری لاکنگ کے لیے بہت زیادہ تقاضے ہیں، جو گونج سے بڑھے ہوئے گہا کے بڑھانے والے ملٹیپل کو بہت زیادہ متاثر کرے گا۔ ایک ہی وقت میں، گہا کے فوکل پوائنٹ پر پلازما کا نان لائنر فیز ردعمل بھی ایک چیلنج ہے۔ لہذا، فی الحال، روشنی کا اس قسم کا ذریعہ مرکزی دھارے میں انتہائی الٹرا وایلیٹ نہیں بن گیا ہے۔ہائی ہارمونک روشنی کا ذریعہ.