চরম অতিবেগুনি আলোর উৎস প্রযুক্তিতে অগ্রগতি

চরম অতিবেগুনী রশ্মির অগ্রগতিআলোর উৎস প্রযুক্তি

সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, চরম অতিবেগুনি উচ্চ হারমোনিক উৎসগুলি তাদের শক্তিশালী সঙ্গতি, স্বল্প স্পন্দনকাল এবং উচ্চ ফোটন শক্তির কারণে ইলেকট্রন গতিবিদ্যার ক্ষেত্রে ব্যাপক মনোযোগ আকর্ষণ করেছে এবং বিভিন্ন বর্ণালী ও প্রতিবিম্বন গবেষণায় ব্যবহৃত হয়েছে। প্রযুক্তির অগ্রগতির সাথে সাথে, এইআলোর উৎসউচ্চতর পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্ক, উচ্চতর ফোটন ফ্লাক্স, উচ্চতর ফোটন শক্তি এবং সংক্ষিপ্ততর পালস প্রস্থের দিকে প্রযুক্তি বিকশিত হচ্ছে। এই অগ্রগতি কেবল চরম অতিবেগুনি আলোক উৎসের পরিমাপের রেজোলিউশনকেই উন্নত করে না, বরং ভবিষ্যতের প্রযুক্তিগত উন্নয়নের ধারার জন্য নতুন সম্ভাবনাও তৈরি করে। অতএব, অত্যাধুনিক প্রযুক্তি আয়ত্ত করা এবং প্রয়োগ করার জন্য উচ্চ পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্কের চরম অতিবেগুনি আলোক উৎসের গভীর অধ্যয়ন এবং অনুধাবন অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।

ফেমটোসেকেন্ড এবং অ্যাটোসেকেন্ড সময়সীমায় ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি পরিমাপের ক্ষেত্রে, একটি একক রশ্মিতে পরিমাপ করা ঘটনার সংখ্যা প্রায়শই অপর্যাপ্ত হয়, যার ফলে নির্ভরযোগ্য পরিসংখ্যান পাওয়ার জন্য কম পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্কের আলোক উৎসগুলো অকার্যকর হয়ে পড়ে। একই সময়ে, কম ফোটন ফ্লাক্সযুক্ত আলোক উৎস সীমিত এক্সপোজার সময়ে মাইক্রোস্কোপিক ইমেজিংয়ের সিগন্যাল-টু-নয়েজ অনুপাত কমিয়ে দেয়। ক্রমাগত অনুসন্ধান এবং পরীক্ষার মাধ্যমে, গবেষকরা উচ্চ পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্কের চরম অতিবেগুনি আলোর ফলন অপ্টিমাইজেশন এবং সঞ্চালন নকশায় অনেক উন্নতি সাধন করেছেন। উচ্চ পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্কের চরম অতিবেগুনি আলোক উৎসের সাথে উন্নত বর্ণালী বিশ্লেষণ প্রযুক্তি ব্যবহার করে পদার্থের গঠন এবং ইলেকট্রনিক গতিশীল প্রক্রিয়ার উচ্চ নির্ভুল পরিমাপ অর্জন করা হয়েছে।

চরম অতিবেগুনি আলোর উৎসের প্রয়োগ, যেমন অ্যাঙ্গুলার রিজলভড ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (ARPES) পরিমাপ, এর জন্য নমুনাকে আলোকিত করতে একটি চরম অতিবেগুনি আলোর রশ্মির প্রয়োজন হয়। চরম অতিবেগুনি আলোর দ্বারা নমুনার পৃষ্ঠের ইলেকট্রনগুলো কন্টিনিউয়াস স্টেটে উত্তেজিত হয়, এবং ফটোইলেকট্রনগুলোর গতিশক্তি ও নির্গমন কোণের মধ্যে নমুনার ব্যান্ড স্ট্রাকচারের তথ্য থাকে। অ্যাঙ্গেল রেজোলিউশন ফাংশনযুক্ত ইলেকট্রন অ্যানালাইজার বিকিরিত ফটোইলেকট্রনগুলো গ্রহণ করে এবং নমুনার ভ্যালেন্স ব্যান্ডের নিকটবর্তী ব্যান্ড স্ট্রাকচার নির্ণয় করে। কম রিপিটেশন ফ্রিকোয়েন্সির চরম অতিবেগুনি আলোর উৎসের ক্ষেত্রে, যেহেতু এর একক পালসে প্রচুর সংখ্যক ফোটন থাকে, তাই এটি অল্প সময়ের মধ্যে নমুনার পৃষ্ঠে প্রচুর সংখ্যক ফটোইলেকট্রন উত্তেজিত করে, এবং কুলম্ব মিথস্ক্রিয়ার ফলে ফটোইলেকট্রনের গতিশক্তির বণ্টনে গুরুতর প্রসারণ ঘটে, যাকে স্পেস চার্জ এফেক্ট বলা হয়। স্পেস চার্জ এফেক্টের প্রভাব কমাতে, স্থির ফোটন ফ্লাক্স বজায় রেখে প্রতিটি পালসে থাকা ফটোইলেকট্রনের সংখ্যা কমানো প্রয়োজন, তাই পালসকে চালিত করা আবশ্যক।লেজারউচ্চ পুনরাবৃত্তি কম্পাঙ্ক সহ চরম অতিবেগুনি আলোর উৎস তৈরি করতে।

রেজোন্যান্স এনহ্যান্সড ক্যাভিটি টেকনোলজি মেগাহার্টজ রিপিটেশন ফ্রিকোয়েন্সিতে উচ্চতর হারমোনিক তৈরি করা সম্ভব করে।
৬০ মেগাহার্টজ পর্যন্ত পুনরাবৃত্তি হার সম্পন্ন একটি চরম অতিবেগুনি আলোর উৎস পাওয়ার লক্ষ্যে, যুক্তরাজ্যের ব্রিটিশ কলাম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের জোন্স দল একটি ব্যবহারিক চরম অতিবেগুনি আলোর উৎস অর্জনের জন্য একটি ফেমটোসেকেন্ড রেজোন্যান্স এনহ্যান্সমেন্ট ক্যাভিটিতে (fsEC) উচ্চ ক্রমের হারমোনিক জেনারেশন সম্পাদন করে এবং এটিকে টাইম-রিজলভড অ্যাঙ্গুলার রিজলভড ইলেকট্রন স্পেকট্রোস্কোপি (Tr-ARPES) পরীক্ষায় প্রয়োগ করে। এই আলোর উৎসটি ৮ থেকে ৪০ ইলেকট্রন ভোল্ট (eV) শক্তির পরিসরে ৬০ মেগাহার্টজ পুনরাবৃত্তি হারে একটি একক হারমোনিকের মাধ্যমে প্রতি সেকেন্ডে ১০¹¹-এর বেশি ফোটন সংখ্যার ফোটন ফ্লাক্স সরবরাহ করতে সক্ষম। তারা fsEC-এর জন্য একটি সিড সোর্স হিসেবে ইটারবিয়াম-ডোপড ফাইবার লেজার সিস্টেম ব্যবহার করে এবং ক্যারিয়ার এনভেলপ অফসেট ফ্রিকোয়েন্সি (fCEO) নয়েজ কমানো ও অ্যামপ্লিফায়ার চেইনের শেষে ভালো পালস কম্প্রেশন বৈশিষ্ট্য বজায় রাখার জন্য একটি কাস্টমাইজড লেজার সিস্টেম ডিজাইনের মাধ্যমে পালসের বৈশিষ্ট্য নিয়ন্ত্রণ করে। fsEC-এর মধ্যে স্থিতিশীল রেজোন্যান্স এনহ্যান্সমেন্ট অর্জনের জন্য, তারা ফিডব্যাক কন্ট্রোলের জন্য তিনটি সার্ভো কন্ট্রোল লুপ ব্যবহার করে, যার ফলে দুটি ডিগ্রি অফ ফ্রিডমে সক্রিয় স্থিতিশীলতা তৈরি হয়: fsEC-এর মধ্যে পালস সাইক্লিংয়ের রাউন্ড ট্রিপ টাইম লেজার পালস পিরিয়ডের সাথে মিলে যায়, এবং পালস এনভেলপের সাপেক্ষে ইলেকট্রিক ফিল্ড ক্যারিয়ারের ফেজ শিফট (অর্থাৎ, ক্যারিয়ার এনভেলপ ফেজ, ϕCEO)।

ক্রিপ্টন গ্যাসকে ওয়ার্কিং গ্যাস হিসেবে ব্যবহার করে গবেষক দলটি fsEC-তে উচ্চতর হারমোনিক তৈরি করতে সক্ষম হয়েছে। তারা গ্রাফাইটের Tr-ARPES পরিমাপ করে অ-তাপীয়ভাবে উত্তেজিত ইলেকট্রন পপুলেশনের দ্রুত থার্মিয়েশন এবং পরবর্তী ধীর পুনঃসংযোজন, সেইসাথে ০.৬ eV-এর উপরে ফার্মি লেভেলের কাছাকাছি অ-তাপীয়ভাবে সরাসরি উত্তেজিত অবস্থার গতিবিদ্যা পর্যবেক্ষণ করেছেন। এই আলোক উৎসটি জটিল পদার্থের ইলেকট্রনীয় কাঠামো অধ্যয়নের জন্য একটি গুরুত্বপূর্ণ উপকরণ। তবে, fsEC-তে উচ্চ ক্রমের হারমোনিক তৈরির জন্য প্রতিফলন ক্ষমতা, ডিসপারশন ক্ষতিপূরণ, ক্যাভিটির দৈর্ঘ্যের সূক্ষ্ম সমন্বয় এবং সিনক্রোনাইজেশন লকিং-এর ক্ষেত্রে অত্যন্ত উচ্চ মানের প্রয়োজনীয়তা রয়েছে, যা রেজোন্যান্স-এনহ্যান্সড ক্যাভিটির এনহ্যান্সমেন্ট মাল্টিপলকে ব্যাপকভাবে প্রভাবিত করবে। একই সাথে, ক্যাভিটির ফোকাল পয়েন্টে প্লাজমার নন-লিনিয়ার ফেজ রেসপন্সও একটি চ্যালেঞ্জ। তাই, বর্তমানে এই ধরনের আলোক উৎস চরম অতিবেগুনি রশ্মির মূলধারায় পরিণত হয়নি।উচ্চ হারমোনিক আলোর উৎস.