ការរីកចម្រើននៃបច្ចេកវិទ្យាប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំង

វឌ្ឍនភាពនៃកាំរស្មីអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងបច្ចេកវិទ្យាប្រភពពន្លឺ

ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ប្រភពអាម៉ូនិកខ្ពស់ដែលមានកម្រិតអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងបានទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងទូលំទូលាយនៅក្នុងវិស័យឌីណាមិកអេឡិចត្រុងដោយសារតែភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាខ្លាំង រយៈពេលជីពចរខ្លី និងថាមពលហ្វូតុងខ្ពស់ ហើយត្រូវបានប្រើប្រាស់ក្នុងការសិក្សាវិសាលគម និងរូបភាពផ្សេងៗ។ ជាមួយនឹងការរីកចម្រើននៃបច្ចេកវិទ្យា នេះ...ប្រភពពន្លឺកំពុងអភិវឌ្ឍឆ្ពោះទៅរកប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀតខ្ពស់ លំហូរហ្វូតុងខ្ពស់ ថាមពលហ្វូតុងខ្ពស់ និងទទឹងជីពចរខ្លីជាង។ ការរីកចម្រើននេះមិនត្រឹមតែធ្វើឱ្យគុណភាពបង្ហាញនៃការវាស់វែងនៃប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងប្រសើរឡើងប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែវាក៏ផ្តល់នូវលទ្ធភាពថ្មីៗសម្រាប់និន្នាការអភិវឌ្ឍន៍បច្ចេកវិទ្យានាពេលអនាគតផងដែរ។ ដូច្នេះ ការសិក្សាស៊ីជម្រៅ និងការយល់ដឹងអំពីប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងដែលមានប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀតខ្ពស់ គឺមានសារៈសំខាន់យ៉ាងខ្លាំងសម្រាប់ការធ្វើជាម្ចាស់ និងការអនុវត្តបច្ចេកវិទ្យាទំនើប។

ចំពោះការវាស់វែងវិសាលគមអេឡិចត្រុងលើមាត្រដ្ឋានពេលវេលា femtosecond និង attosecond ចំនួនព្រឹត្តិការណ៍ដែលវាស់វែងក្នុងធ្នឹមតែមួយជារឿយៗមិនគ្រប់គ្រាន់ទេ ដែលធ្វើឱ្យប្រភពពន្លឺប្រេកង់ទាបមិនគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីទទួលបានស្ថិតិដែលអាចទុកចិត្តបាន។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ប្រភពពន្លឺដែលមានលំហូរហ្វូតុងទាបនឹងកាត់បន្ថយសមាមាត្រសញ្ញាទៅនឹងសំឡេងរំខាននៃការថតរូបភាពមីក្រូទស្សន៍ក្នុងអំឡុងពេលប៉ះពាល់មានកំណត់។ តាមរយៈការរុករក និងការពិសោធន៍ជាបន្តបន្ទាប់ អ្នកស្រាវជ្រាវបានធ្វើការកែលម្អជាច្រើននៅក្នុងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពទិន្នផល និងការរចនាការបញ្ជូននៃពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងដែលមានប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀតខ្ពស់។ បច្ចេកវិទ្យាវិភាគវិសាលគមកម្រិតខ្ពស់រួមផ្សំជាមួយនឹងប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងដែលមានប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀតខ្ពស់ត្រូវបានប្រើដើម្បីសម្រេចបាននូវការវាស់វែងភាពជាក់លាក់ខ្ពស់នៃរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈ និងដំណើរការថាមវន្តអេឡិចត្រូនិច។

ការអនុវត្តប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំង ដូចជាការវាស់វែងវិសាលគមអេឡិចត្រុងដែលមានដំណោះស្រាយមុំ (ARPES) តម្រូវឱ្យមានធ្នឹមពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងដើម្បីបំភ្លឺគំរូ។ អេឡិចត្រុងនៅលើផ្ទៃនៃគំរូត្រូវបានរំភើបទៅនឹងស្ថានភាពបន្តដោយពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំង ហើយថាមពលចលនា និងមុំបញ្ចេញនៃហ្វូតូអេឡិចត្រុងមានព័ត៌មានរចនាសម្ព័ន្ធក្រុមនៃគំរូ។ ឧបករណ៍វិភាគអេឡិចត្រុងដែលមានមុខងារដំណោះស្រាយមុំទទួលហ្វូតូអេឡិចត្រុងដែលបញ្ចេញពន្លឺ ហើយទទួលបានរចនាសម្ព័ន្ធក្រុមនៅជិតក្រុមវ៉ាឡង់នៃគំរូ។ សម្រាប់ប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងដែលមានប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀតទាប ដោយសារតែជីពចរតែមួយរបស់វាមានហ្វូតុងមួយចំនួនធំ វានឹងរំភើបហ្វូតូអេឡិចត្រុងមួយចំនួនធំនៅលើផ្ទៃគំរូក្នុងរយៈពេលខ្លី ហើយអន្តរកម្ម Coulomb នឹងនាំមកនូវការពង្រីកយ៉ាងខ្លាំងនៃការចែកចាយថាមពលចលនាហ្វូតូអេឡិចត្រុង ដែលត្រូវបានគេហៅថាឥទ្ធិពលបន្ទុកលំហ។ ដើម្បីកាត់បន្ថយឥទ្ធិពលនៃឥទ្ធិពលបន្ទុកលំហ វាចាំបាច់ក្នុងការកាត់បន្ថយហ្វូតូអេឡិចត្រុងដែលមាននៅក្នុងជីពចរនីមួយៗ ខណៈពេលដែលរក្សាលំហូរហ្វូតុងថេរ ដូច្នេះវាចាំបាច់ក្នុងការជំរុញ...ឡាស៊ែរជាមួយប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀតខ្ពស់ ដើម្បីបង្កើតប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងជាមួយនឹងប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀតខ្ពស់។

បច្ចេកវិទ្យាប្រហោងដែលបង្កើនភាពរំញ័រសម្រេចបាននូវការបង្កើតអាម៉ូនិកលំដាប់ខ្ពស់នៅប្រេកង់ធ្វើម្តងទៀត MHz
ដើម្បីទទួលបានប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងដែលមានអត្រាធ្វើម្តងទៀតរហូតដល់ 60 MHz ក្រុម Jones នៅសាកលវិទ្យាល័យ British Columbia ក្នុងចក្រភពអង់គ្លេស បានធ្វើការបង្កើតអាម៉ូនិកលំដាប់ខ្ពស់នៅក្នុងបែហោងធ្មែញបង្កើនសំឡេង femtosecond (fsEC) ដើម្បីសម្រេចបានប្រភពពន្លឺអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងជាក់ស្តែង ហើយបានអនុវត្តវាទៅការពិសោធន៍អេឡិចត្រុងស្ពិចត្រូស្កូបដែលដោះស្រាយដោយពេលវេលា (Tr-ARPES)។ ប្រភពពន្លឺនេះមានសមត្ថភាពផ្តល់លំហូរហ្វូតុងច្រើនជាង 1011 ចំនួនហ្វូតុងក្នុងមួយវិនាទីជាមួយនឹងអាម៉ូនិកតែមួយក្នុងអត្រាធ្វើម្តងទៀត 60 MHz ក្នុងជួរថាមពលពី 8 ទៅ 40 eV។ ពួកគេបានប្រើប្រព័ន្ធឡាស៊ែរជាតិសរសៃដែលមានដូប ytterbium ជាប្រភពគ្រាប់ពូជសម្រាប់ fsEC និងគ្រប់គ្រងលក្ខណៈជីពចរតាមរយៈការរចនាប្រព័ន្ធឡាស៊ែរផ្ទាល់ខ្លួន ដើម្បីកាត់បន្ថយសំឡេងរំខានប្រេកង់អុហ្វសិតស្រោមសំបុត្រផ្ទុក (fCEO) និងរក្សាលក្ខណៈបង្ហាប់ជីពចរល្អនៅចុងបញ្ចប់នៃខ្សែសង្វាក់ឧបករណ៍ពង្រីក។ ដើម្បីសម្រេចបាននូវការបង្កើនភាពរំញ័រដែលមានស្ថេរភាពនៅក្នុង fsEC ពួកគេប្រើរង្វិលជុំត្រួតពិនិត្យ servo ចំនួនបីសម្រាប់ការគ្រប់គ្រងមតិត្រឡប់ ដែលបណ្តាលឱ្យមានស្ថេរភាពសកម្មនៅដឺក្រេសេរីភាពពីរ៖ ពេលវេលាធ្វើដំណើរទៅមកនៃវដ្តជីពចរនៅក្នុង fsEC ត្រូវគ្នានឹងរយៈពេលជីពចរឡាស៊ែរ និងការផ្លាស់ប្តូរដំណាក់កាលនៃឧបករណ៍ផ្ទុកដែនអគ្គិសនីទាក់ទងទៅនឹងស្រោមសំបុត្រជីពចរ (ឧ. ដំណាក់កាលស្រោមសំបុត្រឧបករណ៍ផ្ទុក ϕCEO)។

ដោយប្រើប្រាស់ឧស្ម័នគ្រីបតុនជាឧស្ម័នធ្វើការ ក្រុមស្រាវជ្រាវសម្រេចបាននូវការបង្កើតអាម៉ូនិកលំដាប់ខ្ពស់នៅក្នុង fsEC។ ពួកគេបានធ្វើការវាស់វែង Tr-ARPES នៃក្រាហ្វីត ហើយបានសង្កេតឃើញការឡើងកម្ដៅយ៉ាងឆាប់រហ័ស និងការបញ្ចូលគ្នាយឺតៗជាបន្តបន្ទាប់នៃចំនួនប្រជាជនអេឡិចត្រុងដែលមិនរំភើបដោយសារកម្ដៅ ក៏ដូចជាឌីណាមិកនៃស្ថានភាពដែលមិនរំភើបដោយកម្ដៅដោយផ្ទាល់នៅជិតកម្រិត Fermi លើសពី 0.6 eV។ ប្រភពពន្លឺនេះផ្តល់នូវឧបករណ៍សំខាន់មួយសម្រាប់សិក្សារចនាសម្ព័ន្ធអេឡិចត្រូនិចនៃវត្ថុធាតុស្មុគស្មាញ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការបង្កើតអាម៉ូនិកលំដាប់ខ្ពស់នៅក្នុង fsEC មានតម្រូវការខ្ពស់សម្រាប់ការឆ្លុះបញ្ចាំង សំណងបំបែក ការកែតម្រូវដ៏ល្អនៃប្រវែងប្រហោង និងការចាក់សោសមកាលកម្ម ដែលនឹងប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដល់ពហុគុណបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃប្រហោងដែលបង្កើនសំឡេងរោទ៍។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ការឆ្លើយតបដំណាក់កាលមិនមែនលីនេអ៊ែរនៃប្លាស្មានៅចំណុចប្រសព្វនៃប្រហោងក៏ជាបញ្ហាប្រឈមមួយផងដែរ។ ដូច្នេះ បច្ចុប្បន្ននេះ ប្រភពពន្លឺប្រភេទនេះមិនបានក្លាយជាអ៊ុលត្រាវីយូឡេខ្លាំងបំផុតនោះទេ។ប្រភពពន្លឺអាម៉ូនិកខ្ពស់.