Rahvusvaheline teadlaste rühm kontsentreeris edukalt 10-9 mõõtskaalas lehtri abil infrapunase laseri impulsse, võimaldades 75MHz (106 Hz) sagedusega tekitada femtosekundilisi (10-15 s) ülitugevaid ultraviolettkiirguse EUV (extreme ultraviolet) valgusimpulsse.
EUV valguse tootmise skemaatiline joonis. Vasakult siseneb ksenoongaasiga täidetud lehtrisse punane infrapunakiirgus. Lehtri peenemas otsas tekkivate pinnaplasmonide polaritonide elektromagnetväljade võimendamisel tekivadki võimsad lühikese kestvusega ultraviolettkiirguse impulsid. Infrapunane kiirgus lehtrist läbi ei pääse, see peegeldub tagasi.
Valgus koosneb eri sagedusega elektromagnetlainete segust. Ainega interakteerudes võib valguse sagedusspekter muutuda, seejuures on oluline nii aine kui ka selle kuju. KAIST (Korea Advanced Institute of Science and Technology), MPQ (Max Planck Institute of Quantum Optics) ja GSU (Georgia State University) Ülikoolide koostööna valmis ultraviolettvalguse elektromagnetspektri koostist muutev hõbedast lehter, millest lähtuvate tugevate ultraviolettimpulssidega on võimalik senisest kõrgema resolutsiooniga saada andmeid aatomite ja molekulide sisemaailmast.
Infrapunast valgust saab muuta kõrge energiaga ultraviolettvalguseks protsessiga, mida nimetatakse kõrgete-harmooniliste genereerimiseks. Protsess seisneb mingi aine aatomite kiiritamises tugevate infrapuna-laserite impulssidega. Impulsside elektromagnetvälja toimel lüüakse piltlikult aatomitest lahti elektrone, mis siis aatomisse tagasi jõudes suure energiaga ultraviolettkiirgust kiirgavad. Eelduseks on, et laserimpulsid on elektronide lahti löömiseks piisava energiaga.
Teadustöö innovatsioon seisneb elektromagnetimpulsse kontsentreeriva nanolehtri kasutamises. Kiirguse kontsentraadiga on võimalik luua võimas 20nm (10-9 meetrit) UV kiirguse allikas. Lisaks on erakordne femtosekundimpulsside kõrge 75 MHz tootmissagedus.
Kasutatud nanolehter on mõne mikromeetri pikkune, kergelt elliptilise lehterja läbilõikega ja ligikaudu 100nm laiuse väljalaskeavaga. Hõbedast lehtrit täidab katsetingimustes ksenoongaas. Katses lasti lehtrist läbi infrapunase kiirguse impulsid. Impulsside elektromagnetväli põhjustas lehtri seinades elektronide võnkumised, mistõttu omandasid lehtri seina piirkonnad vaheldumisi positiivse ja negatiivse laengu, moodustades lehtrisse indutseeritud elektromagnetväljad, mida kutsutakse pinnaplasmonide polaritonideks (surface plasmon polaritons). Liikudes lehtri avause suunas pinnaplasmonide polaritonide elektromagnetväli kontsentreerub. Kuni sajakordse võimenduse tulemusel tekibki lehtri otsas ksenooni keskkonnas tugev UV valgus.
Nanolehtril on teinegi funktsioon . 100nm avaus käitub filtrina, millest 800nm lainepikkusega lehtris olev infrapunane kiirgus läbi ei lähe. See-eest on avaus läbistatav tekitatavale minimaalselt 20nm lainepikkusega UV kiirgusele.
Lühikese lainepikkuse ja kuni atosekundilise (10-18 s) kestvuse tõttu on EUV (extreme ultraviolett light) impulsid oluliseks tööriistaks aatomite elektrondünaamika, molekulide ja tahkiste uurimisel. Elektronid liiguvad atosekundilisel ajaskaalal. Selleks, et neid vaadelda, on vaja vähema või võrdse lainepikkusega kiirgust. Lehtrist kiiratavate impulsside suur arv ajaühiku kohta võimaldab saada uuritavast täpsema pildi. Varem suudeti sarnaseid impulsse tekitada vaid kuni tuhatkond sekundis. Tehnoloogiast saab kasu näiteks pindade elektronspektroskoopia.
Allikas: PhysOrg
Leave a Reply