لیزر فرابنفش خلاء (Vacuum Ultraviolet Laser - VUV)، در فیزیک (Physics)
انواع لیزرها (Laser) را در آموزش زیر شرح دادیم :
لیزر فرابنفش خلاء (Vacuum Ultraviolet Laser - VUV) :
Vacuum Ultraviolet (VUV) Laser به لیزرهایی اطلاق می شود که در محدوده طول موج ۱۰ تا ۲۰۰ نانومتر (فرابنفش خلاء) کار می کنند. این محدوده به دلیل جذب شدید نور توسط اکسیژن و نیتروژن هوا، "خلاء" نامیده می شود و آزمایش ها باید در محیط خلاء یا با گازهای بی اثر (مانند هلیوم) انجام شوند. دستیابی به لیزر در این محدوده به دلیل چالش های بسیار زیاد (نیاز به منابع پمپ با توان بالا، نبود آینه های مناسب، و جذب زیاد مواد) دشوار است. مهم ترین منابع VUV شامل لیزرهای اگزایمر (ArF در ۱۹۳ نانومتر در مرز VUV، F₂ در ۱۵۷ نانومتر)، لیزرهای الکترون آزاد (FEL) در این محدوده، و تولید هارمونیک بالا (High Harmonic Generation - HHG) از لیزرهای فمتوثانیه است.
مکانیزم برای HHG: یک لیزر فمتوثانیه پرقدرت (مانند Ti:Sapphire) بر روی یک جت گازی (مانند نئون، آرگون) متمرکز می شود. میدان الکتریکی بسیار شدید لیزر، الکترون ها را از اتم ها جدا کرده و دوباره به آنها برمی گرداند. در این فرایند، الکترون ها با انرژی جنبشی بالا به اتم بازمی گردند و فوتون هایی با انرژی بالا (هارمونیک های فرد) گسیل می کنند. این فوتون ها می توانند به محدوده VUV و حتی X-ray نرم برسند. HHG یک روش آزمایشگاهی برای تولید پالس های فوق کوتاه (آتوثانیه) در محدوده VUV است.
کاربردهای VUV لیزر: طیف سنجی فوتوالکترون (PES) با انرژی بالا برای مطالعه ساختار الکترونی مواد و مولکول ها، فوتوشیمی VUV (مطالعه واکنش های نوری با انرژی بالا)، لیتوگرافی نوری (F₂ لیزر برای گره های کوچک، هرچند به نفع ArF غوطه وری کنار گذاشته شد)، و تحقیقات در فیزیک پلاسما.
چالش ها: نیاز به تجهیزات خلاء، اپتیک های خاص (مانند بلورهای MgF₂، CaF₂ یا آینه های چندلایه با بازتابندگی محدود)، و منابع پمپ قدرتمند. با وجود این، VUV لیزرها ابزارهای مهمی برای مطالعه برهم کنش نور با ماده در انرژی های بالا هستند.
