HELIOS – High Energy Laser Induced Overtone Source

I ett pump-probe-experiment används först en pump-puls för att på något sätt störa ett prov. Därefter används ytterligare en fotonpuls efter en föränderlig tid för att undersöka hur den inledande störningen har utvecklats över tiden. Den sonderar hur pump-pulsen har interagerat med provet och kallas därför för probe-puls (”sond-puls”). En stor del av den högupplösta pump-probe spektroskopin i världen idag använder (och har använt) två laserpulser som i sin tur ger extremt hög tidsupplösning och också molekylär information.

I HELIOS-laboratoriet har vi valt ett något annorlunda tillvägagångssätt. Vi använder en kommersiell laser (pulsad med pulslängder < 35 fs) för att generera ultrakorta XUV-pulser (Extreme Ultraviolet radiation) som probe-puls. Den här tekniken kallas High Harmonic Generation (HHG) och leder till XUV-pulser på < 20 fs. För att få en känsla för hur kort femtosekundtidsskalan är kan man göra följande jämförelse: 1 femtosekund är för 1 sekund som 1 sekund är för 32 miljoner år. Dessa tidsskalor är alltså nästintill omöjliga att föreställa sig.

XUV-fotoner producerade vid HELIOS har ett avsevärt övertag jämfört med ”traditionellt laserljus”, nämligen deras energi, vilken ligger i området 20 eV till 72 eV. Detta möjliggör utförandet av rimlig fotoelektronspektroskopi vilket är mycket svårt med traditionell laser-laser pump-probe. Dessutom kan man ibland använda olika egenskaper hos elektronskalen för olika grundämnen för att särskilja dem från andra grundämnen i ett spektrum. Detta gör att man kan följa en process initierad av pump-pulsen med grundämnesspecificitet.