L'obiettivo del laboratorio è lo studio sperimentale, con risoluzione temporale a femtosecondi, di processi elettronici in atomi e molecole eccitate da impulsi nella regione spettrale dell'ultravioletto estremo (XUV) prodotti mediante il processo di generazione di armoniche di ordine elevato. Singole armoniche sono selezionate mediante un monocromatore compensato in tempo (che permette cioè di preservare la durata temporale dell'armonica selezionata) caratterizzato da un elevato flusso di fotoni e da una elevata accordabilità spettrale. Tali impulsi sono utilizzati per studiare processi elettronici ultraveloci in atomi e molecole mediante tecniche di pump-probe.

Sorgente laser

La sorgente laser è costituita da un sistema amplificato a Ti:zaffiro, che genera impulsi da 35 fs, con un'energia di 6 mJ e frequenza di ripetizione di 1 kHz. Una frazione del fascio laser in uscita dall’amplificatore (energia per impulso di 1.2 mJ) viene poi inviata in un compressore a fibra cava per la generazione di impulsi con durate fino a 5 fs ed energia di circa 0.8 mJ. La restante porzione del fascio è utilizzata per la generazione di impulsi nella regione spettrale dell’ultravioletto mediante processi nonlineari.

Beamline XUV a femtosecondi

Impulsi XUV, prodotti mediante il processo di generazione di armoniche di ordine in gas, sono selezionati spettralmente mediante un monocromatore compensato, basato sull'uso della diffrazione conica, in cui i vettori d'onda dell'onda incidente e di quella diffratta sono quasi paralleli alle righe del reticolo. Tale diffrazione conica consente di ottenere un notevole miglioramento in termini di efficienza di trasmissione rispetto ai metodi tradizionali. È possibile ottenere impulsi accordabili in un'ampia regione spettrale, con durate fino a 5 fs ed elevato flusso. Sono presenti varie strumentazioni per la misura di elettroni e ioni prodotti a seguito dell’interazione con gli impulsi XUV, fra cui uno spettrometro per elettroni e ioni a tempo di volo e uno spettrometro di tipo velocity-map imaging (VMI).