少體原子體系的精密光譜測量在檢驗基本物理定律和確定基本物理常數(shù)等方面具有重要意義。鋰離子作為最簡單的類氦體系,其外層僅有2個電子,能級結構可以通過量子電動力學（QED）理論進行高精度計算。在QED理論中,電磁相互作用由精細結構常數(shù)α表征。因此,鋰離子的精細結構的高精度計算結合實驗測量的精細結構和超精細結構劈裂可以檢驗QED理論,并精確確定α常數(shù)。目前,鋰離子精細結構劈裂的實驗結果的精度與理論計算相比還有一定差距,因而急需提高實驗測量精度。同時,在當前普遍的鋰離子束流光譜基礎上,如何減小Doppler效應等因素對光譜測量的影響,成為更高精度測量鋰離子光譜的重要發(fā)展方向。本論文基于鋰離子束流的精密光譜進行了細致研究,并開展了鋰離子束流減速的初步實驗,為后續(xù)進一步開展囚禁冷卻鋰離子精密光譜打下了基礎。主要論文工作包括:1.搭建了亞穩(wěn)態(tài)鋰離子束光譜測量系統(tǒng)。包括:設計并搭建了可持續(xù)和穩(wěn)定產(chǎn)生亞穩(wěn)態(tài)鋰離子束的離子源系統(tǒng),單次鋰樣品的裝載可持續(xù)提供超過250小時的穩(wěn)定鋰離子束流,亞穩(wěn)態(tài)鋰離子的產(chǎn)率高于1%;基于此離子源,設計并搭建了基于飽和光譜法的光譜實驗探測系統(tǒng),得到了無本底的Lamb凹陷并實現(xiàn)... 

【文章來源】：中國科學院大學(中國科學院武漢物理與數(shù)學研究所)湖北省

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?６，７Ｌｉ＋部分相關能級，圖中超精細結構劈裂單位為ＧＨｚ

．是與離子束及其初始狀態(tài)、箔靶相關的一組常數(shù)�？梢钥闯�，在扣除時??間因子ｅ＃后，對采集的信號做Ｆｏｕｒｉｅｒ變換，將得到ｑ頻譜。相應的，精細超??精細結構的光譜成分也就可以分析得到，如圖１．２。由于信噪比及探測器的空間??分辨力的限制，這一方法得到Ｌｉ＋的精細超精細結構的不確定度在數(shù)ＭＨｚ至幾??十?ＭＨｚ。??ｊ?＇．、：？、?７?ｕ，２?，ｐ?了丁??．？?ｄ；汾：…ｗ?０??３＝?．?卜??〇?１?７?ｉ４?｜?＇?—１?５／２??〇?？？？？？？？＇ｒ－．ｖ?？？？？？?Ａ?－２?ｆ，，??＂￣■—：????Ｕ?Ｗ??Ｔ，ＭＥ?＂＊＊ｅ?０?Ｓ?１０?ＩＳ?ｍｏＵＥＮＣＹ?ＯＭＺ?—??圖１．２?７Ｌｉ＋的束－箱Ｆｏｕｒｉｅｒ變換光譜。左圖示光強－時間變化曲線，右圖表示對信號做??Ｆｏｕｒｉｅｒ變換后得到的頻譜［＂１。??５??

??１９７０?年代末，Ｆａｎ?等人［１（）｜，１＜）２］率先利用?ｖｅｌｏｃｉｔｙ－ｂｕｎｃｈｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔ?對?７Ｌｉ＋光譜??進行了探測，在實驗上首次得到了完全分離的超精細結構譜線圖，如圖１．３。他??們米用與離子速度方向同向重合的激光與離子束作用，由于Ｄｏｐｐｌｅｒ頻移，得到??共振焚光信號將隨離子的加速電壓而改變，將加速電壓換算成Ｄｏｐｐｌｅｒ頻移可以??得到不同躍遷的共振頻率之差即各超精細結構劈裂。??圓丨Ａ??ｉ?ＩＬＬ??０?２００?＊＂￣４００?６００?８００?１０〇（ｊ??ＣＨＡＮＮＥＬ?ＮＵＩＩＢＥＲ??圖１．３?７Ｌｉ＋的Ｄｏｐｐｌｅｒ調(diào)諧光譜丨１０２］。??這類方法原則上可以通過對離子速度無限精密的調(diào)控得到高精度的精細結??構、超精細結構光譜測量，但實際操作中，由于電壓源精度穩(wěn)定度等的限制，以??及各類雜散電場的影響，最終的離子所感受的加速電壓難以準確評估及穩(wěn)定運行，??最終，Ｆａｎ等人得到Ｌｉ＋光譜的不確定度在１０?ＭＨｚ到２０?ＭＨｚ。??１．４．４?激光微波光譜（Ｌａｓｅｒ－Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）??在１９８０年代，Ｐｕｔｌｉｔｚ等使用窄線寬可調(diào)諧激光器對２?％，進行態(tài)制備到特??６??

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]氦原子23S—23P精密光譜研究[J]. 鄭昕,孫羽,陳嬌嬌,胡水明.  物理學報. 2018(16)
[3]Determination of ion quantity by using low-temperature ion density theory and molecular dynamics simulation[J]. 杜麗軍,宋紅芳,李海霞,陳邵龍,陳婷,孫煥堯,黃垚,童昕,管樺,高克林.  Chinese Physics B. 2015(11)
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博士論文
[1]鈣離子協(xié)同冷卻鋰離子的實驗研究[D]. 陳婷.中國科學院研究生院(武漢物理與數(shù)學研究所) 2015



本文編號：3070149