本文關(guān)鍵詞：分段線形離子阱中鈣離子的囚禁與冷卻

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【摘要】：作為無(wú)量綱的基本物理常數(shù),質(zhì)子-電子質(zhì)量比(mp/me)與強(qiáng)相互作用耦合常數(shù)直接相關(guān),其精確測(cè)定在檢驗(yàn)粒子物理標(biāo)準(zhǔn)模型、宇宙物理學(xué)以及探索新物理方面具有重要意義。近年來(lái),隨著原子激光冷卻、囚禁等技術(shù)的發(fā)展,原子分子光譜可以測(cè)量到極高的精度(Hz甚至亞Hz量級(jí)),為在低能(eV)領(lǐng)域高精度地驗(yàn)證物理規(guī)律提供了新的途徑。由于帶電離子相比中性原子更易通過(guò)外電場(chǎng)操控和囚禁,在超高真空實(shí)驗(yàn)環(huán)境下(≤10-10mbar),離子阱技術(shù)的應(yīng)用可以使離子長(zhǎng)時(shí)間的穩(wěn)定囚禁。而激光冷卻技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用,使得囚禁場(chǎng)中離子的動(dòng)能降低,離子的溫度冷卻到mK量級(jí)甚至μK量級(jí),得到離子晶體,因此離子阱中囚禁和冷卻的離子體系常用于物理量的精密測(cè)量,量子信息處理,頻率標(biāo)準(zhǔn)等領(lǐng)域。本論文介紹了分段線形離子阱中Ca+離子的囚禁和激光Dopp1er冷卻的實(shí)現(xiàn),同時(shí)進(jìn)一步測(cè)量了 Ca+離子晶體的相關(guān)屬性,包括宏運(yùn)動(dòng)頻率,空間密度等。主要包括以下幾方面的內(nèi)容:1.建立了一套用于離子囚禁實(shí)現(xiàn)的分段線形離子阱系統(tǒng),獲得的系統(tǒng)真空度為5×10-10mbar;2.搭建了實(shí)現(xiàn)鈣離子光電離、冷卻和熒光成像采集的激光光路系統(tǒng),同時(shí)利用LabView軟件編寫(xiě)了一套基于精密波長(zhǎng)計(jì)的激光器鎖頻系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了 397nm和866nm激光器的漂移抑制到5MHz以內(nèi)。3.設(shè)計(jì)并制作了實(shí)現(xiàn)離子徑向和軸向囚禁以及附加微運(yùn)動(dòng)抑制的射頻電源和直流電源,其中射頻電源輸出電壓Urf = 0～400V連續(xù)輸出,射頻頻率Ω=3.0 MHz～4.2 MHz連續(xù)可調(diào),兩路輸出電壓之差小于0.5%,頻率差小于2%,相位差180±0.5度。直流電源利用LabView軟件編寫(xiě)電源控制程序,輸出12路獨(dú)立控制直流電壓,其幅值為-10V～10V,精度為1 mV。4.實(shí)現(xiàn)了分段線形離子阱中鈣離子的囚禁和激光Doppler冷卻,利用PMT和CMOS相機(jī)觀察到不同囚禁條件下離子晶體的熒光信號(hào),獲得離子晶體的空間位置信息和結(jié)構(gòu)信息。包括在1mV直流電源精度下實(shí)現(xiàn)離子晶體的三維操控,結(jié)合位置控制實(shí)現(xiàn)了離子附加微運(yùn)動(dòng)的抑制;利用直流電源清除"暗離子"獲得較純凈單組份離子晶體;通過(guò)離子宏運(yùn)動(dòng)共振激發(fā)實(shí)驗(yàn)確定了離子阱的幾何結(jié)構(gòu)因子,為進(jìn)一步用于確定離子晶體中的離子種類做基礎(chǔ);在不同囚禁勢(shì)場(chǎng)下得到離子晶體的空間密度和空間體積的變化。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院大學(xué)(中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：O562

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中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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中國(guó)重要會(huì)議論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前8條

1 黃文學(xué);田玉林;王均英;孫宇梁;王永生;朱志超;趙建民;王s

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