發(fā)布時(shí)間：2017-06-05 16:26

  本文關(guān)鍵詞：鈣離子協(xié)同冷卻鋰離子的實(shí)驗(yàn)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)——這個(gè)被稱之為魔數(shù)的物理量,一直是科學(xué)家們關(guān)注的對(duì)象。由于Li+離子自身結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,在理論上可以精確計(jì)算,所以以它的精密光譜作為實(shí)驗(yàn)對(duì)象來(lái)確定精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)并驗(yàn)證量子電動(dòng)力學(xué)(QED)理論是非常合適的選擇。但是直接冷卻Li+離子是存在困難的,所以在實(shí)驗(yàn)中我們采取協(xié)同冷卻的方式對(duì)Li+離子進(jìn)行冷卻,這將有效降低Li+離子的溫度,得到精度足夠高的光譜數(shù)據(jù)以期精確確定精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)。本文就Li+離子的協(xié)同冷卻開展了實(shí)驗(yàn)研究,主要內(nèi)容分為以下幾個(gè)方面：1.搭建了一套同時(shí)囚禁40Ca+和7Li+的離子阱系統(tǒng),真空度為5×10-8 Pa,射頻囚禁場(chǎng)頻率為2π×7.20MHz,電壓可達(dá)600V。2.利用有限元分析方法模擬得到了實(shí)驗(yàn)所用線形離子阱的幾何結(jié)構(gòu)因子,確定了同時(shí)囚禁Ca+離子和Li+離子的最佳囚禁點(diǎn),并得到不同囚禁場(chǎng)中勢(shì)阱深度。3.搭建了產(chǎn)生和冷卻Ca+離子以及產(chǎn)生Li+離子的激光系統(tǒng)。對(duì)用于冷卻Ca+離子的397nm與866nm激光進(jìn)行了傳輸腔穩(wěn)頻,長(zhǎng)期穩(wěn)定度達(dá)到了2 MHz/hour。4.在線形離子阱中實(shí)現(xiàn)了Ca+離子的囚禁和冷卻,分別用PMT和EMCCD觀測(cè)到了Ca+離子熒光信號(hào)。并通過(guò)位置補(bǔ)償法減小了離子微運(yùn)動(dòng),最終得到了溫度為mK量級(jí)的Ca+離子晶體。同時(shí)對(duì)Ca+離子的二階結(jié)構(gòu)相變進(jìn)行了研究。并利用分子動(dòng)力學(xué)模擬方法獲得了離子溫度,通過(guò)分析不同結(jié)構(gòu)分布的離子晶體的溫度變化規(guī)律,得到了二階結(jié)構(gòu)相變的轉(zhuǎn)變點(diǎn)。5.從理論上分析了單個(gè)Ca+離子與單個(gè)Li+離子在平衡狀態(tài)下協(xié)同冷卻的極限溫度。在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了Ca+離子協(xié)同冷卻Li+離子,得到了混合離子晶體,并對(duì)離子的運(yùn)動(dòng)頻譜進(jìn)行了測(cè)量。最終利用分子動(dòng)力學(xué)模擬得到了Li+離子晶體的溫度,表明溫度為mK量級(jí)的Li+離子晶體已成功制備。
【關(guān)鍵詞】：協(xié)同冷卻 離子阱 Li~+離子 離子庫(kù)侖晶體 二階結(jié)構(gòu)相變
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：O562
【目錄】：

• 致謝4-6
• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第一章 緒論12-19
• 1.1 原子光譜測(cè)量的發(fā)展歷史12-14
• 1.2 鋰離子光譜測(cè)量的發(fā)展歷史14-17
• 1.2.1 鋰離子14-15
• 1.2.2 鋰離子光譜測(cè)量的發(fā)展歷史15-17
• 1.3 離子阱中實(shí)現(xiàn)超冷鋰離子的研究的實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)17-18
• 本章小結(jié)18-19
• 第二章 鈣離子協(xié)同冷卻鋰離子的關(guān)鍵物理和技術(shù)19-35
• 2.1 離子阱19-24
• 2.1.1 離子囚禁19-23
• 2.1.2 贗勢(shì)和電荷分布密度23-24
• 2.3 離子冷卻24-30
• 2.3.1 激光Doppler冷卻的基本原理25-27
• 2.3.2 協(xié)同冷卻的概況27-30
• 2.4 分子動(dòng)力學(xué)模擬30-34
• 2.4.1 牛頓方程以及離子受力31
• 2.4.2 離子的溫度31-32
• 2.4.3 加熱效應(yīng)32-33
• 2.4.4 冷卻速率33-34
• 本章小結(jié)34-35
• 第三章 實(shí)驗(yàn)裝置35-58
• 3.1 ~(40)Ca~+離子的能級(jí)結(jié)構(gòu)35-36
• 3.2 離子阱系統(tǒng)36-47
• 3.2.1 線形離子阱36-41
• 3.2.2 射頻源以及直流電源41-45
• 3.2.3 真空系統(tǒng)45-46
• 3.2.4 原子源46-47
• 3.3 激光系統(tǒng)及光路搭建47-55
• 3.3.1 外腔半導(dǎo)體激光器的基本結(jié)構(gòu)47-48
• 3.3.2 光電離48-50
• 3.3.3 冷卻、回泵激光及其穩(wěn)頻50-55
• 3.3.3.1 397nm、866nm激光50-52
• 3.3.3.2 傳輸腔穩(wěn)頻原理52-53
• 3.3.3.3 傳輸腔穩(wěn)頻的實(shí)現(xiàn)53-55
• 3.4 熒光探測(cè)系統(tǒng)55-57
• 本章小結(jié)57-58
• 第四章 ~(40)Ca~+結(jié)晶的實(shí)現(xiàn)及相關(guān)動(dòng)力學(xué)研究58-77
• 4.1 鈣離子的捕獲和冷卻58-61
• 4.1.1 鈣原子的產(chǎn)生58-59
• 4.1.2 鈣離子的捕獲及冷卻59-61
• 4.2 微運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償61-64
• 4.3 ~(40)Ca~+的一階相變64-66
• 4.4 ~(40)Ca~+二階結(jié)構(gòu)相變點(diǎn)的研究66-76
• 4.4.1 離子晶體二階結(jié)構(gòu)相變67-68
• 4.4.2 宏運(yùn)動(dòng)頻率的測(cè)量68-70
• 4.4.3 ~(40)Ca~+階結(jié)構(gòu)相變實(shí)驗(yàn)70-72
• 4.4.4 通過(guò)離子溫度得到結(jié)構(gòu)相變點(diǎn)72-76
• 本章小結(jié)76-77
• 第五章 鈣離子與鋰離子的協(xié)同冷卻77-96
• 5.1 單個(gè)鈣離子協(xié)同冷卻單個(gè)鋰離子的理論77-84
• 5.2 協(xié)同冷卻的實(shí)現(xiàn)84-88
• 5.2.1 橢球狀鈣離子的實(shí)現(xiàn)84-85
• 5.2.2 鋰離子的產(chǎn)生與注入85-88
• 5.3 離子運(yùn)動(dòng)頻率譜88-91
• 5.3.1 離子的運(yùn)動(dòng)模式88
• 5.3.2 離子運(yùn)動(dòng)頻率譜的測(cè)量88-91
• 5.4 離子數(shù)量以及溫度的確定91-95
• 本章小結(jié)95-96
• 第六章 總結(jié)與展望96-97
• 參考文獻(xiàn)97-106
• 作者簡(jiǎn)介106
• 發(fā)表文章10

【相似文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

1 林銀鐘,張健,陳淑妹,易軍,許宗祥,廖代偉;三維動(dòng)畫在離子晶體結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)與應(yīng)用化學(xué);2002年03期

2 王萬(wàn)林;簡(jiǎn)單離子晶體離子半徑比的計(jì)算[J];張家口師專學(xué)報(bào);2003年03期

3 程開甲;李正中;;離子晶體中慢電子-聲子相互作用的理娭電子的有效岅量和基態(tài)能量[J];科學(xué)通報(bào);1958年06期

4 姚希賢;張昭f

本文編號(hào)：424103