极性分子表面滤波、聚束与存储的理论研究

发布时间：2020-10-22 03:10

　　 冷分子领域经过二十年的发展,取得了很多令人瞩目的成就,并在物理、化学等诸多学科中有非常重要的应用。一系列制备和操控冷分子的技术也应运而生,例如分子的静电速度滤波、斯塔克减速、塞曼减速、缓冲气体冷却和光缔合等等。本文主要研究了冷分子的制备和操控。文中首先介绍了一种对极性分子进行表面速度滤波、聚束和存储的组合方案。该方案包含三部分,分别是静电速度滤波器、聚束器和存储环。射流分子束经过静电速度滤波后变为慢速分子束。然后慢速分子束的速度分布被由一列电极组成的聚束器压窄。最后拥有窄速度分布的慢速分子束被存储起来。以ND_3分子为例,我们理论上分析了该方案的可行性,并采用数值模拟进行了验证。结果显示,冷分子束可以从分子热源产生,被装载进存储环后可以飞行10圈。我们的方案集冷分子的制备和存储于一体,为基础研究提供了新的契机,并在量子信息科学和冷碰撞等领域有许多有趣的应用。接着文中提出了一种提高极性分子聚束效率的方案。静电聚束器在某些位置存在电场缺陷,导致分子在此处横向发散,分子损失较多,聚束效率较低。在静电聚束器的基础上,再施加静磁场,增强对分子的横向束缚,就可以减少分子损失,从而提高聚束效率。我们采用永磁体NdFe35产生静磁场,其产生的磁阱深度高达0.5特斯拉。OH自由基的蒙特卡罗模拟结果表明,在静电场与静磁场的复合场中,聚束15级后的效率提升为原来的2.5倍。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：O561
【部分图文】：

Rieger 等人在 2006 年实现了重水(D2O)分子的有效导引[22]。他们利用非均匀电场从热源中过滤出慢速的 D2O 分子，相应的平动温度为 1 K。D2O 分子在电图 1.1 (a)实验装置图，(b)四极杆横截面的电场等高线分布图。

实验装置图

原理如图1.3 所示。在两个类偶极子结构之间，电场以角频率 快速切换。在靠近中心的地方，电场可以表示为： = ( ) ( ), (1-1)图 1.3 四根导线装置的原理图，电压为 5 kV，E0= 35 kV/cm， = 2.3×103kV/cm3。一对相反电极的电压来回切换，如图(a)所示。产生时变电场的结构在(b)中 1 和 2 之间交替变换，重复频率在 kHz 范围。
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本文编号：2851014