基于亚稳态 7 Li + 离子束的饱和光谱研究
发布时间：2021-03-08 01:16
少体原子体系的精密光谱测量在检验基本物理定律和确定基本物理常数等方面具有重要意义。锂离子作为最简单的类氦体系,其外层仅有2个电子,能级结构可以通过量子电动力学（QED）理论进行高精度计算。在QED理论中,电磁相互作用由精细结构常数α表征。因此,锂离子的精细结构的高精度计算结合实验测量的精细结构和超精细结构劈裂可以检验QED理论,并精确确定α常数。目前,锂离子精细结构劈裂的实验结果的精度与理论计算相比还有一定差距,因而急需提高实验测量精度。同时,在当前普遍的锂离子束流光谱基础上,如何减小Doppler效应等因素对光谱测量的影响,成为更高精度测量锂离子光谱的重要发展方向。本论文基于锂离子束流的精密光谱进行了细致研究,并开展了锂离子束流减速的初步实验,为后续进一步开展囚禁冷却锂离子精密光谱打下了基础。主要论文工作包括:1.搭建了亚稳态锂离子束光谱测量系统。包括:设计并搭建了可持续和稳定产生亚稳态锂离子束的离子源系统,单次锂样品的装载可持续提供超过250小时的稳定锂离子束流,亚稳态锂离子的产率高于1%;基于此离子源,设计并搭建了基于饱和光谱法的光谱实验探测系统,得到了无本底的Lamb凹陷并实现...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?６，７Ｌｉ＋部分相关能级，图中超精细结构劈裂单位为ＧＨｚ
．是与离子束及其初始状态、箔靶相关的一组常数。可以看出，在扣除时??间因子ｅ＃后，对采集的信号做Ｆｏｕｒｉｅｒ变换，将得到ｑ频谱。相应的，精细超??精细结构的光谱成分也就可以分析得到，如图１．２。由于信噪比及探测器的空间??分辨力的限制，这一方法得到Ｌｉ＋的精细超精细结构的不确定度在数ＭＨｚ至几??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?—??图１．２?７Ｌｉ＋的束－箱Ｆｏｕｒｉｅｒ变换光谱。左图示光强－时间变化曲线，右图表示对信号做??Ｆｏｕｒｉｅｒ变换后得到的频谱［＂１。??５??
??１９７０?年代末，Ｆａｎ?等人［１（）｜，１＜）２］率先利用?ｖｅｌｏｃｉｔｙ－ｂｕｎｃｈｉｎｇ?ｅｆｆｅｃｔ?对?７Ｌｉ＋光谱??进行了探测，在实验上首次得到了完全分离的超精细结构谱线图，如图１．３。他??们米用与离子速度方向同向重合的激光与离子束作用，由于Ｄｏｐｐｌｅｒ频移，得到??共振焚光信号将随离子的加速电压而改变，将加速电压换算成Ｄｏｐｐｌｅｒ频移可以??得到不同跃迁的共振频率之差即各超精细结构劈裂。??圓丨Ａ??ｉ?ＩＬＬ??０?２００?＊＂￣４００?６００?８００?１０〇（ｊ??ＣＨＡＮＮＥＬ?ＮＵＩＩＢＥＲ??图１．３?７Ｌｉ＋的Ｄｏｐｐｌｅｒ调谐光谱丨１０２］。??这类方法原则上可以通过对离子速度无限精密的调控得到高精度的精细结??构、超精细结构光谱测量，但实际操作中，由于电压源精度稳定度等的限制，以??及各类杂散电场的影响，最终的离子所感受的加速电压难以准确评估及稳定运行，??最终，Ｆａｎ等人得到Ｌｉ＋光谱的不确定度在１０?ＭＨｚ到２０?ＭＨｚ。??１．４．４?激光微波光谱（Ｌａｓｅｒ－Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ?Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）??在１９８０年代，Ｐｕｔｌｉｔｚ等使用窄线宽可调谐激光器对２?％，进行态制备到特??６??
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波长计实现多路激光的长稳锁定[J]. 钱源,梁世勇,黄垚,管桦,高克林. 中国激光. 2019(02)
[2]氦原子23S—23P精密光谱研究[J]. 郑昕,孙羽,陈娇娇,胡水明. 物理学报. 2018(16)
[3]Determination of ion quantity by using low-temperature ion density theory and molecular dynamics simulation[J]. 杜丽军,宋红芳,李海霞,陈邵龙,陈婷,孙焕尧,黄垚,童昕,管桦,高克林. Chinese Physics B. 2015(11)
[4]Compensating for excess micromotion of ion crystals[J]. 杜丽军,陈婷,宋红芳,陈邵龙,李海霞,黄垚,童昕,管桦,高克林. Chinese Physics B. 2015(08)
[5]Preparation of Ultracold Li+ Ions by Sympathetic Cooling in a Linear Paul Trap[J]. 陈婷,杜丽军,宋红芳,刘培亮,黄垚,童昕,管桦,高克林. Chinese Physics Letters. 2015 (08)
[6]Precision calculation of fine structure in helium and Li+[J]. 张佩佩,钟振祥,严宗朝,史庭云. Chinese Physics B. 2015(03)
博士论文
[1]钙离子协同冷却锂离子的实验研究[D]. 陈婷.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) 2015
本文编号：3070149
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)湖北省
【文章页数】：118 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１?６，７Ｌｉ＋部分相关能级，图中超精细结构劈裂单位为ＧＨｚ
．是与离子束及其初始状态、箔靶相关的一组常数。可以看出，在扣除时??间因子ｅ＃后，对采集的信号做Ｆｏｕｒｉｅｒ变换，将得到ｑ频谱。相应的，精细超??精细结构的光谱成分也就可以分析得到，如图１．２。由于信噪比及探测器的空间??分辨力的限制，这一方法得到Ｌｉ＋的精细超精细结构的不确定度在数ＭＨｚ至几??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?—??图１．２?７Ｌｉ＋的束－箱Ｆｏｕｒｉｅｒ变换光谱。左图示光强－时间变化曲线，右图表示对信号做??Ｆｏｕｒｉｅｒ变换后得到的频谱［＂１。??５??
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【参考文献】：
期刊论文
[1]基于波长计实现多路激光的长稳锁定[J]. 钱源,梁世勇,黄垚,管桦,高克林. 中国激光. 2019(02)
[2]氦原子23S—23P精密光谱研究[J]. 郑昕,孙羽,陈娇娇,胡水明. 物理学报. 2018(16)
[3]Determination of ion quantity by using low-temperature ion density theory and molecular dynamics simulation[J]. 杜丽军,宋红芳,李海霞,陈邵龙,陈婷,孙焕尧,黄垚,童昕,管桦,高克林. Chinese Physics B. 2015(11)
[4]Compensating for excess micromotion of ion crystals[J]. 杜丽军,陈婷,宋红芳,陈邵龙,李海霞,黄垚,童昕,管桦,高克林. Chinese Physics B. 2015(08)
[5]Preparation of Ultracold Li+ Ions by Sympathetic Cooling in a Linear Paul Trap[J]. 陈婷,杜丽军,宋红芳,刘培亮,黄垚,童昕,管桦,高克林. Chinese Physics Letters. 2015 (08)
[6]Precision calculation of fine structure in helium and Li+[J]. 张佩佩,钟振祥,严宗朝,史庭云. Chinese Physics B. 2015(03)
博士论文
[1]钙离子协同冷却锂离子的实验研究[D]. 陈婷.中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所) 2015
本文编号：3070149
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