少體原子體系的精密光譜測量在檢驗(yàn)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(gè)電子,能級(jí)結(jié)構(gòu)可以通過量子電動(dòng)力學(xué)（QED）理論進(jìn)行高精度計(jì)算。在QED理論中,電磁相互作用由精細(xì)結(jié)構(gòu)常數(shù)α表征。因此,鋰離子的精細(xì)結(jié)構(gòu)的高精度計(jì)算結(jié)合實(shí)驗(yàn)測量的精細(xì)結(jié)構(gòu)和超精細(xì)結(jié)構(gòu)劈裂可以檢驗(yàn)QED理論,并精確確定α常數(shù)。目前,鋰離子精細(xì)結(jié)構(gòu)劈裂的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的精度與理論計(jì)算相比還有一定差距,因而急需提高實(shí)驗(yàn)測量精度。同時(shí),在當(dāng)前普遍的鋰離子束流光譜基礎(chǔ)上,如何減小Doppler效應(yīng)等因素對(duì)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(jìn)行了細(xì)致研究,并開展了鋰離子束流減速的初步實(shí)驗(yàn),為后續(xù)進(jìn)一步開展囚禁冷卻鋰離子精密光譜打下了基礎(chǔ)。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(shè)計(jì)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(shí)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(shè)計(jì)并搭建了基于飽和光譜法的光譜實(shí)驗(yàn)探測系統(tǒng),得到了無本底的Lamb凹陷并實(shí)現(xiàn)... 

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

【文章頁數(shù)】：118 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

圖１．１?６，７Ｌｉ＋部分相關(guān)能級(jí)，圖中超精細(xì)結(jié)構(gòu)劈裂單位為ＧＨｚ

．是與離子束及其初始狀態(tài)、箔靶相關(guān)的一組常數(shù)�？梢钥闯�，在扣除時(shí)??間因子ｅ＃后，對(duì)采集的信號(hào)做Ｆｏｕｒｉｅｒ變換，將得到ｑ頻譜。相應(yīng)的，精細(xì)超??精細(xì)結(jié)構(gòu)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(xì)超精細(xì)結(jié)構(gòu)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(qiáng)－時(shí)間變化曲線，右圖表示對(duì)信號(hào)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(duì)?７Ｌｉ＋光譜??進(jìn)行了探測，在實(shí)驗(yàn)上首次得到了完全分離的超精細(xì)結(jié)構(gòu)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(hào)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(xì)結(jié)構(gòu)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(duì)離子速度無限精密的調(diào)控得到高精度的精細(xì)結(jié)??構(gòu)、超精細(xì)結(jié)構(gòu)光譜測量，但實(shí)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(zhǔn)確評(píng)估及穩(wěn)定運(yùn)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(duì)２?％，進(jìn)行態(tài)制備到特??６??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于波長計(jì)實(shí)現(xiàn)多路激光的長穩(wěn)鎖定[J]. 錢源,梁世勇,黃垚,管樺,高克林.  中國激光. 2019(02)
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[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)
[4]Compensating for excess micromotion of ion crystals[J]. 杜麗軍,陳婷,宋紅芳,陳邵龍,李海霞,黃垚,童昕,管樺,高克林.  Chinese Physics B. 2015(08)
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博士論文
[1]鈣離子協(xié)同冷卻鋰離子的實(shí)驗(yàn)研究[D]. 陳婷.中國科學(xué)院研究生院(武漢物理與數(shù)學(xué)研究所) 2015



本文編號(hào)：3070149