Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD

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10 Kapitel 2. Das Element Calcium Abbildung 2.1. Auszug aus dem Termschema von 40 Ca + trotz seiner 19 Elektronen fr theoretische Rechnungen behandelbar. Man kann daher Wellenfunktionen und somit Megren wie Lebensdauern und g-Faktoren mit moderatem Aufwand berechnen. Ein Auszug aus dem Niveausystem von 40 Ca + , einem Isotop mit Kernspin Null, ist in Abb.2.1 dargestellt. Dort sind alle fr diese Arbeit relevanten Niveaus und bergnge gezeigt. Die angegebenen bergangswellenlngen verstehen sich fr Vakuum. Der Grundzustand ist der 4S 1/2 - Zustand. Die 4P- und 3D-Niveaus zeigen aufgrund der Spin-Bahn-Kopplung eine Feinstrukturaufspaltung in Dubletts. Wie fr alle Erdalkali-Ionen - auer Be + und Mg + - typisch liegen die D-Niveaus zur Hauptquantenzahl 3 zwischen den S- und P-Niveaus zur Hauptquantenzahl 4. Sie knnen nur ber elektrische Quadrupolstrahlung in den Grundzustand zerfallen. Deshalb sind sie metastabil mit Lebensdauern um 1 Sekunde. Eine ausfhrlichere Diskussion dieser Niveaus findet sich in Kapitel 7, wo die Messung der Lebensdauer des 3D 5/2 Niveaus vorgestellt wird. Die Lebensdauern der 4P-Niveaus liegen im Bereich von 7ns, genaue Werte finden sich in Tabelle 2.4. Sie knnen ber starke elektrische Dipolbergnge in den Grundzustand zerfallen. Diese bergnge sind sehr gut zum Nachweis der Fluoreszenz der Ionen und zum Laserkhlen geeignet. Das innere, lambdafmige System ist geschlossen, d.h. mit einem Laser zum Zurckpumpen aus dem 3D 3/2 Niveau kann man kontinuierlich Fluoreszenz beobachten. Ein Zerfall in den 3D- Zustand findet aus dem 4P-Niveau mit etwa 1:15 statt. Die Verzweigungsverhltnisse sowie die Lebensdauern sind in Tab. 2.3 und Tab. 2.4 zusammengestellt. Ein technischer Vorteil des Cal- Autor 4P 1/2 →4S 1/2 4P 3/2 →4S 1/2 4P 3/2 →4S 1/2 4P 1/2 →3D 3/2 4P 3/2 →3D 3/2 4P 3/2 →3D 5/2 Guet [95] 15,42 149,41 16,86 Vaeck [189] 13,84 133,9 15,1 Brage [43] 14,58 141,9 16,0 Liaw [127] 14,77 144,1 16,1 Liaw [127] 16,99 157,4 19,0 Tabelle 2.3. Theoretische Werte fr die Verzweigungsverhltnisse der 4P-Niveaus in 40 Ca + ciums, der die groe Beliebtheit dieses Ions erklrt, besteht darin, da alle vorkommenden bergnge mit kommerziellen Lasern realisiert werden knnen. Seit ca. 2 Jahren knnen sogar ausschlielich Diodenlaser benutzt werden - ohne da noch auf die Technik der Frequenzverdopplung zurck-
2.1. Eigenschaften 11 Autor τ(4P 1/2 )ns τ(4P 3/2 )ns experimentelle Resultate Ansbacher [10] 6,96(35) 6,71(25) Gosselin [90] 7,07(7) 6,87(6) Jin [114] 7,098(19) 6.924(19) theoretische Resultate Theodosiou [183] 7,045 6,852 Guet [95] 6,94 6,75 Vaeck [189] 6,83 6,64 Brage [43] 7,03 6,89 Liaw [127] 7,047 6,833 Liaw [127] 7,128 6,898 Tabelle 2.4. Experimentelle und theoretische Werte der Lebensdauern der 4P-Niveaus in 40 Ca + gegriffen werden mu, da seitdem auch fr Wellenlngen um 400nm Diodenlaser auf dem Markt sind [144, 123].
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7.1. Die Lebensdauer atomarer Nivea
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7.2. Methoden zur Bestimmung von Le
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7.3. Die Lebensdauer des 3D 5/2 Zus
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7.5. Messung an einem Ion - Der Mea
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7.6. Fehlerquellen 81 nochmals um e
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7.7. Verkrzung der Lebensdauer in I
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werden. Man kann darber hinaus natr
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Literaturverzeichnis 97 [43] T. Bra
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