Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD

Inhaltsverzeichnis
1 Einleitung 5
2 Das Element Calcium 9
2.1 Eigenschaften . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9
3 Die Paulfalle 13
3.1 Die Grundlagen einer idealen, linearen Paulfalle . . . . . . . . . . . . . . . . . 13
3.1.1 Radiale Speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15
3.1.2 Axiale Speicherung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17
3.2 Reale Falle und nichtlineare Resonanzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19
3.3 Quantisierung, Dicke Kriterium . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20
4 Laserkhlung von Atomen 23
4.1 Methoden zur Laserkhlung gespeicherter Atome . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.1 Dopplerkhlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24
4.1.2 Seitenbandkhlen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26
4.1.3 Laserkhlen im 3-Niveausystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
4.2 Khlen mit Elektromagnetisch Induzierter Transparenz . . . . . . . . . . . . . . 31
5 Experimenteller Aufbau 35
5.1 Die Vakuumapparatur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35
5.2 Die lineare Paulfalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
5.3 Die Ionenerzeugung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38
5.4 Das Lasersystem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.4.1 Die Diodenlaser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40
5.4.2 Der Titan-Saphir Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
5.5 Frequenzstabilisierung der Laser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43
5.6 Methoden zur Frequenzstabilisierung von Lasern auf optische Resonatoren . . 44
5.6.1 Flankenstabilisierung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
5.6.2 Stabilisierung auf atomare Referenzen . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47
5.6.3 Stabilisierung auf die Ableitung des Transmissionssignals . . . . . . . 49
5.6.4 Drift-Stabilisierung der Diodenlaser im Experiment . . . . . . . . . . . 49
5.7 Wellenlngenmessung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 52
5.8 Der optische Nachweis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 53
6 Detektion und Prparation von Ionen 57
6.1 Einzelne Ionen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57
6.2 Ionenkristalle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 59
6.3 Kompensation der Mikrobewegung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61
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