Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
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80 Kapitel 7. Die Lebensdauer des 3D 5/2 bergangs <strong>in</strong> 40 Ca +<br />
gerechtfertigt. Daher sollte als extrapolierter Wert das gleiche Resultat erhalten werden wie<br />
bei e<strong>in</strong>em Fehlen dieser spektralen Komponente. Der so erhaltene Wert von Barton et al. von<br />
1168(7)ms weist aber e<strong>in</strong>e kle<strong>in</strong>e Diskrepanz zu dem hier erhaltenen Wert von 1100(18)ms auf.<br />
Auf der Suche nach e<strong>in</strong>em bislang unbemerkten Streffekt eventuell e<strong>in</strong>e resonante Anregung<br />
des 4P 3/2 − 3D 5/2 -bergangs durch e<strong>in</strong>e breitbandige thermische Strahlungsquelle <strong>in</strong> Frage,<br />
die e<strong>in</strong>e gengend hohe spektrale Energiedichte bei der Wellenlnge dieses bergangs aufweist.<br />
Fr die thermische H<strong>in</strong>tergrundsstrahlung e<strong>in</strong>es Raumtemperaturresonators errechnet sich e<strong>in</strong>e<br />
bergangsrate von ca. 10 −18 . Sie kommt daher als Ursache nicht <strong>in</strong> Frage. E<strong>in</strong> glhender Draht<br />
h<strong>in</strong>gegen, wie er beispielsweise bei der Druckmessung <strong>in</strong> der Vakuumkammer vorkommt, oder<br />
e<strong>in</strong>e Glhlampe, die ber das seitliche Fenster <strong>in</strong> die Apparatur sche<strong>in</strong>en kann, wre unter Umstnden<br />
<strong>in</strong> der Lage, die entsprechende bergangsrate zu bewirken. Die bergangsrate durch e<strong>in</strong>en<br />
thermischen Strahler kann man berechnen gem:<br />
R 12 = 2J 2 + 1<br />
2J 1 + 1 A 21e −ω 21/kT<br />
(7.7)<br />
Da e<strong>in</strong> solcher Strahler <strong>in</strong> alle Raumrichtungen abstrahlt, mu man noch e<strong>in</strong>en Geometriefaktor<br />
e<strong>in</strong>fhren. E<strong>in</strong>e Abschtzung fr e<strong>in</strong>e Temperatur von T=1700K liefert e<strong>in</strong>e Rate von ca. 5 × 10 −3 .<br />
Endgltige Klrung kann auch hier erst e<strong>in</strong>e neue, verbesserte Messung br<strong>in</strong>gen. Dabei s<strong>in</strong>d zustzliche<br />
Verbesserungen der Stabilitt des Lasersystems gegen Frequenzdrifts und e<strong>in</strong> besseres Vakuum<br />
durch e<strong>in</strong>e neue Pumpe vorgesehen.<br />
Man kann zusammenfassend festhalten, da e<strong>in</strong> prziser Wert fr die Lebensdauer des metastabilen<br />
Niveaus erhalten wurde, dessen Abweichung von frheren Resultaten durch den E<strong>in</strong>flu des<br />
Rckpumpers erklrt werden kann. Dieser E<strong>in</strong>flu sollte bei lasergekhlten <strong>Ionen</strong>wolken weniger<br />
stark <strong>in</strong>s Gewicht fallen als bei e<strong>in</strong>zelnen <strong>Ionen</strong>, da dort die <strong>Ionen</strong> wegen grerer Bewegungsamplituden<br />
e<strong>in</strong>e niedrigere, mittlere Intensitt sehen. Der Wert zeigt e<strong>in</strong>e gute bere<strong>in</strong>stimmung zum<br />
Theoriewert von Liaw.<br />
7.6 Fehlerquellen<br />
Es gibt e<strong>in</strong>e Reihe von Effekten, die zu e<strong>in</strong>er Verkrzung der gemessenen Lebensdauer fhren.<br />
Von den mglichen Fehlerquellen mu man sich - egal nach welcher Methode man die Messung<br />
durchgefhrt hat - vor allem den Sten mit Restgasatomen widmen. Das Ion kann auch durch<br />
solche Ste <strong>in</strong> den Grundzustand zurckkehren, was man als Quenchen bezeichnet. Ist die Quenchrate<br />
<strong>in</strong> der Gre des statistischen Fehlers oder grer, so s<strong>in</strong>d im allgeme<strong>in</strong>en mehrere Mereihen<br />
bei unterschiedlichen Drcken fr die relevanten Gase erforderlich, um die korrekte Lebensdauer<br />
zu erhalten. Dann kann man nmlich mit Hilfe e<strong>in</strong>er Extrapolation auf Druck Null den korrekten<br />
Wert fr die Lebensdauer erhalten. In unserem Fall betrgt der Druck <strong>in</strong> der Fallenkammer<br />
10 −10 mbar. Der Partialdruck des dom<strong>in</strong>anten Gases Wasserstoff, das e<strong>in</strong>en hohen Wirkungsquerschnitt<br />
fr Quenchen hat, betrgt ca. 5 × 10 −10 mbar. Die Quenchrate Γ kann gem<br />
Γ = ∑<br />
i=q,m<br />
Σ i v<br />
k B T<br />
mit den gemessenen Werten fr den Wirkungsquerschnitt berechnet werden. Es ergibt sich e<strong>in</strong>e<br />
Rate von 1ms −1 . Bei der aktuellen Genauigkeit von ca. 1,5% spielt das Quenchen also ke<strong>in</strong>e<br />
Rolle. Soll die Genauigkeit wesentlich besser als 1% werden, so mu das Vakuum besser als<br />
10 −10 mbar werden, um Quenchen weiterh<strong>in</strong> vernachlssigen zu knnen. Dazu wird die Apparatur<br />
mit e<strong>in</strong>er Titan-Sublimationspumpe ergnzt, so da der Druck gegenber dem jetzigen Stand<br />
(7.8)