Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
Ionen in einer linearen Paulfalle - ArchiMeD
Sie wollen auch ein ePaper? Erhöhen Sie die Reichweite Ihrer Titel.
YUMPU macht aus Druck-PDFs automatisch weboptimierte ePaper, die Google liebt.
82 Kapitel 7. Die Lebensdauer des 3D 5/2 bergangs <strong>in</strong> 40 Ca +<br />
der Kamera aufgenommen. Zur Auswertung wurde an das gemessene Signal die entsprechende<br />
Funktion, typischerweise e<strong>in</strong>e S<strong>in</strong>usfunktion, angepasst. Aus dieser Anpassung wurde die<br />
Frequenz bestimmt und mit der am Generator e<strong>in</strong>gestellten verglichen. Die daraus erhaltene<br />
Eichung wurde <strong>in</strong> der spteren Auswertung verwendet.<br />
Es gibt noch zwei mgliche, systematische Fehlerquellen. E<strong>in</strong>e ist mit der m<strong>in</strong>imalen Zeitauflsung<br />
der Kamera verbunden. Wre diese so lang, da <strong>in</strong>nerhalb dieser Zeitspanne e<strong>in</strong> Zerfall mit<br />
erneutem Anregen <strong>in</strong> den metastabilen Zustand stattf<strong>in</strong>den knnte, dann wre es zu Beg<strong>in</strong>n e<strong>in</strong>er<br />
Messung mglich, da das Ion e<strong>in</strong>en Zerfall gemacht htte, den man nicht nachweist, wenn<br />
die Verschluzeit der Shutters entsprechend lange wre. E<strong>in</strong>e weitere Fehlerquelle knnte durch<br />
die Schaltzeit des Shutters gegeben se<strong>in</strong>. Das Auslesen der Kamera wird gestartet, wenn der<br />
Impuls zum Schlieen an den Shutter geht. Dieser ist dann zu Beg<strong>in</strong>n der Messung noch nicht<br />
komplett geschlossen. Dadurch ist die gemessene Dunkelzeit um die Schliezeit des Shutters zu<br />
korrigieren. Das wurde hier nicht getan. Die Schliezeit wird vom Hersteller mit weniger als 3ms<br />
angegeben.<br />
7.7 Verkrzung der Lebensdauer <strong>in</strong> <strong>Ionen</strong>ketten - Kooperative<br />
Effekte?<br />
Bei der beschriebenen Methode der Quantensprnge zur Bestimmung der Lebensdauer e<strong>in</strong>es atomaren<br />
Zustands kommt es unter optimalen Bed<strong>in</strong>gungen vor allem auf e<strong>in</strong>e gute Statistik an,<br />
wenn man e<strong>in</strong>e hohe Genauigkeit erreichen will. Dafr ist e<strong>in</strong>e relativ lange Mezeit erforderlich.<br />
In unserem Fall dauerte e<strong>in</strong>e E<strong>in</strong>zelmessung knapp 10s, so da man fr e<strong>in</strong>en Wert der Lebensdauer<br />
ca. 3 Stunden messen mute. Ist noch e<strong>in</strong>e systematische Abhngigkeit von e<strong>in</strong>em Parameter<br />
wie z.B. der Laserleistung oder dem Druck gegeben, braucht man zur Untersuchung dieser Systematik<br />
mehrere Werte, so da sich die Mezeit weiter erhht. E<strong>in</strong>e Reduktion der Mezeit ohne<br />
den Verlust an Genauigkeit und ohne die Gefahr zustzlicher systematischer Fehlerquellen ist<br />
durch Erhhung der <strong>Ionen</strong>zahl mglich. Da man vergleichbare Eigenschaften (Strungen, Temperatur)<br />
haben mchte, kommen nur (l<strong>in</strong>eare) <strong>Ionen</strong>kristalle <strong>in</strong> Frage. Das ist <strong>in</strong> e<strong>in</strong>er l<strong>in</strong>earen Falle<br />
gut zu bewerkstelligen. Man kann problemlos Kristalle mit bis zu N max <strong>Ionen</strong> erzeugen, die alle<br />
auf der feldfreien Achse sitzen. Bei der hier verwendeten Falle betrgt die maximale Kettenlnge<br />
N max = 35. Dieser maximale Wert ist vor allem von den Fallenparametern, aber auch der verwendeten<br />
Vergrerung, bei der der Kristall noch komplett auf den ICCD-Chip abgebildet werden<br />
kann, bestimmt. Um l<strong>in</strong>eare Kristalle zu bekommen, braucht man bei gegebener <strong>Ionen</strong>dichte e<strong>in</strong><br />
bestimmtes Verhltnis der Potentialstrken <strong>in</strong> radialer zu axialer Richtung. Durch die technische<br />
Limitierung der maximalen Strke <strong>in</strong> radialer Richtung lassen sich Ketten ab e<strong>in</strong>er bestimmten<br />
<strong>Ionen</strong>zahl nur noch erreichen, wenn man das axiale Potential immer weiter absenkt. Man sollte<br />
das Potential aber nicht zu niedrig machen, um die Speicherzeit nicht zu reduzieren.<br />
Zur Bestimmung der Lebensdauer an e<strong>in</strong>em Kristall beobachtet man gleichzeitig die Quantensprnge<br />
aller <strong>Ionen</strong> <strong>in</strong> der Kette. Das bedeutet, da man <strong>in</strong> der gleichen Zeit maximal N max -mal<br />
soviel Daten erhlt. Die Messung selbst luft analog wie bei e<strong>in</strong>em Ion ab. Bei der hier verwendeten<br />
Variante der Methode der Quantensprnge, bei der man die <strong>Ionen</strong> mit e<strong>in</strong>er ICCD Kamera<br />
nachweist und ihre Spuren analysiert, braucht man - aus technischen Grnden - e<strong>in</strong>en M<strong>in</strong>imalabstand<br />
zwischen den <strong>Ionen</strong>, um die e<strong>in</strong>zelnen <strong>Ionen</strong> gut unterscheiden zu knnen. Deswegen<br />
sollten bevorzugt l<strong>in</strong>eare Ketten von <strong>Ionen</strong> verwendet werden. Um lngere l<strong>in</strong>eare Ketten zu erzeugen,<br />
braucht man e<strong>in</strong> passendes Verhltnis zwischen axialer und radialer Potentialtopftiefe,<br />
sonst bilden sich zickzackfrmige oder komplexere Strukturen, bei denen der Abstand zwischen<br />
den <strong>Ionen</strong>spuren kle<strong>in</strong>er wird. Dann kann man die e<strong>in</strong>zelnen Spuren schlechter unterscheiden.<br />
Bei e<strong>in</strong>er Lebensdauermessung an e<strong>in</strong>em <strong>Ionen</strong>kristall mu man sicherstellen, da der Kristall