Formation of Monochromatic Atomic Beam for Nanolithography

用于纳米光刻的单色原子束的形成

基本信息

  • 批准号:
    10450059
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 7.55万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B).
  • 财政年份:
    1998
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    1998 至 2000
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Light induced force on atoms has been effectively used to manipulate neutral atomic motion in laser cooling or trapping, atom optics, atom interferometer, and atom lithography. In these experiments, an intense atomic beam with narrow longitudinal velocity distribution has been required. For the atom interferometer, the interference contrast is reduced by the velocity spread of the atomic beam. In the case of atom lithography, the ultimately narrow linewidth is obtained by using a monochromatic atomic beam. Therefore, preparation of a monochromatic atomic beam is quite important in various scientific and technological aspects. In this study, a velocity spectrometer for a neutral atomic beam has been developed to prepare a monochromatic atomic beam. In order to disperse a relatively fast atomic beam according to its longitudinal velocity, a magnetic quadrupole lens with a large magnetic gradient has been used. The device was made by NdFeB permanent magnets. The magnetic gradient in the quadrupole was measured to be sufficiently large (1T/cm) and uniform along radial direction. The resonance fluorescence spectra of the Li atomic beam after passing through the magnetic quadrupole lens have been measured by using a single mode tunable laser. From the peak shift of the fluorescence spectrum, the exerted force on Li atoms by the magnetic lens was 8160 times as large as the acceleration of gravity. Using the present spectrometer, we have measured the longitudinal velocity distribution of the thermal Li beam at 800℃, which was in good agreement with the result from the fluorescence spectra. It is expected that a monochromatic Li atomic beam of 1000m/s with the narrower velocity spread than 0.1% can be easily formed with a compact experimental arrangement using the developed velocity spectrometer.
在激光冷却或囚禁、原子光学、原子干涉仪、原子光刻等领域中,原子的光感应力已被有效地用于操纵中性原子的运动。在这些实验中,需要一束纵向速度分布窄的强原子束。对于原子干涉仪,通过原子束的速度扩散来减小干涉对比度。在原子光刻的情况下,最终窄线宽是通过使用单色原子束获得的。因此,单色原子束的制备在各个科学技术方面都具有十分重要的意义。为了制备单色原子束,研制了一台中性原子束速度谱仪。为了根据相对较快的原子束的纵向速度对其进行色散,使用了具有大磁梯度的磁四极透镜。该装置是由NdFeB永磁体制成的。四极管中的磁梯度足够大(1T/cm),沿径向分布均匀。用单模可调谐激光器测量了锂原子束通过磁四极透镜后的共振荧光光谱。从荧光光谱的峰位移来看,磁透镜对Li原子的作用力是重力加速度的8160倍。利用该光谱仪在800℃处测量了热锂束流的纵向速度分布,与荧光光谱测量结果吻合较好。利用所研制的速度谱仪,在紧凑的实验装置上,可以很容易地形成1000m/S的单色Li原子束,其速度散度小于0.1%。

项目成果

期刊论文数量(38)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
大参宏昌,安武潔,清水正男,垣内弘章,竹内昭博,芳井熊安,森勇藏: "Li原子ビームのレーザーコリメーション"精密工学会誌. 67(accepted). (2001)
Hiromasa Osami、Kiyoshi Yasutake、Masao Shimizu、Hiroaki Kakiuchi、Akihiro Takeuchi、Kumanasu Yoshii、Yuzo Mori:“Li原子束的激光准直”日本精密工程学会杂志67(已接受)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
H.Ohmi,K.Yasutake,Y.Matsui,A.Takeuchi,H.Kakiuchi,K.Yoshii,Y.Mori: "Dual mode amplification of dye laser by injection-seeding method"Proc.of the 4th Conference on Lasers and Electro-Optics/Pacific Rim, Makuhari Messe, 2001. (2001)
H.Ohmi,K.Yasutake,Y.Matsui,A.Takeuchi,H.Kakiuchi,K.Yoshii,Y.Mori:“通过注入种子法实现染料激光的双模放大”第四届激光与技术会议论文集
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
大参宏昌,安武潔,清水正男,垣内弘章,竹内昭博,芳井熊安,森勇藏: "Li原子ビームのレーザーコリメーション"精密工学会誌. 67・3. 433-437 (2001)
大佐美弘正、安武清、清水正夫、柿内博明、竹内明宏、吉井熊康、森雄三:“锂原子束的激光准直”日本精密工程学会杂志67・3(2001)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
大参宏昌,安武潔,松井優貴,竹内昭博,垣内弘章,芳井熊安,森勇藏: "注入同期法による色素レーザーの増幅"精密工学会誌. 67(印刷中). (2001)
Hiromasa Osami、Kiyoshi Yasutake、Yuki Matsui、Akihiro Takeuchi、Hiroaki Kakiuchi、Kumanasu Yoshii、Yuzo Mori:“通过注入锁定方法放大染料激光”日本精密工程学会杂志(2001 年)。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
大参宏昌,安武潔,松井優貴,竹内昭博,垣内弘章,芳井熊安,森勇藏: "注入同期法による色素レーザーの増幅"精密工学会誌. 67(accepted). (2001)
Hiromasa Osami、Kiyoshi Yasutake、Yuki Matsui、Akihiro Takeuchi、Hiroaki Kakiuchi、Kumayasu Yoshii、Yuzo Mori:“通过注入锁定方法放大染料激光”日本精密工程学会杂志67(已接受)。
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