クーロン結晶を用いたナノ・イオンビーム源の研究

利用库仑晶体的纳米离子束源研究

• 批准号: 14780383
• 负责人: 伊藤 清一
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Hiroshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2003
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14780383/
• 关键词: イオンビーム; クーロン結晶; レーザー冷却; ナノ・イオンイオンビーム; イオントラップ

本研究課題においては,線形ポールトラップ中に捕捉したカルシウムイオンをレーザー冷却により極低温化してクーロン結晶を生成し,これを引きだすことによりナノ・イオンビーム源とすることを目標とした.ここでは捕捉・冷却の対象としてカルシウムイオン(^<40>Ca^+)を用いた.カルシウムイオンをレーザー冷却するには波長397nmの青色レーザーと波長866nmの赤色レーザーが必要である.これらには取り扱いの容易さ,コストを考慮して外部共振器型波長可変半導体レーザーを使用した.青色レーザーに関しては本研究補助金により出力13mW,線幅8MHzの市販のシステムを購入した.赤色レーザーは,部品単位で購入し,出力20mW,線幅5MHzのシステムを製作した.この線幅より評価した到達温度は約20mKである.この程度まで冷却すればイオンがクーロン結晶化することを粒子間クーロン相互作用を考慮した数値シミュレーションにより確認した.イオンを捕捉する線形ポールトラップシステムも新たに製作した.このシステムは二つの線形ポールトラップを直列に接続した形となっている.まず一方のトラップでイオン化を行い,カルシウムイオンの単一化を行なったあと,もう一方のトラップへとイオンを移送し,捕捉,実験を行なう.このように,イオン化を行なう領域とクーロン結晶化する領域を独立させることにより,電極の汚染による電場の乱れを最小限に抑えることが出来る.イオンを効率良く移送するために,三次元汎用電磁界解析ソフト(MAFIA)により解析した電場分布を用いた数値シミュレーションと実験の両面から移送条件の最適化を行なった.上記のシステムを用いて,捕捉したカルシウムイオンにレーザーを照射し実験を行なったが,現在までのところ残念ながら,クーロン結晶の生成には成功していない.これはレーザーの波長安定性が原因であり,波長を安定化すれば上記システムによりクーロン結晶を生成することは十分に可能であると考える.現在レーザーの波長を安定化させるためのシステムを製作中である.

The research topic is to capture and cool the crystal in the linear form, and to generate the crystal in the ultra-low temperature. This is the first time that a cooling system has been used<40>. It is necessary to cool down the cyan wavelength of 397nm and the red wavelength of 866nm. The wavelength of an external resonator can be used in semiconductor applications. The research grant for this project was purchased with an output of 13mW and an amplitude of 8MHz. Red light, part unit purchased, output 20mW, amplitude 5MHz, system manufactured. The temperature reached is about 20mK. The degree of cooling is determined by the number of particles interacting with each other. The line shape of the film was changed into a new one. This is the first time I've ever seen a woman who's had sex with someone else. A party's name is changed to a new name, and a party's name is changed to a new name, and a new name is changed to a new name. The field of crystallization is independent of the field of contamination of the electrode. 3-D Universal Electromagnetic Field Analytical Solution (MAFIA) for analyzing electric field distribution and optimizing transfer conditions. The above system is used to capture and illuminate the crystal formation process, and now the crystal formation process is successful. The reason for this is that the wavelength is stable. Now the wavelength of the film is stabilized.