Pomiary przekrojów czynnych na oddziaływanie elektronów z atomami Cs w pułapce magneto-optycznej

Podobne dokumenty
- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie T. 0 k. z L 0 k. L 0 k

Theory Polish (Poland)

Informacje ogólne. 45 min. test na podstawie wykładu Zaliczenie ćwiczeń na podstawie prezentacji Punkty: test: 60 %, prezentacja: 40 %.

- wiązki pompująca & próbkująca oddziaływanie selektywne prędkościowo widma bezdopplerowskie. 0 k. z L 0 k. L 0 k

Mody sprzężone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Ruch ładunków w polu magnetycznym

Mody sprzęŝone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Próżnia w badaniach materiałów

2008/2009. Seweryn Kowalski IVp IF pok.424

Mody sprzęŝone plazmon-fonon w silnych polach magnetycznych

Elektronowa struktura atomu

Ćwiczenie nr 5 Doświadczenie Franka-Hertza. Pomiar energii wzbudzenia atomów neonu.

Pracownia Jądrowa. dr Urszula Majewska. Spektrometria scyntylacyjna promieniowania γ.

Atom wodoru w mechanice kwantowej. Równanie Schrödingera

Pomiar energii wiązania deuteronu. Celem ćwiczenia jest wyznaczenie energii wiązania deuteronu

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Ruch ładunków w polu magnetycznym

WYBRANE TECHNIKI SPEKTROSKOPII LASEROWEJ ROZDZIELCZEJ W CZASIE prof. Halina Abramczyk Laboratory of Laser Molecular Spectroscopy

39 DUALIZM KORPUSKULARNO FALOWY.

Reakcje jądrowe. X 1 + X 2 Y 1 + Y b 1 + b 2

Ekscyton w morzu dziur

Podsumowanie W Spektroskopia dwufotonowa. 1. Spektroskopia nasyceniowa. selekcja prędkości. nasycenie. ω 0 ω Laser. ω 21 2ω.

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Radosław Chrapkiewicz, Filip Ozimek

Wzbudzony stan energetyczny atomu

Identyfikacja cząstek

FIZYKA III MEL Fizyka jądrowa i cząstek elementarnych

Podstawy akceleratorowej spektrometrii mas. Techniki pomiarowe

Badanie schematu rozpadu jodu 128 I

Repeta z wykładu nr 8. Detekcja światła. Przypomnienie. Efekt fotoelektryczny

Metody badań spektroskopowych

Lasery. Własności światła laserowego Zasada działania Rodzaje laserów

1.6. Falowa natura cząstek biologicznych i fluorofullerenów Wstęp Porfiryny i fluorofullereny C 60 F

dr inż. Zbigniew Szklarski

Fragmentacja pocisków

TECHNIKA ANALOGOWA. Lesław Dereń 239 C4 Konsultacje: Środa, godz Czwartek, godz

autor: Włodzimierz Wolczyński rozwiązywał (a)... ARKUSIK 21 ELEKTROSTATYKA CZĘŚĆ 1. POLE CENTRALNE I JEDNORODNE

Dźwig budowlany a szybki transport zimnych atomów

GENERATOR WIELKIEJ CZĘSTOTLIWOŚCI BADANIE ZJAWISK TOWARZYSZĄCYCH NAGRZEWANIU DIELEKTRYKÓW

1. Wcześniejsze eksperymenty 2. Podstawowe pojęcia 3. Przypomnienie budowy detektora ATLAS 4. Rozpady bozonów W i Z 5. Tło 6. Detekcja sygnału 7.

Oddziaływanie cząstek z materią

Wysokowydajne falowodowe źródło skorelowanych par fotonów

Badanie schematu rozpadu jodu 128 J

Instytut Fizyki Doświadczalnej Wydział Matematyki, Fizyki i Informatyki UNIWERSYTET GDAŃSKI

PODSTAWY FIZYKI LASERÓW Wstęp

Widmo fal elektromagnetycznych

Trzy rodzaje przejść elektronowych między poziomami energetycznymi

Podstawy Fizyki IV Optyka z elementami fizyki współczesnej. wykład 2, Mateusz Winkowski, Jan Szczepanek

Matura z fizyki i astronomii 2012

Ćwiczenie ELE. Jacek Grela, Łukasz Marciniak 3 grudnia Rys.1 Schemat wzmacniacza ładunkowego.

Podstawy fizyki sezon 2 3. Prąd elektryczny

Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza

Detekcja promieniowania elektromagnetycznego czastek naładowanych i neutronów

Aparatura do osadzania warstw metodami:

Wybrane zagadnienia fizyki jądrowej i cząstek elementarnych. Seweryn Kowalski

Laboratorium zimnych atomów przy powierzchni Zakład Optyki Atomowej

h λ= mv h - stała Plancka (4.14x10-15 ev s)

SPM Scanning Probe Microscopy Mikroskopia skanującej sondy STM Scanning Tunneling Microscopy Skaningowa mikroskopia tunelowa AFM Atomic Force

i elementy z półprzewodników homogenicznych część II

PRÓBNY EGZAMIN MATURALNY Z FIZYKI

WPOMAGANIE PROCESU IDENTYFIKACJI RADIACYJNYCH CENTRÓW DEFEKTOWYCH W MONOKRYSZTAŁACH KRZEMU BADANYCH METODĄ HRPITS

MAGNETYZM. PRĄD PRZEMIENNY

Pomiar widm emisyjnych He, Na, Hg, Cd oraz Zn

Skaningowy Mikroskop Elektronowy. Rembisz Grażyna Drab Bartosz

Spektrometr XRF THICK 800A

30P4 POWTÓRKA FIKCYJNY EGZAMIN MATURALNYZ FIZYKI I ASTRONOMII - IV POZIOM PODSTAWOWY

Fizyka współczesna. Pracownia dydaktyki fizyki. Instrukcja dla studentów. Tematy ćwiczeń

Elementy Fizyki Jądrowej. Wykład 3 Promieniotwórczość naturalna

Inne koncepcje wiązań chemicznych. 1. Jak przewidywac strukturę cząsteczki? 2. Co to jest wiązanie? 3. Jakie są rodzaje wiązań?

Podsumowanie W9. Wojciech Gawlik - Wstęp do Fizyki Atomowej, 2003/04. wykład 12 1

Spektroskopia charakterystycznych strat energii elektronów EELS (Electron Energy-Loss Spectroscopy)

Podsumowanie W11. Nierównowagowe rozkłady populacji pompowanie optyczne (zachowanie krętu atom-pole EM)

Deuterowa korekcja tła w praktyce

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

Energetyka konwencjonalna odnawialna i jądrowa

Układ okresowy. Przewidywania teorii kwantowej

Metody analizy pierwiastków z zastosowaniem wtórnego promieniowania rentgenowskiego. XRF, SRIXE, PIXE, SEM (EPMA)

Spektroskopia fotoelektronów (PES)

Temperatura i ciepło

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

THICK 800A DO POMIARU GRUBOŚCI POWŁOK. THICK 800A spektrometr XRF do szybkich, nieniszczących pomiarów grubości powłok i ich składu.

Nadprzewodniki. W takich materiałach kiedy nastąpi przepływ prądu może on płynąć nawet bez przyłożonego napięcia przez długi czas! )Ba 2. Tl 0.2.

Natężenie prądu elektrycznego

Zderzenia. Fizyka I (B+C) Wykład XVI: Układ środka masy Oddziaływanie dwóch ciał Zderzenia Doświadczenie Rutherforda

FIZYKA 2. Janusz Andrzejewski

Seminarium. -rozpad α -oddziaływanie promienowania z materią -liczniki scyntylacyjne. Konrad Tudyka

Ponadto, jeśli fala charakteryzuje się sferycznym czołem falowym, powyższy wzór można zapisać w następujący sposób:

Wstęp do Optyki i Fizyki Materii Skondensowanej

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Reakcje jądrowe. kanał wyjściowy

Czym jest prąd elektryczny

NCBiR zadania badawcze IFPiLM. Marek Scholz

cz. 1. dr inż. Zbigniew Szklarski

Indukcja elektromagnetyczna. Projekt współfinansowany przez Unię Europejską w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Kontrolowana fuzja. Plazma to wysokotemperaturowa mieszanina elektronów i jąder atomowych Uwięzienie plazmy plasma containment, plasma confinement

Technika próżni / Andrzej Hałas. Wrocław, Spis treści. Od autora 9. Wprowadzenie 11. Wykaz ważniejszych oznaczeń 13

Fluorescencyjna detekcja śladów cząstek jądrowych przy użyciu kryształów fluorku litu

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE W MEDYCYNIE

Budowa i diagnostyka pułapki magneto optycznej Badanie zderzeń zimnych atomów rubidu w polu świetlnym

LASERY I ICH ZASTOSOWANIE

Transkrypt:

Pomiary przekrojów czynnych na oddziaływanie elektronów z atomami Cs w pułapce magneto-optycznej

Pomiary w pułapce magneto-optycznej W wyniku oddziaływania elektronów z uwięzionymi w pułapce atomami następuje przekaz pędu i wyrzucanie atomów z pułapki: e J e e= e Γe straty w populacji pułapki σe przekrój czynny na oddziaływanie elektron-atom Je gęstość prądu elektronów e ładunek elektronu Pomiar Γe i Je pozwala na bezpośrednie wyznaczenie wartości σe (całkowitego przekroju czynnego: zderzenia elastyczne, wzbudzenia, jonizacja) 1. pułapka magneto-optyczna 2. kontrola i diagnozowanie wiązki elektronowej 3. pomiar gęstości prądu w obszarze pułapki 4. przekrywanie wiązki elektronowej z chmurą zimnych atomów

Pułapka magneto-optyczna lasery diodowe: 852nm, 100 mw stabilizacja laserów spektroskopia saturacyjna przygotowanie wiązek laserowych d = 17 mm Δ =15 20 MHz

Pułapka magneto-optyczna migawka teleskop AOM

Pułapka magneto-optyczna Gradient B ~10 G/cm (I = 2 A) Zewnętrzne cewki kompensujące pole magnetyczne Ziemi oraz ułatwiające celowanie P 5 10-8 Torr N=107 atomów Rozmiar chmury : ~1mm T 125 µk

Wiązka elektronowa zakres energii 5-400 ev źródło elektronów Ba0 - dysk 6 elektrod, dwie pary płytek odchylających (elektrostatycznych) kalibracja w oparciu o próg produkcji He (~0.3 ev) ekranowanie obszaru oddziaływania + 24.58 ev

Pomiar prądu Rozmiar i kierunek wiązki elektronowej: stosunek prądu mierzonego na wenętrznej i zewnętrznej puszcze Faradaya pomiędzy pomiarami fluorescencji pułapki, w celu znalezienia rzeczywistej wartości emitowanego prądu wykonywano pomiar przy dużym dodatnim potencjale na FC. 17 ev -6 5-6 0-5 5 I ( µa ) Małe dodatnie napięcie na wewnętrznej puszce w celu uniknięcia wtórnej emisji -7 0-5 0-4 5-4 0-3 5-3 0-5 0 5 10 15 20 25 30 b ia s in g v o lta g e o n in n e r F.C. ( V ) 35 40

Kontrola i diagnozowanie wiązki elektronowej Thin-wire probe d = 0.01'' przesuw = 0.001'' dwa prostopadłe przekroje pomiar przekroju wzdłuż kierunku wiązki elektronowej (kontrola rozbieżności) E = 50 ev I= 116 μa Idensity= 115.25 μa/cm2 dla jednorodnej, równoległej wiązki: I r 2 x r 0 2

Geometria eksperymentu pomiar poprzecznych przekrojów wiązki elektronowej obserwacja względnej pozycji pułapki i drutów pomiarowych krótkoogniskowa soczewka przed PM

Układ eksperymentalny turbo pump ion pumps Cs reservoir gas line photomultiplier Układ próżniowy: - pompa rotacyjna - pompy jonowe źródło atomów: - rezerwuar atomów Cs - kontrolowany naciek gazu manipulators channeltron kontrola wzajemnego położenia pułapki i wiązki elektronów: - zewnętrzne cewki kompensacyjne - manipulatory - kamery FC cameras magnetic coils system detekcji: - fotopowielacz - channeltron - puszki Faradaya

Metoda eksperymentalna Podstawowe równania dn = L N dt równowaga między ładowaniem i stratami populacji w stanie stacjonarnym dn = 0 N dt w czasie oddziaływania elektronów z atomami pole B jest wyłączone (wyłączone ładowanie pułapki) N t = N 0 e eksponencjalny zanik populacji pułapki 0 t t N t = N 0 e 0 N t N 0 t = e N t N 0 e N0 1 to jeżeli N0 e stosunek populacji z i bez wiązki elektronów N t e ln = e t e N t e Efekty mogące powodować straty: ekspansja termiczna zderzenia nieelastyczne pole grawitacyjne zmienne pole B zderzenia z gazem resztkowym + zderzenia z elektronami

Realizacja Sekwencyjny pomiar całkowitej fluorescencji w fazie ładowania pułapki kolejno z i bez użycia wiązki elektronowej τe= 1 ms Te=8 ms TB= 20ms N t e ln = e t e N t e 0 10 ms : N 0= N 0

Rozpraszanie pod małymi kątami (small angle scattering) Toff granica w której najwolniejsze atomy biorące udział w zderzeniu z wiązką elektronów opuszczą pułapkę (całkowity przekrój czynny) Zależność całkowitego przekroju czynnego od opóźnienia włączenia pułapki Toff 0 granica w której nawet najszybsze atomy nie zdołają opuścić pułapki (przekrój czynny na jonizację) Rb 50eV s m a ll a n g le s c a tte r in g ( a to m s n o t e je c te d fr o m tr a p ) 10 r a d iu s o f la s e r b e a m : 8.5 c m 8 R. S. Schappe at al Europhys. Lett. 29 (1995) 439-444 6 4 2 0 1 10 E (e V ) 100

to ta l c r o s s - s e c tio n ( 1 0-1 4 2 cm ) Wyniki 1 CCC RMPS B ro d e J a d u s z liw e r e t a l V is c o n t i e t a l S u r d u t o v ic h e t a l M a c A s k ill e t a l P re s e n t w o rk 0,1 1 10 in c id e n t e le c tr o n e n e r g y ( e V ) 100

Wyniki 3 c r o s s - s e c tio n ( 1 0-1 4 2 cm ) B ra y (C C C ) B a rts c h a t (R M P S ) B ro d e J a d u s z l iw e r V is c o n t i K a u p p ila M a c A s k ill Lukom ski 2 E < 7 ev dominuje rozpraszanie elastyczne E > 7 ev zaczyna dominować wzbudzenie do stanu 6p (5d itd) lokalne maksimum ~10eV spowodowane wzrostem przekroju czynnego na na wzbudzenie 6s 6p bardzo dobra zgodność teorii i eksperymentu w analizie przekroju czynnego na wzbudzenie 6s-6p 1 0 10 100 e n e rg y (e V ) WNIOSEK: modele teoretyczny przeszacowują wartość przekroju czynnego na rozpraszanie elastyczne

Podsumowanie 1) Pomiar absolutnych przekrojów czynnych bez konieczności kontroli gęstości tarczy 2) Możliwość łatwego wytworzenia atomów w stanie wzbudzonym 3) Możliwość badania różnych procesów składających się na całkowity przekrój czynny dzięki zastosowaniu różnych sekwencji pomiarowych Otrzymane wyniki są konsystentne z wcześniejszymi pomiarami całkowitego przekroju czynnego na na rozpraszanie elektronów na atomach cezu M. Łukomski, J.A. MacAskill, D.P. Seccombe, C. McGrath, S. Sutton, J. Teeuwen, W. Kedzierski, T.J. Reddish, J.W. McConkey and W.A. van Wijngaarden "New Measurements of Absolute Total Cross Sections for Electron Impact on Cesium Using a Magneto Optical Trap" Journal of Physics B, 38 (2005) 3535-3545