亚声速NH3分子束静电Stark减速的理论研究?

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刘建平, 侯顺永, 魏斌, 印建平. 2015: 亚声速NH3分子束静电Stark减速的理论研究?, 物理学报, null(17): 173701. doi: 10.7498/aps.64.173701
引用本文: 刘建平, 侯顺永, 魏斌, 印建平. 2015: 亚声速NH3分子束静电Stark减速的理论研究?, 物理学报, null(17): 173701. doi: 10.7498/aps.64.173701
Liu Jian-Ping, Hou Shun-Yong, Wei Bin Yin, Jian-Ping. 2015: Theoretical studies of electrostatic Stark deceleration for subsonic NH3 molecular b eams, Acta Physica Sinica, null(17): 173701. doi: 10.7498/aps.64.173701
Citation: Liu Jian-Ping, Hou Shun-Yong, Wei Bin Yin, Jian-Ping. 2015: Theoretical studies of electrostatic Stark deceleration for subsonic NH3 molecular b eams, Acta Physica Sinica, null(17): 173701. doi: 10.7498/aps.64.173701

亚声速NH3分子束静电Stark减速的理论研究?

Theoretical studies of electrostatic Stark deceleration for subsonic NH3 molecular b eams

  • 摘要: 本文基于自行研制的第二代(180级)静电Stark减速器,展开了对NH3的有效减速与冷却的理论研究.首先,计算了NH3分子在|J =1, K =1?量子态的Stark分裂,研究了不同的同步相位角下,减速器中NH3分子的纵向相空间稳定区域;接着,采用Monte-Carlo方法研究了该分子在传统工作模式下的减速效果,并讨论了该减速模式下多个参数(包括每级损失动能、分子波包末速度和相对减速效率)与同步相位角的依赖关系,以及减速波包末速度与减速电压的关系,研究发现:采用传统的Stark减速模式,当减速电压为±13 kV、同步相位角?0=26.08?时,即可实现NH3从280 m/s到6.7 m/s的有效减速,对应平动动能减少了99.9%,其波包温度由1.34 K降至80 mK;最后,研究了先聚束后减速模式下NH3分子的减速效果,以及该减速模式下减速波包末速度与同步相位角的依赖关系,结果表明:当减速电压为±6.5 kV,采用前15级电极作为聚束电极,后165级作为减速电极时,可将NH3分子波包的中心速度由280 m/s减至20.7 m/s,平动动能减少了99.4%,温度由1.34 K降至1.6 mK,与传统减速模式相比,冷分子波包温度降低至1/50.由此可见,采用180级的传统Stark减速器完全可以实现具有较低Stark势能的NH3分子的有效减速与冷却,并获得温度约为1 mK的冷分子波包,为进一步的实验研究提供了可靠的理论依据。
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  • 刊出日期:  2015-09-15

亚声速NH3分子束静电Stark减速的理论研究?

  • 华东师范大学,精密光谱科学与技术国家重点实验室,上海 200062

摘要: 本文基于自行研制的第二代(180级)静电Stark减速器,展开了对NH3的有效减速与冷却的理论研究.首先,计算了NH3分子在|J =1, K =1?量子态的Stark分裂,研究了不同的同步相位角下,减速器中NH3分子的纵向相空间稳定区域;接着,采用Monte-Carlo方法研究了该分子在传统工作模式下的减速效果,并讨论了该减速模式下多个参数(包括每级损失动能、分子波包末速度和相对减速效率)与同步相位角的依赖关系,以及减速波包末速度与减速电压的关系,研究发现:采用传统的Stark减速模式,当减速电压为±13 kV、同步相位角?0=26.08?时,即可实现NH3从280 m/s到6.7 m/s的有效减速,对应平动动能减少了99.9%,其波包温度由1.34 K降至80 mK;最后,研究了先聚束后减速模式下NH3分子的减速效果,以及该减速模式下减速波包末速度与同步相位角的依赖关系,结果表明:当减速电压为±6.5 kV,采用前15级电极作为聚束电极,后165级作为减速电极时,可将NH3分子波包的中心速度由280 m/s减至20.7 m/s,平动动能减少了99.4%,温度由1.34 K降至1.6 mK,与传统减速模式相比,冷分子波包温度降低至1/50.由此可见,采用180级的传统Stark减速器完全可以实现具有较低Stark势能的NH3分子的有效减速与冷却,并获得温度约为1 mK的冷分子波包,为进一步的实验研究提供了可靠的理论依据。

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