第九章 分子束光譜

第九章分子束與光學(xué)雙共振技術(shù)超聲分子束超冷分子產(chǎn)生分子束中的非線性第8.1節(jié)超聲分子束分子束用途：準(zhǔn)直，消Doppler加寬；內(nèi)態(tài)泵浦，簡化光譜，提高數(shù)密度；平動冷卻，形成弱鍵vanderWaals分子；探測區(qū)無碰撞環(huán)境。原子腔體中的原子密度和氣壓p小增加原子相互作用自由程，忽略碰撞效應(yīng)發(fā)散角密度分布一，準(zhǔn)直分子束：擴(kuò)散束(孔徑A<<平均自由程)消Doppler加寬發(fā)散角sin=(b/2)/d<<1Dopplershiftx方向密度分布吸收截面吸收線型熱平衡氣體吸收線性共振吸收截面ThermalgasCollimatedmolecularbeam二、超聲絕熱膨脹冷卻：能量守恒，溫度降低膨脹前后能量守恒內(nèi)能勢能動能膨脹前熱平衡膨脹到真空腔如果初始能量U0+P0V0全部轉(zhuǎn)換化為動能，則U=0T=0降低原子的內(nèi)部能量U,也就是降低原子之間的相對運(yùn)動速度，降低原子的溫度如果原子速度大于局域聲波速度超聲分子束初級準(zhǔn)直準(zhǔn)直后形成分子束與原子飛行方向相同的z方向的溫度T//在平行方向準(zhǔn)直前準(zhǔn)直后垂直方向探測平行和垂直方向的Doppller譜型，確定兩個方向密度分布平行方向垂直方向冷分子束可以用于減少轉(zhuǎn)動能和振動能UvibUtransUtransUtrans利用惰性氣體可以達(dá)到T//<1KPureNO25%NO2inAr當(dāng)兩個原子A結(jié)合形成分子A2時，分子束縛能會轉(zhuǎn)換到第三者上而產(chǎn)生加熱效應(yīng)，阻止平動能到達(dá)小值。但是惰性氣體分子束縛能小，可以用來減少加熱效應(yīng)8.2節(jié)產(chǎn)生超冷分子平動態(tài)冷分子制備方法1、冷原子---(Feshbach)平動冷振動熱的分子

---(相干布居絕熱轉(zhuǎn)移)平動、振轉(zhuǎn)基態(tài)分子2、熱分子---(多級Stark減速)冷分子磁場Feshbach共振InUltracolddomainMagneticmomentsofclosedchannelandopenchannelaredifferent:ScatteringlengthBindingenergyMagneticmomentdifferenceRMP,82,1225,2010,Chin磁場掃描通過FeshbachRFcoupling三體復(fù)合（1）Moleculebasedonutracoldatoms非彈性碰撞；粒子數(shù)損失；針對玻色體系；不可控。FeshbachmoleculecreationCoherentRamanstatetransfertogroundvibrationalstate+1，磁場掃描通過Feshbach2，RFcouplingPRA,78,013416,2008,JinMolecularstatefreefreemoleculefree161kHzRb87+K40PRL,94,103201,2005Li6boundboundfreeboundGroundstateforLi6abc（2）熱分子---(多級Stark減速)冷分子囚禁取自葉軍報告具有電耦極矩的分子在電場中擁有電場勢（Stark勢），根據(jù)能量守恒，動能減少，溫度降低。當(dāng)多次經(jīng)過脈沖電場，分子溫度降低。Nature,406,491,2000實(shí)驗裝置分子囚禁CO:d=1.37debyeND3:

d=1.5debye;T=2mK準(zhǔn)直多級減速囚禁loadingtrapping（3）熱分子---(buffgas碰撞)冷分子囚禁CaH+He碰撞減速磁場囚禁CaH2CaH囚禁磁場Nature,395,148,1998第8.3節(jié)分子束中的非線性光譜分子束飽和吸收譜方案1：M1反射形成飽和吸收

分子束發(fā)散，還會帶來Doppler加寬方案2：M2和M3代替M1形成飽和吸收利用f1，f2進(jìn)行調(diào)制消除剩余Doppler加寬；防止只用M1，反射光進(jìn)入激光器。只用M1利用M2,M3消除剩余Doppler快速離子束激光光譜(FIBLAS)兩離子經(jīng)過電場加速電場初速度末速度其中如果加速后增加能量，增加平動速度，但是相對速度減少，速度差異主要由加速電場決定，如果電場穩(wěn)定，則速度差穩(wěn)定。加速冷卻同向離子束光譜探測：1，相互作用時間長線寬壓窄高靈敏度對于相互作用長度L=10cm，渡越加寬垂直探測，光的直徑1mm，渡越加寬2，固定激光頻率，調(diào)節(jié)加速電場U，或者U1和U2，獲得光譜。分子束時間飛行質(zhì)譜(TOF)選擇特定能態(tài)和質(zhì)量的離子碎片形成離子M+將離子M+激發(fā)到需要的電子激發(fā)態(tài)獲得離子碎片F(xiàn)+。由于電場一樣，所受