基于亚稳态7Li+离子束的饱和光谱研究

论文摘要

少体原子体系的精密光谱测量在检验基本物理定律和确定基本物理常数等方面具有重要意义。锂离子作为最简单的类氦体系,其外层仅有2个电子,能级结构可以通过量子电动力学（QED）理论进行高精度计算。在QED理论中,电磁相互作用由精细结构常数α表征。因此,锂离子的精细结构的高精度计算结合实验测量的精细结构和超精细结构劈裂可以检验QED理论,并精确确定α常数。目前,锂离子精细结构劈裂的实验结果的精度与理论计算相比还有一定差距,因而急需提高实验测量精度。同时,在当前普遍的锂离子束流光谱基础上,如何减小Doppler效应等因素对光谱测量的影响,成为更高精度测量锂离子光谱的重要发展方向。本论文基于锂离子束流的精密光谱进行了细致研究,并开展了锂离子束流减速的初步实验,为后续进一步开展囚禁冷却锂离子精密光谱打下了基础。主要论文工作包括:1.搭建了亚稳态锂离子束光谱测量系统。包括:设计并搭建了可持续和稳定产生亚稳态锂离子束的离子源系统,单次锂样品的装载可持续提供超过250小时的稳定锂离子束流,亚稳态锂离子的产率高于1%;基于此离子源,设计并搭建了基于饱和光谱法的光谱实验探测系统,得到了无本底的Lamb凹陷并实现了不同跃迁频率之间的交替扫描。2.基于亚稳态锂离子束光谱测量系统,进行了7Li+的2 3S和2 3P态的超精细结构测量以及2 3P的精细结构谱线测量,得到了精度优于100 kHz的测量结果。测量结果与已发表的实验结果和理论结果相符合。其中2 3P的精细结构和超精细结构劈裂的测量精度比目前国际上已知实验结果高出5-10倍。3.基于已搭建的亚稳态锂离子源,开展了亚稳态锂离子束的减速实验。包括:设计并搭建了由漂移管、静电透镜、和弯曲四极杆组成的离子减速装置;实现了亚稳态锂离子的减速和选择,得到了动能低于1 eV的离子束。

论文目录

文章来源

类型: 博士论文

作者: 陈邵龙

导师: 高克林

关键词: 精密光谱测量,亚稳态锂离子,饱和光谱,精细结构和超精细结构劈裂,离子减速

来源: 中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 物理学

单位: 中国科学院大学(中国科学院武汉物理与数学研究所)

分类号: O562

总页数: 118

文件大小: 9804K

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标签：精密光谱测量论文;  亚稳态锂离子论文;  饱和光谱论文;  精细结构和超精细结构劈裂论文;  离子减速论文;