Spectroscopy on the $A^1Π\leftarrow X^1Σ^+$ Transition of Buffer-Gas Cooled AlCl
一氯化铝（AlCl）被认为是激光冷却的理想材料。在这里，我们提出的吸收光谱测量的$A^1Π\leftarrow X^1Σ^+$过渡在AlCl内的低温氦缓冲气体束池。高分辨率的吸收数据，使我们的高水平从头计算的电子和振子能量的严格，定量比较，提供了一个全面的图片的AlCl量子结构。高分辨率光谱数据和理论的结合允许光谱常数和相关性质的评估，如平衡键长，一个数量级更高的精度。基于测量的$A^1Π$态的分子平衡常数，我们估计了$A^1Π\leftarrow X^1Σ^+$的Franck-Condon因子为99.88%，这证实了AlCl适合于激光冷却。
2021-06-25 physics.atom-ph
Formation of van der Waals molecules in buffer gas cooled magnetic traps
我们发现，在低温缓冲气体中很容易形成一大类含氦的冷极性分子，其密度高达10^12 cm^-3。我们探讨了这些分子的自旋弛豫缓冲气体加载的磁陷阱，并确定了损耗机制的基础上产生的各向异性超精细相互作用的朗道-齐纳跃迁。我们的研究结果表明，最近观察到的缓冲气体捕获的银（Ag）的自旋变化的强烈T^6热依赖性是由AgHe的形成和自旋变化来解释的，从而为缓冲气体阱中的分子形成提供了证据。
2011-04-28 physics.atm-clus physics.atom-ph
Saturated absorption spectroscopy of buffer-gas-cooled Barium monofluoride molecules
本文报道了在4K低温池中对缓冲气体冷却的氟化钡（BaF）分子的无多普勒饱和吸收光谱的实验研究。所获得的光谱分辨率为19 MHz，比以前在吸收光谱中观察到的小得多，清楚地解决了超精细跃迁。利用这些高分辨光谱拟合了激发态$A(v=0)$的超精细分裂，发现与激光冷却有关的$A^2Π_{1/2}(v=0, J=1/2, +)$态的超精细分裂约为18 MHz，远高于理论预测值.这为BaF分子的激光冷却提供了重要的缺失信息。
2023-02-13 physics.atom-ph physics.chem-ph
High-resolution mid-infrared spectroscopy of buffer-gas-cooled methyltrioxorhenium molecules
我们证明了低温缓冲气体冷却的气相甲基三氧化铼（MTO）。该分子与手性有机金属分子密切相关，其中对映体之间的宇称破坏能量差可以测量。在低温氦缓冲气室中，通过激光烧蚀MTO小球产生旋转温度约为6 K的分子。在低温条件下，我们测量了MTO的10.2~ $μ$ m反对称Re=O伸缩模的吸收光谱，其分辨率为8~MHz，频率精度为30~MHz.我们部分解析了超精细结构，测量了激发振动态的核四极耦合。
2016-07-29 physics.atom-ph physics.chem-ph
A Miniature Cold-Atom Frequency Standard
采用冷原子技术的原子传感器为下一代原子钟、磁力计、重力仪和陀螺仪提供了前所未有的精度和分辨率。然而，迄今为止，冷原子系统的尺寸和复杂性阻碍了它们在大型研究实验室之外的实际应用中的部署。在这里，我们展示了一个低功耗，掌上型，完全集成的冷原子系统，作为一个原子钟的稳定性的2部分在10 ^11在1秒。这项工作证明了基于激光冷却原子开发紧凑，坚固，便携式设备的可行性。
2011-11-25 physics.atom-ph physics.ins-det
Specular reflection of polar molecules from a simple multi-cylinder electrostatic mirror: a method for separating BaF molecules produced in a buffer-gas-cooled laser-ablation source from other ablation products
本研究提出一种极性分子镜面反射方法，通过交替施加直流电压的多圆柱电极构建近平面静电镜，可用于分离激光烧蚀源中的BaF分子，为电子电偶极矩精确测量所需的纯样品制备提供支撑。
2024-10-06 physics.atom-ph
Progress on a Miniature Cold-Atom Frequency Standard
原子钟在计时、通信和导航系统中起着至关重要的作用。通过异构MEMS集成实现的最近的努力已经导致了芯片级原子钟（CSAC）的商业引入，其具有16 cm 3的体积、120 mW的功耗和σ（τ = 1 sec）<2 e-10的不稳定性（Allan偏差）。为了降低用于定时应用的下一代CSAC的温度敏感性，原子与环境的相互作用必须最小化，这可以在基于捕获的激光冷却原子的架构中实现。在本文中，我们提出的结果描述了一个小型冷原子装置作为频率标准操作的发展。我们的结构是基于激光冷却的中性原子样品中的磁光阱（MOT）使用一个圆锥形的回射器在一个微型真空室。与蒸汽电池CSAC相比，将原子捕获在真空中并在黑暗中进行微波询问降低了温度灵敏度。我们目前的组件开发的细节与激光系统，光电子学，和微型冷原子技术的真空封装。最后，我们总结了这种冷原子频标的最佳碱背景压力。
2014-11-18 physics.atom-ph
Observation of full contrast icosahedral Bose-Einstein statistics in laser desorbed, buffer gas cooled C$_{60}$
本文利用激光解吸缓冲气体冷却源和红外光谱观测 $^{12}$C$_{60}$ 的 R(J=0–29) 转动序列，揭示其二十面体对称性导致的全对比度玻色–爱因斯坦统计。
2024-06-23 physics.atom-ph physics.chem-ph quant-ph
Observation of single collisionally cooled trapped ions in a buffer gas
单个Ba离子被捕获在一个充满气体的线性离子阱中，并通过共振荧光以高信噪比观察。使用He（Ar）作为缓冲气体，在8 e-5 - 4 e-3 ° C的压力范围内实现了~5分钟（~1分钟）的单离子存储时间。在简单的单离子情况下，对缓冲气体中的陷阱动力学进行了实验研究。特别是，轻气体，如He和Ar的冷却效果和较重的气体，如氘的不稳定性进行了研究。一个简单的模型来解释所观察到的现象。
2007-07-05 nucl-ex physics.atom-ph
Development and Characterization of a 171Yb+ Miniature Ion Trap Frequency Standard
本论文研究了一种基于171 Yb+离子的低功耗、高稳定度小型原子频标的研制。离子缓冲气体冷却，并保持在一个线性四极阱，集成到一个密封的，吸气剂抽真空封装，并询问12.6 GHz的超精细过渡。我们希望通过一个功耗仅为50 mW、体积仅为5 cm^3的微型时钟，实现10^-14的长期小数频率稳定度。我讨论了我们在这个项目上几年的工作进展。我们首先建立一个传统的桌面时钟作为一个测试台，同时开发几种设计的微型离子阱真空封装，同时还开发技术的时钟操作的各个方面，包括离子加载，激光和磁场稳定，和低功耗离子阱驱动器。使用边界元软件对离子阱进行建模，以辅助新阱几何形状的设计和参数优化。我们期待一种新的阱几何形状，使用新的材料离子阱，导致一个非常小的离子阱真空封装在下一阶段的项目。为了实现所需的长期稳定性，我们还考虑了时钟频率对磁场的敏感性。研究了阱中室温云中单个离子的运动，目的是了解空间变化和恒定磁场对时钟共振的影响，从而了解时钟的运行情况。这些影响进行了研究实验和理论上的几个陷阱。总之，本论文是一个171 Yb+离子云频率标准和相关技术的设计，开发和测试的贡献，包括阱的几何形状和参数的分析，离子运动的建模，和时钟的实际操作。
2012-08-28 physics.atom-ph
Intense Atomic and Molecular Beams via Neon Buffer Gas Cooling
我们实现了一个连续的冷氘代氨束流的流量为3e 11 ND 3分子/s和一个连续的自由空间冷钾束流的流量为1 e16 K原子/s。用于产生这些光束的缓冲气体源的一个新特征是冷氖，由于中间努森数光束动力学，冷氖产生与冷得多的氦基源相当的前向速度和低能尾部。我们希望这个来源是平凡的推广到一个非常广泛的原子和分子物种与显着的蒸汽压低于1000 K。该光源的特性使其成为激光冷却分子或原子、冷碰撞研究、捕获或缓冲气体冷却原子或分子气体中的非线性光学的良好起点。
2008-12-11 physics.atom-ph
The energy distribution of an ion in a radiofrequency trap interacting with a nonuniform neutral buffer gas
在射频（rf）陷阱同情地同时捕获中性缓冲气体冷却的离子表现出偏离热统计所造成的碰撞诱导耦合的射频场的离子运动。对于均匀密度分布的缓冲气体，离子的能量分布可以通过Tsallis统计来描述。此外，如果缓冲气体颗粒相对于离子足够重，则会发生离子的失控加热。然而，在典型的实验中，超冷缓冲气体被限制在陷阱中，导致局部的、不均匀的密度分布。使用超统计方法，我们开发了一个分析模型的离子与局部缓冲气体相互作用。我们从理论上证明，限制碰撞的离子阱的中心，使冷却在更大的质量比比使用均匀的缓冲气体，但即使在这种情况下，可用的质量比的上限存在。此外，我们还解析地推导了离子与处于谐振势的缓冲气体相互作用的能量分布。得到的解析分布被认为是在良好的协议与数值模拟的结果。
2018-11-29 physics.atom-ph
Microfabricated alkali vapor cells with tunable He-Ne buffer gas mixture using reservoirs with laser-actuated break-seals
该研究通过激光依次开启晶圆级密封的 He、Ne 储库破封，在微加工碱蒸气腔中实现可调 He-Ne 缓冲气体，并验证其可提升转折温度、改善微型原子钟稳定度。
2025-08-29 physics.atom-ph
Cold, dense atomic ion clouds produced by cryogenic buffer gas cooling
我们通过激光烧蚀金属靶和低温缓冲气体冷却所产生的等离子体来产生冷而致密的原子离子云（Ca $^+$，Dy $^+$）。我们使用激光吸收光谱测量离子云的温度和密度。我们发现在低至6K的温度下可以获得大的离子密度。我们的方法开辟了新的途径来研究冷中性等离子体，并进行调查光谱的离子，不能轻易地激光冷却。
2019-06-08 physics.atom-ph physics.plasm-ph
High-flux beam source for cold, slow atoms or molecules
我们展示和表征冷，慢原子或分子的高通量束源。使用激光烧蚀蒸发所需的物质，然后在缓冲气体的低温单元中通过热化冷却。该束由从缓冲气体单元中的孔离开的粒子形成。我们表征的光束的性质（通量，前进速度，温度）的原子（Na）和分子（PbO）在不同的缓冲气体密度下，并讨论优化这些光束参数的条件。我们的源相比，有利的波束形成的现有技术，为各种应用。
2005-08-15 physics.atom-ph
The Buffer Gas Beam: An Intense, Cold, and Slow Source for Atoms and Molecules
原子和分子束是光谱学和碰撞过程研究的有力工具。超音速膨胀技术可以产生许多种类的原子和分子的冷束。然而，所产生的光束通常在实验室框架中以300-600 m/s的速度移动，并且对于大类物质而言，对于重要应用而言，其通量（即亮度）不足。相比之下，缓冲气体束在许多情况下是一种优越的方法，在实验室框架中产生冷且相对缓慢的分子，具有高亮度和很大的通用性。在特定的技术优势和限制方面，超音速和缓冲气体冷却束之间存在基本的差异。目前，显然尚未对缓冲气体方法的所有可能变化进行研究。在这篇评论中，我们将提出一个调查的缓冲气体束的最新技术水平，并探讨一些可能的未来方向，这些新的方法可能采取。
2011-11-11 physics.atom-ph physics.chem-ph
Diffusion, thermalization and optical pumping of YbF molecules in a cold buffer gas cell
我们在一个充满氦气缓冲气体的低温冷却池中用激光烧蚀法制备了密度为10^18 m^-3的YbF分子。利用吸收成像和吸收光谱，我们研究了分子的形成，扩散，热化和光泵浦。吸收图像显示了远离消融目标的分子的初始快速膨胀，随后是慢得多的扩散到细胞壁。我们研究了扩散的时间常数如何依赖于氦的密度和温度，并获得了在两个不同温度下的YbF-He扩散截面的值。我们测量的平移和旋转温度的分子作为时间的函数，因为形成，获得的特征时间常数的分子热化与细胞壁，并阐明负责限制这种热化率的过程。最后，我们详细研究了探测激光的吸收随强度增加而饱和的情况，表明饱和强度与氦密度成正比。我们用它来估计碰撞率和细胞中分子的密度。
2011-02-25 physics.atom-ph
Prospects of reaching the quantum regime in Li-Yb$^+$ mixtures
我们进行了数值模拟的捕获$^{171}$ Yb $^+$离子的缓冲气体冷却的冷云的$^6$锂原子。这种物种组合已被认为是最有希望达到量子制度的相互作用原子和离子在保罗陷阱。经典地处理原子和离子，我们计算出碰撞能量确实达到了完美的线性保罗陷阱的量子极限以下。我们分析了在离子阱中的缺陷，导致过多的微动的影响。我们发现，达到量子极限所需的过量微动的抑制应该在实验范围内。实际上，虽然要求很高，但并不过分，在文献报告的数值范围内。我们分析了在我们的实验装置检测和抑制多余的微动。在我们的模拟中使用所获得的实验参数，我们计算出的碰撞能量比量子极限大2-11倍，这表明在微动检测和补偿方面需要改进。我们还分析了线性和二维离子晶体的缓冲气体冷却。我们发现，在实际的实验条件下，缓冲气体冷却后，离子运动本征模的能量可达10-100 $μ$ K。有趣的是，并不是所有的本征模都被缓冲气体冷却到相同的能量。我们的研究结果表明，我们的实验进行了适度的改进，研究原子-离子混合物的量子制度是可以实现的，允许缓冲气体冷却的被困离子量子平台，并研究原子-离子费什巴赫共振的发生。
2018-04-12 physics.atom-ph quant-ph
Bright, continuous beams of cold free radicals
我们展示了一个低温缓冲气体冷却的分子束源，能够产生明亮的，连续的光束的冷和缓慢的自由基通过激光烧蚀的持续时间长达60秒。源设计使用封闭的液氦储存器作为大的热质量，以最大限度地减少加热并确保操作期间的可再现射束特性。在典型的条件下，源产生我们的测试物种SrF的光束，每秒每球面度包含$5\times10^{12}~$分子，处于$X^{2}Σ(v=0, N=1)$状态，旋转温度为$1.0(2)~$ K，前进速度为$140~$ m/s。束特性对于多个单元几何形状是稳健的且不变的，但关键地取决于氦缓冲气体流速，该流速必须是$\geq10~$标准立方厘米/分钟，以产生明亮的、连续的分子束，用于$55~$ Hz的烧蚀重复率。
2020-08-02 physics.atom-ph
Formation and dynamics of van der Waals molecules in buffer-gas traps
我们表明，弱结合的含氦范德华分子可以产生和磁捕获的缓冲气体冷却实验，并提供了一个一般的模型，这些分子的形成和动力学。我们的分析表明，在典型的实验参数下，热力学有利于形成由氦原子与大多数开壳层原子和分子结合组成的范德华络合物，并且络合物的形成速度足够快，以确保化学平衡。对于由He原子和S态原子组成的分子对，分子自旋在形成、解离和碰撞期间是稳定的，因此这些分子可以被磁性捕获。碰撞自旋弛豫太慢，不会影响陷阱寿命。然而，含氦-3的复合物可以改变自旋，由于绝热交叉之间的捕获和未捕获的塞曼状态，介导的各向异性超精细相互作用，造成陷阱损失。我们提供了一个详细的模型为Ag 3 He分子，使用从头计算的Ag-He相互作用势和自旋相互作用，量子散射理论，并直接蒙特卡罗模拟来描述在这个系统中的形成和自旋弛豫。计算的自旋变化率同意定量与实验观察，缓冲气体冷却磁阱中的分子形成提供间接证据。
2011-04-26 physics.atm-clus physics.atom-ph physics.chem-ph
A cryogenic beam of refractory, chemically reactive molecules with expansion cooling
低温冷却缓冲气体束源的分子一氧化钍（ThO）的优化和特征。氦和氖缓冲气体源示出产生的ThO光束具有高通量，低发散，低前进速度，和冷的内部温度为各种停滞密度和喷嘴直径。束流在缓冲气体滞止密度约为10^15-10^16 cm^-3（雷诺数约为1-100）的情况下运行，导致ThO内部温度膨胀冷却至2 K。对于氖（氦）基源，这表示从约20 K（4 K）的初始喷嘴温度冷却约10（2）倍。这些源在10 Hz重复率下在1-3 ms长的脉冲内以单个量子态传递~10^11 ThO分子。在针对未来精确光谱应用优化的条件下[A C Vutha等人2010 J. Phys. B：At.摩尔光学物理43 074007]，基于光子晶体的光束具有以下特性：170 m/s的前进速度，3.4 K的内部温度，以及每个球面度每个脉冲3 × 10 ^11个基态分子的亮度。与典型的超音速源相比，该源的相对低的停滞密度以及冷却机制仅依赖于与惰性缓冲气体的碰撞的事实使其广泛适用于许多原子和分子种类，包括那些化学反应性的物质，例如ThO。
2011-01-21 physics.atom-ph physics.chem-ph
Blue-sky bifurcation of ion energies and the limits of neutral-gas sympathetic cooling of trapped ions
通过与中性缓冲气体的碰撞来对被捕获的离子进行交感冷却对于各种现代科学领域是至关重要的，包括基础化学、质谱、核物理和粒子物理以及原子和分子物理。尽管其广泛使用了四十多年，但其基本局限性仍然存在公开问题。为了探索这些限制，在这里，我们研究了10个钡离子浸入300万激光冷却的钙原子气体中的稳态演化。我们观察和解释的非平衡行为的出现证明了分叉的离子稳态温度，参数化的离子数。我们表明，这种行为导致的限制，在创建和维护的捕获的离子使用中性气体的交感冷却的冷样品。这些结果为研究非平衡态热力学提供了一条途径。
2016-08-11 physics.atom-ph
Charge Exchange and Chemical Reactions with Trapped Th$^{3+}$
我们已经测量了捕获，缓冲气体冷却的Th $^{3+}$和各种气体的反应速率，并使用捕获离子质谱技术分析了反应产物。离子阱的寿命通常受到与背景分子反应的限制，并且多电荷离子（例如Th $^{3+}$）的高电子亲和力使它们更容易损失。我们的研究结果表明，反应的Th $^{3+}$与二氧化碳，甲烷和氧气都发生在经典朗之万速率附近，而反应速率与氩气，氢气和氮气的数量级低。Th $^{3+}$与氧气和甲烷的反应主要通过电荷交换进行，而Th $^{3+}$与二氧化碳之间同时发生电荷交换和化学反应。氦中Th $^{3+}$的损失率与气体中杂质的反应一致。Th $^{3+}$与氮和氩的反应速率取决于Th $^{3+}$的内部电子构型。
2011-01-03 physics.atom-ph
Collisional cooling of internal rotation in MgH$^+$ ions trapped with He atoms: Quantum modeling meets experiments in Coulomb crystals
利用从头计算势能面方法计算了MgH $^+$（$^1Σ$）离子与He（$^1$ S）原子的电子相互作用，从多通道散射问题的量子处理出发，计算了相应的态变旋转非弹性碰撞截面.我们专注于量子动力学在目前的合作伙伴在较早的讨论，冷离子阱实验（见下文），我们希望详细建模的能量低。相应的状态变化率之间计算的分子离子的较低的旋转状态来描述的时间演化动力学，随后由最近的实验库仑结晶MgH $^+$（$^1Σ$），其中离子被旋转冷却后的微动调谐上传到陷阱的他作为缓冲气体。实验中最终离子旋转温度的当前计算建模结果与他们的观察结果非常一致，并且在离子的旋转温度和热温度之间快速平衡。
2020-10-27 physics.atom-ph physics.chem-ph
