トラップ中少数イオンと光とのコヒーレント相互作用の研究

• Project/Area Number: 05740272
• Research Category: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: 物理学一般
• Research Institution: Tokyo University of Agriculture and Technology
• Principal Investigator: 室尾 和之 東京農工大学, 工学部, 助手 (60219954)
• Project Period (FY): 1993 – 1994
• Project Status: Completed (Fiscal Year 1994)
• Budget Amount: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 1993: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: ペニングトラップ / イオントラップ / カルシウムイオン / 共鳴磁気光学効果 / 共鳴フォークト効果 / 電気的共鳴吸収法

Research Abstract

1.ペニングトラップによるイオンの蓄積および電気的検出
アルミ製超高真空容器中にリング内径8.4mm、キャップ電極間隔6.0mmの4重極電極を配置し、リング電極、キャップ電極間に4.59Vの直流電圧を印加した。さらに真空曹外部から0.94Tの磁場を加え、ペニングトラップを形成した。蓄積したイオンの検出には、2つのキャップ電極間に加えた高周波電圧によって蓄積イオンの力学的振動を励起し、その時の電気的な応答を検出する電気的共鳴吸収法を用いた。ペニングトラップでは質量対電荷比の小さいイオンほど蓄積数が多いため、テスト試料として軽い順に、ヘリウムイオン、ネオンイオン、アルゴンイオンの蓄積を確認した。その後、金属カルシウムをヒーターで蒸発させ、4重極電極内に於いて電子ビームの衝突によりカルシウムイオンを生成、蓄積した。電気的共鳴吸収法により、1.1×10^5個のカルシウムイオンの蓄積を確認した。
レーザー励起蛍光分光法によるカルシウムイオンの検出と磁気光学効果(フォークト効果)分光法の評価
カルシウム4s^2S_<1/2>-4p^2P_<1/2>遷移(波長396.85nm)用の光源として、チタンサファイアレーザー光のLiIO_3結晶による第2高調波光を、3d^2D_<3/2>-4p^2P_<1/2>遷移(波長866.21nm)用の光源として半導体レーザーを準備した。磁気光学分光法の予備実験として、これらの光源によりRFトラップ中カルシウムイオンのレーザー励起蛍光信号を検出した。これらの光源を用いると、ペニングトラップ中の1.1×10^5個のカルシウムイオンによって生じる6×10^<-11>の大きさのフォークト信号が検出可能であり、レーザー冷却技術を併用することにより4×10^3個以下の少数イオンを検出可能であることがわかった。