レーザを利用した同位体レベルでの単一原子分析装置の開発

2005 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 17360455
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 長谷川 秀一 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (90262047)
• Keywords: 同位体分析 / イオントラップ / レーザ

Research Abstract

アブレーションレーザにより発生するCaイオンを線形四重極型のイオントラップにより捕獲した.電極パラメータに対するトラップ効率をチャンネルトロンにより測定しq=0.5付近で最大になることを確認するとともに,数値シミュレーションを行いその結果と比較を行った.さらにトラップされたイオンに基底状態4 ^2S_<1/2>から励起状態4 ^2P_<1/2>への遷移に共鳴する波長397nmのレーザ光を照射することによりレーザ冷却をおこなった.このレーザ光は,日亜化学製の半導体レーザと回折格子による共振器を組み合わせた自作レーザシステムより得た.またCaイオンの電子配置において励起状態は準安定状態3^2D_<3/2>へ緩和することから,866nmの半導体レーザにより励起状態へ再励起している.この2波長をトラップされたイオンに照射することによりレーザ冷却を行った.その結果,397nmレーザ光周波数に対する蛍光強度スペクトルが非対称になることを確認した.これは共鳴波長の長波長側から冷却が進み,蛍光量が増大するとともにイオンが結晶化している様子を示している.さらに共鳴波長を通過するとイオンが加熱され急激に蛍光量が減少している.このスペクトルより,イオンが31mKまで冷却されていることがわかった.さらに,イオンが結晶化することから,ICCDにより画像を取得することでイオン数を計数することも試みた.これは少数イオンの計数を行うためである.その結果,ポテンシャルやレーザは長によるイオン雲の形状の変化を観測することに成功した.