Hier kort een kleine beschrijving van waar ik tijdens mijn afstuderen
aan de universiteit Utrecht, studierichting Experimentele Natuurkunde
mee bezig ben geweest. Ik heb mijn onderzoek gedaan op de afdeling
atoomfysica van de Universiteit van Utrecht, op het gebied van
laserkoeling.
Mijn scriptie is hier te
downloaden als .ps-file (1.4 meg).
Ook is mijn scriptie hier als html-document te bekijken.
De gebruikte opstelling bestaat uit
1) Een stikstof gekoelde Heliumbron die
de Helium atomen door een ontlading in een metastabiele toestand ( He* )
brengt.
2) Een vluchtbuis die onder hoog-vacuum staat (+- 5.30 m lang)
3) Een detector (channeltron) aan het eind van de vluchtbuis, die het aantal metastabiele
Helium atomen detecteert (ook gevoelig voor electronen en zeer energierijke fotonen).
In deze vluchtbuis zijn drie devices aangebracht die de snelheid van de He* atomen
(loodrecht dan wel evenwijdig aan de bundelas) kunnen beinvloeden:
1) De collimator (remt de transversale snelheidscomponent af waardoor de He*
bundel meer parallel wordt, en er dus een groter percentage He* atomen
gedetecteerd wordt. Deze bevindt zich direct na de He* bron).
2) De Zeeman slower (remt de snelheidscomponent evenwijdig aan de bundelas af. De
Zeeman slower is een buis van +-3 m lang, met een over de lengte
toenemend magneetveld).
3) De Magneto Optische Compressor (MOT)
comprimeert de bundel van een diameter van enkele cm tot een
diameter < 1mm. Deze MOT bevindt zich 0.5 m voor de detector.
Mijn onderzoek omvatte het aan het werk krijgen van en experimenten
doen aan de collimator.
Bovenstaand plaatje geeft het vooraanzicht van de collimator, bestaande uit 4
spiegels. De afmetingen van de spiegelende oppervlakken zijn 20 cm x 6 cm. De spiegels
hebben een speciale coating om een optimale reflectie te hebben voor het gebruikte
laserlicht (1083.034 nm). In het midden zie je een fotodiode op een statief, gebruikt
om de baan van het licht door de collimator te volgen, en daarmee de
hoeken van de spiegelparen t.o.v. elkaar te meten.
De hoeken die de spiegels t.o.v. elkaar maken moeten erg nauwkeurig ingesteld worden (op rond de
1.4 mrad), alvorens de collimator in het vacuum wordt gehangen. De spiegels zelf zijn daarna niet
meer instelbaar zonder ze van het vacuum af te halen, de positie van de collimator als geheel is
nog wel van buitenaf in te stellen (de as van de collimator moet zoveel mogelijk samenliggen met
de bundelas van de He* atomen door de vluchtbuis).
De zeemanslower.
Door een combinatie van laserlicht van de juiste
frequentie en een varierend magneetveld om de energiesprong tussen de
metastabiele toestand en de aangeslagen toestand door het Zeeman
effect te kunnen varieren, wordt de snelheid van de atoombundel verminderd
van 1000 m/s tot elke gewenste snelheid tussen de 100 en de 1000 m/s.
Hierbij neemt de snelheidsspreiding van de metastabiele atomen ook af.
een gascel met He* atomen, gebruikt voor de stabilizatie van de
laserfrequentie door middel van verzadigingsspectroscopie.