JP5727268B2 - イオントラップ構造、イオントラップ型周波数標準器及び出力周波数安定化方法 - Google Patents
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Description
イオンに特定波長の光を照射し基底状態の特定エネルギー準位にイオンを集めるための光ポンピングゾーン(18)と前記光ポンピングゾーン(18)と隣接して同一軸上に直列に配置され前記エネルギー準位にあるイオンに基底状態のエネルギー準位間のエネルギー差に相当する周波数f 0 にほぼ等しい周波数fの電磁波をイオンに照射するための相互作用ゾーン(19)の両ゾーンを含む領域を取り囲むように平行且つ対称に配置される2N(N≧2)本の第1直線状電極(36)と、
イオンを前記領域内の光ポンピングゾーン(18)または相互作用ゾーン(19)に留めたり、両ゾーン間でイオンを往復させるために、前記領域の中心軸方向のポテンシャルを制御する調整電極とを備え、
前記調整電極は、前記領域の中心軸の両端位置にそれぞれ配置される2つのエンドピン電極(31,32)と、前記両ゾーン間の境界位置で第1直線状電極(36)を取り囲むように配置される第1リング電極(33)と、前記第1リング電極と対向するように光ポンピングゾーン(18)の端部に配置される第2リング電極(34)と、前記第1直線状電極(36)に平行且つ前記第1直線状電極間に配置され、前記第1直線状電極(36)とともに相互作用ゾーン(19)を取り囲む2M(M≧1)本の第2直線状電極(37)から構成され、
前記領域は前記2N(N≧2)本の第1直線状電極と前記調整電極から形成される一つのイオントラップ領域であることを特徴とする。
前記相互作用ゾーン19に配置され、上準位(F=1)と下準位の間のエネルギー差に相当する周波数f0にほぼ等しい周波数fの電磁波を照射して、前記光ポンピング手段で基底状態の下準位に集まった前記水銀イオンを基底状態の上準位に遷移させる電磁波照射手段(13)と、
前記電磁波照射手段で上準位に遷移した前記水銀イオンが前記光ポンピング手段により再び励起状態を経由して基底状態に戻る際に放射される蛍光の光強度を測定する受光手段(14)と、
前記第1直線状電極36及び前記調整電極(31〜34、37)へ印加する電圧を制御して前記光ポンピングゾーン18と相互作用ゾーン19との間での前記水銀イオンの往来を調整し、前記受光手段で測定した前記蛍光の光強度に含まれるf−f0の情報を利用してf=f0になるようにfを調整する制御手段(45)と、
fを出力周波数として出力する出力手段と、を備える。
前記領域内の前記ポテンシャルを制御して前記水銀イオンを前記光ポンピングゾーン(18)から相互作用ゾーン(19)へ移動させる第1シャトリング手順と、
前記相互作用ゾーン(19)で周波数fの電磁波を照射して前記水銀イオンを基底状態の上準位に遷移させる相互作用手順と、
前記領域内の前記ポテンシャルを制御して前記水銀イオンを前記相互作用ゾーン(19)から光ポンピングゾーン(18)へ移動させる第2シャトリング手順と、
前記領域の光ポンピングゾーン(18)で前記水銀イオンが上準位から光ポンピングにより再び励起状態を経由して基底状態に戻る際に放射される蛍光の強度を測定する蛍光測定手順と、
前記蛍光の光強度に含まれるf−f0の情報を利用してf=f0になるようにfを調整する周波数調整手順と、を繰返し行う。
12:Cコイル
13:電磁波照射手段
14:受光手段
15:光ポンピング手段
16:電子銃
17:真空容器
18:光ポンピングゾーン
19:相互作用ゾーン
21:励起光
22:電子線
23:蛍光
31:エンドピン電極
32:エンドピン電極
33:第1リング電極
34:第2リング電極
36:第1直線状電極
37:第2直線状電極
45:制御手段
101:水銀源
102、103:水銀イオン
301:イオントラップ型周波数標準器
Claims (5)
- イオンに特定波長の光を照射し基底状態の特定エネルギー準位にイオンを集めるための光ポンピングゾーン(18)と前記光ポンピングゾーン(18)と隣接して同一軸上に直列に配置され前記エネルギー準位にあるイオンに基底状態のエネルギー準位間のエネルギー差に相当する周波数f 0 にほぼ等しい周波数fの電磁波をイオンに照射するための相互作用ゾーン(19)の両ゾーンを含む領域を取り囲むように平行且つ対称に配置される2N(N≧2)本の第1直線状電極(36)と、
イオンを前記領域内の光ポンピングゾーン(18)または相互作用ゾーン(19)に留めたり、両ゾーン間でイオンを往復させるために、前記領域の中心軸方向のポテンシャルを制御する調整電極とを備え、
前記調整電極は、前記領域の中心軸の両端位置にそれぞれ配置される2つのエンドピン電極(31,32)と、前記両ゾーン間の境界位置で第1直線状電極(36)を取り囲むように配置される第1リング電極(33)と、前記第1リング電極と対向するように光ポンピングゾーン(18)の端部に配置される第2リング電極(34)と、前記第1直線状電極(36)に平行且つ前記第1直線状電極間に配置され、前記第1直線状電極(36)とともに相互作用ゾーン(19)を取り囲む2M(M≧1)本の第2直線状電極(37)から構成され、
前記領域は前記2N(N≧2)本の第1直線状電極と前記調整電極から形成される一つのイオントラップ領域であることを特徴とするイオントラップ構造。 - 前記第1直線状電極(36)は、径方向に拡がろうとするイオンを閉じこめる2N重極擬似ポテンシャルを発生するために、隣接電極間で位相が反転した高周波電圧が印加されており、前記エンドピン電極(31、32)は、それぞれ所定の直流電圧が印加されており、前記第1リング電極(33)、前記第2リング電極(34)及び前記第2直線状電極(37)は、所望の中心軸方向のポテンシャルに応じた直流電圧が印加されることを特徴とする請求項1に記載のイオントラップ構造。
- 前記第2直線状電極(37)は、高周波電圧が印加されるとき、前記第1直線状電極(36)を含めた隣接電極間で位相が反転した高周波電圧が印加され、相互作用ゾーン(19)に径方向の2(N+M)重極擬似ポテンシャルを発生し、径方向に拡がろうとするイオンを閉じこめることを特徴とする請求項1に記載のイオントラップ構造。
- 請求項1から3のいずれかに記載のイオントラップ構造のエンドピン電極(31)及び第2リング電極(34)と第1リング電極(33)の間の部位である光ポンピングゾーン(18)に配置され、前記イオントラップ電極内のイオンを光ポンピングして前記イオンを基底状態の下準位へ集める光ポンピング手段(15)と、
前記イオントラップ構造のエンドピン電極(32)と第1リング電極(33)の間の部位である相互作用ゾーン(19)に配置され、上準位と下準位の間のエネルギー差に相当する周波数f0にほぼ等しい周波数fの電磁波を照射して、前記光ポンピング手段で基底状態の下準位に集まった前記イオンを基底状態の上準位へ遷移させる電磁波照射手段(13)と、
前記電磁波照射手段で上準位へ遷移した前記イオンが前記光ポンピング手段により再び励起状態を経由して基底状態に戻る際に放射される蛍光の光強度を測定する受光手段(14)と、
前記第1直線状電極(36)及び前記調整電極(31〜34、37)へ印加する電圧を制御して前記光ポンピングゾーン(18)と相互作用ゾーン(19)との間での前記イオンの往来を調整し、前記受光手段で測定した前記蛍光の光強度に含まれるf−f0の情報を利用してf=f0になるようにfを調整する制御手段(45)と、
fを出力周波数として出力する出力手段と、
を備えるイオントラップ型周波数標準器。 - 請求項1から3のいずれかに記載のイオントラップ構造内のイオンを、前記光ポンピングゾーン(18)で光ポンピングして前記イオンを基底状態の下準位へ集める光ポンピング手順と、
前記領域内の前記ポテンシャルを制御して前記イオンを前記光ポンピングゾーン(18)から相互作用ゾーン(19)へ移動させる第1シャトリング手順と、
前記相互作用ゾーン(19)で周波数fの電磁波を照射して前記イオンを基底状態の上準位へ遷移させる相互作用手順と、
前記領域内の前記ポテンシャルを制御して前記イオンを前記相互作用ゾーン(19)から光ポンピングゾーン(18)へ移動させる第2シャトリング手順と、
前記光ポンピングゾーン(18)で前記イオンが上準位から光ポンピングにより再び励起状態を経由して基底状態に戻る際に放射される蛍光の強度を測定する蛍光測定手順と、
前記蛍光の光強度に含まれるf−f0の情報を利用してf=f0になるようにfを調整する周波数調整手順と、
を繰返し行う出力周波数安定化方法。
Priority Applications (1)
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JP2011057362A JP5727268B2 (ja) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | イオントラップ構造、イオントラップ型周波数標準器及び出力周波数安定化方法 |
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JP2011057362A JP5727268B2 (ja) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | イオントラップ構造、イオントラップ型周波数標準器及び出力周波数安定化方法 |
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JP2012195391A JP2012195391A (ja) | 2012-10-11 |
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Family Applications (1)
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JP2011057362A Active JP5727268B2 (ja) | 2011-03-16 | 2011-03-16 | イオントラップ構造、イオントラップ型周波数標準器及び出力周波数安定化方法 |
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