Name: 使用 25Mg + 荧光对真空窗双参考进行 原点测量 (视频) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 3 s
Description: 学习利用25Mg+离子荧光测量真空窗双折射的方法，通过多普勒冷却技术生成纯偏振光。该技术将离子作为原位探测器，无需外部偏振分析仪即可实现高精度测量，适用于冷原子与离子实验。

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本工作部分得到了国家重点研发计划&amp;中国国家重点研发计划（项目编号：2017YFA0304401）和国家自然科学基金（项目编号：11774108、91336213 和 61875065）。

1. 设置偏振器 A 和 B 的参考方向
<ol>
	<li>将偏振器 A 和偏振器 B 放入激光束（280 nm 四倍频激光）光路中。</li>
	<li>仔细调节偏振器支架，使激光束垂直于偏振器表面，确保后向反射光与入射光重合。 
	注意：后续所有光学元件的准直步骤均需遵循此规则。偏振器 A 和 B 在激光光路中的放置顺序无关紧要，但两者之间的间距应足够大，以便后续方便调节。</li>
	<li>在偏振器 A 后方放置功率计，并旋转偏振器以使输出功率最大化。定义偏振器 A 光轴的方位角（见结果与讨论）为 0°。当沿光传播方向观察时，定义顺时针方向为正方向，逆时针方向为负方向。
	<ol>
		<li>使用一个步进电机旋转台固定偏振器 A，并在偏振器 A 后方放置功率计，以记录旋转角度和输出激光功率。将角度与功率的关系曲线用正弦函数拟合；偏振器 A 输出功率最大时的位置即为 0° 方位角位置。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>在偏振器 B 后方放置功率计，并旋转偏振器 B 以使输出功率最大化。此时偏振器 B 光轴的方位角也为 0°。
	<ol>
		<li>使用另一个步进电机旋转台固定偏振器 B，并在偏振器 B 后方放置功率计，以记录旋转角度和输出激光功率。将角度与功率的关系曲线用正弦函数拟合；偏振器 B 输出功率最大时的位置即为 0° 方位角位置（见 图 1）。</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. 设置波片方位角的参考方向
<ol>
	<li>将一个半波片（HWP）放入偏振器 A 和偏振器 B 之间的光路中，并旋转 HWP 以使输出功率最大化。此时 HWP 光轴的方位角为 0°。
	<ol>
		<li>使用步进电机旋转台固定 HWP，并在偏振器 B 后方放置功率计，记录旋转角度与输出激光功率。将角度与功率的关系曲线用正弦函数拟合；HWP 输出功率最大时的位置即为方位角 0°。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>将一个四分之一波片（QWP）放入 HWP 与偏振器 B 之间的光路中，旋转 QWP 以使输出功率最大化。此时 QWP 光轴的方位角为 0°。
	<ol>
		<li>使用步进电机旋转台固定 QWP，并在偏振器 B 后方放置功率计，记录旋转角度与输出激光功率。将角度与功率的关系曲线用正弦函数拟合；QWP 输出功率最大时的位置即为方位角 0°位置。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>从光路中移除偏振器 B 和功率计。使用两面反射镜将激光束导入真空腔内，使其与 25Mg+ 离子相互作用。 
	注意：激光传播方向应与真空腔内的磁场方向一致。磁场用于定义离子的量子化轴。</li>
</ol>
3. 单个25Mg+离子的多普勒冷却
<ol>
	<li>打开532 nm的烧蚀激光器，该激光器为Q开关Nd:YAG激光器，重复频率为1 kHz，脉冲能量为150 µJ。烧蚀激光照射真空腔室内的镁丝靶材表面，使镁（Mg）原子从靶材表面溅射出来。 
	注意：应提前打开离子阱的电源。</li>
	<li>同时打开285 nm的电离激光器，以电离Mg原子。电离激光器为四倍频激光器，输出功率为1 mW。电离激光将照射离子阱的中心区域。</li>
	<li>通过电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）成像确认离子阱中仅捕获了一个离子。捕获离子的示例图像见图2。每个亮点代表一个离子。若陷阱中存在多个离子，应关闭离子阱电源以释放离子，然后重复步骤3.1–3.2，直至仅有一个（即单个）离子被捕获。 
	注意：本实验室搭建的EMCCD成像系统由四片透镜组成，放大倍数为10倍。离子间距约为2–10 µm，EMCCD的像素间距为16 µm，因此该系统可用于识别单个离子的存在。</li>
	<li>通过调节亥姆霍兹线圈的电流，将磁场设定为6.5高斯。磁场强度通过测量两个基态跃迁之间的频率差来确定，即 <img align="center" alt="原子跃迁示意图，显示F=2到F=3的跃迁，用于量子态跃迁" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation"> 和 <img align="center" alt="原子态跃迁示意图，F=2, mF=0到F=3, mF=0，物理学与量子力学概念" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation">。该方法的详细信息请参见文献11。</li>
</ol>
4. 将280 nm多普勒冷却激光器频率锁定至波长计12
<ol>
	<li>扫描280 nm激光的频率，并使用频率计通过光电倍增管（PMT）收集并计数荧光光子数。同时，使用波长计记录激光的频率。找到荧光速率达到最大值时的共振频率ν0。 
	注意：当激光频率接近离子共振频率时，荧光计数将增加，并在共振频率<img align="center" alt="静态平衡示意图，ΣFx=0，含力矢量，说明平衡原理。" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation">处达到最大值。</li>
	<li>在配套计算机上运行数字伺服控制程序，将激光频率锁定至波长计。当波长计显示读数为<img align="center" alt="静态平衡示意图，ΣFx=0，含力矢量，说明平衡原理。" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation">时，点击程序图形界面上的锁定按钮。</li>
</ol>
5. 将激光强度设置为等于饱和强度12
<ol>
	<li>通过调节声光调制器（AOM）的驱动功率来改变激光功率，该声光调制器位于光路中，用于改变激光的频率和功率。记录激光功率与荧光计数。</li>
	<li>利用公式（6）对激光功率与荧光计数的关系曲线进行拟合，获得饱和功率 <img align="center" alt="静力平衡 ΣFx=0 示意图；矢量力分析，张力分解研究。" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq4a.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式">。</li>
	<li>通过调节AOM的驱动功率，将激光功率设定为 <img align="center" alt="静力平衡 ΣFx=0 示意图；矢量力分析，张力分解研究。" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq4a.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="公式">。</li>
</ol>
6. 测量真空窗口的双折射。
<ol>
	<li>或者，调节HWP和QWP的方位角以最大化荧光计数。记录在最大计数时HWP和QWP的方位角，分别为α和β。
	<ol>
		<li>使用步进电机旋转台旋转HWP和QWP，并记录旋转角度及相应的荧光计数。</li>
	</ol>
	</li>
	<li>使用公式(4)和公式(5)计算真空窗口的双折射θ和<img alt="色谱过程；公式 ΣFx=0；示意图；蛋白质纯化装置；数据分析谱图。" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq5.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation">。</li>
</ol>

<ol><li>Robens, C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Precision+Optical+Polarization+Synthesizer+for+Ultracold-Atom+Experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+A%22%5BJournal%5D)">High-Precision Optical Polarization Synthesizer for Ultracold-Atom Experiments.</a> Physical Review A. 9 (3), 34016(2018).</li>
<li>Cairncross, W. B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precision+Measurement+of+the+Electron%27s+Electric+Dipole+Moment+Using+Trapped+Molecular+Ions%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Precision Measurement of the Electron's Electric Dipole Moment Using Trapped Molecular Ions.</a> Physical Review Letters. 119 (15), 153001(2017).</li>
<li>Bougas, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fundamentals+of+cavity-enhanced+polarimetry+for+parity-nonconserving+optical+rotation+measurements%3A+Application+to+Xe%2C+Hg%2C+and+I%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+A%22%5BJournal%5D)">Fundamentals of cavity-enhanced polarimetry for parity-nonconserving optical rotation measurements: Application to Xe, Hg, and I.</a> Physical Review A. 89 (5), 52127(2014).</li>
<li>Bragin, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-Energy+Vacuum+Birefringence+and+Dichroism+in+an+Ultra-strong+Laser+Field%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">High-Energy Vacuum Birefringence and Dichroism in an Ultra-strong Laser Field.</a> Physical Review Letters. 119 (25), 250403(2017).</li>
<li>Nicholson, T. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Systematic+evaluation+of+an+atomic+clock+at+total+uncertainty%5BTitle%5D)+AND+%22Nature+Communications%22%5BJournal%5D)">Systematic evaluation of an atomic clock at total uncertainty.</a> Nature Communications. 6, 6896(2015).</li>
<li>Roos, C. F., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Revealing+Quantum+Statistics+with+a+Pair+of+Distant+Atoms%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Revealing Quantum Statistics with a Pair of Distant Atoms.</a> Physical Review Letters. 119 (16), 160401(2017).</li>
<li>Saulius, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((High-efficiency+optical+transfer+of+torque+to+a+nematic+liquid+crystal+droplet%5BTitle%5D)+AND+%22Applied+Physics+Letters%22%5BJournal%5D)">High-efficiency optical transfer of torque to a nematic liquid crystal droplet.</a> Applied Physics Letters. 82, 4657(2003).</li>
<li>Zhu, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Absolute+polarization+measurement+using+a+vector+light+shift%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+Letters%22%5BJournal%5D)">Absolute polarization measurement using a vector light shift.</a> Physical Review Letters. 111 (24), 243006(2013).</li>
<li>Steffen, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Note%3A+In+situ+measurement+of+vacuum+window+birefringence+by+atomic+spectroscopy%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">Note: In situ measurement of vacuum window birefringence by atomic spectroscopy.</a> Review of Scientific Instruments. 84 (12), 126103(2013).</li>
<li>Yuan, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+simple+method+for+in+situ+measurement+of+vacuum+window+birefringence%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">A simple method for in situ measurement of vacuum window birefringence.</a> Review of Scientific Instruments. 90 (11), 113001(2019).</li>
<li>Xu, Z. T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precision+measurement+of+the+25Mg%2B+ground-state+hyperfine+constant%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+A%22%5BJournal%5D)">Precision measurement of the 25Mg+ ground-state hyperfine constant.</a> Physical Review A. 96 (5), 052507(2017).</li>
<li>Zhang, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+long-term+frequency+stabilized+deep+ultraviolet+laser+for+Mg%2B+ions+trapping+experiments%5BTitle%5D)+AND+%22Review+of+Scientific+Instruments%22%5BJournal%5D)">A long-term frequency stabilized deep ultraviolet laser for Mg+ ions trapping experiments.</a> Review of Scientific Instruments. 84 (12), 123109(2013).</li>
<li>Yuan, W. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Precision+measurement+of+the+light+shift+of+25Mg%2B+ions%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+A%22%5BJournal%5D)">Precision measurement of the light shift of 25Mg+ ions.</a> Physical Review A. 98 (5), 52507(2018).</li>
<li>Loudon, R. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aLoudon%2C+R+%22The+Quantum+Theory+of+Light%2C+3rd+ed%22">The Quantum Theory of Light, 3rd ed</a>. , Oxford University Press. New York. (2000).</li>
<li>Hu, Z. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Demonstration+of+an+ultrahigh-sensitivity+atom-interferometry+absolute+gravimeter%5BTitle%5D)+AND+%22Physical+Review+A%22%5BJournal%5D)">Demonstration of an ultrahigh-sensitivity atom-interferometry absolute gravimeter.</a> Physical Review A. 88 (4), 043610(2013).</li>
</ol>

作者无任何利益冲突需要披露。

本文描述了一种在原位测量真空窗口双折射以及真空腔内激光偏振态的方法。通过调节半波片（HWP）和四分之一波片（QWP）的方位角（α 和 β），可以补偿真空窗口的双折射效应（δ 和 θ），从而使真空腔内的激光成为纯圆偏振光。此时，真空窗口的双折射与HWP和QWP的方位角之间存在确定的关系，由此可推断出真空窗口的双折射。方位角的测量误差会影响双折射测量的准确性。因此，在初始化波片方位角的步骤中，步进电机旋转平台应具有足够高的精度（约0.001°）。作为替代方案，也可使用其他常见的相位延迟器，例如晶体波片、基于液晶的波片或电光调制器，用于补偿真空窗口的双折射。其他一些系统性不确定因素也会影响测量精度，例如激光器的频率和功率稳定性、光电倍增管（PMT）的暗计数、散粒噪声等。这些因素在Yuan等人的研究中有所讨论10。
为准确实施该方法，需要准备用于电离镁原子并辐照25Mg+的激光器、一对用于调节激光偏振态的半波片（HWP）和四分之一波片（QWP）、两个格兰-泰勒偏振器以确保和检测偏振态、离子阱用于囚禁...

在许多研究领域，如冷原子实验1、电偶极矩测量2、宇称不守恒检验3、真空双折射测量4、光钟5、量子光学实验6以及液晶研究7中，精确测量和准确控制激光光的偏振态至关重要。
在涉及真空环境的实验中，真空窗口的应力诱导双折射效应会影响激光的偏振态。将偏振分析仪置于真空腔内以直接测量激光偏振态是不可行的。一种解决方案是利用原子或离子作为原位偏振分析器，用于分析真空窗口的双折射特性。铯原子的矢量光频移8对入射激光的线偏振度具有敏感性9。但该方法耗时较长，且仅适用于线偏振激光的检测。
本文介绍一种基于离子阱中单个25Mg+离子荧光最大化，用于在真空腔内原位快速、精确测定激光光偏振态的新方法。该方法依据离子荧光与激光偏振态之间的关系，而激光偏振态会受到真空窗口双折射效应的影响。所提出的方法可用于检测真空窗口的双折射特性以及真空腔内激光光的圆偏振度10。
该方法适用于任何荧光速率对激光偏振态敏感的原子或离子。此外，尽管本演示用于制备纯圆偏振光，但只要已知真空窗口的双折射特性，便可在真空腔内制备任意偏振态的激光。因此，该方法对广泛的实验具有重要应用价值。

<table><tbody><tr><td>280 nm 多普勒冷却激光器</td><td>Toptica</td><td>SYST DL-FHG Pro 280</td><td>多普勒冷却激光器</td></tr><tr><td>285 nm 电离激光器</td><td>Toptica</td><td>SYST DL-FHG Pro 285</td><td>电离激光器</td></tr><tr><td>烧蚀激光器</td><td>长春新产业光电技术</td><td>EL-532-1.5W</td><td>Q 开关 Nd:YAG 激光器</td></tr><tr><td>AOM</td><td>Gooch &amp; Housego</td><td>AOMO 3200-1220</td><td>波长可下至 257 nm</td></tr><tr><td>EMCCD 相机</td><td>Andor</td><td>iXon3 897</td><td>离子阱中 &lt;sup&gt;25&lt;/sup&gt;Mg&lt;sup&gt;+&lt;/sup&gt; 的成像</td></tr><tr><td>Glan-Taylor 偏振器</td><td>Union Optic</td><td>定制</td><td>消光比 1e-6</td></tr><tr><td>半波片</td><td>Union Optic</td><td>定制</td><td>由石英制成</td></tr><tr><td>光电倍增管</td><td>滨松</td><td>H8259-09</td><td>荧光计数</td></tr><tr><td>功率计</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>激光功率监测</td></tr><tr><td>四分之一波片</td><td>Union Optic</td><td>定制</td><td>由石英制成</td></tr><tr><td>反射镜</td><td>Union Optic</td><td>定制</td><td>介电涂层，适用于 280 nm</td></tr><tr><td>步进电机旋转台</td><td>Thorlabs</td><td>K10CR1/M</td><td>用于旋转波片</td></tr><tr><td>真空腔体</td><td>Kimball Physics</td><td>MCF800-SphSq-G2E4C4</td><td>由钛制成</td></tr><tr><td>真空窗口</td><td>Union Optic</td><td>定制</td><td>由熔融石英制成</td></tr></tbody></table>

使用25mg+荧光原位测量真空窗口双折射

In Situ Measurement of Vacuum Window Birefringence using 25Mg+ Fluorescence

在精密测量实验中，准确控制激光光的偏振态至关重要。在涉及真空环境的实验中，真空窗口的应力诱导双折射效应会影响真空系统内激光光的偏振态，且很难在现场直接测量和优化激光光的偏振态。本实验方案旨在演示如何基于真空系统中离子的荧光来优化激光光的偏振态，以及如何利用外部波片的方位角结合穆勒矩阵计算真空窗口的双折射。由共振于 |32P3/2, F = 4, mF = 4<img align="center" alt="静力平衡；ΣFx=0，MA=0；示意图；物理分析，力矢量，平衡条件。" src="/files/ftp_upload/61175/61175img1.jpg" style="color: rgb(68, 0, 68); font-size: 18px; font-weight: 700;" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="方程 100"> → |32S1/2, F = 3, mF = 3<img align="center" alt="静力平衡；ΣFx=0，MA=0；示意图；物理分析，力矢量，平衡条件。" src="/files/ftp_upload/61175/61175img1.jpg" style="color: rgb(68, 0, 68); font-size: 18px; font-weight: 700;" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="方程 100"> 跃迁的激光激发产生的 25Mg+ 离子荧光对激光光的偏振态敏感，当使用纯圆偏振光时可观察到最强荧光。通过组合使用半波片（HWP）和 quarter-wave plate（QWP），可实现任意相位延迟，并用于补偿真空窗口的双折射。在本实验中，通过在真空腔外部使用一对 HWP 和 QWP，并基于 25Mg+ 离子的荧光来优化激光光的偏振态。通过调节 HWP 和 QWP 的方位角以获得最大离子荧光，可在真空腔内部获得纯圆偏振光。根据外部 HWP 和 QWP 的方位角信息，即可确定真空窗口的双折射特性。

图3展示了实验的光路。在角度初始化之后，图3a中的偏振片B被移除（图3b）。激光依次通过一个偏振片、一个半波片（HWP）、一个四分之一波片（QWP）和真空窗口。激光的斯托克斯矢量为 <img align="center" alt="静力平衡方程矩阵图；ΣL=[S₀,S₁,S₂,S₃]ᵀ；教学方法。" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq6.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Equation">，其中 <img align="center" alt="静力平衡；ΣFx=0 公式；示意图；力平衡概念；物理教学" src="/files/ftp_upload/61175/61175eq7.jpg" data-altupdatedat="...

本文介绍了一种通过最大化离子阱中多普勒冷却的25Mg+离子发射的荧光计数来测量真空窗口双折射的方法。真空窗口的双折射会改变激光的偏振态，可通过调节外部波片的方位角进行补偿。

使用25Mg+荧光原位测量真空窗口双折射

精确控制激光的偏振态在精密测量实验中至关重要。在涉及使用真空的实验中...

本文介绍的方法可用于补偿真空窗口的双折射，从而在真空腔内产生完全偏振的光。该方法可广泛应用于涉及冷原子或离子的后续实验中。该技术的主要优势在于，不仅可将原子或离子作为被操控的对象，还可将其用作偏振态的原位探测器。因此，我们可以避免将偏振分析仪放入真空系统中。演示该实验步骤的是来自我们实验室的工程师袁文豪，以及两位来自我们实验室的博士生马志宇和郝鹏。为了确定A和B偏振片的参考方向，需将偏振片置于280纳米四次谐波激光束的光路中，并仔细调节偏振片支架，使反射光与入射光重合，从而确保激光束垂直于偏振片表面。将功率计放置在偏振片A后方，旋转偏振片以使输出功率最大。通过步进电机旋转台记录偏振片A的角度，并通过功率计记录偏振片A后的功率。接着，将功率计放置在偏振片B后方，旋转偏振片B以使输出功率最大。通过步进电机旋转台记录偏振器B的角度，并通过功率计记录偏振器B后的光功率。为建立波片方位角的参考方向，将半波片置于两偏振器之间的光路中，并旋转波片以使输出功率最大化。使用偏振器B后的功率计记录旋转角度和输出激光功率。将四分之一波片置于半波片与偏振片B之间的光路中，旋转四分之一波片以使输出功率最大化。使用偏振片B后的功率计记录旋转角度和输出激光功率。然后从光路中移除偏振片B和功率计。使用两面镜子将激光束导入装有离子阱的真空腔室，使其与镁-25离子相互作用。对单个镁-25离子进行多普勒冷却时，首先开启532纳米的烧蚀激光和285纳米的电离激光。为确保仅有一个离子被囚禁在离子阱中，请观察电子倍增电荷耦合器件（EMCCD）的成像。镁原子具有三种同位素，因此我们将使用适当的电离频率，专门分析镁-25同位素。然后调节HEM束缚线圈的电流，将磁场设定为6.5 Gals。为了将多普勒冷却激光器的频率锁定至波长计，需使用频率计数器监测280纳米激光器和光电倍增管的频率，同时利用波长计记录激光的频率。当荧光速率达到最大值的共振频率时，使用数字伺服控制程序将激光频率锁定至波长计。通过调节声光调制器的驱动功率，使激光强度等于饱和强度，从而设定激光功率。记录激光功率和荧光计数，并利用适当的方程对功率与荧光计数的关系曲线进行拟合，以获得饱和功率。然后调节声光调制器的驱动功率，将激光功率设定为已确定的饱和功率。或者，手动微调半波片和四分之一波片的方位角，使荧光计数达到最大，并记录此时波片的方位角。然后使用步进电机旋转台旋转波片，记录旋转角度及相应的荧光计数。由于镁-25离子具有48个塞曼能级，无法从速率方程中推导出解析解。然而，这些数据可以通过数值程序进行模拟。此处展示了不同光强下偏振态与荧光计数之间的关系，表明在荧光计数达到最大值时，用于本分析的真空腔内光的偏振度高于0.999。在此位置，荧光计数的波动小于2%。此处展示了不同D调谐频率下激光功率与荧光计数之间的关系。将数据绘制成曲线，可确定每个频率下的饱和功率值。通过固定一个波片的方位角，旋转另一个波片，并记录角度与荧光计数，可评估理论结果与实验结果之间的差异。在本项分析中，理论数据与实验数据高度吻合，表明该方法具有良好的可靠性。在将偏振片和波片置入激光光路时，请确保激光束垂直入射到每个偏振元件的表面。由于双折射或窗口材料会受温度影响，我们可以利用这种简单且快速的方法，实时补偿反馈回路中两块波片的部分效应。该方法可用于在真空环境下的光学领域（如光学钟和实验）中测量窗口的双折射特性。

in-situ-measurement-vacuum-window-birefringence-using-25mg

Research

科研

JoVE Journal

Engineering

工程

使用 25Mg + 荧光对真空窗双参考进行 原点测量

荧光核心微腔传感器在石英微毛细管的通道内采用高折射率量子点涂层。泵入毛细管通道的流体折射率发生变化时，会引起微腔荧光光谱的偏移，该偏移可用于分析通道内的介质。...

荧光核微腔的合成与操作用于折射率传感

本文介绍了一种构建快速布里渊光谱仪的方案。通过级联虚拟成像相位阵列（VIPA）标准具，可实现比传统扫描法布里-珀罗光谱仪快1000多倍的测量速度。这一改进使得在低激光功率下对组织和生物材料进行活体（in...

用于布里渊散射分析的高速亚千兆赫光谱仪

我们介绍一种名为VacuSIP的简单、非侵入性且可靠的水体定点取样方法，可实现洁净而精确的水样采集。该系统已开发并用于同步采集底栖悬浮物滤食生物吸入和呼出的水样 原位，...

VacuSIP：一种改进的InEx方法 原位 活性悬浮物滤食者处理的颗粒态与溶解态化合物的测定

我们描述了一种快速连续波受激布里渊散射（CW-SBS）光谱仪的构建方法。该光谱仪采用单频二极管激光器和原子蒸气陷波滤光片，能够以比现有CW-SBS光谱仪快达100倍的速度，对浑浊或非浑浊样品进行高光谱分辨率的透射光谱测量。这一改进实现了高速布里渊材料分析。<br...

用于材料分析的高速连续波受激布里渊散射光谱仪

本文介绍了一种在无氧条件下，通过纳秒至毫秒时间尺度的时间分辨光致发光光谱法对有机分子进行光谱表征的方法。同时描述了有效去除样品中氧气以限制发光猝灭的方法。...

在无氧环境中利用iCCD相机对三重态 harvesting 有机化合物进行时间分辨光物理表征

本文介绍了制备具有高度磁响应性的镧系离子螯合多分子组装体的方法。其磁响应性由组装体的尺寸决定，而尺寸可通过纳米孔膜挤出过程进行调控。通过双折射测量监测组装体的磁取向能力及温度诱导的结构变化，该方法可作为核磁共振和小角中子散射技术的有力补充。...

磁响应性镧系离子螯合磷脂组装体的设计、制备工艺与双折射测量

在真空感应熔炼过程中，采用激光诱导击穿光谱法对熔融合金主要成分元素进行实时定量分析。...

基于激光诱导击穿光谱的真空感应熔炼定量分析

本文介绍了一种利用简并四波混频结合上转换探测技术，在中红外区域实现高灵敏度、空间分辨气体光谱分析的实验方案。...

基于上转换探测的红外简并四波混频定量气体传感

本文提供了使用开源、低成本的 smfBox 对单个自由扩散的生物分子进行完全校正且精确的 FRET...

使用开源 smfBox 进行精确且准确的单分子 FRET 测量

本文介绍了一种利用光学透明硅胶窗进行长期活体成像的方法，该窗口可直接粘接于目标组织/器官及皮肤上。 与其他目前常用的方法相比，这些窗口成本更低且更具灵活性，且手术植入过程对动物造成的炎症反应和不适程度较轻。...

通过透明硅胶窗进行纵向活体成像

流体-细胞拉曼光谱法（FCRS）能够在高温、实时条件下，在微观尺度上对硅酸盐玻璃在水溶液中的腐蚀过程中的反应和传质现象进行原位观测。FCRS无需中断正在进行的过程，即可提供有关反应机理、动力学和传质过程的信息。...

用于流体-细胞的拉曼光谱技术 原位操作 硅酸盐玻璃腐蚀过程中反应与传输现象的研究

学习利用25Mg+离子荧光测量真空窗双折射的方法，通过多普勒冷却技术生成纯偏振光。该技术将离子作为原位探测器，无需外部偏振分析仪即可实现高精度测量，适用于冷原子与离子实验。

使用²⁵Mg⁺荧光原位测量真空窗口双折射

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