Name: Pomiar in situ dwójłomności okna próżniowego przy użyciu fluorescencji 25Mg+ (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2020-06-13T14:00:00.000+00:00
Duration: 7 min 3 s
Description: Poznaj metodę pomiaru dwójłomności okien próżniowych poprzez maksymalizację fluorescencji jonów 25Mg+ w pułapce jonowej. Technika ta generuje czysto spolaryzowane światło wewnątrz komory próżniowej, eliminując potrzebę stosowania zewnętrznych analizatorów polaryzacji.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Ta praca była częściowo wspierana przez National Key R&D Program of China (Grant No. 2017YFA0304401) oraz National Natural Science Foundation of China (Granty nr 11774108, 91336213 i 61875065).

1. Ustawienie kierunków referencyjnych dla polaryzatorów A i B
<ol>
	<li>Umieść polaryzator A oraz polaryzator B na drodze wiązki laserowej (laser czwartej harmonicznej 280 nm).</li>
	<li>Upewnij się, że wiązka laserowa jest prostopadła do powierzchni polaryzatorów, uważnie regulując uchwyty polaryzatorów tak, aby światło odbite wstecz pokrywało się ze światłem padającym. 
	UWAGA: Wszystkie następujące procedury wyrównywania komponentów optycznych muszą być wykonywane według tej samej zasady. Położenie polaryzatorów A i B na drodze lasera nie jest istotne. Odstęp między nimi powinien być wystarczająco duży, aby umożliwić wygodną regulację w przyszłości.</li>
	<li>Umieść miernik mocy za polaryzatorem A i obracaj polaryzator, aby zmaksymalizować moc wyjściową. Zdefiniuj kąt azymutalny (patrz sekcja Wyniki i Omówienie) osi optycznej polaryzatora A jako 0°. Przy obserwacji wzdłuż kierunku propagacji światła przyjmij kierunek zgodny z ruchem wskazówek zegara jako kierunek dodatni, a przeciwny do ruchu wskazówek zegara jako kierunek ujemny.
	<ol>
		<li>Użyj obrotowego stołu z silnikiem krokowym do zamocowania polaryzatora A i umieść miernik mocy za polaryzatorem A, aby zarejestrować kąty obrotu i wyjściowe moce lasera. Dopasuj krzywą zależność kąta od mocy za pomocą funkcji sinusoidalnej; pozycja maksymalnej mocy wyjściowej polaryzatora A odpowiada pozycji kąta azymutalnego 0°.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść miernik mocy za polaryzatorem B i obracaj polaryzator B, aby zmaksymalizować moc wyjściową. Wówczas kąt azymutalny osi optycznej polaryzatora B również wynosi 0°.
	<ol>
		<li>Użyj innego obrotowego stołu z silnikiem krokowym do zamocowania polaryzatora B i umieść miernik mocy za polaryzatorem B, aby zarejestrować kąty obrotu i wyjściowe moce lasera. Dopasuj krzywą zależność kąta od mocy za pomocą funkcji sinusoidalnej; pozycja maksymalnej mocy wyjściowej polaryzatora B odpowiada pozycji kąta azymutalnego 0° (patrz Rysunek 1).</li>
	</ol>
	</li>
</ol>
2. Ustawienie kierunków referencyjnych dla kątów azymutalnych płytek falowych
<ol>
	<li>Umieść płytkę ćwierćfalową (HWP) na drodze wiązki między polaryzatorem A a polaryzatorem B i obracaj HWP, aby zmaksymalizować moc wyjściową. Kąt azymutalny osi optycznej HWP wynosi wówczas 0°.
	<ol>
		<li>Użyj obrotowego stołu z silnikiem krokowym do uchwycenia HWP i umieść miernik mocy za polaryzatorem B, aby zapisać kąty obrotu i wyjściowe moce lasera. Dopasuj krzywą zależności mocy od kąta za pomocą funkcji sinusoidalnej; pozycja maksymalnej mocy wyjściowej HWP odpowiada kątowi azymutalnemu 0°.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Umieść płytkę ćwiartofalową (QWP) na drodze wiązki między HWP a polaryzatorem B i obracaj QWP, aby zmaksymalizować moc wyjściową. Kąt azymutalny osi optycznej QWP wynosi wówczas 0°.
	<ol>
		<li>Użyj obrotowego stołu z silnikiem krokowym do uchwycenia QWP i umieść miernik mocy za polaryzatorem B, aby zapisać kąty obrotu i wyjściowe moce lasera. Dopasuj krzywą zależności mocy od kąta za pomocą funkcji sinusoidalnej; pozycja maksymalnej mocy wyjściowej QWP odpowiada pozycji kąta azymutalnego 0°.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Usuń polaryzator B oraz miernik mocy z drogi wiązki. Użyj dwóch luster, aby skierować wiązkę lasera do komory próżniowej zawierającej pułapkę jonową w celu oddziaływania z jonami 25Mg+. 
	UWAGA: Kierunek propagacji lasera powinien być zgodny z kierunkiem pola magnetycznego wewnątrz komory próżniowej. Pole magnetyczne służy do zdefiniowania osi kwantowania jonów.</li>
</ol>
3. Chłodzenie dopplerowskie pojedynczych jonów 25Mg+
<ol>
	<li>Włącz laser ablacyjny o długości fali 532 nm, którym jest laser Nd:YAG z przełącznikiem Q (Q-switched). Jego częstotliwość repetycji wynosi 1 kHz, a energia impulsu to 150 µJLaser ablacyjny naświetla powierzchnię tarczy z drutu magnezowego wewnątrz komory próżniowej, w wyniku czego z powierzchni tarczy uwalniane są atomy magnezu (Mg). 
	UWAGA: Zasilanie pułapki jonowej powinno być włączone.</li>
	<li>Jednocześnie włącz laser jonizacyjny o długości fali 285 nm w celu zjonizowania atomów Mg. Laser jonizacyjny jest laserem czwartej harmonicznej o mocy wyjściowej 1 mW. Laser jonizacyjny będzie oświetlać centrum pułapki jonowej.</li>
	<li>Upewnij się, że w pułapce jonowej uwięziony jest tylko jeden jon, analizując obraz z urządzenia CCD z mnożeniem elektronów (EMCCD). Przykład obrazu przedstawiającego uwięzione jony znajduje się w Rycina 2Każdy jasny punkt to jeden jon. Jeśli w pułapce znajduje się więcej niż jeden jon, należy wyłączyć zasilacz pułapki jonowej, aby uwolnić jony. Następnie należy powtarzać kroki 3.1–3.2 aż do momentu, gdy w pułapce zostanie tylko jeden (tj. pojedynczy) jon. 
	UWAGA: Własnoręcznie wykonany system obrazowania EMCCD składa się z czterech soczewek, a jego powiększenie wynosi 10x. Odległość między jonami wynosi około 2-10 µm a odstęp między pikselami EMCCD wynosi 16 µmDzięki temu kamera EMCCD może być wykorzystana do identyfikacji obecności pojedynczego jonu.</li>
	<li>Ustaw pole magnetyczne na wartość 6,5 Gaussa, regulując prąd w cewkach Helmholtza. Pole magnetyczne jest mierzone poprzez porównanie różnic w częstotliwościach między dwoma przejściami stanu podstawowego. <img align="center" alt="Schemat przejść atomowych, przedstawiający stany od F=2 do F=3, istotne w przejściach między stanami kwantowymi." src="/files/ftp_upload/61175/61175eq1.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie"> i <img align="center" alt="Schemat przejść stanów atomowych, F=2, mF=0 do F=3, mF=0, koncepcja fizyki i mechaniki kwantowej." src="/files/ftp_upload/61175/61175eq2.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie">Szczegółowe informacje na temat metody znajdują się w11.</li>
</ol>
4. Stabilizacja częstotliwości lasera chłodzenia Dopplera o długości fali 280 nm za pomocą miernika długości fali12
<ol>
	<li>Skanuj częstotliwość lasera 280 nm i zlicz liczbę fotonów fluorescencji zbieranych przez fotopowielacz (PMT) za pomocą licznika częstotliwości. Jednocześnie rejestruj częstotliwość lasera przy użyciu miernika długości fali. Wyznacz częstotliwość rezonansową ν0 gdzie szybkość fluorescencji osiąga wartość maksymalną. 
	UWAGA: Liczba zdarzeń fluorescencji będzie wzrastać w miarę zbliżania się częstotliwości lasera do częstotliwości rezonansowej jonu i osiągnie maksimum przy częstotliwości rezonansowej <img align="center" alt="Schemat równowagi statycznej, ΣFx=0 z wektorami sił, ilustrujący zasady równowagi." src="/files/ftp_upload/61175/61175eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie">.</li>
	<li>Zablokuj częstotliwość lasera względem miernika długości fali, korzystając z cyfrowego programu sterowania serwo uruchomionego na towarzyszącym komputerze. Kliknij w Blokada przycisk w graficznym interfejsie programu, gdy miernik długości fali wskazuje odczyt wynoszący <img align="center" alt="Schemat równowagi statycznej, ΣFx=0 z wektorami sił, ilustrujący zasady równowagi." src="/files/ftp_upload/61175/61175eq3.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie">.</li>
</ol>
5. Ustaw intensywność lasera tak, aby była równa intensywności nasycenia12
<ol>
	<li>Zmień moc lasera, regulując moc sterującą modulatora akustyczno-optycznego (AOM), który jest umieszczony na drodze wiązki w celu zmiany częstotliwości i mocy lasera. Zapisz wartość mocy oraz liczbę zliczeń fluorescencji.</li>
	<li>Dopasuj krzywą mocy i liczników fluorescencji do równania (6), aby wyznaczyć moc nasycenia <img align="center" alt="Diagram równowagi statycznej ΣFx=0; analiza wektorów sił, badanie rozkładu napięć." src="/files/ftp_upload/61175/61175eq4a.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie">.</li>
	<li>Ustaw moc lasera na <img align="center" alt="Schemat stanu równowagi statycznej ΣFx=0; analiza wektorów sił, badanie rozkładu naprężeń." src="/files/ftp_upload/61175/61175eq4a.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie"> poprzez regulację mocy sterującej AOM.</li>
</ol>
6. Pomiar dwójłomności okna próżniowego.
<ol>
	<li>Alternatywnie należy dostosować kąty azymutalne półfalowej płytki opóźniającej (HWP) oraz ćwierćfalowej płytki opóźniającej (QWP), aby zmaksymalizować liczbę odczytów fluorescencji. Należy zapisać kąty azymutalne HWP i QWP przy maksymalnej liczbie odczytów, które wynoszą odpowiednio α i β.
	<ol>
		<li>Użyj obrotowych stopni z silnikami krokowymi do obracania półfalowej płytki (HWP) oraz ćwierćfalowej płytki (QWP), a następnie zarejestruj kąty obrotu oraz odpowiadające im wartości zliczeń fluorescencji.</li>
	</ol>
	</li>
	<li>Użyj równania (4) i równania (5), aby obliczyć dwójłomność okna próżniowego θ i <img alt="Proces chromatografii; wzór ΣFx=0; schemat; układ do oczyszczania białek; analiza danych widmowych." src="/files/ftp_upload/61175/61175eq5.jpg" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie">.</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>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Niniejszy manuskrypt opisuje metodę pomiaru in situ dwójłomności okna próżniowego oraz stanów polaryzacji światła laserowego wewnątrz komory próżniowej. Poprzez regulację kątów azymutalnych płytek HWP i QWP (α i β), można skompensować efekt dwójłomności okna próżniowego (δ i θ) w taki sposób, aby laser wewnątrz komory próżniowej emitował czyste światło spolaryzowane kołowo. W tym punkcie zachodzi określona relacja między dwójłomnością okna próżniowego a kątami azymutalnymi HWP i QWP, z której można wywnioskować wartość d...

W wielu dziedzinach badawczych, takich jak eksperymenty z zimnymi atomami1, pomiar elektrycznego momentu dipolowego2, test parzystości-niekonserwacji3, pomiar dwójłomności próżni4, zegary optyczne5, eksperymenty z optyką kwantową6, oraz badanie ciekłokrystaliczne7, ważne jest, aby precyzyjnie mierzyć i dokładnie kontrolować stany polaryzacji światła laserowego.
W eksperymentach wykorzystujących środowisko próżniowe, efekt dwójłomności wywołany naprężeniem okien próżniowych wpłynie na stany polaryzacji światła laserowego. Nie jest możliwe umieszczenie analizatora polaryzacji w komorze próżniowej w celu bezpośredniego pomiaru stanów polaryzacji światła laserowego. Jednym z rozwiązań jest użycie atomów lub jonów bezpośrednio jako analizatora polaryzacji in situ do analizy dwójłomności okien próżniowych. Przesunięcia światła wektorowego atomów Cs8 są wrażliwe na stopnie polaryzacji liniowej padającego światła laserowego9. Ale ta metoda jest czasochłonna i może być zastosowana tylko do liniowo spolaryzowanego wykrywania światła laserowego.
Prezentowana jest nowa, szybka, precyzyjna, metoda in situ do określania stanów polaryzacji światła laserowego wewnątrz komory próżniowej w oparciu o maksymalizację pojedynczej fluorescencji 25Mg+ w pułapce jonowej. Metoda opiera się na związku fluorescencji jonów ze stanami polaryzacji światła laserowego, na które wpływa dwójłomność okna próżniowego. Proponowana metoda służy do wykrywania dwójłomności okien próżniowych i stopni kołowej polaryzacji światła laserowego wewnątrz komory próżniowej10.
Metoda ma zastosowanie do wszystkich atomów lub jonów, których szybkość fluorescencji jest wrażliwa na stany polaryzacji światła laserowego. Ponadto, podczas gdy demonstracja służy do przygotowania czystego światła spolaryzowanego kołowo, dzięki wiedzy o dwójłomności okna próżniowego, wewnątrz komory próżniowej można przygotować dowolne stany polaryzacji światła laserowego. Dlatego metoda ta jest bardzo przydatna w szerokim zakresie eksperymentów.

<table><tbody><tr><td>Dopplerowski laser chłodzący 280 nm</td><td>Toptica</td><td>SYST DL-FHG Pro 280</td><td>Dopplerowski laser</td></tr><tr><td>chłodzący 285 nm Laser jonizacyjny</td><td>Toptica</td><td>SYST DL-FHG Pro 285</td><td>Laser</td></tr><tr><td>ablacyjny</td><td>Changchun Nowe branże Optoelektronika Technologia</td><td>EL-532-1,5W</td><td>Q-switched Nd:YAG</td></tr><tr><td>laser AOM</td><td>Gooch & Housego</td><td>AOMO 3200-1220</td><td>długość fali do 257 nm</td></tr><tr><td>Kamera EMCCD</td><td>Andor</td><td>iXon3 897</td><td>obrazowanie 25Mg+ w pułapce jonowej</td></tr><tr><td>Polaryzator Glana-Taylora</td><td>Union Optic</td><td>Niestandardowy</td><td>współczynnik rozróżnienia 1e-6</td></tr><tr><td>Półpłytka falowa</td><td>Union Optic</td><td>Wykonana na zamówienie</td><td>z kwarcu</td></tr><tr><td>Rurka powielacza fotonowego</td><td>Hamamatsu</td><td>H8259-09</td><td>zliczanie fluorescencyjne</td></tr><tr><td>Miernik mocy</td><td>Thorlabs</td><td>PM100D</td><td>Laserowy monitor mocy</td></tr><tr><td>Ćwierćfalowa</td><td>płyta Union Optic</td><td>Na zamówienie</td><td>wykonane z kwarcu</td></tr><tr><td>Lustro</td><td>Union Optic</td><td>Niestandardowa</td><td>powłoka dielektryczna dla 280 nm</td></tr><tr><td>Etap roacji silnika krokowego</td><td>Thorlabs</td><td>K10CR1 / M</td><td>obrotowe płyty falowe</td></tr><tr><td>Komora</td> <td>próżniowaKimball Physics</td><td>MCF800-SphSq-G2E4C4</td><td>wykonany z tytanu</td></tr><tr><td>Okno próżniowe</td><td>Union Optic</td><td>Wykonane na zamówienie</td><td>z topionej krzemionki</td></tr></tbody></table>

pomiar in situ dwójłomności okna próżniowego przy użyciu fluorescencji 25mg+

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

Precyzyjna kontrola stanów polaryzacji światła laserowego jest istotna w eksperymentach z zakresu pomiarów precyzyjnych. W doświadczeniach z wykorzystaniem środowiska próżniowego efekt dwójłomności indukowanej naprężeniami w oknach próżniowych wpływa na stany polaryzacji światła laserowego wewnątrz układu próżniowego, co sprawia, że pomiar i optymalizacja stanów polaryzacji światła laserowego in situ jest bardzo trudna. Celem niniejszego protokołu jest zaprezentowanie sposobu optymalizacji stanów polaryzacji światła laserowego w oparciu o fluorescencję jonów w układzie próżniowym oraz metody obliczania dwójłomności okien próżniowych na podstawie kątów azymutalnych zewnętrznych płytek falowych z wykorzystaniem macierzy Muellera. Fluorescencja 25Mg+ jony indukowane światłem laserowym rezonansowym z przejściem |32P3/2,F = 4, mF = 4<img align="center" alt="Równowaga statyczna; ΣFx=0, MA=0; schemat; analiza fizyczna, wektory sił, warunek równowagi." src="/files/ftp_upload/61175/61175img1.jpg" style="color: rgb(68, 0, 68); font-size: 18px; font-weight: 700;" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 10"> → |32S1/2,F = 3, mF = 3<img align="center" alt="Równowaga statyczna; ΣFx=0, MA=0; schemat; analiza fizyczna, wektory sił, warunek równowagi." src="/files/ftp_upload/61175/61175img1.jpg" style="color: rgb(68, 0, 68); font-size: 18px; font-weight: 700;" data-altupdatedat="1788250015000" data-alt="Równanie 10"> jest czułe na stan polaryzacji światła laserowego, a maksymalna fluorescencja zostanie zaobserwowana przy czysto kołowej polaryzacji światła. Kombinacja płytki półfalowej (HWP) i płytki ćwierćfalowej (QWP) pozwala na uzyskanie dowolnego przesunięcia fazowego i jest wykorzystywana do kompensacji dwójłomności okna próżniowego. W niniejszym doświadczeniu stan polaryzacji światła laserowego jest optymalizowany na podstawie fluorescencji 25Mg+ jon z parą płyt ćwierćfalowych (QWP) i półfalowych (HWP) znajdujących się poza komorą próżniową. Poprzez dostrojenie kątów azymutalnych HWP i QWP w celu uzyskania maksymalnej fluorescencji jonu, można uzyskać czyste światło spolaryzowane kołowo wewnątrz komory próżniowej. Na podstawie informacji o kątach azymutalnych zewnętrznych HWP i QWP można wyznaczyć dwójłomność okna próżniowego.

Rysunek 3 przedstawia drogę wiązki w doświadczeniu. Polaryzator B w Rysunek 3a jest usuwany po inicjalizacji kąta (Rysunek 3b). Laser przechodził kolejno przez polaryzator, półfalową płytkę korygującą (HWP), ćwierćfalową płytkę korygującą (QWP) oraz okno próżniowe. Wektor Stokesa lasera wynosi <img align="center" alt="Schemat macierzy równania równowagi statycznej; Σ...

Przedstawiona tutaj jest metoda pomiaru dwójłomności okien próżniowych poprzez maksymalizację liczby fluorescencji emitowanych przez chłodzone dopplerowskie jony 25Mg+ w pułapce jonowej. Dwójłomność okien próżniowych zmieni stany polaryzacji lasera, które można skompensować poprzez zmianę kątów azymutalnych zewnętrznych płytek falowych.

Pomiar in situ dwójłomności okna próżniowego przy użyciu fluorescencji 25Mg+

Accurate control of the polarization states of laser light is important in precision measurement experiments. In experiments involving the use of a vacuum ...

Przedstawiona tutaj metoda może być wykorzystana do kompensacji dwójłomności okien próżniowych, w celu wytworzenia czysto spolaryzowanego światła wewnątrz komory próżniowej. Może mieć wiele zastosowań w przeprowadzanych eksperymentach z udziałem zimnych atomów lub jonów. Główną zaletą tej techniki jest to, że nie atomy czy jony są używane nie tylko jako obiekty do uruchomienia, ale także jako detektory stanów polaryzacji in-situ.Dzięki temu możemy uniknąć umieszczania analizatora polaryzacji w systemie próżniowym. Procedurę zademonstrują Wen Hao Yuan, inżynier z naszego laboratorium, Zhi Yu Ma i Peng Hao, dwaj doktoranci z naszego laboratorium. Aby ustawić kierunki odniesienia dla polaryzatorów A i B, umieść polaryzatory na ścieżce wiązki laserowej czwartej harmonicznej o długości 280 nanometrów i ostrożnie wyreguluj uchwyty polaryzatora, aby światło odbijające wstecznie pokrywało się ze światłem padającym, aby wiązka laserowa była prostopadła do powierzchni polaryzatora.Umieść miernik mocy za polaryzatorem A i obróć polaryzator, aby zmaksymalizować moc wyjściową. Zapisz kąt polaryzatora A według stopnia obrotu silnika krokowego i moc za polaryzatorem A za pomocą miernika mocy. Następnie umieść miernik mocy za polaryzatorem B i obróć polaryzator B, aby zmaksymalizować moc wyjściową.Zapisz kąt polaryzatora B, według obrotu silnika krokowego Stage i moc za polaryzatorem B, za pomocą miernika mocy. Aby ustawić kierunki odniesienia dla kątów azymutalnych płytek falowych, umieść płytkę półfalową na ścieżce wiązki między polaryzatorami i obróć płytkę falową, aby zmaksymalizować moc wyjściową. Użyj miernika mocy za polaryzatorem B, aby zarejestrować kąty obrotu i moc wyjściową lasera.Umieść płytkę ćwierćfalową na ścieżce wiązki między płytką półfalową a polaryzatorem B i obróć płytkę ćwierćfalową, aby zmaksymalizować moc wyjściową. Użyj miernika mocy za polaryzatorem B, aby zarejestrować kąty obrotu i moc wyjściową lasera. Następnie usuń polaryzator B i miernik mocy ze ścieżki wiązki.Użyj dwóch luster, aby skierować wiązkę laserową do komory próżniowej, w której znajduje się pułapka jonowa, aby oddziaływać z jonami magnezu-25. Do chłodzenia dopplerowskiego pojedynczych jonów magnezu-25 najpierw włączono laser ablacyjny o długości 532 nanometrów i laser jonizacyjny o długości fali 285 nanometrów. Aby upewnić się, że tylko jeden jon jest uwięziony w pułapce jonowej, spójrz na obraz urządzenia sprzężonego z pomnożonymi elektronami.Atomy magnezu mają trzy izotopy, więc na pewno przeanalizujemy izotopy magnezu-25, stosując odpowiednią częstotliwość jonizacji. Następnie wyreguluj prąd cewki HEM, aby ustawić pole magnetyczne na 6,5 galona. Aby zablokować częstotliwość lasera dopplerowskiego chłodzącego do miernika długości fali, użyj licznika częstotliwości, aby określić częstotliwość lasera 280 nanometrów i rurkę powielacza fotonów, jednocześnie używając miernika długości fali do rejestrowania częstotliwości lasera.Gdy częstotliwość rezonansowa, przy której szybkość fluorescencji osiągnie maksimum, użyj cyfrowego programu sterującego serwomechanizmem, aby zablokować częstotliwość lasera na mierniku długości fali. Aby ustawić intensywność lasera tak, aby była równa intensywności nasycenia, wyreguluj moc napędową modulatora akustyczno-optycznego, aby ustawić moc lasera. Zapisz moc i liczbę fluorescencji i użyj odpowiednich równań, aby dopasować krzywą mocy i liczby fluorescencji, aby uzyskać moc nasycenia.Następnie wyreguluj moc napędową modulatora akustyczno-optycznego, aby ustawić moc lasera na określoną moc nasycenia. Alternatywnie, dostosuj kąty azymutalne płytek półfalowych i ćwierćfalowych blisko, aby ręcznie zmaksymalizować liczbę fluorescencji i zapisz kąty azymutalne płytek przy ich maksymalnych liczbach. Następnie użyj stopni obrotu silnika krokowego, aby obrócić płytki i zarejestrować kąty obrotu oraz odpowiadające im liczby fluorescencji.Ponieważ jon magnezu-25 ma 48 poziomów Zeemana, nie można wyprowadzić roztworów analitycznych z równań szybkości. Dane te mogą być jednak symulowane przez program numeryczny. Tutaj pokazano zależności między stanami polaryzacji a liczbą fluorescencji przy różnych natężeniach światła, co wskazuje, że stan polaryzacji światła wewnątrz komory próżniowej dla tej analizy był większy niż 0,999, gdy liczba fluorescencji została zmaksymalizowana.W tej pozycji fluktuacja liczby fluorescencji była mniejsza niż 2%Tutaj pokazano zależność mocy lasera i liczby fluorescencji przy różnych częstotliwościach strojenia D. Wykreślenie danych w postaci krzywych umożliwia określenie wartości mocy nasyconej dla każdej częstotliwości. Ustalając kąt azymutalny jednej płytki falowej, obracając drugą oraz rejestrując kąty i liczbę fluorescencji, można ocenić różnice między wynikami teoretycznymi i eksperymentalnymi.W tej analizie dane teoretyczne i eksperymentalne były ściśle dopasowane, co świadczy o wiarygodności metody. Umieszczając polaryzatory i płytki falowe w ścieżkach laserowych, należy pamiętać, że wiązka laserowa musi być prostopadła do powierzchni na każdym elemencie polaryzacyjnym. Ponieważ na dwójłomność lub okno ma wpływ temperatura, możemy użyć tej prostej i szybkiej metody, aby skompensować niektóre efekty w czasie rzeczywistym, dla twojego sprzężenia zwrotnego dwóch płyt falowych.Metoda ta zapewnia pomiar do uzyskiwania pomiarów dwójłomności okien w polach opartych na próżni, takich jak zegary optyczne i eksperymenty.

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

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Czujniki mikrownękowe z rdzeniem fluorescencyjnym wykorzystują powłokę z kropek kwantowych o wysokim indeksie w kanale mikrokapilar krzemionkowych. Zmiany współczynnika załamania światła płynów pompowanych do kanału kapilarnego powodują przesunięcia w widmie fluorescencji mikrownęki, które można wykorzystać do analizy ośrodka kanałowego.

Synteza i działanie mikrownęk z rdzeniem fluorescencyjnym w detekcji refraktometrycznej

Tutaj prezentujemy protokół do budowy szybkiego spektrometru Brillouina. Kaskadowe wirtualnie obrazowane etalony z matrycą fazową (VIPA) osiągają prędkość pomiaru ponad 1000 razy większą niż tradycyjne skaningowe spektrometry Fabry'ego-Perota. To ulepszenie zapewnia środki do analizy tkanek i biomateriałów metodą Brillouin przy niskich poziomach mocy in vivo.

Szybki spektrometr sub-GHz do analizy rozpraszania Brillouina

Wprowadzamy VacuSIP, prostą, nieinwazyjną i niezawodną metodę czystego i dokładnego punktowego pobierania próbek wody. System został opracowany i oceniony pod kątem jednoczesnego zbierania wody wdychanej i wydychanej przez dozowniki zawiesiny bentosowej in situ, w celu czystego pomiaru usuwania i wydalania cząstek stałych i rozpuszczonych związków.

VacuSIP, ulepszona metoda InEx do pomiaru in situ cząstek stałych i rozpuszczonych związków przetwarzanych przez aktywne podajniki zawiesiny

Opisujemy konstrukcję spektrometru CW-SBS do szybkiego rozpraszania Brillouiny stymulowanego falami ciągłymi. Spektrometr wykorzystuje lasery diodowe o pojedynczej częstotliwości i atomowy filtr wycinający do pozyskiwania widm transmisyjnych mętnych/niemętnych próbek o wysokiej rozdzielczości spektralnej przy prędkościach do 100 razy większych niż w przypadku istniejących spektrometrów CW-SBS. To ulepszenie umożliwia szybką analizę materiału Brillouina.<br...

Szybki spektrometr rozpraszania Brillouina stymulowany falami ciągłymi do analizy materiałów

Tutaj prezentujemy metodę spektroskopowej charakterystyki cząsteczek organicznych za pomocą czasowo-rozdzielczej spektroskopii fotoluminescencyjnej w skali nanosekundowej do milisekundowej w warunkach beztlenowych. Opisano również metody skutecznego usuwania tlenu z próbek, a tym samym ograniczania wygaszania luminescencji.

Czasowo-rozdzielcza charakterystyka fotofizyczna związków organicznych zbierających potrójnie w środowisku beztlenowym przy użyciu kamery iCCD

Przedstawiono procedury wytwarzania wysoce reagujących magnetycznie zespołów polimolekularnych chelatujących jony lantanowców. Odpowiedź magnetyczna jest podyktowana rozmiarem zespołu, który jest dostosowywany przez wytłaczanie przez membrany nanoporowe. Podatność magnetyczna zespołów i zmiany strukturalne wywołane temperaturą są monitorowane za pomocą pomiarów dwójłomności, techniki uzupełniającej magnetyczny rezonans jądrowy i rozpraszanie neutronów pod małym kątem.

Procedury produkcyjne i pomiary dwójłomności do projektowania magnetycznie reagujących zespołów fosfolipidów chelatujących jony lantanowców

Podczas topienia indukcyjnego próżniowego, spektroskopia rozpadu indukowana laserem jest używana do przeprowadzania w czasie rzeczywistym analizy ilościowej głównych składników stopionego stopu.

Analiza ilościowa topnienia indukcyjnego w próżni za pomocą spektroskopii rozpadu indukowanego laserem

Tutaj prezentujemy protokół do wykonywania czułej, przestrzennie rozdzielczej spektroskopii gazów w obszarze średniej podczerwieni, wykorzystując zdegenerowane mieszanie czterofalowe w połączeniu z detekcją konwersji w górę.

Czterofalowe mieszanie zdegenerowane w podczerwieni z detekcją konwersji w górę do ilościowego wykrywania gazów

Ten artykuł zawiera instrukcje krok po kroku, jak wykonać w pełni poprawione, dokładne pomiary FRET na indywidualnych, swobodnie dyfuzujących biomolekułach za pomocą niedrogiego smfBoxa o otwartym kodzie źródłowym, od włączenia, przez wyrównanie i skupienie, aż po zbieranie i analizę danych.

Wykonywanie precyzyjnych i dokładnych pomiarów fret pojedynczych cząsteczek za pomocą smfBox typu Open-Source

Przedstawiono tutaj podejście do długoterminowego obrazowania przyżyciowego za pomocą optycznie przezroczystych, silikonowych okienek, które można przykleić bezpośrednio do tkanki/organu zainteresowania i skóry. Te okna są tańsze i bardziej wszechstronne niż inne obecnie używane w terenie, a chirurgiczne wprowadzenie powoduje ograniczone stany zapalne i stres u zwierząt.

Podłużne obrazowanie przyżyciowe przez przezroczyste okienka silikonowe

Spektroskopia Ramana w komórkach płynnych (FCRS) umożliwia operandowe obserwacje zjawisk reakcji i transportu podczas wodnej korozji szkieł krzemianowych na poziomie mikroskopowym, w podwyższonych temperaturach i w czasie rzeczywistym. Nie przerywając zachodzących procesów, FCRS dostarcza informacji o mechanizmach reakcji, kinetyce i procesach transportu.

Spektroskopia Ramana w komórkach płynnych do badań operando zjawisk reakcji i transportu podczas korozji szkła krzemianowego

Poznaj metodę pomiaru dwójłomności okien próżniowych poprzez maksymalizację fluorescencji jonów 25Mg+ w pułapce jonowej. Technika ta generuje czysto spolaryzowane światło wewnątrz komory próżniowej, eliminując potrzebę stosowania zewnętrznych analizatorów polaryzacji.

Pomiar in situ dwójłomności okna próżniowego przy użyciu fluorescencji ²⁵Mg⁺

Przeglądaj więcej filmów