具有膨胀冷却的难熔、化学反应活性分子低温束流
原子物理
2017-09-13 v1 化学物理
摘要
对一氧化钍(ThO)分子的低温冷却缓冲气体束流源进行了优化和表征。结果表明，在多种滞止密度和喷嘴直径下，氦气和氖气缓冲气体源均能产生具有高通量、低发散度、低前向速度和低温内态的ThO束流。该束流在缓冲气体滞止密度约为10^15-10^16 cm^-3(雷诺数约为1-100)的条件下运行，使ThO的内态温度通过膨胀冷却低至2 K。对于基于氖气(氦气)的源，这相当于从约20 K(4 K)的初始喷嘴温度冷却了约10倍(2倍)。这些源在10 Hz重复频率下，每个1-3 ms长的脉冲内可提供约10^11个处于单一量子态的ThO分子。在针对未来精密光谱学应用[参考文献A C Vutha et al 2010 J. Phys. B: At. Mol. Opt. Phys. 43 074007]优化的条件下，基于氖气的束流具有以下特征：前向速度170 m/s，内态温度3.4 K，亮度为每球面度每脉冲3×10^11个基态分子。与典型的超声速源相比，该源的滞止密度相对较低，且冷却机制仅依赖于与惰性缓冲气体的碰撞，使其广泛适用于许多原子和分子种类，包括像ThO这样具有化学反应活性的物种。
引用
@article{arxiv.1101.4217,
title = {A cryogenic beam of refractory, chemically reactive molecules with expansion cooling},
author = {Nicholas R. Hutzler and Maxwell Parsons and Yulia V. Gurevich and Paul W. Hess and Elizabeth Petrik and Ben Spaun and Amar C. Vutha and David DeMille and Gerald Gabrielse and John M. Doyle},
journal= {arXiv preprint arXiv:1101.4217},
year = {2017}
}