一种测定脉冲分子束相空间分布的新方法

我们展示了一种基于两步激光激发方案测定氟化钡分子低温缓冲气体束纵向相空间分布的新方法。空间分辨率通过一束横向对准的激光束实现，该激光束在约860 nm处将分子从基态$X^2\Sigma^+$激发到$A^2\Pi_{1/2}$态；速度分辨率则通过一束与分子束反向传播的激光束获得，该激光束驱动多普勒频移的$A^2\Pi_{1/2}$至$D^2\Sigma^+$跃迁，波长约797 nm。处于$D$态的分子通过记录413 nm处$D-X$跃迁的荧光，实现几乎无背景的探测。由于基态分子不吸收797 nm的光，避免了光泵浦带来的问题。此外，由于第一步使用了窄线宽跃迁，该方法也可应用于具有超精细结构的分子。在源出口处重建的相空间分布测量结果表明，平均速度和速度展宽在分子束脉冲持续时间内变化显著。我们的方法为理解源内动力学提供了宝贵见解，并有助于降低低温缓冲气体束的速度、提高其强度。此外，本文还报道了氟化钡中$X-A$和$X-D$跃迁的频率，绝对精度优于0.3 MHz。