一种用于将纳米颗粒在真空内装载至光阱的装置

我们描述了一套利用压电换能器在真空内将纳米颗粒装载至光阱中以用于悬浮光力学实验的装置的设计、构建与操作。与常用的基于雾化器、产生含纳米颗粒的气溶胶液滴的阱装载方法不同，该方法产生球形及高长宽比颗粒的干燥气溶胶，尺寸跨度约两个数量级。该装置已显示出可产生量级为 $10^7$ $g$ 的加速度，足以克服直径小至 $170$ nm 的玻璃纳米颗粒与玻璃基底间的黏附力。尺寸从 $170$ nm 到 $\sim 10$ $\mu$m 的颗粒已成功在 $1$ bar 至 $0.6$ mbar 压力下装载入光阱。我们报道了从基底发射的颗粒的速度分布，结果表明其有望在充分激光反馈冷却下直接装载至超高真空。该装载技术可用于开发基于光悬浮纳米颗粒的紧凑型现场传感器，以及基于超冷纳米物体的物质波干涉实验，后者依赖多次重复自由落体测量，因而需要在高真空条件下快速重新装载阱。