利用激光冷却跃迁对 C$_{2}^{-}$ 进行光谱学与离子测温

激光冷却分子阴离子（迄今尚未实现）的先决条件，是精确知晓冷却方案中的相关跃迁频率。为确定这些频率，我们提出了一种使用一束泵浦光与一束光 detachment 光束的通用方法。我们将此方法应用于 C$_{2}^{-}$，并研究其电子基态与第二电子激发态各自振动基态之间的激光冷却跃迁，$B ^{2} \Sigma _{u} ^{+}(v=0) \leftarrow X ^{2} \Sigma _{g} ^{+}(v=0)$。给出了 R(0)、R(2) 和 P(2) 跃迁的测量结果，以基于波长的精度 $0.7\times10^{-3}$ cm$^{-1}$ 或 20 MHz 确定了跃迁频率。自旋-转动分裂被分辨，从而将分裂常数更精确地确定为 $\gamma ' = 7.15(19)\times10^{-3}$ cm$^{-1}$ 和 $\gamma '' = 4.10(27)\times10^{-3}$ cm$^{-1}$。这些结果用于表征本实验中使用的低温 16 极线阱中的离子。由所测跃迁的多普勒展宽和振幅比推导出经氦缓冲气冷却的离子的平动与转动温度。结果支持了常见观测，即由于微运动下的碰撞加热，尤其在低温下，平动温度高于缓冲气温度。此外，测得转动温度显著低于平动温度，这与 C$_{2}^{-}$-He 系统的质量加权碰撞温度决定内部转动态布居的观念一致。