[发明专利]一种测量分子常数的方法及装置

说明书

本发明涉及超冷分子的转动常数测量技术，具体是一种测量分子常数的方法及装置。本发明解决了现有超冷分子的转动常数测量技术无法准确测量超冷分子的转动常数的问题。一种测量分子常数的方法，该方法是采用如下步骤实现的：步骤a：将超冷铯原子俘获到高真空石英玻璃泡中；步骤b：将光缔合激光分为两束；步骤c：将第一束光缔合激光入射到高真空石英玻璃泡中；在超冷铯分子的形成过程中，得到第一光缔合光谱；步骤d：将第二束光缔合激光入射到高真空石英玻璃泡中；在超冷铯分子的形成过程中，得到第二光缔合光谱；步骤e：精确测定超冷铯分子同一振动能级内不同转动能级之间的频率间隔。本发明适用于各振动能级超冷分子的转动常数测量。

技术领域

本发明涉及超冷分子的转动常数测量技术，具体是一种测量分子常数的方法及装置。

背景技术

近年来，由于超冷原子与分子系统提供了一个理想的平台供人们研究高分辨光谱、精密度量和超冷化学等，越来越多的学者开始关注超冷原子与分子系统。在超冷原子与分子系统中，测量超冷分子的转动常数有助于更好地分析超冷分子中长程原子之间的相互作用，由此有助于更好地理解和认识超冷分子的冷碰撞进程和波色爱因斯坦凝聚的形成。目前，普遍采用俘获损耗光谱技术来测量超冷分子的转动常数。然而实践表明，俘获损耗光谱技术由于自身原理所限，存在如下问题：其一，在测量高振动能级超冷分子的转动常数时，由于相邻能级之间的能级间隔极小，俘获损耗光谱技术无法精确地区分相邻能级，导致其无法准确测量高振动能级超冷分子的转动常数。其二，在测量低振动能级超冷分子的转动常数时，俘获损耗光谱技术受分子能态间跃迁的弗兰克-康登因子的限制，同样无法准确测量低振动能级超冷分子的转动常数。基于此，有必要发明一种全新的测量技术，以解决现有超冷分子的转动常数测量技术无法准确测量超冷分子的转动常数的问题。

发明内容

本发明为了解决现有超冷分子的转动常数测量技术无法准确测量超冷分子的转动常数的问题，提供了一种测量分子常数的方法及装置。

本发明是采用如下技术方案实现的：

一种测量分子常数的方法，该方法是采用如下步骤实现的：

步骤a：用磁光阱将铯原子冷却形成超冷铯原子，并将超冷铯原子俘获到高真空石英玻璃泡中；

步骤b：将光缔合激光分为两束；两束光缔合激光的频率相差220MHz，且两束光缔合激光的强度相同；

步骤c：将第一束光缔合激光入射到高真空石英玻璃泡中，高真空石英玻璃泡中的超冷铯原子在第一束光缔合激光的作用下形成超冷铯分子；在超冷铯分子的形成过程中，一方面扫描第一束光缔合激光的频率，另一方面收集超冷铯原子的荧光，由此得到第一光缔合光谱；然后，快速关闭第一束光缔合激光；

步骤d：将第二束光缔合激光入射到高真空石英玻璃泡中，高真空石英玻璃泡中的超冷铯原子在第二束光缔合激光的作用下形成超冷铯分子；在超冷铯分子的形成过程中，一方面扫描第二束光缔合激光的频率，另一方面收集超冷铯原子的荧光，由此得到第二光缔合光谱；第二光缔合光谱与第一光缔合光谱的频率间隔为220MHz，且第二光缔合光谱和第一光缔合光谱共同组成双光缔合光谱；

步骤e：将第一与第二光缔合光谱的频率间隔220MHz作为频率标尺，精确测定超冷铯分子同一振动能级内不同转动能级之间的频率间隔，将这一系列频率间隔与非刚性转子模型拟合，由此得到超冷铯分子的转动常数。

一种测量分子常数的装置（该装置用于实现本发明所述的一种测量分子常数的方法），包括钛宝石激光器、第一反射镜、第一偏振分光棱镜、二分之一波片、第二偏振分光棱镜、第一透镜、声光调制器、第二透镜、第一四分之一波片、第二反射镜、垃圾池、第三反射镜、第一快门shutter、第三偏振分光棱镜、第二快门shutter、第二四分之一波片、第四反射镜、第五反射镜、第三透镜、第四透镜、光电探测器、磁光阱；