[发明专利]金属表面电场噪声的检测装置及方法

说明书

本发明公开了金属表面电场噪声的检测装置，包括真空腔，还包括设置在真空腔内的芯片支撑架，芯片支撑架上设置有钙原子炉和滤波电路板，滤波电路板的芯片放置孔内设置有离子阱芯片，离子阱芯片上方设置有样品放置架，真空腔上设置有光电倍增管和光学成像镜，真空腔上还设置有通光窗口。本发明还公开了金属表面电场噪声的检测方法，本发明利用离子的反常加热效应来进行金属表面电场噪声的检测，相比通用的表面测量仪器噪声谱密度精度高至10^‑10 V²/m²Hz，适用于需要超高光滑度的材料表面金属电场噪声的检测。

技术领域

本发明涉及金属表面电场噪声检测技术领域，具体涉及金属表面电场噪声的检测装置，还涉及金属表面电场噪声的检测方法，适用于金属表面电场噪声的检测。

背景技术

金属表面的电场噪声以及能量耗散是目前许多科学技术领域共同面临的问题,比如纳米电子学和超导电子学中的低频噪声等，但是目前没有检测装置能够检测噪声谱密度低于10^-10V²/m²Hz的电场噪声。

囚禁在离子阱中的离子对金属表面产生的电场噪声非常敏感，这种噪声造成了离子的运动加热。囚禁在真空环境中的离子不会受到外界环境的干扰，故可以通过激光精确地操纵其振动量子态和电子自旋，精确测量离子加热率，从而实现金属表面电场噪声的测量。

发明内容

针对目前现有技术中存在的上述问题，本发明提供金属表面电场噪声的检测装置，还提供金属表面电场噪声的检测方法。检测的电场噪声谱密度灵敏度可达10^-10V²/m²Hz，解决了目前通用的测量仪器(俄歇低能电子衍射谱仪等)的灵敏度不足、精度不高、无法测量金属表面电场噪声等问题。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现：

金属表面电场噪声的检测装置，包括真空腔，还包括设置在真空腔内的芯片支撑架，芯片支撑架上设置有钙原子炉和滤波电路板，滤波电路板的芯片放置孔内设置有离子阱芯片，离子阱芯片上方设置有样品放置架，真空腔上设置有光电倍增管和光学成像镜，真空腔上还设置有通光窗口。

如上所述的芯片支撑架上还设置有用于带动样品放置架三维移动的三维纳米移动台。

如上所述的离子阱芯片包括直流电极和射频电极，滤波电路板设置有滤波电路和射频导线，直流电极通过对应的滤波电路与设置在真空腔上的直流馈通对应的引脚连接，射频电极通过对应射频导线与射频馈通对应的引脚连接。

如上所述的真空腔的周向依次均匀设置有第一CF35接口、第二CF35接口、第三CF35接口、第四CF35接口、第五CF35接口、第六CF35接口、第七CF35接口和第八CF35接口，真空腔的底部和顶部分别设置有第一CF100接口和第二CF100接口，

第一CF35接口上设置光学成像镜和光电倍增管，第二CF35接口上设置射频馈通，第一CF100接口上设置直流馈通，第二CF100接口、第三CF35接口、第四CF35接口、第五CF35接口、第七CF35接口和第八CF35接口上设置通光窗口，第六CF35接口通过三通真空连接器分别与离子泵和真空角阀连接。

金属表面电场噪声的检测方法，包括以下步骤：

步骤1、对钙原子炉通电加热，使钙原子扩散到离子阱芯片表面；

步骤2、从第三CF35接口的通光窗口入射水平方向的423nm光电离激光和375nm光电离激光到离子阱芯片表面上方，423nm光电离激光和375nm光电离激光与钙原子相互作用下产生一价钙离子，

步骤3、离子阱芯片上的直流电极和射频电极通电产生囚禁场，步骤2中产生的一价钙离子被囚禁在囚禁场中，关闭通过第三CF35接口的通光窗口入射的水平方向的423nm光电离激光和375光电离激光，