Компактный источник направленного пучка атомов для оптических реперов частоты

М.Г. Гуров1, Е.Г. Гурова2

1 ФГУП «ВНИИФТРИ», Менделеево, Московская обл., Россия;
2 ФГБОУ ВО «Новосибирский государственный университет экономики и управления “НИНХ”» (НГУЭУ), Новосибирск, Россия;
gurov_mg@vniiftri.ru

«Альманах современной метрологии» № 2 (38) 2024, стр. 8–18

УДК 539.171.017, 539.1.043

Аннотация. Описывается компактизированный источник атомов стронция, разработанный в ходе эксперимента по лазерному охлаждению. Корпусные состав­­ляющие реализованной конструкции выполняются из нержавеющей стали. Реализуемая конструкция источника атомов не содержит нагревательных эле­ментов внутри вакуумной системы. Верхний предел рабочей температуры — выше 600–650 °С и ограничивается только физическим разрушением материалов. Угловая расхо­димость пучка атомов составляет ~ 31 мрад. Обеспечивается поток атомов не хуже 1013 [1/сек·см2] при температуре 430 °С и расстоянии наблюдения 33 см. Внутренний нагреваемый объём может быть заполнен более чем 10 г метал­ла, например стронция или иттербия, с потенциальным рабочим сроком получения пучка атомов более 10 лет. В качестве нагревательных элементов резервуара исполь­зуются стандартные керамические трубчатые нагреватели бытового паяльника. Тепловая изоляция обеспечивается изолированной воздушной прослойкой между нагреваемым объёмом и внешней частью основной вакуумной системы.

Ключевые слова: тепловой источник атомов, стронций, иттербий, спектроскоп.

Цитируемая литература

1. Gurov M.G., McFerran J.J., Nagorny B., Tyumenev R., Xu Z., Le Coq Y., Le Targat R., Lemonde P., Lodewyck J., Bize S. Optical lattice clocks as candidates for a possible redefinition of the SI second // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurements. — 2013. — V. 62. — № 6. — P. 1568–1573. — DOI: 10.1109/TIM.2013. 2242638.

2. Ushijima I., Takamoto M., Das M., Ohkubo T., Katori H. Cryogenic optical lattice clocks // Nature Photonics. — 2015. — V. 9. — № 3. — P. 185–189. — DOI: 10.1038/nphoton.2015.5.

3. Le Targat R., Lorini L., Le Coq Y., Zawada M., Guéna J., Abgrall M., Gurov M., Rosenbusch P., Rovera D.G., Nagórny B., Gartman R., Westergaard P.G., Tobar M.E., Lours M., Santarelli G., Clairon A., Bize S., Laurent P., Lemonde P., Lodewyck J. Experimental realization of an optical second with strontium lattice clocks // Nature Communications. — 2013. — V. 4. — P. 1–9. — DOI: 10.1038/ncomms3109.

4. Gurov M.G., Gurova E.G. Optical clocks and thermal fields impact // Applied Mechanics and Materials. — 2015. — V. 698. — P. 561–565. — DOI: 10.4028/ www.scientific.net/AMM.698.561.

5. Gurov M.G., Gurova E.G., Dmitriev A.K. Repumping of strontium atoms in a magneto-optical trap on singlet transitions // Russian Physics Journal. — 2014. — V. 57. — P. 1138–1148.

6. Schioppo M., Poli N., Prevedelli M., Falke S., Lisdat Ch., Sterr U., Tino G.M. A compact and efficient strontium oven for laser-cooling experiments // Review of Scientific Instruments. — 2012. — V. 83. — № 10. — 103101. — DOI: 10.1063/1.4756936.

7. Atomic Oven. — USA, CA, Fremont: AOSense. — URL: https://aosense.com/products/atom-beam-sources/atomic-oven/ (дата обращения: 20.02.2024).

8. Пат. 2811394, МПК H01S 1/06, H05B 3/06. Источник атомов / М.Г. Гуров; патентообладатель ФГУП «ВНИИФТРИ». — № 2023128834; заявл. 07.11.2023; опубл. 11.01.2024, Бюл. № 2.

9. Альтшуллер Г.С. Алгоритм изобретения. — 2-е изд., испр. и доп. — М.: Московский рабочий, 1973. — 296 с.

10. Гуров М.Г., Гурова Е.Г., Дмитриев А.К. Влияние тепловых полей на сдвиг оптических стандартов частоты // Известия высших учебных заведений. Физика. — 2014. — Т. 57. — № 12. — С. 83–88.

11. Middelmann Th., Falke S., Lisdat Ch., Sterr U. High accuracy correction of blackbody radiation shift in an optical lattice clock // Physical Reviev Letters. — 2012. — V. 109. — № 26. — 263004. — DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.263004.

12. Safronova M.S., Porsev S.G., Safronova U.I., Kozlov M.G., Clark Ch.W. Blackbody-radiation shift in the Sr optical atomic clock // Physical Review A. — 2013. — V. 87. — № 1. — 012509. — DOI: 10.1103/PhysRevA.87.012509.

Статья поступила в редакцию: 11.03.2024 г.
Статья прошла рецензирование: 06.03.2024 г.
Статья принята в работу: 18.03.2024 г.

Полные тексты статей доступны в печатных номерах журнала по подписке и при покупке отдельных номеров у издателя.
Также полные тексты статей размещаются в Научной электронной библиотеке eLIBRARY.

Содержание ……. Следующая статья