KIP-Veröffentlichungen

 
Jahr 2010
Autor(en) Matthias Henrich
Titel Design and Realization of a Laser System for ATTA of Argon 39
KIP-Nummer HD-KIP 10-60
KIP-Gruppe(n) F22
Dokumentart Diplomarbeit
Abstract (de)

Für die Umsetzung eines Experiments zur Detektion des extrem seltenen Argonisotops Argon 39 mit atomoptischen Methoden wurde ein Lasersystem entworfen und fast vollständig aufgebaut. Um die erforderliche Laserleistung zur Verfügung stellen zu können, wurde ein Trapezverstärkermodul entwickelt und aufgebaut. Dieses wurde charakterisiert und zum dauerhaften, zuverlässigen Betrieb geführt. Desweiteren muss das Laserlicht bei isotopenspezifischen Frequenzen kleiner Linienbreite stabilisiert werden. Zur Stabilisierung wurde die Schwebungsfrequenzstabilisierungsmethode benutzt. Die Frequenzerzeugung und -stabilisierung konnte anhand des Einfangs von Argon 40 in einer Magneto-Optischen Falle erfolgreich getestet und charakterisiert werden.
Außerdem wurde mit Hilfe der implementierten Teile des Lasersystems der Kollimator für den Atomstrahl metastabiler Argonatome untersucht. Die durch den Kollimator erzeugte Flussüberhöhung metastabiler Atome wurde als Funktion aller zugänglichen Parameter gemessen um die optimalen Einstellungen zu bestimmen. Die Ergebnisse zeigten gute Übereinstimmung mit Simulationen.
Die Untersuchungen lassen eine Abschätzung der Zählrate von Argon 39 in einer Magneto-Optischen Falle zu. Dieses Zählen von Argon 39 Atomen ist das letztendliche Ziel des Experiments, denn bei ausreichend hoher Präzision lässt sich damit das Alter einer Wasserprobe bestimmen.

Abstract (en)

To realize an experiment for the detection of the extremely low abundant Argon isotope Argon 39, a laser system has been designed and set up to large extent. To provide the required laser power, a tapered amplifier system has been developed and built. It has been tested and adjusted for permanent reliable operation. Furthermore, the laser light is required to have specific frequencies and needs to be stabilized at narrow linewidths. The stabilization has been achieved with the beat lock method. Both, frequency generation and its stabilization has been tested successfully by capturing Argon 40 in a magneto optical trap.
Moreover, the laser system has been used to characterize a device for the collimation of a beam of metastable Argon atoms. The gain provided by the collimator has been measured as a function of all accessible adjustment parameters. This way the optimum configuration have been determined. The measurements have shown good agreement with simulations.
Based on the measurements that have been carried out so far, an estimation for the trapping rate of Argon 39 is possible. Counting these trapped atoms is the ultimate goal of this experiment, as this can be used to determine the age of water samples.

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