双曲面型Paul阱中199Hg离子基态超精细结构测量

原子精密谱的测量一直是原子物理中关注的具有挑战性的课题。本申请项目拟利用已建立的囚禁离子装置和相关测量手段。利用光学微波双共振的方法，测量Paul阱中的199Hg离子的基态超精细结构。研究199Hg离子基态超精细能级在磁场中的塞曼分裂，以及磁场对199Hg离子的基态F=1,mF=0- F=0,mF=0跃迁频率的影响，并利用Ramsey方法以获得较窄的谱线线宽，同时根据测量谱线研究离子的运动特性及离子和微波作用的二级多普勒效应。为实现高精度的Hg+离子微波频标奠定基础。

囚禁199Hg+离子微波频标因其优良的性能指标而倍受重视。囚禁199Hg+离子的的基态超精细结构的测量为实现离子微波频标提供了基本的实验技术方法和实验数据参考，是实现199Hg+离子微波频标重要基础和前提步骤。本项目利用双曲面型Paul离子阱实现199Hg+离子的囚禁及缓冲气体冷却。利用时域上的Ramsey 方法获得线宽为0.025Hz的199Hg+离子钟跃迁谱线。观测到199Hg+离子基态超精细能级在磁场中的塞曼分裂，以及磁场大小对199Hg+离子的钟跃迁频率的影响，得到零磁场下199Hg+离子的钟跃迁频率为40507347997.3(0.5) Hz.通过测量了囚禁199Hg+离子的运动边带，推导出二级多普勒频移约为为1.81E-12。在完成此项目的基础上，实现了囚禁199Hg+离子微波频标的初步锁定，千秒稳定度达到3.3E-13。