Titelaufnahme

Titel
Design and construction of an absorption imaging system for Bose-Einstein condensates / von Michaela Trimmel
VerfasserTrimmel, Michaela
Begutachter / BegutachterinSchmiedmayer, Jörg ; Trupke, Michael
Erschienen2011
Umfangvii, 74 Bl. : Ill., graph. Darst.
HochschulschriftWien, Techn. Univ., Dipl.-Arb., 2011
Anmerkung
Zsfassung in dt. Sprache
SpracheEnglisch
DokumenttypDiplomarbeit
Schlagwörter (DE)Optik / Absorptionsimaging / Atomchips / BEK / CCD / Modulationstransferfunktion
Schlagwörter (EN)optics / absorption imaging / atom chips / BEC / CCD / modulation transfer function / ray tracing program / lensing effect
URNurn:nbn:at:at-ubtuw:1-42259 Persistent Identifier (URN)
Zugriffsbeschränkung
 Das Werk ist frei verfügbar
Dateien
Design and construction of an absorption imaging system for Bose-Einstein condensates [4.23 mb]
Links
Nachweis
Klassifikation
Zusammenfassung (Deutsch)

Der Zweck dieser Arbeit ist das Design, die Errichtung und das Einfügen eines Abbildungssystems in ein Rubidium-87-Gas Experiment zur Betrachtung ultrakalter Atome. Das System besteht aus zwei Abbildungspfaden: Einer besitzt eine hohe Vergrößerung und eine empfindliche Kamera. Dieser Teil bietet detaillierte Aufnahmen der Atomwolke. Der andere Weg hat eine kleinere Vergrößerung und bietet Überblicksbilder aufgenommen durch eine zweite Kamera mit geringer Sensitivität. Zwischen den beiden Pfaden kann mithilfe eines Flip-Spiegels hin und her geschalten werden. Beide Wege dienen der Aufnahme von transversalen Absorptionsbildern einer Atomwolke. Diese Atomwolke befindet sich in einer Vakuumkammer und wird durch einen Atomchip gesteuert. Der Atomchip enthält Drähte, durch die Magnetfelder erzeugt werden, um die Atome zu sammeln, zu kühlen und zum Glasfaserdetektor, welcher am Chip integriert ist, zu transportieren.

Das Abbildungssystem ist in der Lage, die Atomwolke während dieser Etappen zu beobachten. Der Platz zum Einbau des Apparats war durch das restliche Experiment beschränkt. Es sollten nur schnell verfügbare Optikelemente verwendet werden. Das Design des Systems wurde durch das 'Ray tracing' Programm ZEMAX gestaltet und optimiert. Die Eigenschaften des fertigen Systems wurden mithilfe der Atomwolke ermittelt. Die Vergrößerung wurde mittels einer Time-of-flight Messung ermittelt, die Auflösung durch sogenannte Density-ripples der Wolke. Das neue Abbildungssystem hat es ermöglicht, sehr dünne Wolken beim Faserdetektor zu sehen und bietet dadurch neue Charakterisierungsmöglichkeiten jenes Detektors.

Zusammenfassung (Englisch)

This work describes the design, construction and implementation of a new imaging system for a Rubidium-87 quantum gas experiment. The system consists of two imaging paths: One has a high magnification and the images are collected by a low-noise, high-sensitivity camera for detailed images of the cloud. The other path has a lower magnification and the images are collected by a camera with more modest specifications. This latter path is used for overview images. The desired path is selected by use of a flip mirror. Both paths are used for transversal absorption imaging of the atom cloud. The cloud is in a vacuum chamber controlled by an atom chip. By use of magnetic fields created by wire structures on this chip, the atoms are collected and cooled and can be guided to a fiber detector located at a distance of 5.5 mm from the trapping region. The new imaging system is able to image the cloud throughout trapping, cooling and transport to the detector.

The design of the imaging system was constrained by the physical properties of the existing experimental setup. Furthermore, in order to minimize the delivery time only commercial lenses were used. The system design was optimized using the numerical ray-tracing package ZEMAX, and its performance was determined using images of the atom cloud itself.

The magnification values were determined using time-of-flight sequences, while the spatial resolution was determined using density ripples in the cloud. This new imaging system has made it possible to image the very dilute atom cloud at the position of the fiber detector, and will thereby enable a thorough characterization of that device.