Diplomarbeit Christian Hauswald

Kapitel 4. Charakterisierung der magneto-optischen FalleKompensationsspulenAbbildung 4.6: Dargestellt ist die Anordnung der Haupt- (blau) und Kompensationsspulen (grün)an der unteren Vakuumkammer in welcher die magneto-optische Falle erzeugt wird. Die spätereFlugbahn der Atome im atomaren Springbrunnens ist schematisch eingezeichnet. Außerdem sindzwei der drei verwendeten CCD-Kameras und die Photodiode zur Bestimmung der Atomzahl abgebildet.Die Fluoreszenz der Wolke wird dabei über ein Sichtfenster zu einem 50/50-Strahlteilergeleitet, welcher das Fluoreszenzlicht gleichmäßig auf Kamera und Photodiode aufteilt.Schaltsignal ausgegeben wird, vor zu hohen Strömen zu schützen. Der Optokoppler sorgtfür einen zeitlichen Offset im Schaltvorgang, so dass die Schaltzeit des Magnetfeldes insgesamtetwa 150 µs beträgt.Neben den zwei Hauptspulen werden sechs Kompensationsspulen verwendet, um Störfelderwie das Erdmagnetfeld und die Felder der beiden Ionengetterpumpen zu kompensieren. DieKompensation dieser Störfelder ist von großer Wichtigkeit für die Erzeugung der magnetooptischenFalle, da diese am Ort des Magnetfeld-Minimums entsteht und dieses mit demÜberlagerungsbereich der sechs Kühlstrahlen und des Rückpumpstrahls übereinstimmenmuss. Mit Hilfe der Kompensationsspulen, welche im optimalen Fall in jeder Raumrichtungein homogenes Magnetfeld im Zentrum der MOT-Kammer erzeugen, kann somit die Positionder MOT leicht verändert werden, indem der Nullpunkt des Magnetfeldes verschobenwird. Dazu können die drei Spulenpaare jeweils mit einem Strom zwischen −3 A und 3 Abetrieben werden, was einem Feld von etwa 3 G in jeder Raumrichtung am Ort der Falleentspricht. Höhere Ströme sind aufgrund der entstehenden Wärme in den Kompensationsspulennicht möglich. Die Abmessungen dieser Spulen sind stark durch den kompaktenAufbau der MOT-Kammer, des Käfigs und der weiteren Komponenten eingeschränkt.Der Radius beträgt 36 mm und der Abstand der Spulen jeweils etwa 100 mm. Damit unterscheidetsich die verwendete Konstruktion deutlich von einer optimalen Helmholtz-Konfiguration, in welcher der Radius der Spulen in der gleichen Größenordnung wie ihrAbstand liegen sollte. Außerdem ist die Anordnung der Kompensationsspulen relativ zu58