Diplomarbeit Christian Hauswald

4.4. Charakterisierung der magneto-optischen Falle1mm1mm(a)(b)Abbildung 4.9: Mit der unteren CCD-Kamera aufgenommmenes Bild der MOT (a) und optischenMelasse (b), welches etwa 1 s nach Abschalten der Hauptspulen aufgenommen wurde.Wird das Magnetfeld der Hauptspulen abgeschaltet, entsteht aus der MOT eine optische Melasse,wie in Abschnitt 1.2 beschrieben. Das Interferenzmuster entsteht aufgrund einer nicht-optimalenÜberlagerung der gegenläufigen Kühlstrahlen [25]. Zur besseren Sichtbarkeit des Effekts wurdeauch hier das Kamerabild in Sättigung aufgenommen und daraufhin invertiert.tiert werden. Diese Tatsache und der Durchgang der Strahlen durch jeweils vier Blendengarantiert eine sehr genaue Überlagerung der gegenläufigen Strahlen, welche nötig ist, umein Kräfteungleichgewicht der Spontankraft auf die Atome zu verhindern, da dies die bewegteMelasse später schief beschleunigen würde. Ein sichtbarer Effekt, welcher bei nichtoptimal ausgerichteten Kühlstrahlen auftritt, ist in Abbildung 4.9 dargestellt. Durch einefehlerhafte Justage der Kühlstrahlen wird in der optischen Melasse, also nach dem Abschaltendes Magnetfeldes, ein Interferenzmuster sichtbar. Die Periode des Interferenzmustershängt dabei vom Grad der Fehljustage ab, weitere Details zu diesem Effekt, welcher andieser Stelle nicht weiter quantitativ untersucht wird, finden sich in [25]. Abbildung 4.9zeigt außerdem, dass zum Zeitpunkt der Aufnahme der Bilder die Kompensationsspulennoch nicht optimal eingestellt waren, da die Wolke nach dem Abschalten des Magnetfeldesder Hauptspulen ihre Position ändert. Die optische Melasse, welche wie in Abschnitt1.2 beschrieben keine Falle für die Atome bildet, sorgt dafür, dass die Atome nach Abschaltendes Magnetfeldes noch etwa etwa fünf Sekunden lang sichtbar sind, bevor sie ausdem Überlagerungsbereich der Kühlstrahlen herausdiffundieren oder durch Stöße mit demHintergrundgas verloren gehen.4.4.1 Bestimmung der Größe der MOTDie räumliche Ausdehnung der Wolke aus gefangenen Atomen in der MOT kann mitHilfe der CCD-Kameras berechnet werden. Dazu bedarf es jedoch einer Kalibrierung derKameras bezüglich der Umrechnung Pixel in mm an zwei charakteristischen Punkten derVakuumkammer. Aus dieser kann mit Hilfe der Annahme, dass die MOT in der Mitteder Kammer sitzt, deren Durchmesser berechnet werden. Dazu wird ein Bild der MOT,ähnlich Abbildung 4.8 (a) aufgenommen, wobei der CCD-Chip der Kamera an keinem61