Sympathetische Kühlung von Rb- Rb-Gemischen

4. Experimenteller Aufbau 27
4. Experimenteller Aufbau
Die Erzeugung eines Bose-Einstein-Kondensates (BEC) ist auch nach mehreren Jahren experimenteller
Praxis [1, 2, 3] noch immer mit erheblichem technischem Aufwand verbunden.
Neben dem mehrstufigen Vakuumsystem sind besonders die sonst üblichen hohen Ströme
der Magnetfeld-Spulen und die Diodenlaser technisch anspruchsvoll.
Dieses Kapitel teilt sich in zwei Unterabschnitte auf: im ersten Teil wird der ursprüngliche
Zustand der Apparatur beschrieben, speziell die Diodenlaser und die Techniken zu ihrer
Stabilisierung. Der zweite Teil ab Seite 35 beschäftigt sich mit den im Rahmen dieser Arbeit
an der Apparatur durchgeführten Umbauten und beschreibt den Ablauf eines Experiments
bis zu Beginn des evaporativen Kühlens.
4.1. Apparatur
Diese Arbeit ist an der zweiten BEC-Apparatur des Lehrstuhls Hänsch durchgeführt worden,
die wenige Monate zuvor fertiggestellt wurde [24, 25].
Die Apparatur ist auf zwei optische Tische verteilt, die untereinander durch Glasfasern
verbunden sind. Auf einem Tisch stehen die Laser und sonstige Optik, der andere Tisch
beherbergt die Vakuumkammer, die Optik der magneto-optischen Falle und das Magnet-
System.
Zu Beginn jedes Experiments werden in einer magneto-optischen Falle (MOT) 3 × 10 9
Atome gefangen und dann in eine rein magnetische Falle umgeladen. In der Magnetfalle
werden die Atome anschließend von diesem Teil der Vakuumkammer in den UHV-Teil (Ultrahochvakuum)
mit um zwei Größenordnungen niedrigerem Druck und entsprechend höherer
Fallen-Lebensdauer transportiert. Dort wird die magnetische Quadrupolfalle in die für
ultrakalte Atome besser geeignete QUIC-Falle überführt und die Atomwolke wird evaporativ
auf ihre Endtemperatur gekühlt.
An diesem ultrakalten Gas wird dann das jeweils interessierende Experiment durchgeführt,
wobei diese Apparatur einen besonders guten optischen Zugang zur Probe bietet. Ein
Foto der MOT und des UHV-Teils zeigt Abbildung 4.1 auf der nächsten Seite.
4.1.1. Magnetischer Transport
Bei bisherigen BEC-Experimenten wurden die gegensätzlichen Forderungen nach einer langen
Fallen-Lebensdauer einerseits und einer hohen Atomzahl andererseits entweder durch
den Einsatz einer aus einem Zeeman-Abbremser geladenen UHV-MOT [2, 3, 26] oder durch
die sogenannte Doppel-MOT-Technik [27, 21] erfüllt.
Bei der für diese Arbeit verwendeten Apparatur wird ebenfalls eine Dampfzellen-MOT
benutzt, um Atome zu fangen. Anschließend wird aber die kalte Atomwolke in eine rein