izmertechИзмерительная техникаIzmeritel`naya Tekhnika0368-10252949-5237ФГУП "ВНИИФТРИ"izmertech-237Research ArticleИЗМЕРЕНИЯ ВРЕМЕНИ И ЧАСТОТЫTIME AND FREQUENCY MEASUREMENTSКвадрупольная ионная ловушка Пауля в комплексе оптической спектроскопии многозарядных ионов тория для разработки ядерного стандарта частотыТроянВ. И.troyan@mephi.ruБорисюкП. В.noemail@neicon.ruВасильевО. С.noemail@neicon.ruКрасавинА. В.noemail@neicon.ruПотешинС. С.noemail@neicon.ruСысоевА. А.noemail@neicon.ruЧернышевД. М.noemail@neicon.ruДонченкоС. И.noemail@neicon.ruПальчиковВ. Г.noemail@neicon.ruНациональный исследовательский ядерный университет «МИФИ»Russian FederationВсероссийский научно-исследовательский институт физико-технических и радиотехнических измеренийRussian Federation201407022023073134Copyright © ФГУП "ВНИИФТРИ", 20232023ФГУП "ВНИИФТРИ"ФГУП "ВНИИФТРИ"https://www.izmt.ru/jour/about/submissions#copyrightNoticehttps://www.izmt.ru/jour/article/view/237

Представлены результаты опытно-конструкторской работы по созданию лабораторного макета комплекса оптической спектроскопии многозарядных ионов тория с квадрупольной ионной ловушкой Пауля для разработки ядерного стандарта частоты, а также предварительных экспериментальных исследований по получению одно-, двух- и трехкратно заряженных ионов тория из твердотельного соединения нитрата тория (IV) методом электронно-лучевого испарения. Показано, что при использовании данного метода доля трехкратно и двукратно заряженных ионов тория по отношению к однократно заряженным ионам превосходит аналогичные значения для метода лазерной абляции, применяемого для их получения в лабораториях США и Германии. Метод электронно-лучевого испарения положен в основу разработанного комплекса оптической спектроскопии сверхвысокого разрешения.

A laboratory prototype of a complex of optical spectroscopy of multiple-charged thorium ions for development of nuclear frequency standard is presented, as well as preliminary experimental research on generation of single-, double-, and triple-charged ions from solid compounds of thorium nitrate (IV) by electron beam evaporation are carried out. It is shown that the ratio of triple- and double-charged ions to single-charged ions produced by this technique exceeds values obtained by the laser ablation method in laboratories of the U.S. and Germany. Electron beam evaporation technique is the basis of the developed complex of optical high-resolution spectroscopy.

ионная ловушка Пауляодномерные структурымасс-спектрометрияисточник ионовядерный стандарт частотымногозарядные ионы торияion Paul trapone-dimensional structuresmass-spectrometryion sourcenuclear frequency standardmultiple-charged thorium ionsReferencesPhillips W. D. Laser cooling and trapping of neutral atoms. // Rev. Mod. Phys. 1998, V. 70, N. 3, P. 721.Phillips W. D. Laser cooling and trapping of neutral atoms. // Rev. Mod. Phys. 1998, V. 70, N. 3, P. 721.Риле Ф. Стандарты частоты. Принципы и приложения. М: Физматлит, 2009.Риле Ф. Стандарты частоты. Принципы и приложения. М: Физматлит, 2009.Chou C.W. e. a. Frequency Comparison of Two High-Accuracy Al+ Optical Clocks // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. 070802.Chou C.W. e. a. Frequency Comparison of Two High-Accuracy Al+ Optical Clocks // Phys. Rev. Lett. 2010. V. 104. 070802.Bloom B. J. e. a. An optical lattice clock with accuracy and stability at the 10-18 level // Nature. 2014. V. 506. P. 71.Bloom B. J. e. a. An optical lattice clock with accuracy and stability at the 10-18 level // Nature. 2014. V. 506. P. 71.Beck B. R. e.a. Energy Splitting of the Ground-State Doublet in the Nucleus 229Th // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. 142501.Beck B. R. e.a. Energy Splitting of the Ground-State Doublet in the Nucleus 229Th // Phys. Rev. Lett. 2007. V. 98. 142501.Campbell C. J. e.a. Multiply Charged Thorium Crystals for Nuclear Laser Spectroscopy // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102. 233004.Campbell C. J. e.a. Multiply Charged Thorium Crystals for Nuclear Laser Spectroscopy // Phys. Rev. Lett. 2009. V. 102. 233004.Peik E. e a. Prospects for a Nuclear Optical Frequency Standard based on Thorium-229 [Электрон. ресурс.], http://arxiv.org/abs/0812.3548 (дата обращения 6.06.2014).Peik E. e a. Prospects for a Nuclear Optical Frequency Standard based on Thorium-229 [Электрон. ресурс.], http://arxiv.org/abs/0812.3548 (дата обращения 6.06.2014).Campbell C. J. e. a. A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place // [Электрон. ресурс.] http://arxiv.org/abs/1110.2490 (дата обращения 6.06.2014).Campbell C. J. e. a. A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place // [Электрон. ресурс.] http://arxiv.org/abs/1110.2490 (дата обращения 6.06.2014).Porsev S. G. e. a. Excitation of the Isomeric 229mTh Nuclear State via an Electronic Bridge Process in 229Th+// Phys. Rev. Lett. 2010, V. 105. 182501.Porsev S. G. e. a. Excitation of the Isomeric 229mTh Nuclear State via an Electronic Bridge Process in 229Th+// Phys. Rev. Lett. 2010, V. 105. 182501.Tkalya E.V., Yatsenko L.P. Creation of inverse population in the 229Th ground-state doublet by means of a narrowband laser // Laser Phys. Lett. 2013, V. 10, 105808.Tkalya E.V., Yatsenko L.P. Creation of inverse population in the 229Th ground-state doublet by means of a narrowband laser // Laser Phys. Lett. 2013, V. 10, 105808.Troyan V.I. e. a. Generation of thorium ions by laser ablation and inductively coupled plasma techniques for optical nuclear spectroscopy // Laser Phys. Lett. 2013, V. 10, P. - 105301.Troyan V.I. e. a. Generation of thorium ions by laser ablation and inductively coupled plasma techniques for optical nuclear spectroscopy // Laser Phys. Lett. 2013, V. 10, P. - 105301.Adam V. Steele. Barium ion cavity QED and triply ionized thorium ion trapping. [Электрон. ресурс] https://smartech.gatech.edu/bitstream/1853/26530/1/steele_adam_v_200812_phd.pdf. (дата обращения 6.06.2014).Adam V. Steele. Barium ion cavity QED and triply ionized thorium ion trapping. [Электрон. ресурс] https://smartech.gatech.edu/bitstream/1853/26530/1/steele_adam_v_200812_phd.pdf. (дата обращения 6.06.2014).Zimmermann K. Experiments towards optical nuclear spectroscopy with Thorium-229 [Электрон. ресурс]. https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_4/4.4_zeit_und_frequenz/pdf/2010_Zimmermann_Kai_Dissertation.pdf (дата обращения 6.06.2014).Zimmermann K. Experiments towards optical nuclear spectroscopy with Thorium-229 [Электрон. ресурс]. https://www.ptb.de/cms/fileadmin/internet/fachabteilungen/abteilung_4/4.4_zeit_und_frequenz/pdf/2010_Zimmermann_Kai_Dissertation.pdf (дата обращения 6.06.2014).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.