An ion trap system for massive molecular beams

Philine Mitrea

doi:10.25365/thesis.36195

Title (eng)

Author

Philine Mitrea

Advisor

Markus Arndt

Assessor

Markus Arndt

Abstract (deu)

Das Bestreben den Geltungsbereich der Quantenmechanik zu enthüllen, erfordert die Möglichkeit den Wellencharakter von materiellen Systemen wachsender Ausdehnung und Komplexität zu untersuchen. Raffinierte Methoden müssen angewandt werden um Superpositionszustände von makroskopischen Objekten zu generieren, die durch Messung erfasst werden können. Hierbei ist die Preparation geeigneter Proben für Materiewellen-Experimente das zentrales Thema der vorliegenden Masterarbeit. Es wird ein ionenbasiertes Instrument vorgestellt, das kalte und langsame Makromoleküle liefert. Das entwickelte Design dieses Apparates ermöglicht die Massenselektion, Akkumulation und Puffergaskühlung von Nanopartikeln. Ionenoptische Simulationen zur Demonstration dessen Funktionalität wurden durchgeführt. Zusätzlich wurde ein Wärmeschild zur kryogenen Anwendung konstruiert und experimentell getestet. Weiters werden mögliche Umsetzungen vorgestellt, die womöglich neue Perspektiven für die Interferometrie hoher Massen eröffnen.

Abstract (eng)

The endeavour to unveil the scope of quantum mechanics necessitates the ability to study the wave-character of material systems with growing extent and complexity. Sophisticated methods have to be applied to generate superposition states of macroscopic objects that can be detected by an appropriate experimental setup. At this, the preparation of suitable samples for matter-wave experiments is central to the present master thesis. Therein an ion-based instrument is envisaged for providing cold and slow macromolecules. The design of this device allows for the mass-selection, accumulation and buffer-gas cooling of nanoparticles over a wide mass range. Ion-optical simulations for demonstrating its functionality have been carried through. In addition, a thermal shielding structure for cryogenic application was constructed and experimentally tested. Further on, possible implementations will be presented that might open up new prospects in high mass interferometry.

Keywords (eng)

ion trapPaul trapmolecular beamssourceinterferometrybuffer-gas cooling

Keywords (deu)

IonenfallePaulfalleMolekularstrahlenQuelleInterferometriePuffergaskühlen

Subject (deu)

Experimentalphysik

Subject (deu)

Quantenphysik

Subject (deu)

Atomphysik, Molekülphysik

Subject (deu)

Moderne Physik: Sonstiges

Type (deu)

Master-Thesis (ULG)

Persistent identifier

https://phaidra.univie.ac.at/o:1314587

DOI

10.25365/thesis.36195

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29318.62987.438955-5

URI

https://utheses.univie.ac.at/detail/32078

Extent (deu)

VII, 105 S.

Number of pages

117

Study plan

Masterstudium Physik

[UA]

[066]

[876]

Association (deu)

Fakultät für Physik

Title (eng)

An ion trap system for massive molecular beams

Author

Philine Mitrea

Abstract (deu)

Das Bestreben den Geltungsbereich der Quantenmechanik zu enthüllen, erfordert die Möglichkeit den Wellencharakter von materiellen Systemen wachsender Ausdehnung und Komplexität zu untersuchen. Raffinierte Methoden müssen angewandt werden um Superpositionszustände von makroskopischen Objekten zu generieren, die durch Messung erfasst werden können. Hierbei ist die Preparation geeigneter Proben für Materiewellen-Experimente das zentrales Thema der vorliegenden Masterarbeit. Es wird ein ionenbasiertes Instrument vorgestellt, das kalte und langsame Makromoleküle liefert. Das entwickelte Design dieses Apparates ermöglicht die Massenselektion, Akkumulation und Puffergaskühlung von Nanopartikeln. Ionenoptische Simulationen zur Demonstration dessen Funktionalität wurden durchgeführt. Zusätzlich wurde ein Wärmeschild zur kryogenen Anwendung konstruiert und experimentell getestet. Weiters werden mögliche Umsetzungen vorgestellt, die womöglich neue Perspektiven für die Interferometrie hoher Massen eröffnen.

Abstract (eng)

The endeavour to unveil the scope of quantum mechanics necessitates the ability to study the wave-character of material systems with growing extent and complexity. Sophisticated methods have to be applied to generate superposition states of macroscopic objects that can be detected by an appropriate experimental setup. At this, the preparation of suitable samples for matter-wave experiments is central to the present master thesis. Therein an ion-based instrument is envisaged for providing cold and slow macromolecules. The design of this device allows for the mass-selection, accumulation and buffer-gas cooling of nanoparticles over a wide mass range. Ion-optical simulations for demonstrating its functionality have been carried through. In addition, a thermal shielding structure for cryogenic application was constructed and experimentally tested. Further on, possible implementations will be presented that might open up new prospects in high mass interferometry.

Keywords (eng)

ion trapPaul trapmolecular beamssourceinterferometrybuffer-gas cooling

Keywords (deu)

IonenfallePaulfalleMolekularstrahlenQuelleInterferometriePuffergaskühlen

Subject (deu)

Experimentalphysik

Subject (deu)

Quantenphysik

Subject (deu)

Atomphysik, Molekülphysik

Subject (deu)

Moderne Physik: Sonstiges