多极阱中汞离子数密度分布对二阶多普勒频移的影响

摘要

汞离子钟因其独特的优势,有望成为未来深空探测和下一代全球导航系统的核心装备。离子阱中离子云的性质,对汞离子钟的性能指标有重要影响。在绝热近似条件下,基于多极阱中离子数密度的径向分布模型,采用经典四阶龙格-库塔数值计算方法,从阱电极数和离子数的角度出发,分析了离子阱区内囚禁电势的组成及其分布,阐述了多极阱中汞离子云变化规律的物理机制,讨论了多极阱内的空间电荷效应以及二阶多普勒频移变化的成因,并同四极阱作了相应的比对研究。在此基础上提出了一些抑制空间电荷效应影响,减小二阶多普勒频移的建议。该项工作进一步深化了多极阱囚禁离子的技术研究,有助于提升离子钟的设计能力。