Coulomb crystal studies, sympathetic cooling, and mass spectrometry using laser cooled Be_1hn+ ions [Elektronische Ressource] / vorgelegt von Ulf Fröhlich

Coulomb Crystal Studies, Sympathetic Cooling,and Mass Spectrometry Using+Laser-Cooled Be IonsInaugural-Dissertationzur Erlangung des Doktorgradesder Mathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult¨atder Heinrich-Heine-Universit¨at Du¨sseldorfvorgelegt vonUlf Fr¨ohlichaus Munc¨ henD¨ usseldorf, April 2008Aus dem Institut fur¨ Experimentalphysikder Heinrich-Heine-Universit¨at Du¨sseldorfGedruckt mit der Genehmigung derMathematisch-Naturwissenschaftlichen Fakult¨at derHeinrich-Heine-Universit¨at Du¨sseldorfReferent: Prof. S.Schiller, Ph.D.Koreferent: Prof. Dr. A.G¨orlitzTag der mundlic¨ hen Prufung:¨ 24.06.2008Contents1 Introduction 11.1 OverviewoftheProject......................... 1+1.2 Laser Spectroscopy of Ultracold HD Ions and Related Topics . . . . 21.3 StructureofthePresentThesis..................... 62 Theoretical Introduction 72.1 Time-AveragedTrapPotential ..................... 72.2 Thermal Equilibrium States of Confined Single-Species Plasmas . . . 102.2.1 Single-SpeciesPlasmasandtheOCPModel.......... 102.2.2 TheChargedFluidModel.................... 122.3 Laser-Cooled Fluorescence Mass Spectrometry (LCF-MS) . . . . . . 152.3.1 EffectiveTrapPotential..................... 152.3.2 SimplifiedModelofLCF-MS.................. 183UHVSetup 273.1 OverviewoftheCompleteSetup.................... 273.2 LinearRFTrap.............................. 293.3 Trap Supply Electronics . ........................ 313.4 PhotomultiplierTubeandCCDCamera.............