Raman cooling
அணு இயற்பியலில், ராமன் குளிரூட்டல் என்பது ஒரு துணை சுருள் குளிரூட்டும் நுட்பமாகும், இது டாப்ளர் குளிரூட்டலின் வரம்புகளுக்குக் கீழே ஒளியியல் முறைகளைப் பயன்படுத்தி அணுக்களை குளிர்விக்க அனுமதிக்கிறது, டாப்ளர் குளிரூட்டல் ஒரு அணுவுக்கு வழங்கப்பட்ட ஃபோட்டானின் பின்னடைவு ஆற்றலால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. இந்த திட்டம் எளிய ஒளியியல் வெல்லத்தில் அல்லது ஒளியியல் லட்டிஸ் மிகைப்படுத்தப்பட்ட வெல்லத்தில் செய்யப்படலாம், அவை முறையே ஃப்ரீ ஸ்பேஸ் ராமன் குளிரூட்டல் மற்றும் ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டல் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இரண்டு நுட்பங்களும் அணுக்களால் லேசர் ஒளியின் ராமன் சிதறலைப் பயன்படுத்துகின்றன. இரண்டு ஃபோட்டான் ராமன் செயல்முறை அணுவின் இரண்டு ஹைப்பர்ஃபைன் நிலைகளுக்கு இடையிலான மாற்றம் இரண்டு லேசர் கற்றைகளால் தூண்டப்படலாம்ஃ முதல் கற்றை அணுவை ஒரு மெய்நிகர் உற்சாகமான நிலைக்குத் தூண்டுகிறது (எடுத்துக்காட்டாக, அதன் அதிர்வெண் உண்மையான மாற்ற அதிர்வெண்ணை விட குறைவாக இருப்பதால்), இரண்டாவது கற்றை அணுவை மற்ற ஹைப்பர்ஃபைன் நிலைக்குத் தூண்டுகிறது. இரண்டு பீம்களின் அதிர்வெண் வேறுபாடு இரண்டு ஹைப்பர்ஃபைன் நிலைகளுக்கு இடையிலான மாற்றம் அதிர்வெண்ணுக்கு சரியாக சமம். நீண்ட ஆயுட்காலம் கொண்ட நிலைகளுக்கு இடையிலான ராமன் மாற்றங்களின் மிகவும் குறுகிய கோடு அகலம் காரணமாக ராமன் மாற்றங்கள் குளிர்விக்க நல்லது, மேலும் குறுகிய கோடு அகலத்தை பயன்படுத்த இரண்டு லேசர் கற்றைகளுக்கு இடையிலான அதிர்வெண்ணில் உள்ள வேறுபாட்டை மிகவும் துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த வேண்டும். இந்த செயல்முறையின் எடுத்துக்காட்டு இரண்டு ஃபோட்டான் ராமன் செயல்முறையின் திட்டவட்டமான எடுத்துக்காட்டில் காட்டப்பட்டுள்ளது. இது இரண்டு நிலைகளுக்கு இடையில் மாற்றத்தை செயல்படுத்துகிறது மற்றும். இடைநிலை, மெய்நிகர் நிலை கோடு கோடு மூலம் குறிக்கப்படுகிறது, மேலும் உண்மையான உற்சாகமான அளவைப் பொறுத்தவரை சிவப்பு-சிதைக்கப்படுகிறது. இங்குள்ள அதிர்வெண் வேறுபாடு மற்றும் இடையே உள்ள ஆற்றல் வேறுபாட்டுடன் சரியாக பொருந்துகிறது. திறந்தவெளி ராமன் குளிரூட்டல் இந்த திட்டத்தில், அணுக்களின் முன் குளிரூட்டப்பட்ட மேகம் (அதன் வெப்பநிலை சில பத்து மைக்ரோகெல்வின்கள் ஆகும்) ராமன் போன்ற செயல்முறைகளின் தொடர்ச்சியான துடிப்புகளுக்கு உட்படுகிறது. பீம்கள் எதிர்-பரப்புகின்றன, மேலும் அவற்றின் அதிர்வெண்கள் மேலே விவரிக்கப்பட்டதைப் போலவே உள்ளன, தவிர அதிர்வெண் இப்போது அதன் இயல்பான மதிப்பைப் பொறுத்தவரை சற்று சிவப்பு-சிதைந்துள்ளது (விலகல்). எனவே, லேசர் 2 இன் மூலத்தை நோக்கி போதுமான வேகத்தில் நகரும் அணுக்கள் ராமன் துடிப்புகளுடன் எதிரொலிக்கும், டாப்ளர் விளைவுக்கு நன்றி. அவர்கள் மாநிலத்திற்கு உற்சாகமாக இருப்பார்கள், மேலும் அவர்களின் வேகத்தின் மாடுலஸைக் குறைக்கும் ஒரு வேகமான உதை கிடைக்கும். இரண்டு லேசர்களின் பரப்புதல் திசைகள் ஒன்றோடொன்று மாற்றப்பட்டால், எதிர் திசையில் நகரும் அணுக்கள் உற்சாகமாக இருக்கும், மேலும் அவற்றின் வேகங்களின் மாடுலஸைக் குறைக்கும் வேகத்தை உதைக்கும். லேசர்கள் பரவும் திசைகளை தவறாமல் பரிமாறிக்கொள்வதன் மூலமும், சிதைவை மாற்றுவதன் மூலமும், ஆரம்ப திசைவேகம் மாநிலத்தில் திருப்தி அடையும் அனைத்து அணுக்களையும் ஒருவர் நிர்வகிக்க முடியும், அதே நேரத்தில் அணுக்கள் இன்னும் நிலையில் உள்ளன. ஒரு புதிய கற்றை பின்னர் இயக்கப்படுகிறது, அதன் அதிர்வெண் சரியாக மற்றும் இடையே உள்ள மாற்றம் அதிர்வெண் ஆகும். இது அணுக்களை நிலையிலிருந்து நிலைக்கு ஒளியியல் ரீதியாக பம்ப் செய்யும், மேலும் இந்த செயல்முறையின் மூலம் வேகங்கள் சீரற்றதாக இருக்கும், இதனால் அணுக்களின் ஒரு பகுதி ஒரு வேகத்தைப் பெறும். இந்த செயல்முறையை பல முறை மீண்டும் செய்வதன் மூலம் (அசல் காகிதத்தில் எட்டு, குறிப்புகளைப் பார்க்கவும்), மேகத்தின் வெப்பநிலையை ஒரு மைக்ரோகெல்வினுக்கும் குறைவாகக் குறைக்கலாம். ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டும் ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டல் என்பது ஒரு குறிப்பிட்ட நில அதிர்வு நிலையில் அணுக்களைத் தயாரித்து அவற்றை பின்னடைவு வரம்பிற்குக் கீழே குளிர்விக்க ஒரு முறையாகும். இது ஒரு ஒளியியல் இருமுனை பொறிக்குள் செயல்படுத்தப்படலாம், அங்கு ஆவியாதல் குளிரூட்டலுடன் ஒப்பிடுகையில் சிக்கிய அணுக்களின் குறைந்த இழப்புடன் குளிரூட்டலை அடைய முடியும், ஆவியாதல் குளிரூட்டலின் செயல்திறன் மற்றும் வேகத்தை மேம்படுத்த நடுத்தர கட்ட குளிரூட்டலாக செயல்படுத்தப்படலாம், மேலும் பொதுவாக மிகவும் உணர்திறன் இல்லாதது அதிக அடர்த்தியில் குறைந்த வெப்பநிலைக்கு லேசர் குளிரூட்டலின் பாரம்பரிய வரம்புகள். இது குளிரூட்டும் அயனிகளுக்கும், சீசியம், பொட்டாசியம் மற்றும் லித்தியம் போன்ற அணுக்களுக்கும் வெற்றிகரமாக பயன்படுத்தப்பட்டுள்ளது. பொது ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டும் திட்டம் ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டலின் முக்கிய முறை இரண்டு ஃபோட்டான் ராமன் செயல்முறையைப் பயன்படுத்தி ஒரு ஹார்மோனிக் ஆஸிலேட்டர் ஆற்றலால் வேறுபடும் நிலைகளை இணைக்கிறது. அணுக்கள் அவற்றின் தரை நிலையில் இல்லாததால், அவை ஹார்மோனிக் ஆஸிலேட்டரின் உற்சாகமான நிலைகளில் ஒன்றில் சிக்கிக் கொள்ளும். ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டலின் நோக்கம் அணுக்களை ஹார்மோனிக் ஆற்றலின் தரை நிலைக்குள் வைப்பதாகும். ஒரு திட்டத்தின் பொதுவான உதாரணத்திற்கு, ராமன் கதிர்கள் (சேர்க்கப்பட்ட வரைபடத்தில் சிவப்பு) என்பது இரண்டு வெவ்வேறு ஃபோட்டான்கள் (மற்றும்) ஆகும், அவை நேரியல் ரீதியாக வேறுபட்ட துருவப்படுத்தப்படுகின்றன, அதாவது கோண உந்தத்தில் மாற்றம் உள்ளது, மாறுகிறது, ஆனால் அதிர்வு நிலைகளுக்கு குறைகிறது. பின்னர், அதிர்வு நிலைகளை மாற்றாத ஒற்றை கற்றை (சேர்க்கப்பட்ட வரைபடத்தில் நீலம்) மூலம் மறுபயன்பாட்டைப் பயன்படுத்துகிறோம் (அதாவது. எங்களை உள்ளே வைத்திருப்பது, இதனால் தளத்தில் உள்ள ஹார்மோனிக் திறனின் நிலையை குறைக்கிறது. ஒளியியல் ஜாலகத்தில் சீரழிந்த ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டல் இந்த குறிப்பிட்ட குளிரூட்டும் திட்டம் காந்த-ஒளியியல் வலையில் உள்ள அணுக்களில் இருந்து தொடங்குகிறது, அணுக்களை அவற்றின் அதிர்வு தரை நிலைகளுக்கு கொண்டு வர ஒளியியல் ஜாலகத்திற்குள் ராமன் மாற்றங்களைப் பயன்படுத்துகிறது. ஒளியியல் லட்டிஸ் என்பது எதிர்-பரப்புதல் கற்றைகளின் குறுக்கீட்டால் உருவாக்கப்பட்ட ஒரு இடஞ்சார்ந்த காலநிலை ஆற்றல் ஆகும். ஒரு ஒளியியல் லட்டிஸ் வளைக்கப்படுகிறது, இதனால் அணுக்களின் ஒரு முக்கியமான பகுதி பின்னர் சிக்கிக் கொள்கிறது. லேட்டிஸின் லேசர்கள் போதுமான சக்திவாய்ந்ததாக இருந்தால், ஒவ்வொரு தளத்தையும் ஒரு ஹார்மோனிக் பொறியாக மாதிரியாக்கலாம். ஆப்டிகல் லட்டிஸ் அணுக்களுக்கு ஒரு இறுக்கமான பிணைப்பை வழங்க வேண்டும், அவை சிதறிய அதிர்வு ஃபோட்டான்களுடன் தொடர்பு கொள்வதைத் தடுக்கவும், அவற்றிலிருந்து வெப்பத்தை அடக்கவும் வேண்டும். இதை லாம்ப்-டிக் அளவுருவின் அடிப்படையில் அளவிட முடியும், இது தரை நிலை அலை-பாக்கெட் அளவின் விகிதத்தை ஊடாடும் லேசர் ஒளியின் அலைநீளத்திற்கு வழங்குகிறது. ஒளியியல் ஜாலகத்தில், அதிர்வு முறைகளில் ஆற்றல் பிரிப்புக்கு ஃபோட்டான் பின்னடைவு ஆற்றலின் விகிதமாக விளக்கப்படலாம்ஃ பின்னடைவு ஆற்றல் எங்கே மற்றும் அதிர்வு ஆற்றல். இது லாம்ப்-டிக் வரம்பு. இந்த ஆட்சியில், அதிர்வு ஆற்றல் பின்னடைவு ஆற்றலை விட பெரியது, மேலும் சிதறிய ஃபோட்டான்களால் அணுவின் அதிர்வு நிலையை மாற்ற முடியாது. குறிப்பாக சீரழிந்த ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டலுக்கு, இரண்டு நிலை அணுவை நாம் கருத்தில் கொள்ளலாம், அதன் தரை நிலை குவாண்டம் எண்ணைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது அது மூன்று மடங்கு சீரழிந்துள்ளது, அல்லது. ஒரு காந்தப்புலம் சேர்க்கப்படுகிறது, இது ஜீமான் விளைவு காரணமாக ஏற்படும் சீரழிவை உயர்த்துகிறது. அதன் மதிப்பு சரியாக டியூன் செய்யப்படுகிறது, இதனால் ஜீமான் இடையே மற்றும் இடையில் பிளவுபடுகிறது மற்றும் லட்டிஸால் உருவாக்கப்பட்ட ஹார்மோனிக் ஆற்றலில் இரண்டு நிலைகளின் இடைவெளிக்கு சமம். ராமன் செயல்முறைகளின் மூலம், ஒரு அணுவை காந்த தருணம் ஒன்றால் குறைந்து, அதிர்வு நிலையும் ஒன்றால் குறைந்திருக்கும் நிலைக்கு மாற்றலாம் (மேலே உள்ள படத்தில் சிவப்பு அம்புகள்). அதன்பிறகு, லட்டிஸ் ஆற்றலின் (ஆனால் உடன்) மிகக் குறைந்த அதிர்வு நிலையில் இருக்கும் அணுக்கள் ஒளியியல் ரீதியாக நிலைக்கு (ஒளி மற்றும் ஒளி கற்றைகளின் பங்கு) செலுத்தப்படுகின்றன. உந்திக் கற்றை அதிர்வெண்களைப் பொறுத்தவரை அணுக்களின் வெப்பநிலை குறைவாக இருப்பதால், உந்திச் செயல்பாட்டின் போது அணு அதன் அதிர்வு நிலையை மாற்றாது. இவ்வாறு இது குறைந்த அதிர்வு நிலையில் முடிவடைகிறது, இது குளிர்ச்சியடையும் விதமாகும். ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் குறைந்த அதிர்வு நிலைக்கு இந்த திறமையான பரிமாற்றத்தை அடைய, லேசரின் அளவுருக்கள், அதாவது. அதிகாரம் மற்றும் நேரத்தை கவனமாக மாற்றியமைக்க வேண்டும். பொதுவாக, இந்த அளவுருக்கள் வெவ்வேறு அதிர்வு நிலைகளுக்கு வேறுபட்டவை, ஏனெனில் இணைப்பின் வலிமை (ரபி அதிர்வெண்) அதிர்வு அளவைப் பொறுத்தது. இந்த அப்பாவிப் படத்திற்கு கூடுதல் சிக்கல் ஃபோட்டான்களின் பின்னடைவிலிருந்து எழுகிறது, இது இந்த மாற்றத்தை இயக்குகிறது. முன்பு குறிப்பிடப்பட்ட லாம்ப்-டிக் அமைப்பில் குளிரூட்டுவதன் மூலம் கடைசி சிக்கலை பொதுவாகத் தவிர்க்க முடியும், அங்கு அணு ஒளியியல் லட்டிஸில் மிகவும் வலுவாக சிக்கியுள்ளது, இது ஃபோட்டான் மறுபயன்பாடுகள் காரணமாக அதன் வேகத்தை திறம்பட மாற்றாது. நிலைமை மோஸ்பாவர் விளைவைப் போன்றது. இந்த குளிரூட்டும் திட்டம் ஒளியியல் நுட்பங்களை மட்டுமே பயன்படுத்தி குறைந்த வெப்பநிலையில் அணுக்களின் அதிக அடர்த்தியைப் பெற அனுமதிக்கிறது. உதாரணமாக, சீசியத்தின் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கம் முதல் முறையாக ஒரு பரிசோதனையில் அடையப்பட்டது, இது ராமன் பக்கவாட்டு குளிரூட்டலை அதன் முதல் படியாகப் பயன்படுத்தியது. சமீபத்திய சோதனைகள் போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கத்தை நேரடியாக அடைய இது போதுமானது என்பதைக் காட்டுகின்றன. லேசர் குளிரூட்டும் துணை-டாப்ளர் குளிரூட்டும் குறிப்புகள் அணு இயற்பியல் குளிரூட்டும் தொழில்நுட்பத்தையும் பார்க்கவும்