Bu araştırma bilim Bakanlığı tarafından ICT, kısmen desteklenen ve Gelecek Planlama (MSIP), Kore, bilgi teknolojisi Araştırma Merkezi (ITRC) altında destek programı (IITP-2017-2015-0-00385) ve ICT R &#38; D programı (10043464, gelişimi Kuantum Tekrarlayıcı teknolojisi uygulama iletişim sistemleri için), gözetim altında bilgi Enstitüsü tarafından &#38; iletişim teknolojisi promosyon (IITP).

<ol>
	<li>Wineland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Nobel+Lecture:+Superposition,+entanglement,+and+raising+Schr&#246;dinger's+cat.">Nobel Lecture: Superposition, entanglement, and raising Schr&#246;dinger's cat.</a> Rev Mod Phys. 85 (3), 1103 (2013).</li><li>Blatt, R., Wineland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Entangled+states+of+trapped+atomic+ions.">Entangled states of trapped atomic ions.</a> Nature. 453 (7198), 1008-1015 (2008).</li><li>Leibfried, D., Blatt, R., Monroe, C., Wineland, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+dynamics+of+single+trapped+ions.">Quantum dynamics of single trapped ions.</a> Rev Mod Phys. 75 (1), 281 (2003).</li><li>Paul, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electromagnetic+traps+for+charged+and+neutral+particles.">Electromagnetic traps for charged and neutral particles.</a> Rev Mod Phys. 62 (3), 531 (1990).</li><li>Rosenband, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+ratio+of+Al++and+Hg++single-ion+optical+clocks;+metrology+at+the+17th+decimal+place.">Frequency ratio of Al+ and Hg+ single-ion optical clocks; metrology at the 17th decimal place.</a> Science. 319 (5871), 1808-1812 (2008).</li><li>Dawson, P. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Quadrupole mass spectrometry and its applications. , (2013).</li><li>Ladd, T. D., Jelezko, F., Laflamme, R., Nakamura, Y., Monroe, C., O'Brien, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+computers.">Quantum computers.</a> Nature. 464 (7285), 45-53 (2010).</li><li>Monz, T., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Realization+of+a+scalable+Shor+algorithm.">Realization of a scalable Shor algorithm.</a> Science. 351 (6277), 1068-1070 (2016).</li><li>Debnath, S., Linke, N. M., Figgatt, C., Landsman, K. A., Wright, K., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Demonstration+of+a+small+programmable+quantum+computer+with+atomic+qubits.">Demonstration of a small programmable quantum computer with atomic qubits.</a> Nature. 536 (7614), 63-66 (2016).</li><li>Blatt, R., Roos, C. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Quantum+simulations+with+trapped+ions.">Quantum simulations with trapped ions.</a> Nature Phys. 8 (4), 277-284 (2012).</li><li>Kielpinski, D., Monroe, C., Wineland, D. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Architecture+for+a+large-scale+ion-trap+quantum+computer.">Architecture for a large-scale ion-trap quantum computer.</a> Nature. 417 (6890), 709-711 (2002).</li><li>Moehring, D. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Design,+fabrication+and+experimental+demonstration+of+junction+surface+ion+traps.">Design, fabrication and experimental demonstration of junction surface ion traps.</a> New J Phys. 13 (7), 075018 (2011).</li><li>Wright, K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reliable+transport+through+a+microfabricated+X-junction+surface-electrode+ion+trap.">Reliable transport through a microfabricated X-junction surface-electrode ion trap.</a> New J Phys. 15 (3), 033004 (2013).</li><li>Amini, J. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Toward+scalable+ion+traps+for+quantum+information+processing.">Toward scalable ion traps for quantum information processing.</a> New J Phys. 12 (3), 033031 (2010).</li><li>Sterling, R. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fabrication+and+operation+of+a+two-dimensional+ion-trap+lattice+on+a+high-voltage+microchip.">Fabrication and operation of a two-dimensional ion-trap lattice on a high-voltage microchip.</a> Nat Commun. 5, (2014).</li><li>Kumph, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Operation+of+a+planar-electrode+ion-trap+array+with+adjustable+RF+electrodes.">Operation of a planar-electrode ion-trap array with adjustable RF electrodes.</a> New J Phys. 18 (2), 023047 (2016).</li><li>Mielenz, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Arrays+of+individually+controlled+ions+suitable+for+two-dimensional+quantum+simulations.">Arrays of individually controlled ions suitable for two-dimensional quantum simulations.</a> Nat Commun. 7, (2016).</li><li>Stick, D., Hensinger, W. K., Olmschenk, S., Madsen, M. J., Schwab, K., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Ion+trap+in+a+semiconductor+chip.">Ion trap in a semiconductor chip.</a> Nat Phys. 2 (1), 36-39 (2006).</li><li>Harty, T. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-fidelity+preparation,+gates,+memory,+and+readout+of+a+trapped-ion+quantum+bit.">High-fidelity preparation, gates, memory, and readout of a trapped-ion quantum bit.</a> Phys Rev Lett. 113 (22), 220501 (2014).</li><li>Cho, D., Hong, S., Lee, M., Kim, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+review+of+silicon+microfabricated+ion+traps+for+quantum+information+processing.">A review of silicon microfabricated ion traps for quantum information processing.</a> Micro Nano Sys Lett. 3 (1), 1-12 (2015).</li><li>Weidt, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Trapped-ion+quantum+logic+with+global+radiation+fields.">Trapped-ion quantum logic with global radiation fields.</a> Phys Rev Lett. 117 (22), 220501 (2016).</li><li>Monroe, C., Kim, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Scaling+the+ion+trap+quantum+processor.">Scaling the ion trap quantum processor.</a> Science. 339 (6124), 1164-1169 (2013).</li><li>Brown, K. R., Kim, J., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Co-designing+a+scalable+quantum+computer+with+trapped+atomic+ions.">Co-designing a scalable quantum computer with trapped atomic ions.</a> npj Quantum Inf. 2, 16034 (2016).</li><li>Lekitsch, B., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Blueprint+for+a+microwave+trapped-ion+quantum+computer.">Blueprint for a microwave trapped-ion quantum computer.</a> Science Adv. 3 (2), e1601540 (2017).</li><li>Reichel, J., Vuletic, V. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Atom chips. , (2011).</li><li>Ghosh, P. K., ed, ,. 1. s. t. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Ion Traps. , (1995).</li><li>Wesenberg, J. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Electrostatics+of+surface-electrode+ion+traps.">Electrostatics of surface-electrode ion traps.</a> Phys Rev A. 78 (6), 063410 (2008).</li><li>House, M. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Analytic+model+for+electrostatic+fields+in+surface-electrode+ion+traps.">Analytic model for electrostatic fields in surface-electrode ion traps.</a> Phys Rev A. 78 (3), 033402 (2008).</li><li>Hong, S., Lee, M., Cheon, H., Kim, T., Cho, D. I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Guidelines+for+Designing+Surface+Ion+Traps+Using+the+Boundary+Element+Method.">Guidelines for Designing Surface Ion Traps Using the Boundary Element Method.</a> Sensors. 16 (5), 616 (2016).</li><li>Allcock, D. T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Implementation+of+a+symmetric+surface-electrode+ion+trap+with+field+compensation+using+a+modulated+Raman+effect.">Implementation of a symmetric surface-electrode ion trap with field compensation using a modulated Raman effect.</a> New J Phys. 12 (5), 053026 (2010).</li><li>Chiaverini, J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface-electrode+architecture+for+ion-trap+quantum+information+processing.">Surface-electrode architecture for ion-trap quantum information processing.</a> Quantum Inf Comput. 5 (6), 419-439 (2005).</li><li>Allcock, D. T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Heating+rate+and+electrode+charging+measurements+in+a+scalable,+microfabricated,+surface-electrode+ion+trap.">Heating rate and electrode charging measurements in a scalable, microfabricated, surface-electrode ion trap.</a> Appl Phys B. 107 (4), 913-919 (2012).</li><li>. Demonstration of a microfabricated surface electrode ion trap Available from: <a target="_blank" href="https://arxiv.org/abs/1008.0990">https://arxiv.org/abs/1008.0990</a> (2010)</li><li>Allcock, D. T. C., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reduction+of+heating+rate+in+a+microfabricated+ion+trap+by+pulsed-laser+cleaning.">Reduction of heating rate in a microfabricated ion trap by pulsed-laser cleaning.</a> New J Phys. 13 (12), 123023 (2011).</li><li>Mount, E., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Single+qubit+manipulation+in+a+microfabricated+surface+electrode+ion+trap.">Single qubit manipulation in a microfabricated surface electrode ion trap.</a> New J Phys. 15 (9), 093018 (2013).</li><li>Siverns, J. D., Simkins, L. R., Weidt, S., Hensinger, W. K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=On+the+application+of+radio+frequency+voltages+to+ion+traps+via+helical+resonators.">On the application of radio frequency voltages to ion traps via helical resonators.</a> Appl Phys B. 107 (4), 921-934 (2012).</li><li>Kleinert, M., Dahl, M. E. G., Bergeson, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measurement+of+the+Yb+I+1S0&#8722;1P1+transition+frequency+at+399+nm+using+an+optical+frequency+comb.">Measurement of the Yb I 1S0&#8722;1P1 transition frequency at 399 nm using an optical frequency comb.</a> Phys Rev A. 94 (5), 052511 (2016).</li><li>Olmschenk, S., Younge, K. C., Moehring, D. L., Matsukevich, D. N., Maunz, P., Monroe, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Manipulation+and+detection+of+a+trapped+Yb++hyperfine+qubit.">Manipulation and detection of a trapped Yb+ hyperfine qubit.</a> Phys Rev A. 76 (5), 052314 (2007).</li><li>Sansonetti, J. E., Martin, W. C., Young, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Handbook of Basic Atomic Spectroscopic Data. , (2013).</li><li>Kern, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Thin film processes II. , (2012).</li><li>Streed, E. W., Weinhold, T. J., Kielpinski, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Frequency+stabilization+of+an+ultraviolet+laser+to+ions+in+a+discharge.">Frequency stabilization of an ultraviolet laser to ions in a discharge.</a> Appl Phys Lett. 93 (7), 071103 (2008).</li></ol>

Yazarlar ifşa gerek yok.

Bu kağıt için bindirme iyonları microfabricated yüzey iyon tuzakları kullanarak bir yöntem mevcuttur. Bir iyon yakalama sistemi inşaatı deneyimlerini çeşitli araştırma alanlarında gerektirir ama daha önce ayrıntılı olarak açıklanan değil. Bu kağıt microfabricating iyonları ilk kez yakalamak için deneysel bir kurulum oluşturma gelince de bir tuzak çip için ayrıntılı yordamlar sağlanmıştır. Bu yazıda da 174Yb+ iyonları bindirme ve kapana kısılmış iyonları ile deneme için ayrıntılı yordamlar sağladı.
Dielektrik katman birikimi 10 µm kalınlığında, microfabrication yordamlarda karşı karşıya bir önemli engeldir. Hangi Dielektrik filmin zarar veya bile gofret kırmak kalın yalıtkan tabaka biriktirme işlemi sırasında kalan stres inşa edebilirsiniz. Genellikle basınç kalan stres azaltmak için yavaş biriktirme oranı kullanılan40olmalıdır. Bizim durumumuzda 110.4 MPa basınç stres SiH4 gaz debisi, 140 W RF güç ve baskı 5-µm film kalınlığı, 1.9 Torr 540 sccm ifade şartlar ile ölçüldü. Bu koşullar önemli ölçüde farklı donanımları için değişebilir ancak, bu işlem koşulları yalnızca kaba bir başvuru sağlar. Birikmiş stresin etkilerini azaltmak için 3,5 µm kalınlığında SiO2 filmleri alternatingly gofret sunulan yöntem her iki tarafında tevdi. Eğer daha küçük bir RF voltaj genlik Dielektrik katman gerekli kalınlığı azaltılabilir ve dolayısıyla sığ bir tuzak derinlik seçilir. Ancak, yüksek RF voltaj dayanabilir, kalın Dielektrik katmanları imalatı daha arzu edilir böylece sığ bir tuzak derinlik kapana kısılmış iyonları, kaçış için kolayca yol açar.
Bu raporda sunulan imalat yöntemi için bazı sınırlamalar vardır. Çıkıntılar uzunlukları şekil 7fiçinde gösterildiği gibi tamamen kapana kısılmış iyonları üzerinden Dielektrik yanağında gizlemek yeterli değildir. Ayrıca, dikey oksit ayağı göre Dielektrik yanağında açık alan artan oksit ayağı yanağında Çizimimdeki. Örneğin, 5 mikron Tekdüzen çıkıntı ile yükleme yuvası yakınındaki iç DC Ray kenarındaki söz konusu olduğunda, Dielektrik yüzeyinin % 33 dikey yan kapana kısılmış iyon konumunu maruz hesaplanır. Pürüzlü kenar durumda yan alan % 70'den fazla maruz kalmaktadır. Bu ideal olmayan uydurma sonuçlara maruz Dielektrik ek sokak alanları teşvik edebilirsiniz ama etkileri değil nicelik ölçülen var. Yine de, yukarıdaki uydurma kozu olarak bildirilen iyon bindirme ve qubit'e manipülasyon deneyler başarıyla kullanılmıştır. Buna ek olarak, bu yazıda sunulan tuzak çip silikon yanağında yükleme yuvası yakınındaki koymuştur. Yerel oksit silikon yüzeylerde büyüyebilir ve ek sokak alanlara yol açabilir. Bu nedenle, bu silikon substrat33olduğu gibi ek bir metal tabaka ile korumak için tavsiye edilir.
174Yb+ iyonları bindirmek için birkaç onlarca MHz içinde lazerler frekansları stabilize ve birkaç farklı yöntem gelişmiş kurulumları38,41içinde ele alınmıştır. Ancak, bu makalede açıklanan basit kurulum için ilk bindirme sadece bir dalga boyu ölçeri kullanmayı stabilization ile mümkündür.
Bu kağıt 174Yb+ iyonları microfabricated yüzey iyon kapanı çip kullanarak yakalamak için bir protokol sağlanan. 171Yb+ iyonları bindirme için protokol özellikle tartışılmamış rağmen bu yazıda açıklanan deneysel Kur aynı zamanda 171Yb+ iyonları tuzağa düşürmek ve 171 qubit'e durumunu işlemek için kullanılabilir Yb+ iyonları Rabi salınım sonuçları (gösterildiği şekil 10) elde etmek için. Bu lazerlerin çıkış için çeşitli optik modülatörler ekleyerek ve Ek belgeiçinde açıklandığı gibi bir mikrodalga Kur kullanarak yapılabilir.
Sonuç olarak, deneysel yöntem ve sonuçları bu raporda sunulan çeşitli Kuantum bilgi yüzey iyon tuzakları kullanarak uygulamalar geliştirmek için kullanılabilir.

Paul tuzak iyonları bir statik elektrik alanı ve değişen bir elektrik alanı radyo frekans (RF), salınan bir arada kullanarak boş alanda da dahil olmak üzere yüklü parçacıklar, şlemiyle ve tuzağa sınırlı iyonların kuantum Birleşik ölçülebilir ve 1,2,3kontrol. Böyle iyon tuzaklar aslında optik saatler ve kütle spektroskopisi4,5,6gibi hassas ölçüm uygulamalar için geliştirilmiştir. Bir ultra-yüksek ideal izolasyon kapana kısılmış iyonları, örneğin uzun tutarlılık zamanları, arzu edilen özellikleri Kuantum bilgi işleme uygulamak için fiziksel bir platform atfedilen gibi son yıllarda, bu iyon tuzakları da aktif olarak araştırılmalıdır Vakum (UHV) çevre ve fizibilite bireysel qubit'e manipülasyon7,8,9,10. Beri Kielpinski ve ark. 11 kuantum bilgisayarları, yüzey tuzakları, junction tuzakları12,13, çoklu alan tuzak cips14ve 2-b dizi de dahil olmak üzere çeşitli geliştirmek için kullanılan bir ölçeklenebilir iyon kapanı mimarisi önerilen tuzaklar15,16,17, işlemi elde edilen yarı iletken microfabrication yöntemleri18,19,20,21 kullanarak geliştirilmiştir . Büyük ölçekli Kuantum bilgi işleme sistem yüzeyde dayalı tuzakları de22,23,24tartışıldı.
Bu kağıt microfabricated yüzey iyon tuzakları kullanarak bindirme iyonları için deneysel yöntemler sunar. Daha ayrıntılı olarak, yüzey iyon tuzaklar ve fabrikasyon tuzakları kullanarak bindirme iyonları için detaylı bir yordam imalatı için bir yordam açıklanır. Buna ek olarak, deneysel sistemini kurduktan ve iyonları bindirme için çeşitli pratik teknikleri ayrıntılı açıklamalar Ek belgetemin edilmektedir.
Metodoloji microfabricating için 1. adımda bir yüzey iyon kapanı verilir. Şekil 1 bir yüzey iyon kapanı basitleştirilmiş bir şematik gösterir. Transvers düzlemde elektrotlar uygulanan gerilim tarafından üretilen elektrik alanı da25gösterilir. Diğer elektrotlar RF yere korunurken bir RF voltaj RF elektrotlar, çiftine uygulanır; RF voltaj tarafından oluşturulan ponderomotive potansiyel26 Radyal yönde iyonları confines. Birden çok DC elektrotlar RF elektrotlar dışında uygulanan doğru akım (DC) gerilim boyuna yönde iyonları hapsedin. RF elektrot arasındaki iç raylar transvers düzlemde toplam potansiyel asıl eksenlerini eğimli yardımcı olmak üzere tasarlanmıştır. Bir DC gerilim set tasarımı için metodoloji Ek belgedahil. Buna ek olarak,27,28,29,30,31' temel geometrik parametre yüzey iyon kapanı fiş tasarlamak için daha fazla ayrıntı bulunabilir.
1. adımda tanıttı imalat yöntemi aşağıdaki yönleri dikkate alınarak tasarlanmıştır. İlk olarak, elektrot katmanı ve toprak katmanı arasında Dielektrik katmanı Katmanlar arasında elektriksel delinme önlemek için yeterince kalın olmalıdır. Genellikle, kalınlığı 10µm üzerinde olması gerekir. Kalın yalıtkan tabaka biriktirme sırasında kalan stres yatırılan filmlerden Selam substrat veya yatırılan filmleri için neden olabilir. Böylece, artık stres kontrol yüzey iyon tuzakları imalatı anahtar teknikleri biridir. Sokak ücretleri Dielektrik malzeme üzerinde hangi rasgele bir vardiyada dönüş sonuçlarını iyon pozisyon dağınık ultraviyole (UV) lazerler tarafından indüklenen çünkü İkincisi, iyon konum Dielektrik yüzeylere pozlama indirilmelidir. Açık alan çıkıntı elektrot yapıları tasarlama tarafından azaltılabilir. Bu iyon tuzakları ile elektrot çıkıntılar tipik deneysel koşullar32altında şarj için dirençli yüzey bildirilmiştir. Üçüncü, çeşitli yatırılan Filmler, dahil olmak üzere tüm malzemeler, 200 ° C yaklaşık 2 hafta boyunca pişirme dayanmak gerekir ve tüm malzemelerden fışkırması miktarını UHV ortamlarıyla uyumlu olmalıdır. Yüzey iyon kapanı cips microfabricated bu kağıt tasarımını başarıyla çeşitli deneyler32,33,34, kullanılan33, tuzak tasarımdan temel 35. daha sonra nötr atomların yükleme fotoğraf-bindirme için iyonize için bu tasarım bir slot çip ortasında içerdiğini unutmayın.
İyon kapanı çip fabrikasyon sonra çip monte ve elektrikle altın bağ kablo kullanarak çip taşıyıcı bağlı. Çip taşıyıcı sonra UHV odasında yüklenir. Bir tuzak küçük parça paket ve UHV odası tasarım hazırlanması için ayrıntılı bir yönerge Ek belgetemin edilmektedir.
Optik ve Elektriksel ekipman yanı sıra deneysel prosedürler hazırlanması için bindirme iyonları, 2. adımda ayrıntılarıyla açıkladı. Potansiyel ponderomotive tarafından tuzağa iyonları genellikle çevresindeki elektrik alanı, sürekli artar iyonların ortalama kinetik enerji dalgalanması tabi vardır. Lazer Doppler vardiyasında dayalı soğutma aşırı enerji iyonları hareket kaldırmak için kullanılabilir. Şekil 2 bir 174Yb+ iyon ve tarafsız 174Yb atom Basitleştirilmiş enerji düzeyi diyagramları gösterir. Foto-iyonizasyon tarafsız 174Yb atomların 399-nm lazer gerekirken Doppler 174Yb+ iyonları soğutma 369.5-nm lazer ve 935-nm lazer gerektirir. Adım 2.2 ve 2.3 bu lazerler yüzey iyon kapanı chip ve Foto-iyonizasyon için uygun koşullar bulmak için bir yordam için hizalamak için verimli bir yöntem açıklanmaktadır. Optik ve elektriksel bileşenlerin hazırlanır sonra iyonları bindirme nispeten basittir. Deneysel olarak sırası bindirme iyonları için adım 2.4 sunulur.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" width="1425">
	<tbody>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">photoresist used for 2-&#956;m spin coating</td>
			<td style="width:123px;">AZ Materials</td>
			<td style="width:381px;">AZ7220</td>
			<td style="width:629px;">Discontinued. Easily replaced by other alternative photoresist product.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">photoresist used for 6-&#956;m spin coating</td>
			<td>AZ Materials</td>
			<td>AZ4620</td>
			<td>Discontinued. Easily replaced by other alternative photoresist product.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ceramic chip carrier</td>
			<td>NTK</td>
			<td>IPKX0F1-8180BA</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">epoxy compound</td>
			<td>Epotek</td>
			<td>353ND</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="45">
			<td height="45" style="height:45px;width:293px;">Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) system</td>
			<td style="width:123px;">Oxford Instruments</td>
			<td style="width:381px;">PlasmaPro System100</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="56">
			<td height="56" style="height:56px;width:293px;">Low pressure chemical vapor deposition (LPCVD) system</td>
			<td style="width:123px;">Centrotherm</td>
			<td style="width:381px;">E-1200</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Furnace</td>
			<td style="width:123px;">Seltron</td>
			<td style="width:381px;">SHF-150</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Sputter</td>
			<td style="width:123px;">Muhan Vacuum</td>
			<td style="width:381px;">MHS-1500</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Manual aligner</td>
			<td style="width:123px;">Karl-Suss</td>
			<td style="width:381px;">MA-6</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Deep Si etcher</td>
			<td style="width:123px;">Plasma-Therm</td>
			<td style="width:381px;">SLR-770-10R-B</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="53">
			<td height="53" style="height:53px;width:293px;">Inductive coupled plasma (ICP) etcher</td>
			<td style="width:123px;">Oxford Instruments</td>
			<td style="width:381px;">PlasmaPro System100 Cobra</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Reactive ion etching (RIE) etcher</td>
			<td style="width:123px;">Applied Materials</td>
			<td style="width:381px;">P-5000</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Boundary element method (BEM) software</td>
			<td style="width:123px;">CPO Ltd.</td>
			<td style="width:381px;">Charged Particle Optics</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Single crystaline (100) silicon wafer</td>
			<td style="width:123px;">STC</td>
			<td style="width:381px;">4SWP02</td>
			<td style="width:629px;">100 mm / (100) / P-type / SSP / 525&#177;25 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">metal tubes</td>
			<td>Mcmaster-carr</td>
			<td>89935K69</td>
			<td>316 Stainless Steel Tubing, 0.042&#34; OD, 0.004&#34; Wall Thickness</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Yb piece</td>
			<td>Goodfellow</td>
			<td style="width:381px;">YB005110</td>
			<td>Ytterbium wire, purity 99.9%</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">enriched 171Yb</td>
			<td>Oak Ridge National Laboratory</td>
			<td>Yb-171</td>
			<td>https://www.isotopes.gov/catalog/product.php?element=Ytterbium</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">tantalum foil</td>
			<td>The Nilaco Corporation</td>
			<td>TI-453401</td>
			<td>0.25x130x100mm 99.5%</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Kapton-insulated copper wire</td>
			<td>Accu-glass</td>
			<td>18AWG (silver plated copper wire kapton insulted)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">residual gas analyzer (RGA)</td>
			<td>SRS</td>
			<td>RGA200</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">turbo pump</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>Twistorr84 FS</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">all-metal valve</td>
			<td>KJL</td>
			<td>manual SS All-Metal Angle Valves (CF flanged)</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Leak detector (used as a rough pump)</td>
			<td>Varian</td>
			<td>PD03</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ion gauges</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>UHV-24p</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ion pump</td>
			<td>Agilent</td>
			<td>VacIon Plus 20</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">NEG pump</td>
			<td>SAES Getters</td>
			<td>CapaciTorr D400</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">spherical octagon</td>
			<td>Kimball Physics</td>
			<td>MCF600-SphOct-F2C8</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">ZIF socket</td>
			<td>Tactic Electronics</td>
			<td>P/N 100-4680-002A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">multi-pin feedthroughs</td>
			<td>Accu-Glass</td>
			<td>6-100531</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">25 D-sub gender adapters</td>
			<td>Accu-Glass</td>
			<td>104101</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Recessed viewport</td>
			<td>Culham Centre for Fusion Energy</td>
			<td style="width:381px;">100CF 316LN+20.9 Re-Entrant 316 (Custom order)</td>
			<td style="width:629px;">Disc material: 60cv Fused Silica 4mm THK, TWE Lambda 1/10, 20/10 Scratch-Dig</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Recessed viewport AR coating</td>
			<td style="width:123px;">LaserOptik</td>
			<td style="width:381px;">AR355nm/0-6&#176; HT370-650nm/0-36&#176; on UHV (Custom order)</td>
			<td style="width:629px;">AR coating was performed in the middle of the fabrication of the recessed viewport</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">Digital-analog converter</td>
			<td style="width:123px;">AdLink</td>
			<td style="width:381px;">PCIe-6216V-GL</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Toptica</td>
			<td style="width:381px;">TA-SHG Pro</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Moglabs</td>
			<td style="width:381px;">ECD004 + 370LD10 + DLC102/HC</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">399nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Toptica</td>
			<td style="width:381px;">DL 100</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">935nm laser</td>
			<td style="width:123px;">Toptica</td>
			<td style="width:381px;">DL 100</td>
			<td style="width:629px;"></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm &#38; 399nm optical fiber</td>
			<td style="width:123px;">Coherent</td>
			<td style="width:381px;">NUV-320-K1</td>
			<td style="width:629px;">Patch cables are connectorized by Costal Connections.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">935nm optical fiber</td>
			<td style="width:123px;">GouldFiber Optics</td>
			<td style="width:381px;">PSK-000626</td>
			<td style="width:629px;">50/50 fiber beam splitter made of Corning HI-780 single mode fiber to combine 935nm and 638nm together.</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Wavelength meter</td>
			<td>High Finesse</td>
			<td>WSU-2</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">temporary mirror</td>
			<td>Thorlabs</td>
			<td>PF10-03-P01</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Dichroic mirror</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF647-SDi01-25x36</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">369.5nm &#38; 399nm collimator</td>
			<td>Micro Laser Systems</td>
			<td>FC5-UV-T/A</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">935nm collimator</td>
			<td>Sch&#228;fter + Kirchhoff</td>
			<td>60FC-0-M8-10</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">369.5nm focusing lens</td>
			<td style="width:123px;">CVI</td>
			<td style="width:381px;">PLCX-25.4-77.3-UV-355-399</td>
			<td>Focal length: ~163mm @ 369.5nm</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;width:293px;">399nm &#38; 935nm focusing lens</td>
			<td style="width:123px;">CVI</td>
			<td style="width:381px;">PLCX-25.4-64.4-UV-355-399</td>
			<td style="width:629px;">Focal length: ~137mm @ 399nm, ~143mm @ 935nm</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">imaging lens</td>
			<td>Photon Gear</td>
			<td>P/N 15470</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">369.5nm bandpass filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-370/6-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">399nm bandpass filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-395/11-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">IR filter</td>
			<td>Semrock</td>
			<td>FF01-650/SP-25</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">EMCCD camera</td>
			<td>Andor Technology</td>
			<td>DU-897U-CS0-EXF</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">PMT</td>
			<td>Hamamatsu</td>
			<td>H10682-210</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

experimental methods for trapping ions using microfabricated surface ion traps

Bir quadrupole Paul tuzak tuzağa iyonları bir kuantum bilgi işleme uygulamak için güçlü fiziksel adaylar kabul edilmiştir. Bu onların uzun tutarlılık zaman ve onların yeteneklilik-e doğru değiştirmek ve bireysel kuantum bit (qubits) algılamak gelir. Daha yakın yıllarda, microfabricated yüzey iyon tuzakları büyük ölçekli tümleşik qubit'e platformlar için daha fazla dikkat aldık. Bu kağıt iyon mikro-elektro-mekanik sistem (MEMS) teknolojisini kullanarak tuzakları için bir microfabrication metodoloji sunar, bir 14 µm kalınlığında Dielektrik katman ve metal imalat yöntemi dahil yapıları Dielektrik katman üzerinde çıkıntı. Buna ek olarak, 369.5 kullanarak iterbiyum (Yb) iyonları, izotop 174 (174Yb+) yakalama için deneysel bir işlem nm, 399 nm, ve 935 nm diyot lazerler açıklanmıştır. Birçok bilimsel ve mühendislik disiplinleri bu metodolojileri ve yordamlar içerir ve bu kağıt ilk ayrıntılı deneysel yordamlar sunar. Bu makalede açıklanan yöntemleri kolayca Yb iyonları izotop 171 (171Yb+), bindirme ve qubits manipülasyon için uzatılabilir.

Şekil 7 fabrikasyon iyon kapanı çipin tarama elektron Filmler (SEM) gösterir. RF elektrotlar, iç DC elektrotlar, dış DC elektrotlar ve yükleme yarık başarıyla imal. PECVD oksit birkaç adımda yatırılması çünkü Dielektrik sütun yan profil pürüzlü oldu. Birden çok ifade adımları kalın oksit Filmler artık stresin etkilerini en aza indirmek için kullanılmıştır. Bu daha fazla tartışmatanımlanır.

Şekil 8 microfabricated iyon kapanı çip kullanarak tuzağa beş 174Yb+ iyonları EMCCD görüntüsünü gösterir. Kapana kısılmış iyonları soğutma ile sürekli Doppler daha 24 h sürebilir. Kapana kısılmış iyonları sayısı 1 ile 20 arasında uygulanan DC gerilim set değiştirerek ayarlanabilir. Bu deneysel kurulum çok güvenilir ve sağlam ve şu anda operasyonda 50 ay olmuştur.
Şekil 9 eksenel yönde boyunca kapana kısılmış iyonları mekik gösterir. Şekil 9b iyon bulunduğu bundan Þekil 9a içinde DC potansiyel en az konumunu ayarlama DC gerilim değiştirerek yerlerinden olduğunu.
Şekil 10 Rabi salınım deneyler 171Yb+ iyon ile ilk sonuçlar gösterir. Sonuçları elde etmek için Ek belge içinde açıklanan ek kurulumları kullanılmıştır. Sonuçları bu yazıda açıklandığı deneysel kurulumunun potansiyel bir uygulama göstermek için dahil edildi.
<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig1.jpg"> 
Şekil 1: yüzey iyon kapanı şematik. (bir) kırmızı noktalar kapana kısılmış iyonları temsil eder. Kahverengi ve sarı elektrotlar RF ve DC elektrotlar, sırasıyla gösterir. Gri ok elektrik alanı yön RF voltaj olumlu aşamasında göstermek. Şematik çizilmez Not ölçek. (b) dikey boyutlar elektrot yapısı. (c) lateral boyutları elektrot yapısı. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig1large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 2" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig2.jpg"> 
Resim 2: 174Yb+ iyon ve tarafsız 174Yb atom enerji düzeyi diyagramlar Basitleştirilmiş. (bir) zaman bir 369.5 nm lazer rezonans kırmızı tarafı (daha düşük frekans) detuned, 2P1/2 ve 2S1/2 arasında bir Bisiklete binme geçiş iyon Kinetik enerjisini Doppler nedeniyle azaltır. etkisi. Bazen, küçük ama sonlu dallanma oranı 2D3/2 2P1/2 elektron çürüme yapar ve 935-nm lazer elektron ana Bisiklete binme geçiş için geri dönüş için gereklidir. Elektron da 2F7/2 düzeyine bir kez saat başına ortalama, çürük ve 638 nm lazer 2F7/2 devlet dışarı pompalamak olabilir, ama bu basit sistem38için gerekli değildir. Ket gösteriminde değerleri niceleme eksen mJboyunca toplam açısal momenta J projeksiyonlar temsil eder. (nötr atomların fırın, bir iki fotonlu emme işlemi buharlaşıp iyonizeb) kullanılan39oldu. 399 nm lazer bir elektron 1P1 durum için heyecanlı ve Doppler soğutma için 369.5 nm foton heyecanlı elektron iyon kaldırmak gerekenden daha fazla enerji vardı. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 3" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig3.jpg"> 
Şekil 3: imalat işlem akışı bir yüzey iyon kapanı. (bir) termal oksidasyonu bir 5000 kalın Å SiO2 katman ve LPCVD 2.000 kalın Å Si3N4 katmanın büyümeye. (b) gravür 1,5 µm kalınlığında sputter Al katmanın ifade ve ICP. (c) bir 14 birikimi µm kalınlığında SiO2 katman PECVD süreçleri kullanarak gofret her iki tarafında. (d) bir RIE (e) işlemiyle gofret cephesinde yatırılır 14 µm kalınlığında SiO2 tabakasının biçimlenme desenlendirme 14 µm kalınlığında SiO2 tabakasının yatırılır RIE işlemiyle gofret arkasında. (f) devrilmesinden sonra 1,5 µm kalınlığında Al katmanı ve bir 1 µm kalınlığında PECVD SiO2 kat tekledi. (g) desenlendirme ICP işlemiyle 1,5 µm kalınlığında Al katmanı ve bir RIE kullanarak 1 µm kalınlığında SiO2 kat işlem. (h) desenlendirme 14 µm kalınlığında SiO2 katman bir RIE işlemiyle gofret cephesinde yatırılır. (Ben) desenlendirme 5000 Å-kalın SiO2 katman ve 2.000 Å-kalın Si3N4 katmanlı bir RIE kullanarak işlem. (j) silikon substrat 450 DRIE µm gofret arkasından. (k) Al elektrotlar ve Dielektrik ayağı yanağında SiO2 tabakasının ıslak-gravür. (l) silikon substrat DRIE işlem aracılığıyla önden nüfuz. Şemaları çizilmez Not ölçek. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig3large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 4" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig4.jpg"> 
Şekil 4: iyonları tuzağa düşürmek için kullanılan ayarla DC gerilimi örneği. İç raylar için uygulanan gerilim asimetrik elektrik alanının toplam potansiyel transvers düzlemde asıl eksenlerini yatırmak için yatay yönde telafi edebilirsiniz. Gerilim set tarafından oluşturulan Aksiyel tuzak frekans 550 kHz yapıldı. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig4large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Ether.Within-sayfa = "1" ><img alt="Figure 5" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig5v2.jpg"> 
Şekil 5: optik kurulumunun şematik. Üç diyot lazerler bindirme konumunda üst üste hizalanır. UHV odası gömme viewport görüntüleme lens yerleştirilmesini sağlayan çip mümkün olduğunca yakın yüzey. Bir flip-ayna yerleştirilen görüntü objektif ve EMCCD arasında ya da bir foton çarpılır tüp (PMT) kullanarak iyon Floresans seçici izlenmesi için izin verir veya bir EMCCD. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig5v2large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 6" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig6.jpg"> 
Şekil 6: inşa optik kurulum görüntülerini. (bir) A bobin dejenere enerji düzeyleri iterbiyum iyonlar zarar verebilir bir manyetik alan oluşturmak için odası açık görüntüleme çerçevesinin yara. (b) 399 direksiyon için optik kurulum nm ve 935 nm kirişler. Kırmızı ve yeşil çizgiler 935 ışık yolunu gösterir nm ve 399 nm lazerler, anılan sıraya göre. (c) yapılandırmasını görüntüleme sistemi, flip-ayna, görüntüleme lens, EMCCD ve ödeme de dahil olmak üzere Kapana kısılmış iyonları yayılan Floresans yolu flip-ayna tarafından belirlenebilir. Yeşil ve beyaz okları Floresans yolunu EMCCD ve Devresel ödeme, sırasıyla izlenmekte belirtiniz. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig6large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 7" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig7.jpg"> 
Şekil 7: yüzey iyon kapanı sonuçlarını imalat. (bir) çip düzeni genel bakış. (b) birden çok dış DC elektrotlar gösterir çip düzeninin büyütülmüş görüntüsü. (c) yükleme yuvası gösterir çip düzeninin büyütülmüş görüntüsü. (d) bir kesit görünümünü yükleme yuvası delici önce bindirme bölge. (e) bir kesit görünümü yükleme yuvası Penetran sonra bindirme bölgesinin. (f) A oksit sütun kesit görünümü büyütülmüş. Oksit ayağı duvarlar pürüzlü ve çıkıntı uzunlukları hangi SiO2 ayrı olarak yatırılan 3,5 µm kalınlığında SiO2 katmanları arasında arabirimler de düzgün olmayan etch oranının atfedilir yeterli değildir. (g) A yukarıdan bir DC elektrot tel bağlar ped. (h) A kesit görünümünü bir yolu ile. Oksit sütunlar eğimli profillerine izin ver DC elektrot ve toprak katmanı bağlantısı sırasında dolgu yerine oksit ayağı duvardan Al katmanda birikimi için electroplating bir işlemi ile delik üzerinden. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig7large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 8" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig8.jpg"> 
Şekil 8: bir EMCCD resim beş 174Yb+ iyonlar kapana microfabricated iyon kapanı çipte. Yüzey tuzak elektrot yapının görüntüsünü ayrı ayrı çekildi ve görüntüleri kapana kısılmış iyon ve elektrotlar netlik için kombine edilmiştir. Yoğunluğu efsane kutusundaki piksellere yalnızca için geçerlidir. Kalın ok 369.5 nm lazer ışını yolunu gösterir ve ince oklar x - ve z-bileşenleri foton momentum temsil eder. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig8large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 9" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig9.jpg"> 
Şekil 9: bir doğrusal zincir içinde kapana kısılmış iyonları Aksiyel potansiyelini düzeltilmesi. (bir) yedi iyonları kapanın ortasına. (b) iyonları shuttled onlarca mikrometre vardı. (c) iyon dize eksenel yönde sıkılmış. Bu rakam en iyi ayrı olarak yüklenen bir film görülüyor. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig9large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
<img alt="Figure 10" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/56060/56060fig10.jpg"> 
Şekil 10: Rabi salınım arasında deneysel sonuçlar | 0 <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> ve | 1 <img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> Birleşik. | 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> 2S1/2olarak tanımladığınız | F = 0, mF= 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> 171Yb+ iyon devlet ve | 1<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> 2S1/2olarak tanımladığınız | F = 1, mF= 0<img alt="Image 1" src="/files/ftp_upload/56060/56060img1.jpg"> </img> devlet. Rabi salınım 12.6428-GHz mikrodalga tarafından indüklenen. Bloch küreler arsa üzerinde farklı zamanlarda ilgili kuantum Birleşik göster. <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/56060fig10large.jpg" target="_blank">Bu rakam daha büyük bir versiyonunu görüntülemek için buraya tıklayınız.</a>
Ek belge: <a href="//ecsource-jove-com.remotexs.ntu.edu.sg/files/ftp_upload/56060/jove-56060_Supplementary_Document.pdf" target="_blank">Bu belgeyi karşıdan yüklemek için buraya tıklayınız.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps at JoVE.com

Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Bu kağıt yüzey iyon tuzakları için bir microfabrication metodoloji yanı sıra ayrıntılı deneysel yönerge bindirme iterbiyum iyonları için bir oda sıcaklık ortamında sunar.

Microfabricated kullanarak iyonları bindirme için deneysel yöntemleri iyon tuzakları yüzey

Ions trapped in a quadrupole Paul trap have been considered one of the strong physical candidates to implement quantum information processing. This is due ...

experimental-methods-for-trapping-ions-using-microfabricated-surface

Nanyang Technological University

Research

JoVE Journal

Engineering

13.4K Görüntüleme.  Seoul National University. Bu kağıt yüzey iyon tuzakları için bir microfabrication metodoloji yanı sıra ayrıntılı deneysel yönerge bindirme iterbiyum iyonları için bir oda sıcaklık ortamında sunar.

Video: Experimental Methods for Trapping Ions Using Microfabricated Surface Ion Traps

Optical Trapping of Nanoparticles

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping and manipulating small biological particles. Ashkin and co-workers first demonstrated optical tweezers using a single focused beam1. The single beam trap can be described accurately using the perturbative gradient force formulation in the case of small Rayleigh regime particles1. In the perturbative regime, the optical power required for trapping a particle scales as the inverse fourth power of the particle size. High optical powers can damage dielectric particles and cause heating. For instance, trapped latex spheres of 109 nm in diameter were destroyed by a 15 mW beam in 25 sec1, which has serious implications for biological matter2,3.
A self-induced back-action (SIBA) optical trapping was proposed to trap 50 nm polystyrene spheres in the non-perturbative regime4. In a non-perturbative regime, even a small particle with little permittivity contrast to the background can influence significantly the ambient electromagnetic field and induce a large optical force. As a particle enters an illuminated aperture, light transmission increases dramatically because of dielectric loading. If the particle attempts to leave the aperture, decreased transmission causes a change in momentum outwards from the hole and, by Newton's Third Law, results in a force on the particle inwards into the hole, trapping the particle. The light transmission can be monitored; hence, the trap can become a sensor. The SIBA trapping technique can be further improved by using a double-nanohole structure.
The double-nanohole structure has been shown to give a strong local field enhancement5,6. Between the two sharp tips of the double-nanohole, a small particle can cause a large change in optical transmission, thereby inducing a large optical force. As a result, smaller nanoparticles can be trapped, such as 12 nm silicate spheres7 and 3.4 nm hydrodynamic radius bovine serum albumin proteins8. In this work, the experimental configuration used for nanoparticle trapping is outlined. First, we detail the assembly of the trapping setup which is based on a Thorlabs Optical Tweezer Kit. Next, we explain the nanofabrication procedure of the double-nanohole in a metal film, the fabrication of the microfluidic chamber and the sample preparation. Finally, we detail the data acquisition procedure and provide typical results for trapping 20 nm polystyrene nanospheres.

The following setup approach details low power optical trapping of dielectric nanoparticles using a double-nanohole in metal film.

Nanopartiküllerin Optik Yakalama

Optical trapping is a technique for immobilizing and manipulating small objects in a gentle way using light, and it has been widely applied in trapping ...

Mühendislik

Characterization of Surface Modifications by White Light Interferometry: Applications in Ion Sputtering, Laser Ablation, and Tribology Experiments

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. From the measured surface, 3D topographic maps can be subsequently analyzed using a variety of software packages to extract the information that is needed.
In this article we describe how white light interferometry, and optical profilometry (OP) in general, combined with generic surface analysis software, can be used for materials science and engineering tasks. In this article, a number of applications of white light interferometry for investigation of surface modifications in mass spectrometry, and wear phenomena in tribology and lubrication are demonstrated. We characterize the products of the interaction of semiconductors and metals with energetic ions (sputtering), and laser irradiation (ablation), as well as ex situ measurements of wear of tribological test specimens.
Specifically, we will discuss:
<ol class="lroman">
	<li>Aspects of traditional ion sputtering-based mass spectrometry such as sputtering rates/yields measurements on Si and Cu and subsequent time-to-depth conversion.</li>
	<li>Results of quantitative characterization of the interaction of femtosecond laser irradiation with a semiconductor surface. These results are important for applications such as ablation mass spectrometry, where the quantities of evaporated material can be studied and controlled via pulse duration and energy per pulse. Thus, by determining the crater geometry one can define depth and lateral resolution versus experimental setup conditions.</li>
	<li>Measurements of surface roughness parameters in two dimensions, and quantitative measurements of the surface wear that occur as a result of friction and wear tests.</li>
</ol>
Some inherent drawbacks, possible artifacts, and uncertainty assessments of the white light interferometry approach will be discussed and explained.

White light microscope interferometry is an optical, noncontact and quick method for measuring the topography of surfaces. It is shown how the method can be applied toward mechanical wear analysis, where wear scars on tribological test samples are analyzed; and in materials science to determine ion beam sputtering or laser ablation volumes and depths.

İyon Püskürtme Uygulamaları, Lazer Ablasyon ve Triboloji Deneyler: Beyaz Işık Interferometre ile yüzey modifikasyonları Karakterizasyonu

In materials science and engineering it is often necessary to obtain quantitative measurements of surface topography with micrometer lateral resolution. ...

Characterization of Electrode Materials for Lithium Ion and Sodium Ion Batteries Using Synchrotron Radiation Techniques

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. During insertion or removal of alkali metal ions, the redox states of transition metals in the compounds change and structural transformations such as phase transitions and/or lattice parameter increases or decreases occur. These behaviors in turn determine important characteristics of the batteries such as the potential profiles, rate capabilities, and cycle lives. The extremely bright and tunable x-rays produced by synchrotron radiation allow rapid acquisition of high-resolution data that provide information about these processes. Transformations in the bulk materials, such as phase transitions, can be directly observed using X-ray diffraction (XRD), while X-ray absorption spectroscopy (XAS) gives information about the local electronic and geometric structures (e.g.&#160;changes in redox states and bond lengths). In situ experiments carried out on operating cells are particularly useful because they allow direct correlation between the electrochemical and structural properties of the materials. These experiments are time-consuming and can be challenging to design due to the reactivity and air-sensitivity of the alkali metal anodes used in the half-cell configurations, and/or the possibility of signal interference from other cell components and hardware. For these reasons, it is appropriate to carry out ex situ experiments (e.g.&#160;on electrodes harvested from partially charged or cycled cells) in some cases. Here, we present detailed protocols for the preparation of both ex situ and in situ samples for experiments involving synchrotron radiation and demonstrate how these experiments are done.

We describe the use of synchrotron X-ray absorption spectroscopy (XAS) and X-ray diffraction (XRD) techniques to probe details of intercalation/deintercalation processes in electrode materials for Li-ion and Na-ion batteries. Both in situ and ex situ experiments are used to understand structural behavior relevant to the operation of devices

Sinkrotron Radyasyon Teknikleri Kullanarak Lityum İyon ve Sodyum iyon piller için elektrot Malzemelerin Karakterizasyonu

Intercalation compounds such as transition metal oxides or phosphates are the most commonly used electrode materials in Li-ion and Na-ion batteries. ...

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric vehicles.1,2 However, many challenges, such as energy density and battery lifetimes, need to be overcome before this particular battery technology can be widely implemented in such applications.3 This research is challenging, and we outline a method to address these challenges using in situ NPD to probe the crystal structure of electrodes undergoing electrochemical cycling (charge/discharge) in a battery. NPD data help determine the underlying structural mechanism responsible for a range of electrode properties, and this information can direct the development of better electrodes and batteries.
We briefly review six types of battery designs custom-made for NPD experiments and detail the method to construct the &#8216;roll-over&#8217; cell that we have successfully used on the high-intensity NPD instrument, WOMBAT, at the Australian Nuclear Science and Technology Organisation (ANSTO). The design considerations and materials used for cell construction are discussed in conjunction with aspects of the actual in situ NPD experiment and initial directions are presented on how to analyze such complex in situ data.

In Situ Neutron Powder Diffraction Using Custom-made Lithium-ion Batteries

We describe the design and construction of an electrochemical cell for the examination of electrode materials using in situ neutron powder diffraction (NPD). We briefly comment on alternate in situ NPD cell designs and discuss methods for the analysis of the corresponding in situ NPD data produced using this cell.

Yerinde Nötron Toz Kırınım olarak Ismarlama Lityum-iyon Piller kullanma

Li-ion batteries are widely used in portable electronic devices and are considered as promising candidates for higher-energy applications such as electric ...

Surface Enhanced Raman Spectroscopy Detection of Biomolecules Using EBL Fabricated Nanostructured Substrates

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules is reported. The entire sequence of relevant experimental steps is described, involving the fabrication of nanostructured substrates using electron beam lithography, immobilization of biomolecules on the substrates, and their characterization utilizing surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS). Three different designs of nano-biological systems are employed, including protein A, glucose binding protein, and a dopamine binding DNA aptamer. In the latter two cases, the binding of respective ligands, D-glucose and dopamine, is also included. The three kinds of biomolecules are immobilized on nanostructured substrates by different methods, and the results of SERS imaging are reported. The capabilities of SERS to detect vibrational modes from surface-immobilized proteins, as well as to capture the protein-ligand and aptamer-ligand binding are demonstrated. The results also illustrate the influence of the surface nanostructure geometry, biomolecules immobilization strategy, Raman activity of the molecules and presence or absence of the ligand binding on the SERS spectra acquired.

We describe the fabrication and characterization of nano-biological systems interfacing nanostructured substrates with immobilized proteins and aptamers. The relevant experimental steps involving lithographic fabrication of nanostructured substrates, bio-functionalization, and surface-enhanced Raman spectroscopy (SERS) characterization, are reported. SERS detection of surface-immobilized proteins, and probing of protein-ligand and aptamer-ligand binding is demonstrated.

Yüzey EBL Fabrikasyon Nanostructured Alt Tabakalar Kullanma biyomoleküllerin Raman Spektroskopisi Algılama Geliştirilmiş

Fabrication and characterization of conjugate nano-biological systems interfacing metallic nanostructures on solid supports with immobilized biomolecules ...

Speciation and Bioavailability Measurements of Environmental Plutonium Using Diffusion in Thin Films

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can potentially contribute to the exposure of biota and humans. The diffusive gradients in thin films technique is introduced here for in-situ measurements of Pu bioavailability and speciation. A diffusion cell constructed for laboratory experiments with Pu and the newly developed protocol make it possible to simulate the environmental behavior of Pu in model solutions of various chemical compositions. Adjustment of the oxidation states to Pu(IV) and Pu(V) described in this protocol is essential in order to investigate the complex redox chemistry of plutonium in the environment. The calibration of this technique and the results obtained in the laboratory experiments enable to develop a specific DGT device for in-situ Pu measurements in freshwaters. Accelerator-based mass-spectrometry measurements of Pu accumulated by DGTs in a karst spring allowed determining the bioavailability of Pu in a mineral freshwater environment. Application of this protocol for Pu measurements using DGT devices has a large potential to improve our understanding of the speciation and the biological transfer of Pu in aquatic ecosystems.

The technique of diffusive gradients in thin films (DGT) is proposed for speciation studies of plutonium. This protocol describes diffusion experiments probing the behavior of Pu(IV) and Pu(V) in presence of organic matter. DGTs deployed in a karstic spring allow assessment of the bioavailability of Pu.

İnce Filmlerde Difüzyon kullanma Çevre Pluton&#39;un Türleşme ve biyoyararlanımı Ölçümleri

The biological uptake of plutonium (Pu) in aquatic ecosystems is of particular concern since it is an alpha-particle emitter with long half-life which can ...

Advanced Experimental Methods for Low-temperature Magnetotransport Measurement of Novel Materials

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film synthesis) for the purpose of exploratory materials research. Certain materials pose a challenge wherein the traditional bulk Hall bar device fabrication method is insufficient to produce a measureable device for sample transport measurement, principally because the single crystal size is too small to attach wire leads to the sample in a Hall bar configuration. This can be, for example, because the first batch of a new material synthesized yields very small single crystals or because flakes of samples of one to very few monolayers are desired. In order to enable rapid characterization of materials that may be carried out in parallel with improvements to their growth methodology, a method of device fabrication for very small samples has been devised to permit the characterization of novel materials as soon as a preliminary batch has been produced. A slight variation of this methodology is applicable to producing devices using exfoliated samples of two-dimensional materials such as graphene, hexagonal boron nitride (hBN), and transition metal dichalcogenides (TMDs), as well as multilayer heterostructures of such materials. Here we present detailed protocols for the experimental device fabrication of fragments and flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate and subsequent measurement in a commercial superconducting magnet, dry helium close-cycle cryostat magnetotransport system at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

We describe the methodology of mechanical exfoliation and deposition of flakes of novel materials with micron-sized dimensions onto substrate, fabrication of experimental device structures for transport experimentation, and the magnetotransport measurement in a dry helium close-cycle cryostat at temperatures down to 0.300 K and magnetic fields up to 12 T.

Yeni Malzemelerin Düşük sıcaklık Magnetotransport Ölçüm İleri Deneysel Yöntemler

Novel electronic materials are often produced for the first time by synthesis processes that yield bulk crystals (in contrast to single crystal thin film ...

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor compression based cooling process. Nickel-Titanium (Ni-Ti) based alloy systems, especially, show large elastocaloric effects. Furthermore, exhibit large latent heats which is a necessary material property for the development of an efficient solid-state based cooling process. A scientific test rig has been designed to investigate these processes and the elastocaloric effects in SMAs. The realized test rig enables independent control of an SMA&#39;s mechanical loading and unloading cycles, as well as conductive heat transfer between SMA cooling elements and a heat source/sink. The test rig is equipped with a comprehensive monitoring system capable of synchronized measurements of mechanical and thermal parameters. In addition to determining the process-dependent mechanical work, the system also enables measurement of thermal caloric aspects of the elastocaloric cooling effect through use of a high-performance infrared camera. This combination is of particular interest, because it allows illustrations of localization and rate effects &#8212; both important for efficient heat transfer from the medium to be cooled.
The work presented describes an experimental method to identify elastocaloric material properties in different materials and sample geometries. Furthermore, the test rig is used to investigate different cooling process variations. The introduced analysis methods enable a differentiated consideration of material, process and related boundary condition influences on the process efficiency. The comparison of the experimental data with the simulation results (of a thermomechanically coupled finite element model) allows for better understanding of the underlying physics of the elastocaloric effect. In addition, the experimental results, as well as the findings based on the simulation results, are used to improve the material properties.

Experimental methods for investigation of solid state cooling processes and characterization of elastocaloric material properties of Shape Memory Alloys (SMA) are presented. A custom-built test rig has been designed for controlling and comprehensive monitoring of elastocaloric cooling processes. Furthermore, it provides a validation platform for thermomechanically coupled modeling approaches.

Şekil Bellek İncelenmesi Tabanlı Elastocaloric Soğutma Süreçler ve Model Doğrulama için Deneysel Yöntemler

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Emission Spectroscopic Boundary Layer Investigation during Ablative Material Testing in Plasmatron

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution for future high-speed reentry missions. But despite the advancements made since Apollo, heat flux prediction remains an imperfect science and engineers resort to safety factors to determine the TPS thickness. This goes at the expense of embarked payload, hampering, for example, sample return missions. 
Ground testing in plasma wind-tunnels is currently the only affordable possibility for both material qualification and validation of material response codes. The subsonic 1.2MW Inductively Coupled Plasmatron facility at the von Karman Institute for Fluid Dynamics is able to reproduce a wide range of reentry environments. This protocol describes a procedure for the study of the gas/surface interaction on ablative materials in high enthalpy flows and presents sample results of a non-pyrolyzing, ablating carbon fiber precursor. With this publication, the authors envisage the definition of a standard procedure, facilitating comparison with other laboratories and contributing to ongoing efforts to improve heat shield reliability and reduce design uncertainties.
The described core techniques are non-intrusive methods to track the material recession with a high-speed camera along with the chemistry in the reactive boundary layer, probed by emission spectroscopy. Although optical emission spectroscopy is limited to line-of-sight measurements and is further constrained to electronically excited atoms and molecules, its simplicity and broad applicability still make it the technique of choice for analysis of the reactive boundary layer. Recession of the ablating sample further requires that the distance of the measurement location with respect to the surface is known at all times during the experiment. Calibration of the optical system of the applied three spectrometers allowed quantitative comparison. At the fiber scale, results from a post-test microscopy analysis are presented.

Development of new ablative materials and their numerical modeling requires extensive experimental investigation. This protocol describes procedures for material response characterization in plasma flows with the core techniques being non-intrusive methods to track the material recession along with the chemistry in the reactive boundary layer by emission spectroscopy.

Plazmatronun ablatif Malzeme Test sırasında Emisyon Spektroskopik Sınır Tabaka İncelenmesi

Ablative Thermal Protection Systems (TPS) allowed the first humans to safely return to Earth from the moon and are still considered as the only solution ...

Subsurface Defect Localization by Structured Heating Using Laser Projected Photothermal Thermography

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering thermal wave fields that are disturbed by the defect. This effect is measured and used to locate the defect. We form the destructively interfering wave fields by using a modified projector. The original light engine of the projector is replaced with a fiber-coupled high-power diode laser. Its beam is shaped and aligned to the projector&#39;s spatial light modulator and optimized for optimal optical throughput and homogeneous projection by first characterizing the beam profile, and, second, correcting it mechanically and numerically. A high-performance infrared (IR) camera is set up according to the tight geometrical situation (including corrections of the geometrical image distortions) and the requirement to detect weak temperature oscillations at the sample surface. Data acquisition can be performed once a synchronization between the individual thermal wave field sources, the scanning stage, and the IR camera is established by using a dedicated experimental setup which needs to be tuned to the specific material being investigated. During data post-processing, the relevant information on the presence of a defect below the surface of the sample is extracted. It is retrieved from the oscillating part of the acquired thermal radiation coming from the so-called depletion line of the sample surface. The exact location of the defect is deduced from the analysis of the spatial-temporal shape of these oscillations in a final step. The method is reference-free and very sensitive to changes within the thermal wave field. So far, the method has been tested with steel samples but is applicable to different materials as well, in particular to temperature sensitive materials.

This method aims at locating vertical subsurface defects. Here, we couple a laser with a spatial light modulator and trigger its video input to heat a sample surface deterministically with two anti-phased modulated lines while acquiring highly resolved thermal images. The defect position is retrieved from evaluating thermal wave interference minima.

Lazerle Projeksiyonlu Fototermal Termografi Kullanılarak Yapısal Isıtma Yöntemiyle Alt Yüzey Kusurlu Lokalizasyonu

The presented method is used to locate subsurface defects oriented perpendicularly to the surface. To achieve this, we create destructively interfering ...