【摘 要】
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强关联的量子多体系统中有着丰富复杂的物理现象,如高温超导、巨磁电阻等效应,对未来科技有重要意义,吸引着大量物理学家探索其中,但其在理论理解和实验验证上都是个重大挑战。超冷费米气体作为一种实验室可制备的多体强关联体系,在研究量子多体现象中发挥着重要的作用。高分辨率的超冷原子原位成像技术为超冷原子气体实验提供了更加精确直观的调控手段,可以对原子气体进行单格点探测和操控,使得直接观测原子气体空间结构和磁
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强关联的量子多体系统中有着丰富复杂的物理现象,如高温超导、巨磁电阻等效应,对未来科技有重要意义,吸引着大量物理学家探索其中,但其在理论理解和实验验证上都是个重大挑战。超冷费米气体作为一种实验室可制备的多体强关联体系,在研究量子多体现象中发挥着重要的作用。高分辨率的超冷原子原位成像技术为超冷原子气体实验提供了更加精确直观的调控手段,可以对原子气体进行单格点探测和操控,使得直接观测原子气体空间结构和磁性排序、探测原子关联和动力学过程成为可能,在研究从高温超导到量子磁性等物理现象中发挥着重大作用。超冷原子高分辨率成像系统的空间分辨率一般需要达到接近俘获激光波长的亚微米量级。然而商用的显微系统存在着工作距离短且无法补偿真空视窗引入成像系统的像差等问题,无法用于搭建该超冷原子高分辨率成像系统。本文针对这一问题专门设计了满足超冷原子高分辨率原位成像系统所需求的可校正像差、大数值孔径、长工作距离的显微物镜系统。该显微物镜系统由五个商用透镜组合而成,其数值孔径为0.55,具有14mm的工作距离,在200μm×200μm全视场范围内600lp/mm处的调制传递函数值均大于0.45,成像质量高。其校正了由真空视窗带入成像系统的像差,大大提高了真空系统内的超冷原子原位成像的分辨率。同时,本文还对显微物镜系统进行了公差分析,并实际加工装调了该显微物镜系统。最后我们采用分辨率板和针孔点光源成像两种方法测试了显微物镜系统的实际分辨率,该系统在671nm的设计波长下通过厚3.35mm的窗片成像时,在200μm×200μm视场范围内实现了亚微米的分辨率。
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