本平台采用 ⁴⁰Ca⁺ 线性 Paul 阱。主工作台将囚禁、三轴冷却、多离子平衡与逐像元相机数据联动,所有秒数均为模型的物理时间;时间倍率只加快播放。
射频与电场
Vpk = √(2ηP Q / Ω₀Ceff) × H(Ω) q = 2eVpk / (mr₀²Ω²)
Vpk 是两对电极的差分零峰电压,Ceff 依同一能量约定定义,Q 为耗散/标定有效 Q,ηP 是耗散功率。默认 C、η 和 ±5% 预算是虚拟参数,未经真实设备标定。数值 Floquet 判断稳定性;独立 RF 时间积分提供步长收敛对照。
有限电极电场与单离子轨迹
“电场与轨迹”对四根有限圆柱电极与两枚中空端电极求解真空 Laplace 边值问题。使用三维有限差分与 SOR 迭代,在有限接地计算盒内确定单位电压解。曲面采用解析交点距离的 Shortley–Weller 差分,电势及场的空间插值仍需通过网格加密核验;迭代残差不等于场的空间误差。电场、赝势及单离子 RF 时间积分使用同一数值解,显示 h 与 h/2 的轨迹差。几何与三维电极共用参数,未采用实物 CAD 标定。
隔振支承
“隔振支撑”显示四气浮柱、封闭柔性膜片、浮动顶盘、橡胶底脚和三路调平阀;阀A供A+D并联。高度触杆为弱接触感测,不承载。公共调压器和软管固定于地面侧,未用刚性杆跨过隔振头。760 mm是本图示意台高;压力表不显示未计算数据,未求解气压、载荷或隔振传递率。
光学遮挡与预接线
镜面角度指向镀膜正面的外法线,只有正面入射发生反射;镜背、基片与镜架吸收光。镜、透镜与物镜为被动器件,没有电源开关,旧配置的禁用标记不取消其光学作用。激光及仪器外壳、底座支杆、台面、金属腔壁、真实窗口孔口和阱电极共同参与解析几何遮挡,荧光收集与成像路径也检查遮挡。剖视只改变显示,关闭器件不移除实体。被挡光线不能在截断点之后继续照明;在离子之后截束不消除已到达离子的光。此模型使用几何主光线与Gaussian q传播,各有限孔径计入Gaussian功率截光;成像以保守接受锥和96条瞳面射线估计机械遮挡及窗透射。面板NA对应可见可调光阑。未求解衍射、表面散射的空间分布、部分瞳的波动PSF、高倾角像差或机械碰撞;细线缆、小螺钉和螺纹不参与遮挡。
电子仪器按固定支路预接线;选择型号替换接入仪器,不需手工拉线。RF源经放大器和平衡谐振器,以双芯馈通分别接两对RF±电极,电位分别为差分电压的±1/2;每杆有集成RF耦合电容和独立滤波DC偏置,端帽另接公共DC。缺少谐振器时电极RF为零,上游源和功放仍可有输出。100:1差分探头接示波器,显示原始输入与电极折算,有限系统带宽和采样率决定衰减及混叠。DC、真空泵与稳频有相应固定支路;灰色电缆表示停用。AOM有独立集成RF驱动与选级组件;关闭驱动后工作衍射支路中断,内部零级废光不显示。本版电子设备位置不计算电缆损耗,但外壳会挡光。
光电离与成像光路
423 nm激发中性钙,375 nm完成第二步电离;两台激光需同时开启并照到阱区,钙原子源另外供给中性原子。375/423和397/866分别用双色镜合束,共用聚焦透镜。参考冷却光与成像轴约90°,397 nm窄带滤光片衰减375、423和866 nm背景,同时也使荧光通量降低。397 nm背景散射仍在通带内;本版使用声明的经验系数估算其均值,不代表实物散射标定。
三轴激光冷却
397/866 nm 使用含受激发射、分支比和统计权重的非相干 S/P/D 布居方程。按实际光束方向计算各轴力、反冲扩散和温度,并对速度与微运动相位积分。默认冷却光在三个本征轴上均有投影;没有轴向投影的模式不会自动获得相同温度。
晶体与像元
三维库仑能量极小化产生多离子平衡位置;完整 Hessian 给出正常模与软模。模式热协方差投影至相机,光学 PSF 对像元面积积分,再采样 Poisson 光电子、有限 EM 增益、读出噪声及 ADC。原始 CSV 和自动拉伸图像对应同一数值帧。
适用边界
主工作台冷却、晶体与荧光仍以局部四极模型计算;有限电极面板的单离子探针独立计算,不代表已装载或冷却。有限场未包含腔体屏蔽、介质与加工误差。晶体为谐振赝势中的局部平衡,热像使用小振幅高斯近似,不是完整多体 RF 分子动力学。原子模型未包含 Zeeman 暗态、CPT 与相干 Bloch 动力学。气体损失概率、装载效率、电路参数与相机参数需在真实装置中标定。
有限电极场与误差核验 ↗ 原子、真空与 RF 公式 ↗ 动力学与独立基准 ↗ 相机采样与标定 ↗ 本版检查与已知近似 ↗