Title: Fabrication of optic and electromagnetic devices for experiments with ultra cold atoms
Language: English
Authors: Fischer, Dominik
Qualification level: Diploma
Keywords: Mikrofabrikation; Atomchips; integrierte Floureszenzdetekoren; Supraleitende Mikrowellenresonatoren; Linsensysteme; Absorptionsimaging; ultrakalte Atome
micro-fabrication; atom chips; integrated flourescence detectors; superconducting microwave resonators; lens systems; absorption imaging; ultra cold atoms
Advisor: Schmiedmayer, Hannes-Jörg 
Assisting Advisor: Hessmo, Björn 
Issue Date: 2008
Number of Pages: 54
Qualification level: Diploma
Abstract: 
Das Ziel dieser Diplomarbeit war die Entwicklung und Fabrikation verschiedener Instrumente und Bauteile für so genannte Atomchipexperimente, die ultrakalte Atome im Mikrokelvin-Regime manipulieren und detektieren. Die erste Entwicklung betraf das Design und die Konstruktion eines Imagingsystems für ein Absorptionsimaging von ultrakalten vom Chip eingefangenen Atomen. Dieses Linsensystem wurde mithilfe eines optischen Ray-tracing-Programms entworfen. Mit dem endgültigen System wurden Bilder von einem Testgitter gemacht und mittels Fourieranalyse konnte der Kontrast in Abhängigkeit von der Auflösung dargestellt werden. Die ermittelte Auflösungsbegrenzung von 10µm stimmt mit dem simulierten Wert überein. Die zweite Aufgabe war das Verwenden von Methoden zur Herstellung integrierter Schaltkreise, wie optische Lithographie oder das Aufdampfen und Sputtern von Metallfilmen auf ein Substrat, für die Zwecke von Experimenten mit ultrakalten Atomen. Als erstes wurde der Atomchip selbst gebaut, welcher aus Golddrähten besteht, die elektromagnetische Fallen und Potentiale für neutrale Atome produzieren. Diese Drähte und damit die Potentiale werden mit einer Genauigkeit im Submikrometer-Bereich erzeugt. Für die Integration eines Floureszenzdetektors für einzelne Atome wurden Haltestrukturen aus SU-8 zur Ausrichtung von optischen Fasern geplant und gebaut. Als letztes wurde der Prozess zur Konstruktion von supraleitenden Mikrowellenresonatoren auf dem Chip aus Niob entwickelt.

The goal of this thesis was the development and fabrication of different devices for so-called atom chip experiments manipulating and detecting ultra cold atoms in the microkelvin regime. The first task was the design and construction of an imaging system for absorption imaging of ultra cold atoms trapped by the chip. The design of this lens system was done with the help of a ray tracing simulation program. The final system was characterized by taking pictures of test grating. With the help of Fourier analysis of these pictures the contrast in relation to the resolution was found. The limit of resolution was found at 10µm, which agreed with the simulated value. The second task was to use methods used in the micro-fabrication of integrated circuits, such as optical lithography, evaporation and sputtering metal films onto a substrate, to build devices for experiments with ultra cold atoms. At first the atom chip itself was built containing gold wires building electromagnetic traps and potentials for neutral atoms. These wires and therefore the potentials are built with a precision on the sub micrometer scale. For integrating a single atom fluorescence detector on the chip holding structures for the alignment of optical fibers are designed and built of SU-8. The final task was the construction of superconducting microwave resonators on the chip made of niobium.
URI: https://resolver.obvsg.at/urn:nbn:at:at-ubtuw:1-22932
http://hdl.handle.net/20.500.12708/11026
Library ID: AC05037206
Organisation: E141 - Atominstitut der Österreichischen Universitäten 
Publication Type: Thesis
Hochschulschrift
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