Please use this identifier to cite or link to this item: http://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/79552
Full metadata record
DC FieldValueLanguage
dc.contributor.advisorWaranont Anukool-
dc.contributor.authorNuttanan Tanasanchaien_US
dc.date.accessioned2024-06-21T10:44:35Z-
dc.date.available2024-06-21T10:44:35Z-
dc.date.issued2024-03-21-
dc.identifier.urihttp://cmuir.cmu.ac.th/jspui/handle/6653943832/79552-
dc.description.abstractAn atom gravimeter is an apparatus with very high precision and sensitivity for measuring gravity based on the interference of atomic wave packets. This instrument has applications in fundamental physics research, geophysics research, and exploration and monitoring. Our atom gravimeter is configured using a 50 cm atomic fountain. We employ 87Rb atoms as the test mass within an atom Mach-Zehnder interferometer, utilizing stimulated Raman transition techniques to manipulate the interferometer path. This study has two main objectives: the design and setup of an atom gravimeter based on an atomic fountain configuration, and the investigation of sensitivity improvements using a hollow laser beam in the Mach-Zehnder interferometer. For the first objective, we designed the gravimeter to include a 2D+ magneto-optical trap (2D+ MOT) and a 3D magneto-optical trap (3D MOT) to prepare a cold 87Rb atoms cloud, an atom interferometer section, and a detection system based on fluorescent imaging. For the second objective, we calculated the sensitivity improvement of the atom gravimeter. Assuming the 3D MOT produces 109 87Rb atoms at a temperature of 20 µK, we determined the hollow beam geometry to be a 2 cm tube diameter with a 2 mm tube thickness. Our calculations show that only about 25% of the atoms can be detected by the non-hollow beam gravimeter, resulting in a sensitivity of 2.528×10-5g per measurement. In contrast, the hollow beam confines all the measuring atoms within the imaging region, increasing the sensitivity to 6.4×10-6g per measurement, thus improving the sensitivity by 74.61%. However, we did not calculate the scattering rate of the atoms within the hollow beam region, which will need to be addressed in future work.en_US
dc.language.isoenen_US
dc.publisherเชียงใหม่ : บัณฑิตวิทยาลัย มหาวิทยาลัยเชียงใหม่en_US
dc.titleSensitivity improvement of atomic fountain gravimeter using a hollow laser beamen_US
dc.title.alternativeการปรับปรุงความไวของมาตรวัดอัตราเร่งเนื่องจากสนามโน้มถ่วงด้วยน้ำพุอะตอมโดยใช้ลำแสงเลเซอร์แบบกลวงen_US
dc.typeThesis
thailis.controlvocab.lcshLaser beams-
thailis.controlvocab.lcshLaser beams -- Scattering-
thailis.controlvocab.lcshPhysical optics-
thesis.degreedoctoralen_US
thesis.description.thaiAbstractมาตรวัดอัตราเร่งเนื่องจากสนามโน้มถ่วง คือ เครื่องมือที่มีความแม่นยำและความไวสูงมากสำหรับการวัดค่าอัตราเร่งเนื่องจากสนามโน้มถ่วงบนพื้นฐานของการแทรกสอดของกลุ่มคลื่นอะตอม เครื่องมือนี้มีการใช้ประโยชน์หลากหลายในการวิจัยด้านฟิสิกส์พื้นฐาน การวิจัยด้านธรณีฟิสิกส์ การสำรวจและเผ้าระวังมาตรวัดอัตราเร่งเนื่องจากสนามโน้มถ่วงของเราถูกสร้างด้วยโครงสร้างแบบน้ำพุอะตอมความสูง 50 เซนติเมตร อะตอมรูบิเดียม-87 ถูกใช้เป็นมวลทดสอบภายในมาตรวัดแทรกสอดเชิงอะตอมแบบมาช-เซนเดอร์ (atom Mach-Zehnder interferometer) และมีการใช้เทคนิคการกระตุ้นแบบรามาน (stimulated Raman transition) เพื่อจัดการเส้นทางของการแทรกสอด ในการศึกษานี้ มีจุดประสงค์หลัก 2 จุดประสงค์ ได้แก่ การออกแบบและติดตั้งมาตรวัดอัตราเร่งเนื่องจากสนามโน้มถ่วงโดยใช้โครงสร้างแบบน้ำพุอะตอม และการศึกษาการเพิ่มความไวของการวัดโดยใช้สำแสงเลเซอร์กลวงในมาตรวัดแทรกสอดเชิงอะตอมแบบมาช-เซนเดอร์ สำหรับจุดประสงค์ที่หนึ่ง เราออกแบบมาตรวัดอัตราเร่งเนื่องจากสนามโน้มถ่วงให้ประกอบไปด้วย กับดักทัศนศาสตร์แม่เหล็กสองมิติ (2D+ MOT) กับดักทัศนศาสตร์แม่เหล็กสามมิติ (3D MOT) เพื่อเตรียมกลุ่มอะตอมรูบิเดียม-87 เย็น ส่วนมาตรวัดแทรกสอดเชิงอะตอม และระบบตรวจจับอะตอมโดยการใช้การถ่ายภาพแบบฟลูออเรสเซนต์ (fluorescent imaging) สำหรับวัตถุประสงค์ที่สอง เราได้ทำการคำนวณการปรับปรุงความไวของมาตรวัดแทรกสอดเชิงอะตอม โดยการกำหนดเงื่อนไขของการเตรีมกลุ่มอะตอมเย็นโดยกับดักทัศนศาสตร์แม่เหล็กสามมิติให้มีอะตอมเย็นจำนวน 109 อะตอมที่มีอุณหภูมิ 20 ไมโครเคลวิน นอกจากนั้นยังได้กำหนดเรขาคณิตของลำแสงเลเซอร์แบบกลวงให้มีเส้นผ่านศูนย์กลางขนาด 2 เซนติเมตร และมีความหนาของท่อแสงขนาด 2 มิลลิเมตร การคำนวณของเราแสดงให้เห็นว่ามีเพิ่งประมาณร้อยละ 25 ของอะตอมเท่านั้นที่สามารถตรวจวัดได้โดยมาตรวัดแทรกสอดเชิงอะตอมที่ไม่มีลำแสงเลเซอร์แบบกลวง ผลลัพธ์ของความไวในการวัด คือ 2.528×10-5g ต่อหนึ่งรอบการวัด ในทางกลับกัน ลำแสงเลเซอร์แบบกลวงสามารถกักขังอะตอมทั้งหมดที่ใช้ในการวัดให้อยู่ในบริเวณตรวจจับอะตอมได้ ทำให้ความไวในการวัดเพิ่มขึ้นเป็น 6.4×10-6g ต่อหนึ่งรอบการวัด ดังนั้นความไวในการวัดถูกปรับปรุงให้ดีขึ้นถึงร้อยละ 74.61 อย่างไรก็ดี เรายังไม่ได้นำผลของอัตราการกระเจิงของอะตอมในบริเวณลำแสงแบบกลวงเข้ามาประกอบการคำนวณ นี่จึงเป็นสิ่งที่ต้องคำนวณเพิ่มเติมในงานถัดไปจากนี้en_US
Appears in Collections:SCIENCE: Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
610555912-ณัฐนันท์ ธนสัญชัย.pdf2.85 MBAdobe PDFView/Open    Request a copy


Items in CMUIR are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.