離子阱的制作方法
【專利摘要】一種離子阱，該離子阱包括：第一磁性部件陣列，所述第一磁性部件陣列被布置為生成具有均勻度的第一磁場；和電極陣列，所述電極陣列被布置為生成在其中所述磁場具有大致最大的均勻度的位置處在電勢上包括轉折點的靜電場；其中，所述電極陣列是平面的并且在所述位置處平行于所述磁場的方向；并且其中，主第一磁性部件被布置為，生成所述第一磁場的第一分量，并且其它第一磁性部件被布置為，生成所述第一磁場的補償分量，所述補償分量縮減在所述第一磁場具有所述大致最大的均勻度的所述位置處的、所述第一磁場的所述第一分量的梯度、曲率以及更高階導數(shù)。
【專利說明】離子阱
【技術領域】
[0001]本公開涉及離子阱(ion trap)，并且涉及質譜儀和并入該離子阱的超導微波量子電路的組件。
【背景技術】
[0002]離子阱是被用于限制或隔離帶電粒子(如電子)的裝置。一類這種裝置已知為Penning講。一般來說,Penning講同時使用磁場和靜電場來俘獲帶電粒子。該磁場使帶電粒子以磁場方向作為旋轉方向來執(zhí)行旋轉運動。這將該粒子有效地限制于與磁場方向正交的平面。該靜電場被布置為，通過在希望的位置處向帶電粒子提供勢阱，將該粒子限制在沿磁場方向的位置處。
[0003]為了使Penning阱有效地限制帶電粒子，并且有用于對所俘獲粒子執(zhí)行測量，對于在要俘獲帶電粒子的位置處，重要的是，使磁場是空間上均勻的并且使靜電場是雙曲面的。該位置在常規(guī)的Penning阱及其變型的設計方面受約束，通常使得它們變復雜且昂貴。
[0004]一般來說，所需靜電勢阱由一組金屬電極和施加至它們的適當?shù)撵o態(tài)電壓來生成。常規(guī)的Penning講利用三維(3D)電極來制造。第一代Penning講使用具有回轉雙曲面形狀的電極。這保證靜電勢阱幾乎跟隨諧波勢阱的理想形狀。具有該形狀的電極的Penning阱被稱作“雙曲Penning阱”。在1983年，提出了具有柱面形狀的電極的Penning阱?，F(xiàn)今這是常見類型的常規(guī)Penning阱，并且其已知為“柱面Penning阱”。
[0005]常規(guī)Penning阱采用通常為超導的螺線管，來生成所需磁場。螺線管是較大、不可縮放且非常昂貴的結構。為了實現(xiàn)所需空間同質性，螺線管系統(tǒng)除了主線圈以外，還包括具有精心選定的勻場電流的附加的勻場線圈(shim-coil)。通過勻場線圈產(chǎn)生的場在包圍俘獲的帶電粒子的位置的較大體積中消除了體磁場的不均質性。該磁場的時間穩(wěn)定性以無源線圈來實現(xiàn)。這些抑制了因諸如此類的源的外部磁噪聲所造成的場的任何波動。普通導電螺線管對于高精度質譜儀和利用俘獲的電子的量子計算應用來說太不穩(wěn)定。超導螺線管通常是房間大小的裝置。俘獲區(qū)(即，所俘獲的帶電粒子的最緊鄰的區(qū)域)中的磁場無法在超導屏蔽盒內隔離。后者是針對外部磁噪聲的最有效防護。房間大小的超導螺線管系統(tǒng)的溫度無法在IK級別下穩(wěn)定且準確地調節(jié)。這歸因于螺線管的大尺寸，其需要具有離子阱的螺線管所處于的房間的溫度穩(wěn)定。

【發(fā)明內容】

[0006]根據(jù)本公開第一方面，提供了一種離子阱，該離子阱包括:
[0007]第一磁性部件陣列，所述第一磁性部件陣列被布置為生成具有均勻度的第一磁場；和
[0008]電極陣列，所述電極陣列被布置為生成在其中所述磁場具有大致最大的均勻度的位置處在電勢上包括轉折點的靜電場；
[0009]其中，所述電極陣列是平面的并且在所述位置處平行于所述磁場的方向；并且[0010]其中，主第一磁性部件被布置為，生成所述第一磁場的第一分量，并且其它第一磁性部件被布置為，生成所述第一磁場的補償分量，所述補償分量縮減在所述第一磁場具有所述大致最大的均勻度的所述位置處的、所述第一磁場的所述第一分量的梯度和曲率。
[0011]通過將所述電極陣列布置為平面的，與其中電極被設置為柱狀或回轉雙曲面的常規(guī)Penning阱相比，可以更加容易地制造所述電極。而且，通過與所述磁場的方向平行地設置所述電極陣列，所述電勢中的所述轉折點可以針對所述磁場軸對稱制成，由此，保持所述靜電勢阱的調和性，和由此保持所述阱的有用性。
[0012]可以在所述磁性部件陣列內居中定位的一個主要磁性部件可以在所述主電極上的所述俘獲位置處提供所述體磁場，其可以在所述電極陣列中居中定位。附加磁性部件可以成對并由此在下面稱作“勻場對”。勻場對的每一個磁性部件可以對稱地放置在所述主中心磁性部件的每一側處。該勻場部件確保所述磁場在希望位置處足夠均勻，例如所述行中的不同磁性部件補償所述磁場的不均勻性。對于所述勻場對來說，其還可以處于針對中心磁體的不同平面或多個平面中。
[0013]消除磁不均勻性可以經(jīng)驗性地最優(yōu)化，S卩，可以調節(jié)勻場磁場，直到總體磁場均勻性的希望程度在所述行的中心電極上方的俘獲位置處實現(xiàn)。所述勻場對的所施加電流或所施加磁化強度可以總是被選擇成，消除磁不均勻性直至某一程度，其取決于所采用勻場對的數(shù)量。該勻場處理可以確保所述磁場在所述行中部的中心電極上方的俘獲位置處足夠均勻。被用于探測并最優(yōu)化所述俘獲區(qū)域處的磁場的磁傳感器可以是所俘獲的粒子本身(最常規(guī)但非排它地，電子)。這是自然界可獲的一種最靈敏的磁傳感器。
[0014]該磁性部件陣列可以包括磁性部件的行，該行和所述一行電極沿同一方向延伸。所述磁性部件可以是由普通導電材料或超導材料制成的導線或者是利用常規(guī)鐵磁體或永久磁化的超導體制造的永磁體。
[0015]對于所述陣列的電極來說，其可以處于所述陣列內的不同高度處或者具有等高線的表面。然而，優(yōu)選的是，所述陣列的電極皆具有面對其中所述磁場大致均勻的所述位置的表面，并且這些表面大致共面。
[0016]所述電極陣列可以包括三個或更多個電極的行，該行被布置為，在其中所述磁場大致均勻的所述位置處平行于所述磁場的方向。通常，所述行包括五個電極。
[0017]通常來說，所述電極沿著所述行的方向的長度使得所述行中部的電極最短而所述行端部處的電極最長。這易于使靜電等勢線在所述行中的中心電極上方沿著所述行的長度(即，也是所述磁場的方向)成為雙曲線。
[0018]所述電極陣列可以包括處于所述行的每一側上的保護電極。通常，所述保護電極被耦接至地，但還可以將電勢施加至所述保護電極。所述保護電極確保所述電場沿橫跨所述行的寬度的方向、在所述行的中部的電極上方具有完全限定的轉折點。而且，所述保護電極幫助整形所述電場，使得所俘獲的離子在所述行中部的電極上方的非零高度處找到該電場中的平衡位置。
[0019]所述保護電極可以與所述電極的行交疊，而不與它們相交叉。這可以縮減任何相鄰電極之間的絕緣間隙對所述電場形狀的影響。
[0020]有用的是，所述電極陣列可以設置在基板上，并且所述磁場發(fā)生器設置在同一基板上。實際上，根據(jù)本公開第二方面，提供了一種離子阱，該離子阱包括:[0021 ]基板；
[0022]設置在所述基板上并且被布置為生成磁場的磁場發(fā)生器；以及
[0023]電極陣列，該電極陣列設置在同一基板上并且被布置為，在其中所述磁場大致均勻的位置處生成在電勢上包括轉折點的靜電場，
[0024]其中，所述電極陣列是平面的并且在所述位置處平行于所述磁場的方向。
[0025]這通過允許所述磁場發(fā)生器靠近所述電極陣列設置而顯著簡化所述離子阱的制造。這消除了針對用于從較遠位置生成足夠強的磁場的昂貴超導線圈的需要(如在常規(guī)Penning阱中)，因而可以利用靠近所述磁場發(fā)生器的磁場。其還可以意味著，所述離子阱可以被制造為小型集成電子裝置，例如，利用薄的或厚的膜制造技術。
[0026]所述電極陣列可以設置在所述基板的頂表面上，而所述磁場發(fā)生器設置在所述電極陣列下面。
[0027]所述離子阱具有許多有用應用。具體來說，提供了一種包括所述離子阱的質譜儀，并且提供了一種用于微波量子電路的構件塊。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0028]圖1是根據(jù)第一優(yōu)選實施方式的離子阱的示意性例示。
[0029]圖2是省略基板 的離子阱的分解示意性例示。
[0030]圖3是沿著離子阱的電極的行的長度的靜電勢的圖形例示。
[0031]圖4是跨過離子阱上的該電極的行的寬度的靜電勢的圖形例示。也就是說，與該電極所位于的平面的法線平行的方向。其是沿著如圖1中限定的“y”軸的方向。
[0032]圖5是針對離子阱的最佳調諧比率的圖形例示。
[0033]圖6是離子阱的磁控橢圓的圖形例示。
[0034]圖7是作為高度的函數(shù)％的、離子阱的最佳調諧比率的圖形例示。該高度％是在所述行中的中心電極上方的、俘獲離子的平衡位置。
[0035]圖8是作為所施加的電壓比率T。、Te的函數(shù)的、高度Iq的變化的圖形例示。該圖形假定具有5個電極的行。
[0036]圖9是沿著離子阱的補償路徑的垂直非諧振性Ctll2的圖形例示。
[0037]圖10是根據(jù)非諧振性C_，、C014生成的二次軸頻移的圖形例示。
[0038]圖11是根據(jù)非諧振性C_生成的三次軸頻移的圖形例示。
[0039]圖12是作為離子阱的補償電極的長度Ic的函數(shù)的、最佳俘獲位置2和^16的圖形例示。
[0040]圖13是作為補償電極的長度I。的、離子阱的最佳調諧比率的圖形例示。
[0041]圖14是離子阱中所俘獲的單一電子的軸下沉的圖形例示。
[0042]圖15是離子阱中所俘獲的單一電子的軸下沉的另一圖形例示。
[0043]圖16是并入離子阱的低溫質譜儀的示意性例示。
[0044]圖17是并入離子阱的波導的示意性例示。
[0045]圖18是耦接至另一微波電路的離子阱的示意性例示。
[0046]圖19是磁性部件的示意性例示，在這種情況下，在主磁性部件上方放置有勻場對。
[0047]圖20是在具有和不具有磁性補償不均勻性的情況下，沿軸^^的磁場的z分量Bz的計算例。
[0048]圖21是在具有和不具有磁性補償?shù)那闆r下，沿軸的磁場的y分量的計算例。該磁場的不希望的垂直分量By被示出為隨著該補償而消失。
[0049]圖22將和圖20中一樣的計算例縮放在關注的俘獲位置(O、y0,0)周圍的更小的區(qū)域中。
[0050]圖23是在具有和不具有磁性補償不均勻性的情況下，沿垂直軸fty的磁場的z分量1的計算例。其示出了怎樣實現(xiàn)Bz的均勻性。
[0051]圖24是利用閉環(huán)導線制造的并包圍在超導屏蔽殼中的磁性部件的示意性例示。
[0052]圖25是包圍在超導屏蔽殼中的電流的示意性例示。
[0053]圖26是利用高溫超導體制造的磁性部件的草圖。該圖形示出了對應的磁偶極子
山/又ο
[0054]圖27是用于生成俘獲磁場的磁性部件和用于消除沿|^軸的地磁場的磁性部件的示意性例示。
[0055]圖28是用于生成俘獲磁場的磁性部件和用于消除沿Iy軸的地磁場的磁性部件的示意性例示。
[0056]圖29是用于生成俘獲磁場的磁性部件和用于消除沿^軸的地磁場Blsrt;和沿Uy軸的地磁場Bfrft的磁性部件的示意性例示。
[0057]圖30是完整離子阱的示意性例示，包括用于生成俘獲靜電勢的電極、用于生成俘獲磁場的磁性部件以及用于消除沿Hx軸的地磁場Bi她和沿%軸的地磁場Sfertl的磁性部件。
【具體實施方式】
[0058]參照圖1和2，離子阱I包括設置在基板4上的磁性部件陣列2和電極陣列3。離子阱I是常規(guī)Penning阱的有效平坦變型，從而在其操作的一般原理的背景下，可以被稱為Penning阱，盡管未從其特定結構來講，但其顯著不同于常規(guī)三維阱。已經(jīng)創(chuàng)造出術語“共面波導Penning阱”來描述離子阱I。
[0059]應注意到，離子阱I是在針對帶負電粒子(具體來說，電子)的阱的背景下來進行描述，事實上，這很可能是針對作為微波量子電路的構件塊的應用的離子阱I的最常見用途。然而，技術人員應當認識到，該阱可以被等同地用于通過反轉電極陣列3的極性來俘獲帶正電的粒子。
[0060]在這個實施方式中，基板4是適于用作微波用波導(例如，在范圍I至30GHz下)的電介質材料。適合 的材料是藍寶石或石英或其它具有低介電損耗的絕緣體。
[0061]電極陣列3包括按行5設置的環(huán)形電極6、兩個補償電極7、8以及兩個端蓋電極
9、10。環(huán)形電極6處于行5中部，而端蓋電極9、10處于行5的端部。補償電極7、8皆處于相應端蓋電極9、10以及環(huán)形電極6之間。在其它實施方式中，補償電極9、10被省略，并且行5僅包括環(huán)形電極6和端蓋電極9、10。行5的每一側上都是保護電極11、12。當該阱被簡單地作為共面波導的截面觀看時，這些保護電極還已知為“保護平面”。該共面波導是在微波應用中廣泛使用的平坦傳送線路。
[0062]設置導線(未示出)，使得可以將電勢施加至電極6、7、8、9、10、11、12。在這個實施方式中，兩個補償電極7、8通過導線彼此電耦接，兩個端蓋電極9、10通過導線彼此電耦接，并且兩個保護電極11、12通過導線彼此電耦接，使得可以將相應的電勢V。、Ve, Vg、施加至該對補償電極7、8，端蓋電極9、10以及保護電極11、12。
[0063]電極6、7、8、9、10、11、12可以由任何導電材料(如金或銅)制成。另選的是，它們可以由低溫超導體制成。通常，當將離子阱I用作質譜儀時，導電材料就足夠了，而當將離子阱用于微波量子電路(電路QED)應用中時，超導材料是合適的。
[0064]電極陣列3沿電極6、7、8、9、10、11、12的行5的方向具有長度Iz，并具有寬度a。。在該總長度Iz內，環(huán)形電極6沿行5的方向具有長度U補償電極7、8沿行5的方向皆具有長度1。，而端蓋電極9、10沿行5的方向具有長度1ε。通常，環(huán)形電極6的長度L大于或等于0.1mm,補償電極7、8的長度I。小于或等于2mm,而端蓋電極的長度處于0.5mm與IOmm(含)之間。電極的長度和寬度 被最便利地選擇，以使它們考慮到如圖7中的調諧比率的存在。該圖示出了俘獲高度的有用間隔3% € [yfinimum>ymmximum^其中，最佳調諧比率存在
7?ρ?，其中，T/pt = VJVr是施加至補償電極的電壓與施加至環(huán)形電極的電壓的比率。利用
最佳調諧比率消除了形成理想諧波(拋物線)形狀的俘獲勢阱的一階和二階偏差。這保證所俘獲粒子非常接近地表現(xiàn)為理想諧振子，具有明確的振蕩頻率。離子阱的電極的尺寸被選擇成，使得存在于特別希望的有用俘獲間隔lyfnimum ymaximun^內。該間隔
可以由用戶任意限定，并且取決于所設想的特定應用。當選擇了一個特別有用的間隔時，無法給出用于獲取電極的長度和寬度的解析數(shù)學公式。那些尺寸必須以數(shù)字獲取?？梢源嬖诓煌慕鉀Q方案。對于質譜儀和微波量子電路應用來說，最佳解決方案是，其允許同時抵消所有靜電非諧振性直至六階Ctll2 = C004 = C006 = O。該過程如下:針對特別有用的俘獲間隔
城一旦發(fā)現(xiàn)俘獲電極的尺寸，就可以稍微改變修正電極的長度丨。，直到
找到最佳解決方案為止。這在圖12和13的實施例中進行描述。電極的寬度和/或基板的材料還可以最優(yōu)化，以使離子阱的輸入阻抗為500hm，如通常在微波量子電路中所需的。
[0065]電極6、7、8、9、10、11、12具有長度lr、I。、Ie，并且按行5設置，以使行5關于將其長度二等分的虛線對稱。換句話說，行5關于環(huán)形電極6的中心線在長度上對稱。
[0066]電極陣列3是平面的，在電極6、7、8、9、10、11、12全部并排設置的意義上，面對同一方向。在這個實施方式中，電極6、7、8、9、10、11、12設置在基板4的頂表面上,并且本身皆具有處于同一平面的頂表面。換句話說，電極6、7、8、9、10、11、12的頂表面共面。然而，在其它實施方式中，電極6、7、8、9、10、11、12的頂表面處于不同的高度，或者為波狀輪廓，而電極陣列3仍保持總體平坦。
[0067]磁性部件陣列2包括行13，其具有主磁性部件14和四個勻場磁性部件15、16、17、18。該主磁性部件14處于行13中部，而勻場磁性部件15、16、17、18在主磁性部件14的每一側上對稱定位。主磁性部件14沿行13的方向具有長度lp，與主磁性部件14相鄰的勻場磁性部件15、16沿行13的方向皆具有長度Isl，而行13端部處的勻場磁性部件17、18沿行13的方向皆具有長度ls2。主磁性部件14與和主磁性部件14相鄰的勻場磁性部件15、16中的每一個隔開達具有長度Igl的間隙，而與主磁性部件14相鄰的勻場磁性部件15、16與行13端部處的勻場磁性部件17、18隔開達具有長度Ig2的間隙。主磁性部件14的長度用Ip指示，典型地、但非必要地，大約為Ip≥I六21。(參見圖1)。這種值Ip幫助改進俘獲區(qū)中的磁場的均勻性。主磁性部件14的截面為IpXWp，其中，磁性部件14的厚度為Wp，對于Wp的值來說，超過0.01mm并低于2cm。該選擇取決于所采用的材料的類型，和俘獲帶電粒子的位置處的磁場的強度的希望最大值。
[0068]第一勻場對包括磁性部件15和16。兩者在尺寸上相同，并且對稱放置在磁性部件14的兩側處。在圖1 和2中，磁性部件15和16具有和部件14相同的厚度:wp。一般來說，15和16的厚度可以選擇成不同于wp。如果選擇不同，則最常規(guī)地，該厚度將大于wp。這樣做，以便確保磁性部件15和16的電流或磁化強度不會勝過針對它們的制造而采用的超導材料的電流密度和/或臨界磁場的臨界值。如果未利用超導材料制造，則應用同一論據(jù)，然而，代替諸如臨界電流密度和/或臨界磁場的參數(shù)，所采用材料的電流密度或最大極化的最大值是相關物理約束。磁性部件15和16的長度為Isl (參見圖1)。這不是針對值Isl的一般約束。方便的是，選擇比磁性部件14的長度Ip更小的lsl，以便使總磁性陣列的總長度(參見圖2)盡量小。該選擇可以在實現(xiàn)諸如磁性部件17和18的更多勻場對時是便利的。通常，Isl ( Icm并且Isl≥0.01mm。磁性部件15和16針對部件14的分隔表示為lgl。通常，0.0Olmm < Igl ^ 1cm。
[0069]在這個實施方式中，磁性部件14、15、16、17、18皆用超導線耦接，以輸送與行13的長度垂直且與電極陣列3的平面平行的電流。在其它實施方式中，磁性部件14、15、16、17、18皆為高溫超導磁體。在任一,清況下，磁性部件14、15、16、17、18被布置為，生成具有與電極6、7、8、9、10的行5大致平行的方向的磁場，并且其在環(huán)形電極6上方的位置處大致均勻。
[0070]忽略電極陣列3的外邊緣，并且代替地假定該外邊緣延伸至無限遠，為簡單起見，由電極陣列3生成的電場可以表達為:
[0071]Φ (X, y, z) = Vr.fr (x, y, z)+Vc.fc (x, y, z)+Ve.fe (x, y, z)+fgaps (x, y, z | Vr, Vc,
? (I)
[0072]其中，V,、V。以及Ve分別表示施加至環(huán)形電極6、補償電極7、8以及端蓋電極9、10的DC電壓。函數(shù)fr、f。以及fe分別表示針對環(huán)形電極6、補償電極7、8以及端蓋電極9、10的靜電場的貢獻。這些函數(shù)f；、f。以及f；僅取決于電極6、7、8、9、10的尺寸。函數(shù)匕_表示針對電極6、7、8、9、10之間的間隙的靜電場的貢獻，并且取決于該間隙的尺寸和施加至電極6、7、8、9、10的DC電壓Vr、Vc以及Ve兩者。
[0073]離子阱I的基本功能可以通過利用方程(I)計算示例來例示。為此，選擇Ir =0.9mm、Ic = 2.0mm、Ie = 5.0mm、η = 0.1mm 以及寬度 S。= 7.0mm,并且施加至電極 6、7、8、
9、10、11、12的電壓為\ = -1V、Vc = -1.15V、Ve = -4V以及Vg = 0V。這些電壓考慮到捕獲環(huán)繞環(huán)形電極6的中心正上方的位置的電子或任何帶負電粒子，以x = 0、y = yp Z = O的笛卡爾參考系來限定。值得注意的是，端蓋電極9、10未接地。施加至行5中的電極6、7、
8、9、10的電壓之間的關系通?？梢韵薅?
[0074]Ve > Vc ^ Vr (2)
[0075]目的在于，在環(huán)形電極6的表面上方y(tǒng)(l>0的距離處存在平衡位置。
[0076]參照圖3，在環(huán)形電極6上方距離y(l(在這個實施例中，~1.19mm)處的電勢沿著具有電極6、7、8、9、10的行5的長度按方向z改變，在環(huán)形電極6的中心上方具有最大值19，而在環(huán)形電極6的每一側上具有最小值20。在圖4中，示出了沿著垂直軸y的變量Φ。
[0077]俘獲高度Y0根據(jù)方程
【權利要求】
1.一種離子阱，所述離子阱包括: 第一磁性部件陣列，所述第一磁性部件陣列被布置為生成具有均勻度的第一磁場；和 電極陣列，所述電極陣列被布置為生成在其中所述磁場具有大致最大的均勻度的位置處在電勢上包括轉折點的靜電場； 其中，所述電極陣列是平面的并且在所述位置處平行于所述磁場的方向；并且 其中，主第一磁性部件被布置為，生成所述第一磁場的第一分量，并且其它第一磁性部件被布置為，生成所述第一磁場的補償分量，所述補償分量縮減在所述第一磁場具有所述大致最大的均勻度的位置處的、所述第一磁場的所述第一分量的梯度、曲率以及更高階導數(shù)。
2.根據(jù)權利要求1所述的離子阱，其中，所述陣列中的電極各自具有面對其中所述磁場大致均勻的位置的表面，這些表面大致共面。
3.根據(jù)權利要求1或權利要求2所述的離子阱，其中，所述電極陣列包括三個或更多個電極的行，所述行被布置為，與在其中所述磁場大致均勻的位置處的所述磁場的方向相平行。
4.根據(jù)權利要求3所述的離子阱，其中，所述行包括五個電極。
5.根據(jù)權利要求3或權利要求4所述的離子阱，其中，所述電極沿著所述行的方向的所述長度使得:所述行的中部的電極最短，并且所述行的端部處的電極最長。
6.根據(jù)權利要求3至5中的任一項所述的離子阱，所述離子阱包括處于所述行的每一側上的保護電極。
7.根據(jù)權利要求6所述的離子阱，其中，所述保護電極與所述行的所述電極交疊。
8.根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的離子阱，其中，所述電極陣列設置在基板上，并且所述磁性部件陣列設置在同一基板上。
9.根據(jù)任一前述權利要求所述的離子阱，其中，所述磁性部件陣列包括磁性部件的行，所述行和所述電極的行沿同一方向延伸。
10.根據(jù)任一前述權利要求所述的離子阱，其中，所述磁性部件各自包括被布置為傳導電流的導線。
11.根據(jù)任一前述權利要求所述的離子阱，其中，所述電極陣列設置在所述基板的頂表面上，并且所述磁性部件陣列設置在所述電極陣列下面。
12.根據(jù)任一前述權利要求所述的離子阱，其中，所述磁場的均勻度是預定的。
13.根據(jù)權利要求12所述的離子阱，其中，通過經(jīng)驗性地調節(jié)所述磁性部件陣列的磁場來獲得所述磁場的預定的均勻度。
14.根據(jù)任一前述權利要求所述的離子阱，其中，所述其它第一磁性部件包括至少一對第一磁性部件，每一個至少一對第一磁性部件內的所述部件被布置為，具有沿所述同一方向流經(jīng)所述部件的大致相等的電流。
15.根據(jù)任一前述權利要求所述的離子阱，所述離子阱還包括第二磁性部件陣列，所述第二磁性部件陣列被布置為，對外部磁場的第一分量進行補償。
16.根據(jù)權利要求15所述的離子阱，其中，所述第二陣列的所述磁性部件大致垂直于所述第一陣列的所述磁性部件。
17.根據(jù)權利要求15或權利要求16所述的離子阱，其中，主第二磁性部件被布置為，生成第二磁場的第一分量；并且其它第二磁性部件被布置為，生成所述第二磁場的補償分量，所述補償分量縮減在所述第一磁場具有所述大致最大的均勻度的位置處的、所述第二磁場的所述第一分量的梯度和曲率并且補償所述外部磁場的所述第一分量。
18.根據(jù)權利要求17所述的離子阱，其中，所述其它第二磁性部件包括至少一對第二磁性部件，每一個至少一對第二磁性部件內的所述部件被布置為，具有沿所述同一方向流經(jīng)所述部件的大致相等的電流。
19.根據(jù)任一前述權利要求中的任一項所述的離子阱，所述離子阱還包括第三磁性部件陣列，所述第三磁性部件陣列被布置為對外部磁場的第二分量進行補償。
20.根據(jù)權利要求19所述的離子阱，其中，所述第三陣列的所述磁性部件大致垂直于所述第一陣列的所述磁性部件。
21.根據(jù)權利要求19或權利要求20所述的離子阱，其中，第三磁性部件被布置為生成第三磁場，以對在其中所述第一磁場具有所述大致最大的均勻度的位置處的所述外部磁場的第二分量進行補償。
22.根據(jù)權利要求21所述的離子阱，其中，所述第三磁性部件包括至少一對第三磁性部件，每一個至少一對第三磁性部件內的所述部件被布置為，具有沿彼此相反的方向流經(jīng)所述部件的大致相等的電流 。
23.根據(jù)權利要求15至22中的任一項所述的離子阱，其中，所述外部磁場是地磁場。
24.一種質譜儀，所述質譜儀包括根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的離子阱。
25.一種微波量子電路，所述微波量子電路包括根據(jù)前述權利要求中的任一項所述的離子阱。
26.—種俘獲離子的方法,該方法包括: 利用磁性部件陣列來生成具有均勻度的磁場；并且 利用電極陣列，以生成在其中所述磁場具有最大的均勻度的位置處在電勢上包括轉折點的靜電場; 其中，所述電極陣列是平面的并且在所述位置處平行于所述磁場的方向；并且 其中，主磁性部件被布置為，生成所述磁場的第一分量，并且其它磁性部件被布置為，生成所述磁場的補償分量，所述補償分量縮減在所述磁場具有所述大致最大的均勻度的位置處的、所述磁場的所述第一分量的梯度、曲率以及更高階導數(shù)。
27.根據(jù)權利要求26所述的方法，其中，所述磁場的均勻度是預定的。
28.根據(jù)權利要求27所述的方法，所述方法還包括:通過經(jīng)驗性地調節(jié)所述磁性部件陣列的磁場來獲得所述磁場的所述預定的均勻度。
29.根據(jù)權利要求28所述的方法，其中，經(jīng)驗性地調節(jié)所述磁性部件陣列的磁場包括:利用磁傳感器探測所述磁場。
30.根據(jù)權利要求29所述的方法，其中，所述磁傳感器是要俘獲的離子。
【文檔編號】H01J49/42GK103946951SQ201280056990
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2012年9月20日 優(yōu)先權日:2011年9月20日
【發(fā)明者】J·L·韋爾杜·加利亞納 申請人:蘇塞克斯大學