提出了一种用三个带电球电极形成一个光学通道开放、针对弱场搜寻态冷极性分子的静电囚禁方案。给出了方案图,用镜像法推导了空间电场分布的解析解,并利用有限元软件得到了电场分布的数值解。采用经典蒙特卡罗法模拟了冷极性分子被装载和囚禁于静电阱的动力学过程。研究了入射分子束速度和装载时刻对装载效率的影响,给出了被囚禁的冷分子的温度。讨论了所提方案在芯片表面囚禁,尤其是在静电晶格方面的潜在应用。结果表明,装载效率可以达到47.4%, 阱中冷分子的温度为25.4 mK。

提出了一种用一对金属平板电容器和4根半埋入绝缘介质的杆电极组成的用于囚禁处于弱场搜寻态的冷极性分子的静电表面阱方案。用有限元软件计算了单阱囚禁时的空间电场分布, 发现芯片表面上方2.2 mm左右形成了一个三维封闭的静电阱。选用重氨(ND3)分子作为测试分子, 用经典的蒙特卡罗方法模拟了ND3分子被装载和囚禁的动力学过程。模拟结果表明, 当ND3分子束中心速度为13 m/s、装载时刻为0.576 ms时, 最大装载效率可达53%, 被囚禁的冷极性分子的温度约为35 mK; 如果继续增大平板电极的电压, 则原先的单阱将对称分裂为两个阱, 两个阱中的分子数目比为1∶1; 通过改变中间两个杆电极的电压, 可实现非对称分裂, 以此来调节两阱中囚禁分子数目比; 可实现在0%~100%范围内左阱和右阱的分子数目占总分子数目的比例的调节。该方案为进一步研究三维囚禁型冷极性分子静电表面干涉仪打下基础, 对于精密测量和研究物质波干涉有着重要的意义。