ion trap是什麼意思，ion trap的意思翻譯、用法、同義詞、例句

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離子阱（Ion Trap）是一種利用電磁場來捕獲、限制和操控帶電原子或分子（即離子）運動的精密實驗裝置。其核心原理是通過施加特定頻率和構型的靜電場或電磁場，在空間特定區域内形成勢阱，使帶正電或負電的離子能夠穩定懸浮其中，實現長時間隔離和精确操控。以下是詳細解釋：

1. 工作原理

   • 離子阱主要依靠交變電場（射頻場）和靜電場的組合産生動态穩定效應。最常見的保羅阱（Paul Trap） 使用四極杆結構：四根對稱排列的電極（通常為雙曲面或圓柱形），在相對的電極對上施加相位差為180度的射頻電壓和直流電壓。這種配置在阱的中心區域産生一個隨時間快速振蕩的電場。特定質量/電荷比（m/z）的離子在該振蕩場中會經曆一種“平均”的恢複力，使其被束縛在阱的中心附近，而其他m/z的離子則會被排斥出阱。
   • 另一種類型是彭甯阱（Penning Trap），它利用靜電場和強靜磁場的組合。靜電場（通常由環形電極和兩個端蓋電極産生）在軸向限制離子，而垂直于電場方向的強勻強靜磁場則迫使離子在垂直于磁場的平面内做回旋運動，從而實現徑向約束。

2. 主要類型

   • 保羅阱（Paul Trap / Quadrupole Ion Trap）：如上所述，利用射頻四極場進行囚禁。結構相對緊湊，應用廣泛，尤其在質譜分析和量子信息處理中。
   • 彭甯阱（Penning Trap）：利用靜電場和靜磁場囚禁。需要超導磁體産生強磁場，常用于高精度質量測量（如測量電子g因子、原子質量）和反物質研究。
   • 線性離子阱（Linear Ion Trap）：保羅阱的一種變體，電極呈線性排列（通常四極或八極）。比三維阱有更大的存儲容量和更簡單的離子光學路徑，在質譜儀中很常見。
   • 離子芯片（Ion Chip）：使用微加工技術在平面基底上制作電極陣列，形成表面電極離子阱。這是構建可擴展離子阱量子計算機的主要技術路線。

3. 核心應用

   • 量子計算與量子模拟：囚禁的離子是構建量子比特（qubit）的理想物理系統之一。通過激光冷卻到接近絕對零度，離子處于量子基态。使用激光精确操控其内部能級（編碼量子信息）和集體運動模式（用于離子間耦合），可以執行量子邏輯門操作。離子阱量子計算機在量子體積和門保真度方面處于領先地位。據美國國家标準與技術研究院（NIST）量子計算團隊的研究表明，離子阱系統在實現高保真度量子操作方面具有顯著優勢。
   • 精密測量與光譜學：囚禁的離子與環境高度隔離，幾乎不受碰撞擾動，是進行超高精度測量的理想平台。應用包括原子鐘（光鐘）、測量基本物理常數（如精細結構常數）、檢驗基礎物理理論（如量子電動力學）等。彭甯阱在測量電子反常磁矩方面取得了極高精度。
   • 質譜分析（Mass Spectrometry）：離子阱（尤其是四極離子阱和線性離子阱）是現代質譜儀的核心部件。它們可以存儲離子、根據m/z進行質量選擇、通過碰撞誘導解離（CID）進行離子碎裂（用于結構分析），并作為高質量分析器或質量選擇裝置。《質譜學評論》（Mass Spectrometry Reviews）期刊中多篇綜述詳細闡述了離子阱在質譜技術發展中的關鍵作用。
   • 基礎物理研究：用于研究離子-光子相互作用、少體系統量子動力學、冷離子化學、反物質性質（如用彭甯阱囚禁反質子）等。
   • 頻率标準（原子鐘）：利用囚禁離子的特定能級躍遷頻率作為計時基準，如镱離子（Yb+）、鋁離子（Al+）光鐘，其精度遠超傳統铯原子鐘。

總結來說，離子阱是一種通過精心設計的電磁場來囚禁和操控單個或多個離子的裝置。它在量子信息科學、精密測量物理、質譜分析和基礎物理研究等領域發揮着不可替代的關鍵作用，是現代物理和化學前沿研究的重要工具。

網絡擴展資料

Ion Trap（離子阱） 是物理學和化學領域中的專業術語，具體解釋如下：

1. 基本定義

• 英文全稱：Ion Trap
• 縮寫：IT（常見于技術文獻中）
• 中文翻譯：離子阱，指通過電磁場限制帶電粒子（離子）運動的裝置。

2. 結構與原理

• 核心組件：由一對環形電極（ring electrode）和兩個雙曲面端蓋電極（end cap electrode）組成。
• 工作原理：在環形電極上施加射頻電壓（或疊加直流電壓），形成動态電場，使離子在特定區域内穩定振蕩；通過調節電壓參數，可選擇性捕獲或釋放不同質荷比（m/z）的離子。
• 應用場景：質譜分析、量子計算、原子鐘等。

3. 技術特點

• 高靈敏度：可長時間存儲離子，便于精确測量。
• 選擇性控制：通過電壓調整實現離子的分離與檢測。
• 擴展應用：如電子束離子阱（EBIT）用于高電荷态離子研究。

4. 詞彙解析

• Trap 的通用含義：
  • 名詞：陷阱、困境（如、10、13的詞典定義）。
  • 動詞：誘捕、困住。
  • 專業引申：在物理領域特指通過電磁場限制粒子的技術。

參考資料

• 更詳細的技術原理可查看、4（質譜與三維離子阱結構）。
• 若需完整詞典定義，可參考、10、13的權威解釋。

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