| abstract | 第4-5页 |
| 摘要 | 第6-10页 |
| Chapter 1 Introduction | 第10-20页 |
| 1.1 Background | 第10-12页 |
| 1.2 Motivation | 第12-13页 |
| 1.3 Creation of an ultracold plasma | 第13-16页 |
| 1.3.1 Photoionization of cold atoms | 第13-14页 |
| 1.3.2 Spontaneous ionization of a dense Rydberg gas | 第14-16页 |
| 1.4 Theoretical study of the ultracold plasmas | 第16-17页 |
| 1.5 Recent advances in the ultracold plasma physics | 第17-18页 |
| 1.5.1 Achieving strongly coupled plasma | 第17-18页 |
| 1.5.2 Recent progress | 第18页 |
| 1.6 Layout of the thesis | 第18-20页 |
| Chapter 2 Diagnostic techniques and plasma dynamics | 第20-31页 |
| 2.1 Plasma diagnostics | 第20-24页 |
| 2.1.1 Charged particle detection | 第20-21页 |
| 2.1.2 Optical probes | 第21-22页 |
| 2.1.3 Probing by three-body recombination | 第22-23页 |
| 2.1.4 Other probes | 第23-24页 |
| 2.2 Plasma dynamics | 第24-31页 |
| 2.2.1 Three-body recombination and early electron dynamics | 第24-25页 |
| 2.2.2 Disorder-induced heating | 第25-27页 |
| 2.2.3 Kinetic energy oscillations | 第27-28页 |
| 2.2.4 Self-similar adiabatic expansion | 第28-31页 |
| Chapter 3 Experimental techniques | 第31-43页 |
| 3.1 Experimental setup | 第31-34页 |
| 3.1.1 Direct photoionization of laser-cooled 87Rb atoms | 第33页 |
| 3.1.2 Rydberg excitation and detection | 第33-34页 |
| 3.2 Laser cooling and trapping | 第34-43页 |
| 3.2.1 Magneto-optical trap | 第35-37页 |
| 3.2.2 Vacuum chamber | 第37-38页 |
| 3.2.3 Vacuum pumps | 第38页 |
| 3.2.4 Laser system | 第38-40页 |
| 3.2.5 Saturated absorption spectroscopy | 第40-41页 |
| 3.2.6 Data acquisition | 第41-43页 |
| Chapter 4 Ultracold plasma from photoionization of cold atoms | 第43-58页 |
| 4.1 Creation of ultracold plasma | 第43-51页 |
| 4.1.1 Ultracold plasma with different ionization laser energies | 第46-49页 |
| 4.1.2 The lifetime of the ultracold plasma | 第49-51页 |
| 4.2 Ultracold plasma in the direct current field environment | 第51-58页 |
| 4.2.1 Creation of the ultracold plasma in the DC field | 第51-52页 |
| 4.2.2 Ultracold plasma with different initial electron kinetic energies | 第52-54页 |
| 4.2.3 The dependence ultracold plasma on the direct current field | 第54-58页 |
| Chapter 5 Ultracold plasma from cold Rydberg gas | 第58-77页 |
| 5.1 Rydberg atoms | 第58-61页 |
| 5.1.1 Excitation of Rydberg states | 第60页 |
| 5.1.2 Detection of Rydberg atoms | 第60-61页 |
| 5.2 Cold Rydberg gas dynamics | 第61-65页 |
| 5.2.1 Angular momentum mixing | 第62页 |
| 5.2.2 n-mixing and ionizing collisions | 第62-64页 |
| 5.2.3 Penning ionization | 第64-65页 |
| 5.3 Spontaneous ionization of Rydberg gas | 第65-68页 |
| 5.4 Evolution of cold Rydberg gas from n P states into ultracold plasma | 第68-77页 |
| 5.4.1 Excitation and field ionization of the cold Rydberg gas | 第69-71页 |
| 5.4.2 Field ionization spectra at different evolution time | 第71-74页 |
| 5.4.3 Spontaneous evolution of nP Rydberg states | 第74-77页 |
| Chapter 6 Conclusion and future work | 第77-80页 |
| 6.1 Conclusion | 第77-78页 |
| 6.2 Future work | 第78-80页 |
| References | 第80-88页 |
| Acknowledgements | 第88-90页 |
| Personal Statement and Academic Achievements during the Doctoral Period | 第90-93页 |
| Appendix | 第93-103页 |
