现代光学前沿专题Word文件下载.docx
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专题一、无铅压电陶瓷
一、引言
压电陶瓷是一种能够实现机械能和电能相互转换的功能陶瓷材料。
与压电单晶材料相比，具有机电耦合系数高，压电性能可调节性好，化学性质稳定，易于制备且能制得各种形状、尺寸和任意极化方向的产品，价格低廉等优点，被广泛应用于卫星广播、电子设备、生物以及航空航天等高新技术领域。
然而，目前所使用的压电陶瓷体系主要是铅基压电陶瓷，这些陶瓷材料中PbO（或Pb3O4）的含量约占原料总质量的70%左右。
由于PbO、Pb3O4等含铅化合物在高温时的挥发性，这些陶瓷在生产、使用及废弃过程中都会对人类健康和生态环境造成很大的危害。
如果对含铅陶瓷器件回收实施无公害处理，所需成本也会很高。
另一方面，PbO的挥发也会造成陶瓷的化学计量比偏离配方中的化学计量比，造成产品的一致性和重复性降低。
因此，研制和开发对环境友好的无铅压电陶瓷成为一项紧迫且具有重大实用意义的课题。
二、压电陶瓷及其特性、应用
2.1压电陶瓷
压电陶瓷属于无机非金属材料。
它是指把氧化物混合（氧化锆、氧化铅、氧化钛等）高温烧结固相反应后而成的多晶体并通过直流高压极化处理使其具有压电效应的铁电陶瓷的统称，这是一种具有压电效应的材料。
在能量转换方面，利用压电陶瓷将机械能转换成电能的特性，可以制造出压电点火器、移动X光电源、炮弹引爆装置。
电子打火机中就有压电陶瓷制作的火石，打火次数可在100万次以上。
用压电陶瓷把电能转换成超声振动。
可以用来探寻水下鱼群的位置和形状对金属进行无损探伤以及超声清洗、超声医疗还可以做成各种超声切割器、焊接装置及烙铁对塑料甚至金属进行加工。
无铅压电陶瓷，又被称为环境友好压电陶瓷，其直接表层含义指不含铅、又具有满意的高的压电性能的压电陶瓷材料。
目前国内外研究的无铅压电陶瓷体系主要包括：
BaTiO3基无铅压电陶瓷，（Bi0.5Na0.5）TiO3（BNT）基无铅压电陶瓷，铋层状结构无铅压电陶瓷及铌酸盐基无铅压电陶瓷（包括钙钛矿结构的碱金属铌酸盐和钨青铜结构铌酸盐）。
2.2特性、应用
压电陶瓷具有敏感的特性，可以将极其微弱的机械振动转换成电信号，可用于声纳系统、气象探测、遥测环境保护、家用电器等。
地震是毁灭性的灾害，而且震源始于地壳深处，以前很难预测，使人类陷入了无计可施的尴尬境地。
压电陶瓷对外力的敏感使它甚至可以感应到十几米外飞虫拍打翅膀对空气的扰动，用它来制作压电地震仪，能精确地测出地震强度，指示出地震的方位和距离。
这不能不说是压电陶瓷的一大奇功。
压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，基于这个原理制做的精确控制机构－－压电驱动器，对于精密仪器和机械的控制、微电子技术、生物工程等领域都是一大福音。
谐振器、滤波器等频率控制装置，是决定通信设备性能的关键器件，压电陶瓷在这方面具有明显的优越性。
它频率稳定性好，精度高及适用频率范围宽，而且体积小、不吸潮、寿命长，特别是在多路通信设备中能提高抗干扰性，使以往的电磁设备无法望其项背而面临着被替代的命运。
压电陶瓷以其独特的性能在商业、军事、汽车、计算机、医学以及消费等领域中的应用日益广泛。
可以毫不夸张地说压电铁电陶瓷材料的应用已遍及人们日常生活中的每个角落。
如香烟、煤气灶、热水器的点火要用到压电点火器、电子钟表、声控门、报警器、儿童玩具、电话等都要用上压电谐振器和蜂鸣器、银行、商店、超净厂房和安全保密场所的管理以及侦查、破案等场合都可能要用上能验证每个人笔迹和声音特征的压电传感器医院检查人体内脏器官要用装有压电陶瓷探头的医用超声仪，家用电器中的电视机要用压电陶瓷滤波器、压电SAW滤波器、压电变压器，收录机要用压电微音器、压电喇叭、照相机和录像机要用压电马达等。
三、几种无铅压电陶瓷
1BaTiO3基无铅压电陶瓷
压电陶瓷的发展是从BaTiO3陶瓷开始的。
钛酸钡基陶瓷是研究与发展相当成熟的无铅压电陶瓷，具有高介电常数，较大的机电耦合系数，中等的机械品质因数和较小的介电损耗，是目前制备无铅压电陶瓷的重要候选材料。
然而BaTiO3居里温度较低（Tc=120℃），工作温区狭窄，且在室温附近存在相变，压电性能的温度和时间稳定性欠佳，烧结困难（烧结温度一般在1350℃左右，且存在一定难度），压电性能属于中等，难以通过掺杂改性大幅度提高其性能来满足不同需要。
因此，单纯的BT陶瓷难以直接取代铅基陶瓷满足现代社会对压电陶瓷的要求。
现阶段对BaTiO3基压电陶瓷的研究主要集中在以BT为基的二元或多元陶瓷体系。
在这些体系的研究中也取得一定的成果。
如Ba（Ti1-xZrx）O3压电陶瓷的烧结温度低，晶粒小而致密（相对密度达95%），工作温度范围拓宽（-30～+80℃），压电性能也有极大提高（d33达340pc/N，k33高达65%），然而与现有的铅基压电陶瓷材料特性相比仍存在较大差距，总体性能仍急需不断提高。
2BNT基无铅压电陶瓷
BNT是1960年由Smolenskii等人发现的一种由A位离子复合取代的钙钛矿型弛豫铁电体。
BNT具有较复杂的相变序列，在室温下为三方铁电相，230℃时经历弥散相变转变为反铁电相，在320℃转变为顺电相，520℃以上为立方相。
具有铁电相强（室温剩余极化Pr=38μC/cm2）压电系数大，机电耦合系数大，介电常数小及声学性能好等优良特性，且烧结温度低，烧成属于中温烧结（约为1050℃～1100℃），比较容易获得好的陶瓷烧结体。
因而得到广泛关注，被认为是最具有吸引力的无铅压电陶瓷材料体系之一。
然而该陶瓷在室温下的矫顽电场较高，在铁电相区的电导率较高，极化困难，压电活性难以充分利用。
此外，陶瓷烧成温度范围窄，工作温区窄，且陶瓷中Na2O易吸水，致使BNT陶瓷的化学物理稳定性和致密性差，其总体性能上不能与PZT陶瓷相媲美。
对于BNT基无铅压电陶瓷的制备，大多采用传统的固相烧结法，该方法的优点是原料价格便宜，工艺过程简单易行，但相对于铅系压电陶瓷，BNT基无铅压电陶瓷烧结范围过窄，不容易烧结致密化，且以机械方式将原料粉碎与混合，在混合度、均匀性及粉体粒度上都存在一些技术问题，这些对BNT陶瓷的性能都有一定的影响。
近年来研究人员尝试用溶胶一凝胶法、水热法等液相法来制备BNT基无铅压电陶瓷。
溶胶-凝胶法是以金属醇盐或者无机盐为原料经水解，缩合，使溶液形成溶胶，然后再使溶胶凝胶化，再经热处理形成纳米级的粉体，然后再制备成无铅压电陶瓷。
其优点是凝胶热处理温度和烧结温度低，能较好的抑制高温下易挥发组分的挥发，确保各组分的化学计量比，烧结出的无铅压电陶瓷比较致密。
水热法是指在特制的密闭的高压釜中，采用水溶液作为反应体系，通过将反应体系加热至临界温度或接近临界温度，在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。
其优点是粉体可真正实现低温合成，减少了一些挥发性物质的挥发，保证反应生成物的化学计量比；
避免杂质和结构缺陷的出现；
粉体粒径发育良好，团聚程度较轻。
但采用溶胶凝胶法使用的原料价格较高，而且颗粒仍容易发生团聚；
水热法晶化时间过长，不利于连续生产，工业生产实用性有待加强。
目前对BNT基压电陶瓷的研究主要集中在添加一种或多种钙钛矿结构物质，寻求二元或多元体系的准同相界（MPB），从而提高陶瓷的压电性能。
现阶段BNT基压电陶瓷研究体系主要有6类。
3铋层状无铅压电陶瓷
含Bi层状结构通式用（Bi2O2）2+（An-1BnO3n-1）2-来表示，它由二维钙钛矿层（An-1BnO3n-1）2-和（Bi2O2）2+层按一定规则共生排列而成。
其中A是适合于12配位的1、2、3、4价离子或它们的复合，如K+、Na+、Ba2+、Sr2+、Ca2+、Bi2+及稀土类元素等；
B为适合于八面体配位的离子或它们的复合，如Cr3+、Fe3+、Ti4+、Zr4+、Nb5+、Ta5+、Mo6+等；
n为整数，称为层数，即钙钛矿层的层数，一般为1～5之间的整数。
铋层状陶瓷具有低介电常数，低介电损耗，高居里温度（Tc>
500℃），机电耦合系数各向异性明显，低老化率，高电阻率，介电击穿强度高，烧结温度低，应力性能稳定等特征，适合于高温高频领域的应用。
但这类材料存在两个缺点：
一是由于晶体结构特性决定其自发极化转向受二维控制，导致压电活性低，压电系数一般不超过20pc/N；
二是矫顽电场强度太高、电导率较高、极化较困难。
这些缺点限制了该陶瓷的应用。
目前主要通过工艺改性和掺杂改性来改善其压电性能。
传统的陶瓷制备工艺制得的铋层状压电陶瓷压电性能低，因而为提高压电性能，采用新的烧结及极化技术等制备工艺方法是目前研究工作的重要方面之一。
如通过热压、热煅、热轧等热处理技术，使晶粒内位错运动和晶界滑移，使晶粒定向排列，使某一方向压电性能优化。
采用化学共沉淀法制备此类陶瓷，可提高陶瓷密度，便于极化。
此外，还可以采用模板反应晶粒生长法和多层晶粒生长法制备定向排列的铋层状结构铁电体。
模板晶粒生长技术是通过在预先合成好的精细粉体中添加模板晶粒，利用剪力或磁力使模板在基体中定向排列。
热处理时，在界面曲率驱动力和粉体表面自由能的推动下，基体在模板上沿模板方向生长，从而使陶瓷晶粒实现定向排列的技术。
包括流延、挤塑，流延法适用于片状模板晶粒的定向排列。
多层晶粒生长法以采用纳米尺度的原料粉体,添加适量有机物配置成浆料，采用丝网印刷的方法制备出厚膜，然后将厚膜叠压成型，经过排塑烧结制得高度取向的秘层状压电陶瓷。
除工艺改性外，掺杂改性也是改善陶瓷性能最为有效的途径之一。
有的研究采用对铋层状陶瓷的A、B位同时进行掺杂改性，制得了高压电活性和较高Tc的压电陶瓷材料。
如以比例为2﹕1的Ti4+和W6+取代B位的Nb5+，以K+取代1/6的Bi2+，制得的Bi2K1/6Bi5/6Ti4/3W1/3O9，其Tc=745℃，d33=24pc/N。
目前研究的铋层状陶瓷体系主要有：
2Bi4Ti3O12基无铅压电陶瓷；
⑵MBi4Ti4O15基无铅压电陶瓷；
⑶MBi2N2O9基无铅压电陶瓷（M=Sr、Ca、Ba、Na0.5Bi0.5、K0.5Bi0.5；
N=Nb、Ta）；
3Bi3TiNO9基无铅压电陶瓷（N=Nb、Ta）；
⑸复合铋层状无铅压电陶瓷。
4铌酸盐系无铅压电陶瓷
铌酸盐系无铅压电陶瓷主要是指碱金属铌酸盐和钨青铜结构铌酸盐两类压电陶瓷。
4.1钙钛矿结构的碱金属
铌酸盐压电陶瓷1959年美国学者研究了陶瓷的压电性，这是碱金属铌酸盐陶瓷研究的开端。
但用传统工艺制备的铌酸钾钠陶瓷的致密性差，压电常数d33仅为80pc/N，机电耦合系数Kp为36%。
在随后的研究中，研究人员从工艺和组成都加以改进，从而提高碱金属铌酸盐陶瓷的压电性。
采用热压法制得的铌酸钾钠陶瓷，相对密度可达99%，压电常数d33可达160pc/N，机电耦合系数Kp为45%。
用模板反应晶粒生长技术（RTGG）制备的NaNbO3基压电陶瓷，d33已达416pc/N。
采用掺杂改性或加入多组元的方法也可以有效地提高NaNbO3的压电性能。
三元系0.94（Na0.5K0.5）NbO3-0.06LiNbO3压电陶瓷的压电常数d33可达到235pc/N。
掺杂少量Sb所制得的（Na0.5K0.5）1-x（LiSb）0.052Nb0.948O3压电常数d33可达286pc/N，机电耦合系数Kp≥0.51，显示了较好的压电性能。
碱金属铌酸盐陶瓷粉体的一般制备工艺方法主要包括普通球磨法、溶胶-凝胶法、水热法和熔盐法等。
熔盐法是一种在较低的反应温度下和较短的时间内制备纯净粉体的简便方法。
所谓熔盐法，即将盐与反应物按照一定的比例配制反应混合物，混合均匀后，加热使盐熔化，反应物在盐的熔体中进行反应，生成产物，冷却至室温后，以去离子水清冼数次以除去其中的盐得到产物粉体。
Zeng等用不同的盐（NaCl，KCl，NaCl-KCl）成功合成了KxNa1-xNbO3陶瓷粉体，发现在低温750℃下形成了单一的钙钛矿相结构，用这种方法制备的粉体基本上没有产生团聚现象。
近些年来研究人员也开始采用一些新技术如放电等离子烧结技术来制备陶瓷粉体。
放电等离子烧结主要是利用外加脉冲强电流直接通过石墨模具形成的电场，清洁粉末颗粒表面氧化物和吸附的气体，净化材料，活化粉末表面，提高粉末表面的扩散能力，然后在较低机械压力下利用强电流短时加热粉体进行烧结致密。
采用放电等离子烧结技术制备得到了密度为4.47g/cm3（大约为理论密度的99%）的Na0.5K0.5NbO3无铅压电陶瓷，其压电常数d33达到了148pC/N，平面机电耦合系数kp为0.389，在1kHz下的相对介电常数εr=606，介电损耗tanδ=0.036，居里温度Tc=395℃。
但是放电等离子烧结法的基础理论尚需进一步研究，技术还不成熟,需要进行大量的实验与研究来完善。
碱金属铌酸盐系压电陶瓷是目前国内外研究的热点，也是最有可能取代铅基压电陶瓷的材料体系之一，它具有密度小，介电常数低，压电性能高，频率常数大等优点。
但碱金属高温下易挥发，采用传统烧结工艺获得的陶瓷与传统的PZT材料相比致密性差，温度稳定性低，而室温损耗较高，矫顽场高，难以极化；
而热压工艺生产成本较高，材料尺寸大小受到限制，实际应用较为困难。
就现阶段研究而言，碱金属铌酸盐系压电陶瓷仍难以取代PZT陶瓷。
4.2钨青铜结构铌酸盐压电陶
瓷钨青铜化合物是仅次于（类）钙钛矿型化合物的第二大类压电体，以晶体结构类似于四角钨青铜而得名。
其结构特征是存在氧八面体，其中B为Nb5+、Ta5+等。
这些氧八面体以顶角相连构成骨架，从而堆积成钨青铜结构。
钨青铜结构铌酸盐化合物陶瓷在成分和构造上的差别对它的铁电性能有重要影响。
近年来，钨青铜结构铌酸盐陶瓷由于具有自发极化较大，居里温度较高，介电常数低，光学非线性较大等的特点而倍受关注。
钨青铜结构铌酸盐陶瓷由于各向异性明显，制备方法主要有热处理技术、模板生长技术、放电等离子烧结技术及直流恒强磁场法等。
直流恒强磁场法中强磁场在材料制备过程中起着显著的取向作用，并且对材料相变、凝固等过程中具有确定的影响。
施加直流恒强磁场的研究范围主要是针对各向异性显著的铋层结构和钨青铜结构的陶瓷。
2006年,WeiwuChen在10T强磁场下成功制备出钨青铜结构的Sr0.5Ba0.5Nb2O6陶瓷,陶瓷的压电性能得到近一步的改善。
钨青铜结构铌酸盐无铅压电陶瓷体系有：
①（SrxBa1-x）Nb2O6基无铅压电陶瓷；
②Ba2AgNb5O15基无铅压电陶瓷；
③（AxSr1-x）NaNb5O15基无铅压电陶瓷（A=Ba、Ca、Mg等），其中又以铌酸锶钡单晶的研究最多6无铅压电陶瓷的发展
四、结束语
当前所研究的无铅压电陶瓷还不能完全取代铅基压电陶瓷，还需要进行很多实验和基础理论的研究，以探索和寻找新的、性能全面可达到铅基压电陶瓷的无铅陶瓷材料。
世界各国高度重视这方面的研究，大量的研究结果表明，无铅压电陶瓷的发展趋势主要有三个方面：
⑴开发新的无铅压电陶瓷体系；
⑵对现有的无铅压电陶瓷体系作进一步的掺杂改性和A、B位取代的基础理论研究，选择合适的改性剂，优化材料的压电性能；
⑶开发新型无铅压电陶瓷制备技术，使陶瓷的微观结构呈现一定的单晶体特征也是提高现有无铅压电陶瓷体系性能的一条重要途径之一。
专题二、玻色爱因斯坦凝聚
玻色爱因斯坦凝聚（BEC）的实现和在此基础上实现的原子激光（atomlaser），是本世纪物理学的重大突破性进展，对今后科学技术的发展将产生如同1960年激光的发明对后来科技发展一样的深远影响．BEC和原子激光的研究已成为当前物理学发展的前沿和热点．它标志着人类从相干电磁波的世界进人了相干物质波的世界．
llEC是物质存在的一种特殊状态，它是继固态、气态、液态、等离子态之后第五种物质存在方式，具有许多奇异的光学、热学、力学和电磁学等物理特性．将玻色爱因斯坦凝聚体中的原子相干的耦合输出，就可得到一种性能全新的相干物质波源——原子激光．对BEC和原子激光的物理性质、包含的物理过程、形成的机制和形式的研究，不仅其本身具有重大的科学意义，而且还可以通过这种系统去认识和检验自然界的一些现象，发现新的规律．同时，玻色爱因斯坦凝聚和原子激光也会对测量、原子钟、纳米技术、全息术等领域产生深远的影响．
玻色爱因斯坦凝聚
1玻色爱因斯坦凝聚的研究历史
1924年，印度物理学家BoseS．N．寄给爱因斯坦一篇文章，该文将光子作为全同粒子气体推导了黑体辐射的普朗克公式．爱因斯坦又将玻色的理论推广到全同粒子或全同分子气体，同时，他还预言，在足够低的温度下，自旋为h整数倍的粒子将聚集在系统的最低能态上，、形成高简并度的粒子体系．这种高度简并的粒子体系我们称之为玻色爱因斯坦凝聚体．BEC是玻色爱因斯坦凝聚的英文字头（Bose－Einsteil．Condensation）的缩写．
从他们提出这种思想以后，对BEC理论和实验的研究就一直没有间断过，从1947年开始的超流液态氦和1980年开始的氧化亚铜的研究，在实验上都观察到了量子简并的特性，但是由于这样的系统中具有很强的相互作用，不能被看作是纯的玻色爱因斯坦凝聚的实现．八十年代中期，激光冷却和捕获技术得到了很大发展，几个研究组提出了冷却的面金属原子可以形成只有很弱相互作用的BEC．在不断解决BEC的一系列技术后，1995年；
铷、锂、钠三种碱金属原子稀薄气体的BEC终于实现了．值得一提的是，人们在1959年就开始自旋极化氢原子BEC的研究，但实验上一直没有观察到，在碱金属原子的BEC实现波捷，氢原子的BEC终于在1998年实现了．今天，物理学家认识到，BEC实际上是一类涉及物理学的大部分领域的普遍的物理现象，包括凝聚态物理、核物理、基本粒子物理、原子分子物理和光物理、天体物理等．BEC系统可以是气体、液体、固体、原子核、基本粒子、中子星或超新星中的物质等．因此，BEC的研究将是ZI世纪的物理学热点问题之一．
2玻色爱因斯坦凝聚的基本特征
玻色爱因斯坦凝聚是建立在粒子的不可分辨性和粒子的波动性基础上的，而这两点正是量子力学的核心．按照海森堡测不准关系，气体中的原子可以看作是具有和德布罗意波长同数量级的波包，而粒子的德布罗意波长λdB=（2π
／mkBT）1／2，kB为玻尔兹曼常数，m为原子质量，T为气体温度．我们可以看到，随着气体温度的降低，气体的德布罗意波长将增大，当德布罗意波长增大到和粒子间的距离可比拟时，原子波函数将会重叠，粒子的不可区分性就变的非常重要，大量的粒子就会占据相同的能态，玻色系统经历从无序到有序的相变，形成BEC．此时，相变温度和原子的密度n应满足关系nλ3＝2．612．
玻色爱因斯坦凝聚是稀薄的玻色气体在动量空间的凝聚．这里的玻色子是指具有总自旋为h的整数倍的粒子，或者说，原子中包含的电子、中子和质子的总的数目是偶数的粒子．这种粒子的分布遵从玻色爱因斯坦统计．这里稀薄气体的条件是na3<
<
l，a是s波的散射长度，它用来表征原子间的距离，n是原子的密度．对于碱金属原子，一般有na3＝10－5～10－6．这个条件保证了kBTc（Tc为相变的临界温度）比原子内部的激发能小得多，这样，在临界温度下，描述热动力学的内部自由度就变得微不足道了．
玻色爱因斯坦凝聚是一个热力学的动态平衡过程．凝聚体和非凝聚体之间通过碰撞不断地进行着能量的交换，凝聚的原子会成为非凝聚原子，非凝聚原子也会变为凝聚原子．同时，凝聚原子和背景气体的碰撞会大大降低凝聚体的寿命，对于碱金属原子，要得到一分钟以上寿命的凝聚体，要求欧的真空度达到10－11毫巴．
整个玻色爱因斯坦凝聚体可以用一个宏观波函数表示．对于理想气体，所有的玻色凝聚原子都具有相同的单粒子基态波函数，多体基态波函数就是N个相同单粒子波函数的乘积．因此，单粒子基态波函数也就是凝聚体的波函数或称宏观波函数，它可以从非线性薛定鄂方程的解得到．即使考虑了粒子间的相互作用，按照Bogoliubov理论，碱金属原子也只有1％或更少量子信息的损失，这与液氦的情况是截然不同的
3玻色爱因斯坦凝聚的实验实现
从上面的讨论我们知道，实现BEC有两条途径、一是降低原子气团的温度，另一就是提高原子气团的密度．实现BEC的一般步骤是先在磁光讲中预冷原子；
将预冷的原子装人到静磁讲，压缩磁场提高原子的密度；
利用蒸发冷却技术进一步降低原子的温度以实现BEC．
（l）原子的预冷却．
这是标准的激光冷却技术．通常的做法是在磁光讲中（利用磁场和光场建立的一种原子陷断，其真空度一般为10－9mbar），冷却和捕获足够多的原子，然后撤掉磁场，用光学粘团的方法进一步冷却原子样品．我们可以得到密度为1011～1012cm－3，温度为几个微开，数目为1010～1011的原子云团．有关激光冷却的技术可参看文献．
（2）静磁断技术．
由于中性原子具有磁偶极矩儿；
，因此可以用静磁新将原子囚禁在磁场B的极小处．结构最简单的静磁讲就是一对反向亥姆霍兹线图形成的四极讲．
为了避免原子的Majorana跃迁，提高洪的稳定性能，要求讲的磁场方向的改变速率0（原子碰矩和磁场的夹角）要慢于原子磁矩的旋进，即ω＝dθ／dt＜μm｜B｜／
=ωLamor．ωLamor是原子的拉莫进动频率，．就叫饼的捕获频率．
由于线性的四极势在磁场中心处磁场为零，其附近磁场方向变化剧烈，原子经过这个零点时，它的自旋取向可能发生变化，大量的原子就会逃离原子讲，为此我们必须进行补漏．人们想出了各种各样的方法，有时间旋转势研（TOP）、光学塞讲、用永久磁铁组成的loffe附、四叶饼等．目前结构最简单、最稳定的静磁讲是QUIC饼（QuadrupoleloffeConflgrationTrap）．它是通过改变偏置线圈的电流，将磁场的最小值逐渐偏离原点，当三个线圈的电流一致时，形成一稳定的抛物线型的势讲，讲的极小点远远偏离了讲的中心，这样就保证了有足够的原子约束在讲中．
（3）蒸发冷却．
蒸发冷却是将原子冷却到纳开温度的关键技术，其基本思想与生活中看到的一碗水因蒸发变冷的原理是一样的．实验中，用一扫描射频场作用到原子上，开始时，射频场的频率较高，那些动能较大的被捕获原子受感应就会从捕获态跃迁到非捕获态，从而离开势断．然后将射频场的频率再逐步降低，剩下动能最小的，温度最低的原子，在这样的冷却过程中，就可以形成BEC．
出现BEC以后，为了获得不同形状、不同温度和不同对称性的凝聚体，或者为了研究其动力学行为，我们可以用改变偏置场的大小、光偶极力、射频场、Bragg和Raman跃迁、声子激励等方法来操纵凝聚体．
4玻色爱因斯坦凝聚的检测
当前实验实现的玻色爱因斯坦凝聚的凝聚物空间尺度非常小（10μm），但密度又非常高（1013cm－3），如何判断是否形成BEC以及知道凝聚体的各种特性呢？
实验上是通过光诊断的方法来检测的．检测方法可分为破坏性的吸收成像法和非破坏性的色散成像法．
破坏性的吸收成像法，它探测的是共振光在大角度范围内的非弹性散射，常用来检测是否形成了BEC．当对原子进行完蒸发冷却后，将磁场关掉，让原子云团自由扩散，然后用与原子跃迁共振的激光脉冲照射原子，用CCD摄像机记录下原子对光的吸收，即断中原子的位置分布，它说明了原子从附中释放后的膨胀程度，因而也就记录了原子的速度分布，并且由此我们可以推断出BEC的许多特性．BEC出现的标志就是在宽的热速度分布的背景上突然出现一个中心在零速度的窄峰，当温度降低时，对应窄峰的原子比例显著增加．
非破坏性的色散成像法，它探测的是共振光在小角度范围内的弹性散射，常用来研究凝聚物
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