Trampa de Penning

Una trampa Penning es un tipo de trampa iónica que utiliza un campo eléctrico no homogéneo y un campo magnético homogéneo en una dirección que a partir de ahora llamaremos axial.

Este potencial tiene forma de punto de silla, generando un movimiento armónico confinante en la dirección axial y un movimiento en equilibrio inestable en la dirección radial, por lo que los iones tenderán a perderse a la menor perturbación.

[2]​ Para confinar el movimiento en la dirección radial aplicamos un campo magnético paralelo al eje axial.

Por las propiedades del producto vectorial de la fuerza magnética sabemos que esta sólo tendrá componente radial (perpendicular al eje axial), atrapando así a los iones en la dirección radial.

Sumando ambas obtenemos la frecuencia ciclotrón, esta cantidad es de extrema utilidad, pues conocida esta y el valor del campo magnético podemos determinar la relación carga masa

Tanto el anillo como los endcap que generan el potencial de la trampa Penning tendrán geometría de hiperboloide de revolución, para atrapar iones positivos (negativos) los encaps se conectan a un potencial positivo (negativo) respecto al potencial del anillo.

[4]​ Una vez tenemos los iones en la trampa Penning pasamos a enfriarlos, este paso es importante para todas las aplicaciones de la trampa,[3]​ pues nos permite tanto medidas como un control más preciso de los iones.

[5]​ Como cualquier otra carga, el movimiento de los iones genera un campo electromagnético inducido, que variará con el tiempo como así lo hace el movimiento del ion, esta variación dará lugar a corrientes inducidas que tras pasar por una resistencia disiparán energía en forma de calor, como esta energía proviene del movimiento de los iones tendrá como efecto final su enfriamiento.

Una vez enfriado el ion se manipulan los estados internos electrónicos con pulsos láser, que hacen que el ion quede en un estado cuántico puro bien conocido.