三十多年来激光冷却与俘获原子的研究与应用取得了众多瞩目的成就,无论是在一些基础性的物理研究,如超冷量子气体的基本特性还是在实际中的应用,如原子钟、干涉仪等,都激发了科学家们的研究兴趣。特别是,人们在激光冷却碱金属铯原子的研究上取得了许多重大的突破性进展,由于铯原子具有精确的微波跃迁频率,使得其在频标、计量和高精度定位等领域有着重要应用;而且铯原子具有非常复杂的碰撞特性和丰富的Feshbach共振,被广泛应用于超冷碰撞、三体Effimov物理和量子多体物理的研究,而这些研究和应用的前提是在磁光阱(MOT)中俘获数量足够多的铯原子样品。本论文采用具有差分的两级真空装置,用塞曼减速器降低由高温炉喷出的铯原子到达高真空MOT腔时的速度,同时用激光冷却技术降低MOT中铯原子样品的温度,为之后的拉曼边带冷却和蒸发冷却提供足够多的冷原子样品。本文的主要工作是设计带有塞曼减速器的两级真空装置,用MOT冷却与俘获数量足够多的铯原子样品并将其温度降低到几十微开尔文左右,然后用光学粘团(Optical Molasses)冷却技术将铯原子样品温度降低至5.5μk,有利于下一步拉曼边带冷却和蒸发冷却的实现。论文主要概括为以下三个部分:1、设计实验真空装置并计算了装置中每部分的真空度,使用塞曼减速器使得源处的真空与MOT腔中的真空之间的压差维持在1~2个数量级,另外设计了一种带有TEC控温的冷凝管装置,利用装置对由铯源炉喷出的源进行降温,使得大部分被加热的铯原子凝聚到不锈钢真空管内壁,将一级真空腔的真空压维持在10~-88 Pa,甚至达到10~-99 Pa。2、理论计算并测量塞曼减速磁场大小随位置变化的关系曲线,通过优化塞曼减速磁场和减速激光的相关参数获得最佳减速效果,并计算出铯原子经过减速后进入科学腔中的速度。3、利用MOT冷却并俘获经减速后的铯原子。研究俘获激光与再泵浦激光的光强、频率失谐等实验参数对MOT装载率的影响,通过优化相关参数在二级超高真空腔中利用MOT俘获了大量的超冷铯原子样品。随后对原子进行Molasses冷却,利用大失谐的冷却激光使铯原子样品被冷却到多普勒极限以下,并通过飞行时间的方法测得Molasses冷却后原子温度为5.5μk。