German Title: Niederfrequente elastische Eigenschaften von Gläsern bei tiefen Temperaturen : Untersuchungen mittels mechanischer Double Paddle Oszillatoren und einer auf dc-SQUIDs basierenden Auslesetechnik

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Abstract

Im Rahmen dieser Arbeit wurden niederfrequente Messungen der elastischen Eigenschaften von Gläsern (Quarzglas und BK7) bei tiefen Temperaturen mittels mechanischer Oszillatoren durchgeführt. Hauptschwerpunkt lag hierbei auf der experimentellen Entwicklung einer neuartigen Auslesetechnik für sogenannte Double Paddle Oszillatoren innerhalb eines Verdünnungskryostaten. Der induktive Detektionsmechanismus basiert hierbei auf der hohen Sensitivität von kommerziell erhältlichen dc-SQUIDs. Die Überlegenheit dieser Technik gegenüber der konventionellen kapazitiven Methode wurde durch Messungen an verschiedenen Gläsern demonstriert. Bereits in diesen ersten Messungen konnte die Sensitivität um mehr als eine Größenordnung gegenüber der kapazitiven Technik verbessert werden. Mit Hilfe des neuen Detektionsmechanismus wurden die relative Schallgeschwindigkeitsänderung und die innere Reibung von amorphem SiO2 und BK7 im Temperaturbereich zwischen 5mK und 1K für mehrere Frequenzen untersucht. Die Ergebnisse an Quarzglas stehen in guter Übereinstimmung mit konventionell durchgeführten Messungen, während für BK7 leichte Abweichungen zu früheren Messungen bei tiefsten Temperaturen beobachtet wurden.

Translation of abstract (English)

Within this thesis low frequency measurements on the elastic properties of amorphous solids (a-SiO2 and BK7) at low temperatures using mechanical oscillators were carried out. A main aspect was to develop a novel detection technique for double-paddle oscillators within the environment of a dilution refrigerator. The inductive detection mechanism is based on the high sensitivity of a commercial dc-SQUID. The superiority of the new technique compared to the conventional capacitive detection method was demonstrated in measurements on different glass samples. The resolution was improved more than one order of magnitude already in these first experiments. Using the new technique, the relative change of sound velocity and the internal friction of a-SiO2 and BK7 were investigated in the temperature range form 5mK to about 1K for several frequencies. The results agree favourably with former measurements on a-SiO2 detected by the capacitive readout. For BK7 slight deviations to former measurements at lowest temperatures were observed.