Kurzer Überblick meiner Diplomarbeit
Die erste Aufgabe besteht darin, die Schwingungen unserer
Kryostatenaufhängung samt Kryostaten
aufzunehmen, um eine geeignete Dämpfungsform unseres
Versuchaufbaus zu finden. Dazu steht uns ein
5sec-Seismometer des Black Forest Observatoriums (BFO)
in Schiltach zu Verfügung. Um
Vergleichsmessungen zu haben, positionierten wir
das Seismometer an verschiedene Orte unseres Labors.
Auf die Aufnehmerplatte der Kryostatenaufhängung,
auf das Querträgergestell der Aufhängung und die
Fußbodenbetonplatte. Bei unseren ersten Messungen stellte sich
sehr schnell heraus, daß die Entkopplung
des Teils des Laborfußbodens, auf dem die
Kryostatenaufhängung steht, außerordentlich gut ist. Weiter
versuchten wir die Aufhängung durch
Unterlegen der Fußstützen mit 1cm starken Gummistreifen vom
Fußboden zusätzlich zu entkoppeln,
was sich bei unseren Messungen als unnütz erwies. Danach brachten
wir Luftdämpfer unter die
Fußstützen an und entkoppelten unser System,
indem wir die Dämpfer mit Preßluft
füllten.
Was wir jetzt feststellten,
erstaunte uns sehr. Die Schwingungsamplitude in der horizontalen Ebene
nahmen um einen Faktor von 100-500 zu.
Bei genaueren Betrachtung des Schwingungsspektrums erkannten
wir ein Schwingungstal im
Frequenzbereich von 1Hz-3Hz. Diese Tatsache veranlaßte
uns, die Meßzelle
so
zu bauen, daß ihre
Resonanzfrequenz in diesem Bereich liegt.
Das Problem besteht darin, daß wir zum jetzigen Zeitpunkt noch
nicht genau sagen können, ob das
theoretische Rechenmodell zur Bestimmung der Resonanzfrequenz auch
der tatsächlichen Resonanzfrequenz entspricht, was sich beim
nächsten Abkühlen herausstellen wird.
Die Schwingungsmessungen haben weiter ergeben, daß
die laufenden Pumpen, die durch Membranbälgen
mit unserem Kryostaten verbunden sind, einen leichten
Anstieg der Schwingungsamplituden verursachten.
Dem Entgegneten wir, indem wir sie durch eine mit feinem
Sand gefüllten Kiste führten.
Mit unserem DC-SQUID sind wir in der Lage Auslenkungen der
Membran im nm-Bereich zu messen. In
diesem Bereich ist es nur mit erheblichem Aufwand
(räumlich, finanziell,...) möglich eine passive
Entkopplung des Kryostaten von seinem Umfeld zu erreichen,
was uns veranlaßte einen neuen Weg zu
beschreiten. Zur Zeit wird an einem
aktiven Schwingungsentkopplungssystem
gearbeitet.
Erste Messungen mit dem DC-SQUID:
Unser Setup bestand aus einer mit Aluminium bedampften Kaptonfolie,
parallel dazu befand sich, in einem
Abstand von 500nm, eine flache Spule.
Diese Spule wurde mit der SQUID-Coil verbunden. Durch Anregung der
Kaptonfolie mit einer Sinusschwingung erreichten wir
eine Änderung des magnetischen Flusses,
was sich in einer Cosinusschwingung des
DC-SQUID-Signales zeigte, dabei folgte dieses Signal jeder
Änderung der Frequenz in der Membranschwingung.
Vorbereitungen für das nächste Abkühlen:
Die Membran, bestehend aus einer Aluminium bedampften Kaptonfolie,
die auf einem Stycastträger
aufgeklebt ist, also mechanisch vorgespannt ist,
befindet sich in der Meßzelle gegenüber einer
Kupferelektrode. Wie vorher erwähnt ist
es möglich die Resonanzfrequenz dieser Zelle rechnerisch zu
bestimmen. Dazu war es notwendig die
Kapazitätsänderung des elastischen Kondensators, Membran-
Kupferelektrode, bei unterschiedlichen DC-Spannungen,
von verschieden stark mechanisch vorgespannten
Membranen, zu bestimmen.
Mit den Parametern von Longchannel, Weaklinkdurchmesser, Volumen der
Zelle und Kapazitätsänderung konnten wir die
Resonanzfrequenz berechnen.
Weiter wurde die Supraleiterelektronik in den Kryostaten eingebaut.
Dabei sollte darauf hingewiesen
werden, daß dabei sehr darauf geachtet wurde eine komplette
elektromagnetische Abschirmung zu erzielen.
Um die Meßdaten mit dem Computer aufzunehmen schrieben
wir ein Programm, welches eine ständige
Kommunikation mit den benötigten
Meßgeräten gewährleistet.
In nächster Zeit sind die Einbauarbeiten abgeschlossen und ein
erster Versuch kann gestartet werden. Über
die Meßergebnisse wird später berichtet.
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