Advances in Development of Quartz Crystal Oscillators at Liquid Helium Temperatures
本文介绍了液氦体声波振荡器领域的一些最新结果。讨论涵盖了整个开发过程，从元件选择和表征开始，到实际相位噪声测量结束。相关的问题和局限性进行了讨论。所获得的相位噪声功率谱密度的独特功能的解释与建议的扩展Leeson效应。
2013-09-21 physics.ins-det
Next Generation of Phonon Tests of Lorentz Invariance using Quartz BAW Resonators
我们证明了在声子部门的洛伦兹不变性测试，实现石英体声波振荡器的技术改进。在这个实验中，在一个以每秒一个周期的速度旋转的平台上连续比较具有最先进相位噪声的室温振荡器。讨论的重点是改进噪声测量技术，数据采集和数据处理。第二代这样的测试的初步结果，并表明，SME系数在物质部门可以测量的精度为$10^{-16}$ GeV后，采取一年的数据价值。这相当于比先前的声学声子扇区实验提高了两个数量级。
2018-04-08 nucl-ex physics.data-an physics.ins-det
A comparsion of force sensors for atomic force microscopy based on quartz tuning forks and length extensional resonators
力传感器是影响原子力显微镜（AFM）性能的关键。如今，大多数AFM使用由硅制成的微机械力传感器，但压电石英传感器的应用越来越多，主要是在真空中。这些自感知力传感器允许相对容易地将扫描隧道显微镜升级为组合的扫描隧道/原子力显微镜。两种根本不同类型的石英传感器已经实现了原子分辨率：基于长度延伸谐振器的“针传感器”和基于音叉的“qPlus传感器”。在这里，我们计算和测量这些传感器的噪声特性。我们发现四个噪声源：偏转探测器噪声，热噪声，振荡器噪声和热漂移噪声。我们计算这些噪声源作为传感器刚度，带宽和振荡幅度的一个因素的影响。我们发现，对于自感知石英传感器，偏转检测器的噪声是独立的传感器刚度，而其余三个噪声源与传感器刚度强烈增加。偏转检测器噪声随带宽增加到1.5次幂，而热噪声和振荡器噪声与带宽的平方根成比例。然而，热漂移噪声与带宽成反比。前三个噪声源与幅度成反比，而热漂移噪声与幅度无关。因此，我们表明，较早的发现，引用的最佳信噪比的振荡幅度类似的范围内的力量仍然是正确的，当考虑所有四个频率噪声的贡献。最后，我们建议如何进一步提高传感器的信噪比，并简要讨论了安装技巧的挑战。
2011-07-26 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
Material properties of $α$-quartz that are relevant for its potential use in X-ray monochromators and analyzers
用于能量为$>$ 5 keV的X射线的单色器和分析器绝大多数由硅晶体制成，其中高纯度和低缺陷密度的大样品是容易获得的。锗和金刚石晶体也偶尔使用。X射线的布拉格反射决定其带宽，背散射反射（布拉格角$\approx$ 90 $^\circ$）提供最高能量分辨率以及高光子收集效率。所有这些材料的晶格共享相同的空间群$Fd\overline{3}m$，由于其高对称性，每单位光子能量范围提供低密度的独特背散射布拉格反射。这对于使用共振非弹性X射线散射（RIXS）和核共振散射（NRS）的固态研究是不利的，对于这些研究，X射线能量必须被调谐到特定的电子或核跃迁。因此，具有较低对称性的晶格的晶体正在被考虑。$α$ -石英是最有前途的材料之一。然而，关于其材料特性和制造技术的数据广泛分散，并且在原子位置的重要问题上，文献中存在很大的不一致性。$α$ -石英的材料特性是相关的X射线的研究，因此，总结和澄清在这里作为一个指导未来的工作。
2017-01-18 physics.ins-det
On the 1/f Frequency Noise in Ultra-Stable Quartz Oscillators
振荡器的频率闪烁在相位噪声谱密度中表现为1/f^3线，并且在Allan方差图上表现为底，其源于两个基本现象，即：（1）1/f相位噪声通过Leeson效应转变为1/f频率噪声，以及（2）谐振器固有频率的1/f波动。关于哪种效应是主导效应，以及如何提高振荡器的稳定性，多年来一直没有给出明确的答案。本文通过分析几种商用振荡器和实验室样机的相位噪声频谱，论证了谐振器固有频率的波动是主要影响。研究方法从反向工程的振荡器相位噪声，以表明，如果利森效应是占主导地位的，谐振器的品质因数Q将太低，相比现有技术。
2006-02-16 physics.ins-det physics.space-ph
Quantitative reintepretation of quartz-crystal-microbalance experiments with adsorbed particles using analytical hydrodynamics
石英晶体微天平（QCM）是软物质研究的基本工具，但目前尚缺乏坚实的理论基础。目前，声学信号的定性解释，使用特设框架的基础上有效的电路，有效的弹簧和捕获的溶剂模型与丰富的拟合参数。然而，由于其极端的敏感性，QCM技术保证成为一个准确的预测工具。利用非定常低雷诺流体力学，我们推导出的解析表达式的声阻抗的吸附离散球。我们的理论成功地验证了3D模拟和大量的实验结果，涵盖了十多年对蛋白质，病毒，脂质体，大规模纳米颗粒的研究，尺寸从几个纳米到几百个纳米不等。没有拟合常数的良好的协议清楚地表明，声学响应是由流体动力学阻抗为主，因此，破译物理化学力的二次贡献将首先需要QCM的流体动力学重新解释。
2020-11-16 cond-mat.mes-hall cond-mat.soft physics.flu-dyn
Quartz-based flat-crystal resonant inelastic x-ray scattering spectrometer with sub-10 meV energy resolution
共振非弹性X射线散射（RIXS）光谱仪的能量分辨率的不断提高是至关重要的，以履行这一技术在基础和技术重要性的材料中的电子动力学研究的潜力。特别是，RIXS是非弹性中子散射的唯一替代工具，能够提供完全动量分辨的磁性材料的动态自旋结构的信息，但限于系统的磁激发能尺度是可比的能量分辨率。最先进的球形切割晶体分析仪光学器件提供的能量分辨率高达25 meV，但已经达到其理论极限。在这里，我们展示了一种新的子10 meV RIXS光谱仪的基础上，在Ir-L $_3$吸收边（11.215 $\sim$ keV），实现了3.9 $\sim$ meV，非常接近3.7 $\sim$ meV的理论值的分析仪能量分辨率的平面晶体光学。此外，新的光谱仪允许有效的偏振分析，而不会损失能量分辨率。利用金刚石中的纵向声学和光学声子以及Sr $_3$ Ir $_2$ O $_7$中的磁振子演示了仪器的性能。因此，新型的低于10 $\sim$ meV的RIXS光谱仪提供了一个窗口，以小能量尺度的磁性材料。
2017-09-08 cond-mat.str-el physics.ins-det
Resonance measurement of periodically driven contact potential difference
本文介绍了一种用于测量调制光引起的接触电势差振荡的新型石英谐振装置。特别注意的是，石英谐振器的建设性电容的负电容的补偿。以这种方式，石英谐振滤波器非常窄，同时具有极小的总带宽，这显著提高了信噪比。对于金属，该器件给出了功函数的温度依赖性，并打开了基于该温度导数创建成像光谱的前景。所提出的装置可用于基于功函数的温度导数来创建金属材料的缺陷检测。
2015-02-24 cond-mat.supr-con physics.ins-det
Complex Permittivity Measurements at Variable Temperatures of Low Loss Dielectric Substrates Employing Split Post and Single Post Dielectric Resonators
本文提出了一种在铜壳中的分裂柱介质谐振器和一种在带有超导端板的谐振腔中的单柱介质谐振器，并用于测量单晶基片的复介电常数。(La Sr）（Al，Ta）O_3，LaAlO_3，MgO和石英衬底的温度分别在20 ~ 300 K和15 ~ 80 K进行了测量。在20 K的温度下，空谐振器的TE 01 delta模式谐振频率和空载Q因子分别为：对于分裂柱谐振器为9.952 GHz和25，000，对于单柱谐振器为10.808 GHz和240，000。
2012-09-01 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
Loss tangent measurements of dielectric substrates from 15 K to 300 K with two resonators: investigation into accuracy issues
在不同温度下，使用两个TE 01 δ介质谐振器测量了中、低和极低损耗介质基板（包括Rogers RT Duroid 5880和6010.2、LaAlO 3、（La，Sr）（Al，Ta）O3、MgO和石英）的损耗角正切，以确保测试的验证。本文研究和讨论了在15 ~ 300 K温度范围内，铜壳中的分裂柱介质谐振器（SPDR）和超导壳中的单柱介质谐振器（SuPDR）的测量精度。
2012-10-08 cond-mat.mtrl-sci cond-mat.supr-con physics.ins-det
Measurement of the neutron electric dipole moment by crystal diffraction
为了研究该方法的统计灵敏度和系统效应，利用一个原型装置，通过测量非中心对称晶体（石英）的自旋转动来寻找中子电偶极矩。事实证明，该方法的概念是有效的。实验的初步结果是$d_{\rm n}=(2.5\pm 6.5)\cdot 10^{-24}$ e $\cdot $ cm。实验表明，利用现有的石英晶体和中子束，在100天的数据采集中，可以获得$\sim 2.5\cdot 10^{-26}$ e $\cdot $ cm的精度。
2009-07-09 hep-ex nucl-ex physics.ins-det
Resonant inelastic x-ray scattering spectrometer with 25 meV resolution at Cu K-edge
一个无与伦比的分辨率报告与非弹性X射线散射仪器在铜K-边缘。基于分段凹面分析仪，具有单晶石英（SiO_{2}）像素，光谱仪提供了一个分辨率接近25毫电子伏（半高宽）在8981 eV。除了石英分析仪外，光谱仪的性能还依赖于四反射Si（553）高分辨率单色仪和聚焦Kirkpatrick-Baez光学系统。测量的分辨率与理想光谱仪的光线追迹模拟一致。我们通过再现铍（Be）单晶的声子色散曲线展示了光谱仪的性能。
2014-12-15 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det
A near-field scanning microwave microscope based on a superconducting resonator for low power measurements
我们报告的低温（300 mK）近场扫描微波显微镜的设计和性能。它使用微波谐振器作为近场传感器，工作频率为6 GHz，微波探测幅度低至100 uV，接近足够低的光子数（N~1000）的谐振器，使相干量子操纵变得可行。该谐振器是由一个小型化的分布式分形超导电路，是集成的探针，微加工到足够紧凑，使它可以直接安装在石英音叉，并用于并行操作的原子力显微镜（AFM）。谐振器磁耦合到传输线读出，并实现增强的灵敏度，我们采用了庞德-德雷弗-霍尔测量方案锁定到谐振频率。我们在针尖周围实现了良好的局部近场，使得微波分辨率与AFM分辨率相当，并且电容灵敏度低至6.4x10^-20 F/rtHz，受到机械噪声的限制。我们相信，这里提出的结果是在纳米尺度上使用近场扫描微波显微镜探测量子系统的重要一步。
2014-04-02 cond-mat.mes-hall cond-mat.supr-con physics.ins-det
