Quartz Whispering-Gallery-Mode Resonator with Microfluidic Chip as Sensor for Permittivity Measurement of Liquids
生物溶液的研究需要高测量精度、检测物质浓度低变化的能力以及少量的待测液体。微波复介电常数测量技术的基础上的高品质因数回音壁模式谐振器与微流体芯片允许少量的介电液体进行高精度的研究。基于蓝宝石谐振器的现有技术不提供用于具有低分子量的物质的低浓度检测极限。在这里，我们提出了一种先进的技术的基础上的石英介质谐振器。发现对于水溶液中的葡萄糖获得的检测限对于石英谐振器单元比对于基于MEMS谐振器的测量单元低约一个数量级。该限值约等于或低于人体血液中葡萄糖的浓度。这一事实意味着，该技术可以被用作传感器的生物解决方案在微波范围内的调查。利用研制的传感器在Ka波段成功地对葡萄糖、乳清蛋白和牛血清白蛋白进行了研究。
2022-05-05 physics.app-ph physics.bio-ph physics.ins-det
Membrane-in-the-middle optomechanics with a soft-clamped membrane at milliKelvin temperatures
本文提出无致动器光学腔与机械谐振器设计，解决毫开尔文温度下软钳位氮化硅薄膜光力学中的振动与吸收加热问题，并测得相干时间随腔内功率的标度关系。
2023-10-10 physics.ins-det physics.optics quant-ph
TEM at Millikelvin Temperatures: Observing and Utilizing Superconducting Qubits
我们提出了一个开发一个毫开尔文温度的透射电子显微镜（TEM）的情况。我们首先回顾了这种发展的已知原因，然后介绍了超导量子电路最近的进展所开辟的新的可能性，最后报告了我们正在进行的实验工作。具体来说，我们首先审查的可能性，观察超导量子比特周围的量子力学叠加电磁场。由此提出了在谐振腔中用透射电子显微镜观察反常量子态微波光子的新思路。然后，我们继续审查这些现象的潜在应用，其中包括超出标准量子极限的低剂量电子显微镜。最后，预期的工程挑战，以及作者目前正在进行的实验努力建设一个毫开尔文TEM。此外，我们在附录中提供了超导电路的简要介绍，以供不熟悉该主题的感兴趣的读者使用。
2022-09-04 physics.ins-det quant-ph
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
Ultra-low supply voltage crystal quartz oscillator
提出了一种超低压石英晶体振荡器。其设计方法基本上是基于使用HEMT工作在不饱和直流区和石英谐振器作为谐振阻抗Transformer。25 MHz样机在低于17 mV的电源电压下显示稳定振荡，功耗低至300 nW，即，1-2数量级低于其他迄今振荡器。这种方法非常适合构建超低功耗无线电设备，包括那些在低温下工作的设备。
2021-04-01 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
Generation of Bimodal Solitons in a Sapphire Whispering Gallery Mode Maser at Millikelvin Temperatures
本研究在毫开尔文温度的蓝宝石回音壁模式三能级脉泽中观测到双模孤子，系统存在连续波、密集孤子、稀疏孤子三种状态，为微波非线性波研究及孤子应用开辟新方向。
2022-02-21 cond-mat.other nlin.PS physics.ins-det
Acoustic tests of Lorentz symmetry using Bulk Acoustic Wave quartz oscillators
本文介绍了一种探测中子扇形区洛伦兹不变性的新方法。该方法是基于稳定的石英体声波振荡器在转台上比较。由于洛伦兹不变性破坏，声波谐振器的谐振频率通过固体组成元素的质量的相应依赖性而依赖于空间方向。这种依赖性是通过观察这种器件周围的振荡器相位噪声来测量的。第一个这样的实验现在显示出对违规的敏感性低至极限$\tilde{c}^n_Q=(-1.8\pm2.2)\times 10^{-14}$ GeV。介绍了提高灵敏度的方法，以及该技术在基础物理实验中的应用。
2016-08-07 hep-ph 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
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
Observation of Low Temperature Magneto-Mechanic Effects in Crystalline Resonant Phonon Cavities
我们观察到毫开尔文温度下超高品质因数晶体石英体声波谐振器中的磁效应。研究揭示了声共振频率的磁滞回线、跳变和记忆效应的存在。这些环路作为对外部磁场的响应而出现，并且对于线宽约为$25$ mHz的模式跨越几个赫兹范围，其构成60阶线宽的频移。这种效应是宽带的，但在非线性效应和损耗都受到两级系统限制的较高频率处变得更强。这表明所观察到的效应是由于耦合到机械模式的自旋系综的铁磁相。在超低损耗状态下观察到的机械和自旋自由度之间的耦合为新兴的量子混合系统带来了新的可能性。
2020-01-21 cond-mat.mtrl-sci physics.ins-det quant-ph
Gravitational wave detectors with broadband high frequency sensitivity
引力波探测器在螺旋阶段观测到了中子星合并GW 170817，但1-5 kHz波段的灵敏度不足以观测到合并本身的预期核物质特征，以及黑洞形成的过程。这为改进1- 5 kHz灵敏度提供了强有力的动机，该灵敏度目前受到光子散粒散粒噪声的限制。通过信号再循环的谐振增强通常以带宽为代价来提高信噪比。光机械白光信号回收（WLSR）的概念已经提出，但迄今为止所有的方案都依赖于合适的超低机械损耗组件的开发。在这里，我们第一次展示了光机械谐振器结构，满足WLSR干涉仪的损失要求，应变灵敏度低于10 $^{-24}$ Hz $^{-1/2}$在几kHz。两个谐振器的实验数据相结合的4公里干涉仪类似于LIGO的分析模型，以证明灵敏度增强跨更宽的频带的中子星合并频率比双回收法布里-珀罗迈克尔逊探测器相同的长度。一种候选谐振器是通过声子晶体与环境声学隔离的氮化硅膜。另一种是支持体声波纵波的单晶石英透镜。光功率要求可以优选膜谐振器，尽管体声波谐振器给出稍微更好的热噪声性能。两者都可以作为现有检测器的附加组件来实现。
2020-07-17 astro-ph.IM physics.ins-det physics.optics
Low-temperature and high magnetic field dynamic scanning capacitance microscope
我们展示了一个动态扫描电容显微镜（DSCM），工作在大带宽，低温和高磁场。该装置是基于一个非接触式原子力显微镜（AFM）与石英音叉传感器与非光学激发和读出的地形，力和耗散测量。金属原子力显微镜针尖形成了一个射频谐振器的一部分，具有由样品属性和针尖-样品电容调制的传输特性。针尖运动引起在AFM传感器及其谐波的频率下的电容的调制，其可以与AFM数据同时记录。我们使用一个直观的模型来描述和分析的谐振器传输，并表明，对于大多数实验条件下，它是成比例的复杂的尖端样品电导，这取决于尖端样品电容和样品电阻率。我们展示了DSCM的性能下埋在聚合物层的金属盘上，我们讨论了图像记录在二维电子气中的量子霍尔效应制度，即在低温和高磁场，我们直接成像的物理边缘处的样品的可压缩条纹的形成。
2008-12-22 cond-mat.mes-hall physics.ins-det
