Тепловые и избыточные механические шумы в экспериментах с пробными телами (1097893)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

Íà ïðàâàõ ðóêîïèñèÁèëåíêî Èãîðü Àíòîíîâè÷Òåïëîâûå è èçáûòî÷íûå ìåõàíè÷åñêèå øóìûâ ýêñïåðèìåíòàõ ñ ïðîáíûìè òåëàìèÑïåöèàëüíîñòü 01.04.01 ïðèáîðû è ìåòîäû ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêèÀâòîðåôåðàòäèññåðòàöèè íà ñîèñêàíèå ó÷åíîé ñòåïåíèäîêòîðà ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóêÌîñêâà 2008 ã.Ðàáîòà âûïîëíåíà íà êàôåäðå ôèçèêè êîëåáàíèéôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòàÌîñêîâñêîãî ãîñóäàðñòâåííîãî óíèâåðñèòåòàèìåíè Ì.Â. Ëîìîíîñîâà.Íàó÷íûé êîíñóëüòàíò:äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê,÷ëåí-êîðð. ÐÀÍ, ïðîôåññîðÁðàãèíñêèé Âëàäèìèð Áîðèñîâè÷Îôèöèàëüíûå îïïîíåíòû:äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê,ïðîôåññîðÏàíîâ Âëàäèìèð Èâàíîâè÷äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê,ïðîôåññîðÌàíóêèí Àíàòîëèé Áîðèñîâè÷äîêòîð ôèçèêî-ìàòåìàòè÷åñêèõ íàóê,ãëàâíûé íàó÷íûé ñîòðóäíèêÁàãàåâ Âèêòîð Ñåðãååâè÷Âåäóùàÿ îðãàíèçàöèÿ:Âñåðîññèéñêèéíàó÷íî-èññëåäîâàòåëüñêèé èíñòèòóòîïòèêî-ôèçè÷åñêèõ èçìåðåíèé (ã.

Ìîñêâà)Çàùèòà ñîñòîèòñÿ 09 àïðåëÿ 2009 ã. â 16-00 íà çàñåäàíèè Äèññåðòàöèîííîãîñîâåòà Ä 501.001.66. â ÌÃÓ èì. Ì.Â. Ëîìîíîñîâà ïî àäðåñó: 119991, Ìîñêâà,ÃÑÏ-1, Ëåíèíñêèå ãîðû, ÌÃÓ, ôèçè÷åñêèé ôàêóëüòåò, àóäèòîðèÿ 5-19.Ñ äèññåðòàöèåé ìîæíî îçíàêîìèòüñÿ â áèáëèîòåêå ôèçè÷åñêîãî ôàêóëüòåòàÌÃÓ èì. Ì.Â. Ëîìîíîñîâà.Àâòîðåôåðàò ðàçîñëàí2009 ã.Ó÷åíûé ñåêðåòàðüÄèññåðòàöèîííîãî ñîâåòà Ä 501.001.66.À. Ï. ÅðøîâÎáùàÿ õàðàêòåðèñòèêà ðàáîòûÀêòóàëüíîñòü ïðîáëåìûÏðè èçìåðåíèè ìàëûõ ñèë ðàçëè÷íîé ïðèðîäû â ôèçè÷åñêèõ ýêñïåðèìåíòàõ è òåõíè÷åñêèõ ïðèëîæåíèÿõ ÷àñòî èñïîëüçóþòñÿ ïðîáíûå òåëà. Îíè ìîãóòïðåäñòàâëÿòü ñîáîé ñâîáîäíûå ìàññû èëè âõîäèòü â ñîñòàâ ìåõàíè÷åñêèõ îñöèëëÿòîðîâ.

Ñâîáîäíûå ìàññû èñïîëüçóþòñÿ â ëàçåðíûõ èíòåðôåðîìåòðè÷åñêèõäåòåêòîðàõ, ñîçäàâàåìûõ äëÿ ïîèñêà ãðàâèòàöèîííûõ âîëí îäíîé èç èíòåðåñíåéøèõ çàäà÷ ñîâðåìåííîé ýêñïåðèìåíòàëüíîé ôèçèêè, à ìåõàíè÷åñêèå ìèêðîîñöèëëÿòîðû ÿâëÿþòñÿ êëþ÷åâûì ýëåìåíòîì àòîìíî-ñèëîâûõ ìèêðîñêîïîâ âàæíåéøåãî èíñòðóìåíòà äëÿ èçó÷åíèÿ ìèêðî è íàíîñèñòåì.Ïðåäåëüíî äîñòèæèìàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü â òàêèõ èçìåðåíèÿõ çàâèñèò îòñòåïåíè èçîëÿöèè ïðîáíûõ òåë îò ðàçëè÷íûõ ôëóêòóàöèîííûõ âîçäåéñòâèé.Òàê, óìåíüøåíèå äèññèïàòèâíîé ñâÿçè ñ òåðìîñòàòîì ïîçâîëÿåò, ñîãëàñíî ôëóêòóàöèîííî-äèññèïàöèîííîé òåîðåìå, ñíèçèòü âëèÿíèå òåïëîâûõ ôëóêòóàöèé (íàçûâàåìûõ îáû÷íî, ïî àíàëîãèè ñ ðàäèîôèçè÷åñêèìè ñèñòåìàìè, "òåïëîâûìèøóìàìè").  ýêñïåðèìåíòàõ ñ ïðîáíûìè òåëàìè äëÿ óìåíüøåíèÿ äèññèïàòèâíîé ñâÿçè íåîáõîäèìî ïîâûøàòü äîáðîòíîñòü âñåõ ìîä êîëåáàíèé, êàê ñîáñòâåííî ïðîáíîãî òåëà, òàê è åãî îïîðû (ïîäâåñà). òâåðäûõ òåëàõ òåïëîâûå êîëåáàíèÿ íå ÿâëÿþòñÿ åäèíñòâåííûì èñòî÷íèêîì ýíåðãèè, ñïîñîáíûì îêàçûâàòü ôëóêòóàöèîííîå âîçäåéñòâèå.

Óïðóãàÿýíåðãèÿ ìèêðîòðåùèí, äèñëîêàöèé è äðóãèõ ñòðóêòóðíûõ äåôåêòîâ òàêæå ìîæåò, ïðè îïðåäåëåííûõ óñëîâèÿõ, òðàíñôîðìèðîâàòüñÿ â êèíåòè÷åñêóþ ýíåðãèþïðîáíîãî òåëà. Ôëóêòóàöèè, âûçûâàåìûå òàêèìè ïðîöåññàìè, ìîæíî íàçâàòüìåõàíè÷åñêèìè èçáûòî÷íûìè øóìàìè.

 íàñòîÿùåå âðåìÿ íå ñóùåñòâóåò óíèâåðñàëüíîé òåîðèè äëÿ ïðåäñêàçàíèÿ õàðàêòåðèñòèê òàêèõ øóìîâ. Äëÿ îöåíêèèõ âëèÿíèÿ â êàæäîì êîíêðåòíîì ñëó÷àå íåîáõîäèìû ýêñïåðèìåíòàëüíûå èññëåäîâàíèÿ.Ïðè èññëåäîâàíèè ìåõàíè÷åñêèõ èçáûòî÷íûõ øóìîâ îñîáûé èíòåðåñ ïðåäñòàâëÿþò òîíêèå íèòè èç ðàçëè÷íûõ ìàòåðèàëîâ. Òàêèå íèòè äàâíî ïðèìåíÿþòñÿ â êà÷åñòâå ïîäâåñîâ ïðîáíûõ òåë. Íàïðèìåð, òîíêàÿ ñòåêëÿííàÿ íèòü èñïîëüçîâàëàñü Ï.Í.Ëåáåäåâûì â åãî îïûòàõ ïî èçìåðåíèþ ñâåòîâîãî äàâëåíèÿ.Ôëóêòóàöèè, âîçíèêàþùèå â íèòÿõ ïîäâåñà, ïðèâîäÿò ê íåïîñðåäñòâåííîìó ñèëîâîìó âîçäåéñòâèþ íà ïðîáíîå òåëî.

Åñëè óìåíüøèòü ìàññó ïðîáíîãî òåëà, òî1îòêëèê íà ýòî âîçäåéñòâèå áóäåò áîëüøå. Ìîæíî äàæå ïåðåéòè îò íàáëþäåíèéçà äâèæåíèåì ïðîáíîãî òåëà ê ðåãèñòðàöèè êîëåáàíèé ñàìîé íèòè. Àìïëèòóäà êîëåáàíèé âûñîêîäîáðîòíûõ ñòðóííûõ ìîä áóäåò èçìåíÿòüñÿ ïîä âëèÿíèåìâíóòðåííèõ ôëóêòóàöèé â íèòè.Âî ìíîãèõ ýêñïåðèìåíòàõ íåîáõîäèìî, ÷òîáû ìàññà ïðîáíîãî òåëà áûëà êàêìîæíî ìåíüøå.

 ÷àñòíîñòè, èñïîëüçîâàíèå âûñîêîäîáðîòíûõ ìèêðîîñöèëëÿòîðîâ ìîæåò ïîçâîëèòü ïðîäåìîíñòðèðîâàòü êâàíòîâîå ïîâåäåíèå ìàêðîñêîïè÷åñêèõ îáúåêòîâ è ïðèìåíèòü ìåòîäû êâàíòîâûõ íåâîçìóùàþùèõ èçìåðåíèé.Äëÿ ìàÿòíèêîâ íà íèòÿõ èç âûñîêî÷èñòîãî ïëàâëåíîãî êâàðöà äèàìåòðîì ïîðÿäêà 100 ìêì áûëà äîñòèãíóòà äîáðîòíîñòü ' 2 · 108 , íî âîïðîñ î ìàêñèìàëüíîäîñòèæèìîé äîáðîòíîñòè è, ñîîòâåòñòâåííî, ïðèìåíèìîñòè íèòåé ìàëûõ (ìåíåå10 ìêì) äèàìåòðîâ îñòàâàëñÿ îòêðûòûì.Äîïîëíèòåëüíûì èñòî÷íèêîì ìåõàíè÷åñêèõ ôëóêòóàöèé ìîãóò áûòü ñòðóêòóðíûå èçìåíåíèÿ, ïðîèñõîäÿùèå â òâåðäîì òåëå ïîä âîçäåéñòâèåì ñèëüíûõâíåøíèõ ïîëåé. Òàê, íà çåðêàëàõ ëàçåðíûõ ãðàâèòàöèîííî-âîëíîâûõ äåòåêòîðîâ âòîðîãî ïîêîëåíèÿ ïëîòíîñòü ìîùíîñòè ñîñòàâèò ' 10 êÂò/ñì2 .

Ó÷èòûâàÿâûñîêóþ ÷óâñòâèòåëüíîñòü òàêèõ äåòåêòîðîâ, äàæå íåçíà÷èòåëüíûå ëîêàëüíûåñòðóêòóðíûå èçìåíåíèÿ â çåðêàëàõ, âûçâàííûå, íàïðèìåð, âçàèìîäåéñòâèåì èçëó÷åíèÿ è íåîäíîðîäíîñòåé ñòðóêòóðû çåðêàë, ìîãóò ñòàòü èñòî÷íèêîì äîïîëíèòåëüíîãî øóìà â âûõîäíîì ñèãíàëå äåòåêòîðà.Îáúåêò èññëåäîâàíèÿÂûñîêîäîáðîòíûå ìåõàíè÷åñêèå ìîäû êîëåáàíèé â ïîäâåñàõ ïðîáíûõ òåë,èñïîëüçóåìûõ â ïðåöèçèîííûõ ýêñïåðèìåíòàõ, ìåõàíè÷åñêèå îñöèëëÿòîðû, äèýëåêòðè÷åñêèå çåðêàëà.Ïðåäìåò èññëåäîâàíèÿÌåõàíè÷åñêèå ôëóêòóàöèè â âûñîêîäîáðîòíûõ ìîäàõ êîëåáàíèé ïîäâåñîâïðîáíûõ òåë, ïîòåðè â ìåõàíè÷åñêèõ îñöèëëÿòîðàõ, íåîäíîðîäíîñòè â äèýëåêòðè÷åñêèõ çåðêàëàõ.Öåëü ðàáîòûÖåëÿìè äàííîé äèññåðòàöèîííîé ðàáîòû áûëè ýêñïåðèìåíòàëüíîå èññëåäîâàíèå òåïëîâûõ è èçáûòî÷íûõ ìåõàíè÷åñêèõ øóìîâ â íèòÿõ ïîäâåñîâ ïðîáíûõòåë, îïðåäåëåíèå îãðàíè÷åíèé, íàêëàäûâàåìûõ ýòèìè øóìàìè íà ïðåäåëüíóþ÷óâñòâèòåëüíîñòü ýêñïåðèìåíòîâ ñ ïðîáíûìè òåëàìè; èçìåðåíèå ïðåäåëüíîé2äîáðîòíîñòè ìåõàíè÷åñêèõ ìèêðîîñöèëëÿòîðîâ; èçó÷åíèå äåôåêòîâ â ìíîãîñëîéíûõ äèýëåêòðè÷åñêèõ çåðêàëàõ è âçàèìîäåéñòâèÿ ëàçåðíîãî èçëó÷åíèÿ ñíèìè.Çàäà÷è èññëåäîâàíèÿÄîñòèæåíèå ïîñòàâëåííûõ öåëåé îñóùåñòâëÿëîñü ïóòåì ðåøåíèÿ ñëåäóþùèõ îñíîâíûõ çàäà÷:− òåîðåòè÷åñêîãî àíàëèçà ìåõàíèçìîâ âîçíèêíîâåíèÿ èçáûòî÷íûõ øóìîâ;− ðàçðàáîòêè ìåòîäèê è ñîçäàíèÿ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ óñòàíîâîê äëÿ èçìåðåíèÿ àìïëèòóäíûõ è âðåìåííûõ õàðàêòåðèñòèê ìåõàíè÷åñêèõ øóìîâ;− ýêñïåðèìåíòàëüíîãî èññëåäîâàíèÿ çàâèñèìîñòè õàðàêòåðèñòèê ìåõàíè÷åñêèõ øóìîâ îò ðàçëè÷íûõ ôàêòîðîâ, òàêèõ êàê âåëè÷èíà ïðèëîæåííîãîíàòÿæåíèÿ, ðàçìåðû, ïðåäûñòîðèÿ îáðàçöà;− ñîâåðøåíñòâîâàíèÿ òåõíîëîãèè èçãîòîâëåíèÿ âûñîêîäîáðîòíûõ ìåõàíè÷åñêèõ îñöèëëÿòîðîâ;− ýêñïåðèìåíòàëüíîãî èçìåðåíèÿ âðåìåí ðåëàêñàöèè äëÿ ðàçëè÷íûõ ìîä âûñîêîäîáðîòíûõ ìèêðîîñöèëëÿòîðîâ;− ðàçðàáîòêè è ñîçäàíèÿ àâòîìàòèçèðîâàííîãî êîìïëåêñà äëÿ äèàãíîñòèêèîòðàæàþùèõ ïîêðûòèé;Íàó÷íàÿ íîâèçíà1.

Ðàçðàáîòàíû è àïðîáèðîâàíû íîâûå ìåòîäû èçìåðåíèé, ïîçâîëÿþùèå èññëåäîâàòü òåïëîâûå è èçáûòî÷íûå (íå òåïëîâîãî ïðîèñõîæäåíèÿ) ìåõàíè÷åñêèå ôëóêòóàöèè â âûñîêîäîáðîòíûõ (Q = 104 ÷ 107 ) ìîäàõ êîëåáàíèéíèòåé è ïðîâîëîê â äèàïàçîíå ÷àñòîò îò 100 Ãö äî 3 êÃö ñ ðàçðåøåíèåì√ïî àìïëèòóäå îò 10−10 äî 10−13 ñì/ Ãö.2. Îáíàðóæåí íîâûé âèä ìåõàíè÷åñêèõ øóìîâ â ñòðóííûõ ìîäàõ êîëåáàíèéìåòàëëè÷åñêèõ íèòåé - èçáûòî÷íûé ìåõàíè÷åñêèé øóì, îïðåäåëåíû óñëîâèÿ åãî âîçíèêíîâåíèÿ è ñòàòèñòè÷åñêèå õàðàêòåðèñòèêè.33. Ïðåäëîæåí è ðåàëèçîâàí íîâûé òèï äàò÷èêîâ íàòÿæåíèÿ êâàðöåâûõ íèòåé íà îñíîâå äåôîðìèðóåìîãî îïòè÷åñêîãî äèýëåêòðè÷åñêîãî ðåçîíàòîðàñ ìîäàìè òèïà "øåï÷óùåé ãàëåðåè".

Äîñòèãíóòàÿ ÷óâñòâèòåëüíîñòü ê îò√íîñèòåëüíûì âàðèàöèÿì íàòÿæåíèÿ ñîñòàâèëà δσ/σ ' 1 · 10−11 1/ Ãö âäèàïàçîíå ÷àñòîò îò 10 äî 100 êÃö äëÿ íèòåé òîëùèíîé îò 10 äî 200 ìêì.4. Ðàçðàáîòàíà îðèãèíàëüíàÿ òåõíîëîãèÿ èçãîòîâëåíèÿ ìåõàíè÷åñêèõ îñöèëëÿòîðîâ èç ïëàâëåíîãî êâàðöà ñ äèýëåêòðè÷åñêèìè çåðêàëàìè, ïîçâîëÿþùàÿ ñîõðàíÿòü êàê âûñîêóþ (äî 107 ) äîáðîòíîñòü ìåõàíè÷åñêèõ ìîä, òàêè áîëüøóþ îòðàæàþùóþ ñïîñîáíîñòü (1 − R ≤ 10−2 ) çåðêàë.5.

Âïåðâûå äîñòèãíóòû çíà÷åíèÿ äîáðîòíîñòè îñíîâíîé ñòðóííîé ìîäû êîëåáàíèé (9.2 ± 0.9) · 106 (äèàìåòð 2.5 ± 0.5 ìêì) è ìàÿòíèêîâîé ìîäû(1.9 ± 0.2) · 107 (äèàìåòð 1.7 ± 0.2 ìêì) äëÿ îñöèëëÿòîðîâ, ïðåäñòàâëÿþùèõñîáîé ãðóç ïîäâåøåííûé íà êâàðöåâîé íèòè äèàìåòðîì 1.5 - 2.5 ìêì.Íàó÷íî-ïðàêòè÷åñêàÿ öåííîñòü ðàáîòûÏîëó÷åííûå äàííûå îá èçáûòî÷íûõ øóìàõ â ñòàëüíûõ íèòÿõ áûëè èñïîëüçîâàíû ïðè ðåàëèçàöèè ìåæäóíàðîäíîãî ïðîåêòà ïî ñîçäàíèþ ëàçåðíûõ èíòåðôåðîìåòðè÷åñêèõ äåòåêòîðîâ ãðàâèòàöèîííûõ âîëí ïåðâîãî ïîêîëåíèÿ (LIGO-I).Èíôîðìàöèÿ î íàëè÷èè è óðîâíå èçáûòî÷íûõ øóìîâ â êâàðöåâûõ íèòÿõïîçâîëÿåò îöåíèòü ìàêñèìàëüíî äîñòèæèìûé óðîâåíü ÷óâñòâèòåëüíîñòè èíòåðôåðîìåòðè÷åñêèõ äåòåêòîðîâ. Ìîæíî óòâåðæäàòü, ÷òî èçáûòî÷íûå øóìû, ñâÿçàííûå ñ ïðîöåññàìè â íèòÿõ ïîäâåñà, íå äîëæíû ïðåïÿòñòâîâàòü äîñòèæåíèþçàïëàíèðîâàííîé ÷óâñòâèòåëüíîñòè â äåòåêòîðàõ âòîðîãî ïîêîëåíèÿ (LIGO-II).Ïðåäëîæåííûé íîâûé òèï äàò÷èêîâ íàòÿæåíèÿ êâàðöåâûõ íèòåé íà îñíîâå äåôîðìèðóåìîãî îïòè÷åñêîãî äèýëåêòðè÷åñêîãî ðåçîíàòîðà ñ ìîäàìè òèïà"øåï÷óùåé ãàëåðåè" ìîæåò áûòü èñïîëüçîâàí äëÿ ñîçäàíèÿ îïòèêî-ìåõàíè÷åñêèõñåíñîðîâ è íåðàçðóøàþùåãî êîíòðîëÿ êà÷åñòâà îïòè÷åñêèõ âîëîêîí.Ìèêðîîñöèëëÿòîðû ñ âûñîêîé ìåõàíè÷åñêîé äîáðîòíîñòüþ ìîãóò áûòü èñïîëüçîâàíû ïðè ïîñòàíîâêå íîâûõ ýêñïåðèìåíòîâ, â òîì ÷èñëå ïî ðåàëèçàöèèêâàíòîâî-íåâîçìóùàþùèõ èçìåðåíèé ìåõàíè÷åñêèõ âåëè÷èí.4Ðåçóëüòàòû è ïîëîæåíèÿ, âûíîñèìûå íà çàùèòó1.

Ðàçðàáîòàííûé è ðåàëèçîâàííûé êîìïëåêñ ýêñïåðèìåíòàëüíûõ ìåòîäîâäëÿ èçìåðåíèÿ àìïëèòóäû ìåõàíè÷åñêèõ êîëåáàíèé â ïîäâåñàõ ñ íèòÿìèäèàìåòðîì îò 20 äî 100 ìêì, ïîçâîëÿþùèé:− ïîëó÷àòü ÷óâñòâèòåëüíîñòü, äîñòàòî÷íóþ äëÿ ðåãèñòðèðàöèè èçìåíåíèé àìïëèòóäû, ñîñòàâëÿþùèõ ïîðÿäêà ∼ 1% îò ñðåäíåêâàäðàòè÷íîéàìïëèòóäû ðàâíîâåñíûõ òåïëîâûõ êîëåáàíèé− îñóùåñòâëÿòü îáíàðóæåíèå èçáûòî÷íûõ ìåõàíè÷åñêèõ øóìîâ− îïðåäåëÿòü óñëîâèÿ èñïîëüçîâàíèÿ òàêèõ íèòåé â êà÷åñòâå ïîäâåñîâ ïðîáíûõ òåë â ëàçåðíûõ èíòåðôåðîìåòðè÷åñêèõ ãðàâèòàöèîííîâîëíîâûõ àíòåííàõ è â äðóãèõ ïðåöèçèîííûõ ïðèáîðàõ.2.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации