KIP-Veröffentlichungen

Die vorliegende Diplomarbeit beschreibt die Entwicklung und Charakterisierung eines Aufbaus zur Messung von Energiefluktuationen an einer Glasprobe bei sehr tiefen Temperaturen. Ziel einer solchen Messung ist es, Informationen über Relaxationsprozesse von Tunnelsystemen zu erhalten, die die thermische Dynamik von Gläsern bei tiefen Temperaturen bestimmen. Die spektrale Form dieser Fluktuationen kann Aufschluss über Relaxationszeiten und mögliche Wechselwirkungsmechanismen geben. Fluktuationen des Energieinhaltes entstehen für jedes thermodynamische System, das an ein Wärmebad gekoppelt ist. Über die Wärmekapazität des Materials sind lokale Schwankungen des Energieinhaltes direkt mit einer Temperaturschwankung verbunden und als solche messbar.
Zur Messung der lokalen Probentemperatur wurde ein paramagnetischer Sensor auf der untersuchten Quarzglasprobe aufgebracht, dessen Magnetisierung eine Temperaturabhängigkeit aufweist, die sich durch das Curie-Weiss-Gesetz beschreiben lässt. Eine Temperaturänderung im Sensormaterial führt zu einer veränderten Magnetisierung, die als magnetische Flussänderung durch die Detektionsspule eines dc-SQUIDMagnetometers gemessen werden kann. Es werden Modelle zur Beschreibung von Fluktuationen diskutiert und Messergebnisse präsentiert.

This thesis describes the development and characterization of an experimental apparatus
for measuring energy fluctuations in a glass sample at very low temperatures. A measurement of this kind can give insight into relaxational processes of tunneling systems, which dominate the thermal properties of glasses at low temperatures. The spectral shape of the fluctuations can reveal information on relaxation times and possible interaction mechanisms. Fluctuations in energy content arise for any thermodynamic system which is thermally coupled to a heat reservoir. With the heat capacity of the material local fluctuations in energy content convert to temperature fluctuations and are thus measureable.
For measuring the local sample-temperature a paramagnetic sensor was attached to the quartzglass-sample under investigation. Its magnetization shows a temperature dependent behaviour, which can be described by the Curie-Weiss-law. A change in temperature thus leads to a magnetization change in the sensor material, which can
be measured as a change of magnetic flux through the pickup-coil of a dc-SQUID magnetometer. General models for describing fluctuations are discussed and first experimental data will be presented.