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year 2012
author(s) Christopher Dietl
title Calibration and Setup of a Capacitance Dilatometer for Studies on CeFeAsO and LiMn0.95Ni0.05PO4
KIP-Nummer HD-KIP 12-90
KIP-Gruppe(n) F25
document type Diplomarbeit
Keywords FeSL LIB
Abstract (de)

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit Aufbau und Kalibration eines hochauflösenden Kapazitätsdilatometers zur Messung der thermischen Ausdehnung. Eine Temperaturstabilität von 1mK bei 5K und 10mK während des linearen Temperaturduchlaufs von 5K bis 300K konnte mit Hilfe eines Heliumgasflusskryostaten realisiert werden. Systematische Fehler werden im Detail analysiert. Kalibrationsmessungen zeigen eine Genaugikeit von 10-5 in der relativen Längenänderung und 10-7K-1 im thermischen Ausdehnungkoeffizienten α. Ein nicht reproduzierbarer Zelleffekt wurde festgestellt und analysiert. Die thermische Ausdehnung von einkristallinem LiMn0.95Ni0.05PO4 wurde untersucht. Zwei positive Anomalien in der a- und c-Achse bei TN= 32,5K wurden in α festgestellt, die mit dem Einsetzen der antiferromagnetischen Ordnung verbunden sind, während die uniaxiale Druckabhängigkeit dTN/db klein ist. Eine weitere Anomalie bei Ttr= 14,7(5)K wurde beobachtet. Messungen an CeFeAsFxO1-x zeigen die otierungsabhängigkeiten des strukturellen und magnetischen Phasenübergangs in dieser Substanzklasse. Die Übergangstemperaturen für die undotierte Muttersubstanz betragen für den strukturellen Phasenübergang TS= 151,4+1−0,5K und für den magnetischenÜbergang TN= 137,0(5)K. Für x = 0,05 wurde TS= 121,7(5)K bestimmt, während die Anomalie in der thermischen Ausdehnung bei x = 0,04 nicht beobachtbar ist.

Abstract (en)

This thesis describes the setup and calibration of an experiment to measure thermal expansion using a high-resolution capacitive dilatometer. A temperature stability of 1mK at 5K and 10mK during a linear temperature sweep from 5K to 300K was achieved using a helium gas-flow cryostat. Systematic errors are discussed in detail. Calibration measurements show an accuracy of 10-5 in relative length change and 10-7K-1in the thermal expansion coefficient α. A non-reproducible cell effect was noticed and investigated. Thermal expansion measurements of single-crystalline LiMn0.95Ni0.05PO4 were performed. The thermal expansion coefficient exhibited two positive anomalies at TN= 32.5K in the a- and c-axis, which are linked to antiferromagnetic ordering. An additional feature was noticed at Ttr = 14.7(5)K. Measurements of the thermal expansion of CeFeAsFxO1-x show the influence of doping on the structural and magnetic phase transitions. For the undoped parent compound (x = 0), the temperature of the structural transition was determined to be TS= 151.4+1−0.5K and for the magnetic transition TN= 137.0(5)K. An analysis for x = 0.02 yielded TS= 121.7(5)K, whereas no anomalies of the thermal expansion coefficient were found for x = 0.04.

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