Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах
Описана созданная установка для измерения низкочастотного внутреннего трения (ВТ) при температурах 77,3<T<300 K, отличающаяся простотой конструктивного исполнения, компактностью и высокой точностью измерений. Приведены низкотемпературные спектры ВТ поликристаллического редкоземельного металла...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2006 |
| Hauptverfasser: | , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2006
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81328 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах / В.М. Аржавитин, В.А. Финкель, Ю.Н. Шахов // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 1. — С. 127-129. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859688380040740864 |
|---|---|
| author | Аржавитин, В.М. Финкель, В.А. Шахов, Ю.Н. |
| author_facet | Аржавитин, В.М. Финкель, В.А. Шахов, Ю.Н. |
| citation_txt | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах / В.М. Аржавитин, В.А. Финкель, Ю.Н. Шахов // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 1. — С. 127-129. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Описана созданная установка для измерения низкочастотного внутреннего трения (ВТ) при температурах 77,3<T<300 K, отличающаяся простотой конструктивного исполнения, компактностью и высокой точностью измерений. Приведены низкотемпературные спектры ВТ поликристаллического редкоземельного металла Dy, полученные с помощью созданной установки.
Описано створену установку для виміру низькочастотного внутрішнього тертя (ВТ) при температурах
77,3<T<300 K, що відрізняється простотою конструктивного виконання, компактністю й високою
точністю вимірів. Наведено низькотемпературні спектри ВТ полікристалічного рідкісноземельного
металу Dy, отримані за допомогою створеної установки.
The created apparatus for measurement of low-frequency internal friction (IF) is described at temperatures
77.3 < T < 300 K, distinguished by simplicity of a design, compactness and high accuracy of measurements of
IF. Low temperature IF spectra of polycrystalline rare earth metal Dysprosium, received with the help of the created
apparatus is resulted.
|
| first_indexed | 2025-11-30T23:41:04Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 539.4
УСТАНОВКА ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ НИЗКОЧАСТОТНОГО
ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
В.М. Аржавитин, В.А. Финкель, Ю.Н. Шахов
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”
г. Харьков, Украина, E-mail: finkel@kipt.kharkov.ua
Описана созданная установка для измерения низкочастотного внутреннего трения (ВТ) при температу-
рах 77,3<T<300 K, отличающаяся простотой конструктивного исполнения, компактностью и высокой точно-
стью измерений. Приведены низкотемпературные спектры ВТ поликристаллического редкоземельного ме-
талла Dy, полученные с помощью созданной установки.
Интерес к изучению низкочастотного (≤ 100 Гц)
ВТ при низких температурах обусловлен рядом
причин. Кроме традиционных для метода ВТ задач
физики твердого тела и материаловедения (дефекты
в кристаллах, процессы старения сплавов, структур-
ные фазовые переходы и т.п.), существует и круг
специфических физических задач, для решения ко-
торых необходимо проводить измерения низкоча-
стотного ВТ при низких температурах. Речь идет об
изучении низкотемпературных фазовых переходов
(магнитных, электронных, сегнетоэлектрических,
сверхпроводящих и др.), вихревых структур в сверх-
проводниках, пиннинга магнитного потока в сверх-
проводниках и ферромагнетиках и т. д.
Отметим сразу же, что, как правило, изучение
релаксационных свойств твердых тел при низких
температурах проводят в высокочастотном (~1…
10 MГц) диапазоне (см., напр., [1-3]). Это обстоя-
тельство во многом связано с трудностью создания
низкотемпературных приборов для измерения ВТ,
так как установки для измерения низкочастотного
внутреннего трения содержат движущиеся механи-
ческие части, что резко увеличивает габариты изме-
рительного модуля и рабочего объёма, и число
подобных приборов относительно невелико
(см., напр., [4-7]).
В этой связи разработка достаточно простой,
компактной и экономичной установки для измере-
ния низкочастотного внутреннего трения в диапазо-
не температур 77,3<T<300 K, безусловно, актуальна.
Разработке и созданию подобной установки посвя-
щена настоящая работа.
На рис.1 изображена структурная схема установ-
ки для изучения низкочастотного ВТ при низких
температурах. Основное внимание при создании
данной установки уделялось миниатюризации изме-
рительного модуля при сохранении высокой чув-
ствительности и точности. Измерительный модуль
представляет собою прямой маятник, в котором воз-
буждение и регистрация резонансных колебаний
осуществляется посредством электромагнита и ин-
дуктивного датчика соответственно. Чтобы миними-
зировать электромагнитные наводки в регистрирую-
щем датчике от раскачивающего электромагнита,
датчик и электромагнит разнесены в пространстве
измерительного модуля (см. рис.1) (габаритные раз-
меры указаны в миллиметрах). С той же целью меж-
ду ними устанавливается двойной магнитный экран
из фольги магнитно-мягкого сплава пермаллой
79НМ, а сам датчик экранирован от электромагнит-
ных наводок тонкой (~0,1 мм) фольгой из того же
сплава. Ею обклеена наружная поверхность датчика,
за исключением небольшого входного отверстия во
внутреннее пространство датчика, в цилиндриче-
ском объёме которого колеблется сердечник из маг-
нитно-жёсткого ферромагнетика. В качестве таково-
го ферромагнетика в установке использовался Sm-
Co5.
Рис. 1. Блок-схема измерительного модуля
В каркасе измерительного модуля 1 монтируется
образец 2 размером ~1x1x10 мм. Образец закрепля-
ется с помощью механического зажима. К нижне-
му, свободному концу образца крепится лёгкая тита-
новая траверса 3, посредством которой образец
электромагнитом 4 приводится в колебательное дви-
жение. На нижнем конце траверсы крепится также
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2006. № 1.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (15), с.127 - 129.
127
mailto:finkel@kipt.kharkov.ua
подвижная часть индуктивного датчика 5, служаще-
го для измерения амплитуды и частоты колебаний
образца. Индуктивный датчик относится к скорост-
ному типу, когда воспроизводимый сигнал пропор-
ционален скорости отклонения колеблющегося маг-
нитно-жёсткого сердечника. Поэтому амплитудные
искажения прежде всего для рабочих амплитуд ко-
лебаний образцов γ0 ≤ 10-5 здесь невысоки. Индук-
тивность регистрирующей катушки датчика состав-
ляет 200 мГн. Электрические колебания в раскачи-
вающем электромагните возбуждаются при помощи
генератора синусоидальных колебаний Г3 − 102.
Механические колебания образца приводят к появ-
лению ЭДС в датчике, далее сигнал усиливается по-
следовательно соединёнными предварительным
усилителем (ПУ) и усилителем мощности У4 −27.
Амплитуда колебаний γ0 измеряется милливольтмет-
ром В7 − 21А, а частота колебаний f − частотомером
Ч3 − 38. Точность измерений амплитуды γ0 и часто-
ты f колебаний составляет 1 и 10-2 % соответственно.
Как показано на общей схеме установки для из-
мерения ВТ (рис. 2), измерительный модуль жёстко
крепится в корпусе медного чехла−термостата и
прочно удерживается там силой трения между кор-
пусами измерительного модуля и чехла−термостата.
Эта мера позволяет минимизировать паразитические
вибрации миниатюрного измерительного блока и
регистрировать только колебания исследуемого об-
разца. Сборка ″измерительный модуль − медный че-
хол″ опускается в медный сосуд Дьюара, наполняе-
мый жидким азотом. Жидкий азот постепенно испа-
ряется и температура исследуемого образца плавно
повышается до комнатной. Температура образца из-
меряется при помощи термопары медь − константан
(6) (см.рис.1) с помощью милливольтметра В7−21А.
Чувствительность измерительной части 1
0
−Q ≈ 5⋅10-6.
Возможности созданной установки иллюстриру-
ют полученные с её помощью температурные зави-
симости низкочастотного ВТ и модуля Юнга редко-
земельного металла диспрозия (рис.3). Магнитные
свойства диспрозия изучены наиболее полно по
сравнению с другими редкоземельными элемента-
ми. В классических экспериментах по рассеянию
нейтронов высокочистыми монокристаллами Dy
надёжно установлено, что при TN ≈ 178 K Dy претер-
певает фазовый переход II рода “парамагнетизм –
геликоидальный антиферромагнетизм” без измене-
ния симметрии гексагональной плотноупакованной
кристаллической решетки [8]. В свою очередь, на
кривой низкочастотного ВТ Q-1(Т) отчётливо виден ″
размытый″ максимум A при TA ≈ 176 K (см. рис.3).
На температурной зависимости модуля Юнга Е ~ f2
при TA ≈ 176 K имеется “провал” (см. рис.3, врезка).
Характерные аномалии решёточных свойств (Q-1 и
E) диспрозия при температуре
TA = 176 K устойчиво воспроизводились во всех ше-
сти проведенных сериях измерений внутреннего
трения и на температурной оси аномалии Q-1
и E оказались расположенными вблизи температуры
Нееля TN ≈ 178 K монокристаллического диспрозия.
Рис. 2. Общая схема низкотемпературной установ-
ки для измерения внутреннего трения
Рис. 3. Внутреннее трение диспрозия.
Измерения температурных зависимостей вну-
треннего трения и модуля Юнга проведены на
образце поликристаллического Dy чистотой 99,7
% с остаточным электросопротивлением
RRR = ρ273/ρ20 = 14 в виде проволоки длиной 18 м и
диаметром 0,75 мм при нагреве образца
со скоростью ≈ 1°/с
Таким образом, в настоящей работе описана со-
зданная установка для измерения низкочастотного
ВТ при температурах 77,3<T<300 K. Она отличает-
128
ся простотой конструктивного исполнения,
компактностью и высокой точностью измерений
ВТ.
ЛИТЕРАТУРА
1. P.K.Mukhopadhyay, A.K.Raychaudhuri. A simple vi-
brating reed apparatus for use at low temperatures //
J. Phys. E: Sci. Instrum. 1987, v. 20, p. 507-511.
2. X.N.Ying, Y.N.Huang, Y.N.Wang. A low-tempera-
ture internal friction study of Y124 superconductors
// Supercond. Sci. Technol. 2004, v. 17, p. 374-349.
3. Н.П.Кобелев, Я.М.Сойфер, А.Ф.Гуров и др. Влия-
ние ударного нагружения в beta-фазе монокри-
сталлов сплава Cu-Al-Ni на их упругие и неупру-
гие характеристики, измеряемые на частоте 5
MГц // ФТТ. 2002, т. 44, в.1, с.78-82.
4. C.L.Snead, J.Bethin. Stress-induced hydrogen reori-
entation in a bee Nd −50-at.%-V alloy // Phys. Rev.
1985. v. B 32, p. 4354-4257.
5. M.Feuerbacher, M.Weller, J.Diehl, K.Urban. Me-
chanical spectroscopy of Al-Pd-Mn single quasicrys-
tals // Phil. Mag. Letters. 1996, v.74, № 2, p. 81-87.
6. В.С.Оковит, Я.Д.Стародубов, Л.А.Чиркина,
С.Д.Лавриненко. Влияние магнитных полей на
амплитудную зависимость внутреннего трения и
модуль сдвига иттриевой керамики в области 4,2-
300 K // ФНТ. 1994, т. 20, с. 63-70.
7. Б.И. Шаповал, В.А Финкель, В.Д. Красников. Ме-
тодика исследования релаксационных и упругих
свойств ВТСП в широком температурном интер-
вале // СФХТ. 1993, т. 6, с. 767-770.
8. В.А. Финкель. Структура редкоземельных ме-
таллов. М.: ″Металлургия″, 1978, 128 с.
УСТАНОВКА ДЛЯ ВИМІРЮВАННЯ НИЗЬКОЧАСТОТНОГО
ВНУТРІШНЬОГО ТЕРТЯ ПРИ НИЗЬКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
В.М. Аржавітін, В.О. Фінкель, Ю.М. Шахов
Описано створену установку для виміру низькочастотного внутрішнього тертя (ВТ) при температурах
77,3<T<300 K, що відрізняється простотою конструктивного виконання, компактністю й високою
точністю вимірів. Наведено низькотемпературні спектри ВТ полікристалічного рідкісноземельного
металу Dy, отримані за допомогою створеної установки.
APPARATUS FOR MEASUREMENT OF LOW-FREQUENCY
INTERNAL FRICTION AT LOW TEMPERATURES
V.M. Arzhavitin, V.A. Finkel, Yu.N. Shakhov
The created apparatus for measurement of low-frequency internal friction (IF) is described at temperatures
77.3 < T < 300 K, distinguished by simplicity of a design, compactness and high accuracy of measurements of
IF. Low temperature IF spectra of polycrystalline rare earth metal Dysprosium, received with the help of the cre-
ated apparatus is resulted.
129
Национальный научный центр “Харьковский физико-технический институт”
г. Харьков, Украина, E-mail: finkel@kipt.kharkov.ua
ЛИТЕРАТУРА
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81328 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-11-30T23:41:04Z |
| publishDate | 2006 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Аржавитин, В.М. Финкель, В.А. Шахов, Ю.Н. 2015-05-14T18:46:30Z 2015-05-14T18:46:30Z 2006 Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах / В.М. Аржавитин, В.А. Финкель, Ю.Н. Шахов // Вопросы атомной науки и техники. — 2006. — № 1. — С. 127-129. — Бібліогр.: 8 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81328 539.4 Описана созданная установка для измерения низкочастотного внутреннего трения (ВТ) при температурах 77,3<T<300 K, отличающаяся простотой конструктивного исполнения, компактностью и высокой точностью измерений. Приведены низкотемпературные спектры ВТ поликристаллического редкоземельного металла Dy, полученные с помощью созданной установки. Описано створену установку для виміру низькочастотного внутрішнього тертя (ВТ) при температурах 77,3<T<300 K, що відрізняється простотою конструктивного виконання, компактністю й високою точністю вимірів. Наведено низькотемпературні спектри ВТ полікристалічного рідкісноземельного металу Dy, отримані за допомогою створеної установки. The created apparatus for measurement of low-frequency internal friction (IF) is described at temperatures 77.3 < T < 300 K, distinguished by simplicity of a design, compactness and high accuracy of measurements of IF. Low temperature IF spectra of polycrystalline rare earth metal Dysprosium, received with the help of the created apparatus is resulted. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Физика и технология конструкционных материалов Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах Установка для вимірювання низькочастотного внутрішнього тертя при низьких температурах Apparatus for measurement of low-frequency internal friction at low temperatures Article published earlier |
| spellingShingle | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах Аржавитин, В.М. Финкель, В.А. Шахов, Ю.Н. Физика и технология конструкционных материалов |
| title | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах |
| title_alt | Установка для вимірювання низькочастотного внутрішнього тертя при низьких температурах Apparatus for measurement of low-frequency internal friction at low temperatures |
| title_full | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах |
| title_fullStr | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах |
| title_full_unstemmed | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах |
| title_short | Установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах |
| title_sort | установка для измерения низкочастотного внутреннего трения при низких температурах |
| topic | Физика и технология конструкционных материалов |
| topic_facet | Физика и технология конструкционных материалов |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81328 |
| work_keys_str_mv | AT aržavitinvm ustanovkadlâizmereniânizkočastotnogovnutrennegotreniâprinizkihtemperaturah AT finkelʹva ustanovkadlâizmereniânizkočastotnogovnutrennegotreniâprinizkihtemperaturah AT šahovûn ustanovkadlâizmereniânizkočastotnogovnutrennegotreniâprinizkihtemperaturah AT aržavitinvm ustanovkadlâvimírûvannânizʹkočastotnogovnutríšnʹogotertâprinizʹkihtemperaturah AT finkelʹva ustanovkadlâvimírûvannânizʹkočastotnogovnutríšnʹogotertâprinizʹkihtemperaturah AT šahovûn ustanovkadlâvimírûvannânizʹkočastotnogovnutríšnʹogotertâprinizʹkihtemperaturah AT aržavitinvm apparatusformeasurementoflowfrequencyinternalfrictionatlowtemperatures AT finkelʹva apparatusformeasurementoflowfrequencyinternalfrictionatlowtemperatures AT šahovûn apparatusformeasurementoflowfrequencyinternalfrictionatlowtemperatures |