Birefringence Measurements on Crystalline Silicon

Crystalline silicon has been proposed as a new test mass material in third generation gravitational wave detectors such as the Einstein Telescope (ET). Birefringence can reduce the interferometric contrast and can produce dynamical disturbances in interferometers. In this work we use the method of polarisation-dependent resonance frequency analysis of Fabry-Perot-cavities containing silicon as a birefringent medium. Our measurements show a birefringence of silicon along the (111) axis of the order of $\Delta\, n \approx 10^{-7}$ at a laser wavelength of 1550nm and room temperature. A model is presented that explains the results of different settings of our measurements as a superposition of elastic strains caused by external stresses in the sample and plastic strains possibly generated during the production process. An application of our theory on the proposed ET test mass geometry suggests no critical effect on birefringence due to elastic strains.Comment: 19 pages, 6 figures, 2 table

Mechanical losses in low loss materials studied by Cryogenic Resonant Acoustic spectroscopy of bulk materials (CRA spectroscopy)

Mechanical losses of crystalline silicon and calcium fluoride have been analyzed in the temperature range from 5 to 300 K by our novel mechanical spectroscopy method, cryogenic resonant acoustic spectroscopy of bulk materials (CRA spectrocopy). The focus lies on the interpretation of the measured data according to phonon-phonon interactions and defect induced losses in consideration of the excited mode shape.Comment: 4 pages, 4 figures, proceedings of the PHONONS 2007, submitted to Journal of Physics: Conference Serie

Thermisches Rauschen in interferometrischen Gravitationswellendetektoren

Interferometrische Detektoren stellen einen vielversprechenden Ansatz zur direkten Detektion von Gravitationswellen dar. Sie werden in ihrer Empfindlichkeit jedoch maßgeblich durch das thermische Rauschen der verwendeten optischen Komponenten begrenzt. Die vorliegende Arbeit untersucht zunächst die im Detektor auftretenden Rauschprozesse und wichtet diese untereinander. Weiter werden Möglichkeiten zur Verringerung des thermischen Rauschens angegeben und in ihrer Wirkung abgeschätzt. Im Silizium als bevorzugtem kryogenen Substratmaterial konnten Sauerstoffdefekte als Ursache für ein erhöhtes Rauschen identifiziert werden. Bedingt durch die hohe im Detektor umlaufende Leistung können parametrische Instabilitäten im Detektor auftreten. Dieser Prozeß wurde insbesondere im Hinblick auf eine Verschiebung zwischen Laserstrahl und Spiegel untersucht. Mit den erwähnten Punkten liefert vorliegende Arbeit Impulse zur Erhöhung der Detektionswahrscheinlichkeit existierender und zukünftiger interferometrischer Gravitationswellendetektoren hin zur Etablierung einer Gravitationswellenastronomie

Systematische Struktur-Wirkungs-Untersuchungen zwischen halbleitenden Metalloxidsensoren und Kohlenwasserstoffen : Auswahl spezifischer Gassensoren zum Nachweis von Analyten unterschiedlicher funktioneller Gruppen in der Lebensmittelanalytik

Im Rahmen dieser Arbeit wird ein von den bisherigen Verfahren abweichender Ansatz verfolgt, um eine elektronische Nase für Anwendungen in der Lebensmittelanalytik zu entwickeln. Man geht nicht von einer möglichst großen Anzahl von Sensoren aus, sondern versucht die Struktur-Wirkungs-Beziehungen zwischen den einzelnen Sensoren und den relevanten Aromastoffen aufzuklären, um so eine geringe Anzahl Sensoren mit maximaler Selektivität für das spezifische Problem zu erhalten. Anhand der funktionellen Gruppen der Alkane, Alkene, Alkine, Alkohole, Aldehyde, Carbonsäuren, Ester und Ketone wurde der Einfluß des Sättigungsgrades, der funktionellen Gruppe und der Kettenlänge untersucht. Abhängig vom Sensormaterial wurden die unterschiedliche Selektivitäten ausgearbeitet und dargestellt. Für etwa 25 verschiedene Metalloxide - teilweise auch als binäre Mischungen und mit Edelmetalldotierungen versehen - wurden die Sensorsignale beim Angebot der oben erwähnten Kohlenwasserstoffe untersucht und tabellarisch aufgetragen. Hierbei wurde der Einfluß verschiedener Betriebsparameter, wie z.B. der Oberflächentemperatur untersucht. Für die jeweiligen Kohlenwasserstoffe wurden die optimalen Sensoren mit den entsprechenden Betriebsparametern herausgearbeitet und dargestellt. Um ein Sensorsystem in einer realen Anwendung einsetzen zu können, ist es wichtig zu überprüfen, ob die in dieser Anwendung vorkommenden Konzentrationen noch im sicher detektierbaren Bereich liegen. Anhand von Verdünnungsreihen wurden Grenzempfindlichkeiten für undotierte Sensoren, Mischoxidsensoren und bei platindotierte Sensoren bestimmt. Mit Hilfe der Messergebnisse dieser Arbeit wurde eine umfangreiche experimentelle Datenbasis geschaffen, die die Struktur-Wirkungs-Beziehungen zwischen den verwendeten Metalloxidsensoren und den verschiedenen Kohlenwasserstoffen widerspiegelt. Aufbauend auf dieser Datenbasis wurde eine Methode entwickelt, die es erlaubt aus dieser Datenbasis unter Formulierung einer Problemstellung die Sensoren mit der maximalen Selektivität für eine spezifische Anwendung herauszusuchen

Mechanical losses in low loss materials studied by Cryogenic Resonant Acoustic spectroscopy of bulk materials (CRA spectroscopy)

Mechanical losses of crystalline silicon and calcium fluoride have been analyzed in the temperature range from 5 to 300 K by our novel mechanical spectroscopy method, cryogenic resonant acoustic spectroscopy of bulk materials (CRA spectrocopy). The focus lies on the interpretation of the measured data according to phonon-phonon interactions and defect induced losses in consideration of the excited mode shape.Comment: 4 pages, 4 figures, proceedings of the PHONONS 2007, submitted to Journal of Physics: Conference Serie

School-Based Agricultural Education Students’ Attitudes and Beliefs toward International Agricultural Concepts

The purpose of this study was to determine the attitudes and beliefs of school-based agriculture education (SBAE) students toward international agricultural concepts. This study builds on several previous studies (Conner, Greer, & Stripling, 2017; Elliot & Yanik, 2002; Heinert, Lavery, & Roberts, 2014; Radhakrishna, Leite, & Domer, 2003). To explore new geographic regions of the United States, two states, one from the Midwest and one from the Northwest, were purposively identified. A 46-item instrument that measures attitudes, beliefs, understanding, and instruction in relation to international agriculture developed by Radhakrishna et al. (2003) was administered to students in three schools representing both rural and urban areas. A total of 133 surveys were returned, for a 55.2% response rate. Overall, students held positive attitudes and beliefs toward international agricultural concepts. Students expressed a need to understand basic geography in relation to international agricultural concepts, and students strongly agreed to concepts and information necessary to understand international agricultural concepts. When historical data were synthesized with data from this study, mean scores from all five studies across all four constructs were consistently high. Future research should focus on how students develop their attitudes and beliefs about international agriculture

Potential mechanical loss mechanisms in bulk materials for future gravitational wave detectors

Low mechanical loss materials are needed to further decrease thermal noise in upcoming gravitational wave detectors. We present an analysis of the contribution of Akhieser and thermoelastic damping on the experimental results of resonant mechanical loss measurements. The combination of both processes allows the fit of the experimental data of quartz in the low temperature region (10 K to 25 K). A fully anisotropic numerical calculation over a wide temperature range (10 K to 300 K) reveals, that thermoelastic damping is not a dominant noise source in bulk silicon samples. The anisotropic numerical calculation is sucessfully applied to the estimate of thermoelastic noise of an advanced LIGO sized silicon test mass.Comment: 7 pages, 3 figures, submitted to Journal of Physics: Conference Series (AMALDI8

A New Bound on Excess Frequency Noise in Second Harmonic Generation in PPKTP at the 10^-19 Level

We report a bound on the relative frequency fluctuations in nonlinear second harmonic generation. A 1064nm Nd:YAG laser is used to read out the phase of a Mach-Zehnder interferometer while PPKTP, a nonlinear crystal, is placed in each arm to generate second harmonic light. By comparing the arm length difference of the Mach Zehnder as read out by the fundamental 1064 nm light, and its second harmonic at 532 nm, we can bound the excess frequency noise introduced in the harmonic generation process. We report an amplitude spectral density of frequency noise with total RMS frequency deviation of 3mHz and a minimum value of 20 {\mu}Hz/rtHz over 250 seconds with a measurement bandwidth of 128 Hz, corresponding to an Allan deviation of 10^-19 at 20 seconds.Comment: Submitted to Optics Express June 201