Содержание к диссертации
Введение
1 Обзор литературы. 6
1.1 Гравитационные волны б
1.2 Проблема детектирования гравитационных волн 9
1.2.1 Твердотельные резонансные детекторы 12
1.2.2 Интерферометрические дегекторы 15
1.3 Ограничения чувствительности гравитационно-волновых антенн 18
1.3.1 Фотонный дробовой шум 18
1.3.2 Сейсмический шум 19
1.3.3 Вариации градиентов гравитационного поля 21
1.3.4 Влияние остаточного газа 21
1.3.5 Тепловой шум 22
1.3.6 Квантовые флуктуации 24
1.3.7 Избыточный механический шум 25
1.4 Структура кварцевого стекла 29
2 Экспериментальная установка и образцы для исследования механических шумов . 41
2.1 Расчет требуемых параметров эксперимента 41
2.1.1 Оценки, интенсивности негауссовых избыточных шумов ( событий) критичных для LIGO-II . 41
2.1.2 Дополнительные требования к установке 44
2.2 Метод изготовления образцов 49
2.3 Интерферометрический метод измерения амплитуды малых колебаний нити 54
2.4 Вибрационная изоляция 60
2.5 Вакуумная система 63
3 Методика и результаты измерений 64
3.1 Процедура измерений 64
3.2 Выбор оптимального времени усреднения 68
3.3 Предварительная обработка результатов 70
3.4 Результаты измерений 72
3.5 Экстраполяция полученных результатов к параметрам LIGO-II 84
Выводы 86
Публикации по теме диссертации 87
Список литературы 87
Заключение 96
- Проблема детектирования гравитационных волн
- Ограничения чувствительности гравитационно-волновых антенн
- Оценки, интенсивности негауссовых избыточных шумов ( событий) критичных для LIGO-II .
- Экстраполяция полученных результатов к параметрам LIGO-II
Введение к работе
Актуальность исследования: Одной из интереснейших задач современной экспериментальной физики является детектирование гравитационных волн, существование которых было предсказано А. Эйнштейном еще в 1918 году и подтверждено пока только косвенными наблюдениями.
Интерес к этой задаче обусловлен тем, что создание детекторов, способных регистрировать гравитационное излучение, возникающее при различных астрофизических катастрофах (взрывах сверхновых звезд, столкновениях черных дыр и т.п.) позволит изучать системы, обладающие большими гравитационными потенциалами в случаях, когда иные виды излучения не могут наблюдаться с Земли или вообще отсутствуют. Информация о динамике таких систем необходима для развития квантовой гравитации и космологии. Причина, по которой гравитационные волны до сих пор непосредственно обнаружить не удалось, состоит в том, что величины смещений пробных тел, вызываемых ими, чрезвычайно малы. Чувствительность действующих в настоящее время гравитационных антенн (LIGO-I ) составляет примерно h ~ Ю-21 в безразмерных единицах вариации метрики, что соответствует относительным колебаниям пробных тел, расположенных на расстоянии 4 км с амплитудой Ах ~ Ю-16 см (на частотах от 100 Гц до 1 кГц). Для надежной регистрации гравитационного излучения от известных источников эта величина должна быть примерно на порядок меньше.
Чувствительность гравитационных антенн ограничивается многими факторами, имеющими как технический, так и фундаментальный характер. Одним из таких факторов является избыточный механический шум в подвесах пробных тел.
Избыточные шумы, величина которых составляла порядка 10% от равновесных тепловых колебаний, были обнаружены в струнных модах колебаний стальных и вольфрамовых проволок при натяжениях, близких к разрывным.
В настоящее время в лазерных интерферометрических детекторах роль пробных тел играют 10-ти килограммовые зеркала, подвешенные на тонких стальных проволоках. В антеннах следующего поколения планируется увеличить массу зеркал до 40 кг, а проволоки заменить на нити из высокочистого плавленого кварца, что должно снизить тепловые шумы до необходимого уровня.
Очевидно, что микроструктура и физические свойства металлов и плавле-
ного кварца отличаются очень сильно. Известно, что механические свойства металлов резко меняются когда прикладывается натяжение, превышающее предел текучести материала. Не совсем ясно, существует ли аналогичный порог натяжения для плавленого кварца. Поэтому, для ответа на вопрос о наличии и интенсивности избыточных шумов в кварцевых нитях необходимы прямые измерения.
Объектом исследования являлись прототипы подвесов зеркал лазерных гравитационных антенн второго поколения, представляющие собой тонкие нити из плавленого кварца высокой очистки.
Предметом, исследования были механические флуктуации в высокодобротных модах колебаний прототипов подвесов зеркал лазерных гравитационных антенн.
Идея исследования состояла в том, что использование резонансной лазерной интерферометрии для наблюдения за движением легкого зеркала, вваренного в исследуемую нить, позволяет достигнуть разрешения, достаточного для регистрации равновесных тепловых флуктуации с высоким разрешением.
Цели диссертационной работы:
разработка метода регистрации тепловых и избыточных механических шумов в кварцевых нитях с разрешением порядка 1 % от равновесных тепловых колебаний.
Исследование с помощью этого метода механических шумов в прототипах подвесов зеркал гравитационных антенн.
Научная новизна: Впервые проведены исследования низкочастотных механических флуктуации в струнных модах колебаний нитей из плавленого кварца при различных натяжениях с разрешением порядка 1% от кТ - средней тепловой энергии этих колебаний.
Научно-практическая ценность:
1. Информация о наличии и уровне избыточных шумов в кварцевых нитях (прототипах подвесов зеркал гравитационных антенн) позволяет оценить максимально достижимый уровень чувствительности. Можно утверждать, что избыточные шумы, связанные с процессами в нитях подвеса, не
должны препятствовать достижению запланированной чувствительности LIGO П.
Поскольку нити из плавленого кварца, в силу его уникальных свойств (малые механические и электрические потери, малый коэффициент теплового расширения, большая прочность нитей на разрыв), используются в самых различных приборах и экспериментах, информация об избыточных механических шумах в таких нитях представляет ценность для широкого круга физических измерений и технических приложений.
Разработанная методика изготовления тонких нитей с вваренным в середину зеркалом может быть использована в различных прецизионных экспериментах, в которых необходимо измерение отклика на воздействие малых сил.
На защиту выносятся следующие положения и результаты:
Для создания высокочувствительных оптомеханических преобразователей может быть использована разработанная технология приготовления нитей из плавленого кварца высокой очистки с вваренным зеркалом, позволяющая сохранить высокую добротность механических мод и отражающую способность многослойного покрытия зеркала.
Использование интерферометра Фабри-Перо с накачкой одночастотным He-Ne лазером позволяет регистрировать вариации амплитуды тепловых колебаний в высокодобротных модах образцов с точностью ~ 1%.
В кварцевых нитях диаметром от 50 до 200 мкм при нагрузках от ~ 4% до ~ 50% при времени усреднения 10 мс и более вариаций, значимо превышающих равновесные тепловые, не обнаружено.
Избыточный механический шум в подвесах зеркал лазерных гравитационных антенн второго поколения не должен ограничивать их чувствительность на уровне 1 Ю-17 см.
Апробация работы: Основные результаты работы были представлены на семинарах кафедры Колебаний МГУ и Калифорнийского Технологического Института (США).
Публикации: Содержание работы опубликовано в 3 печатных работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, выводов и списка литературы из 73 наименований. Работа изложена на 96 страницах, включает 22 рисунка и 1 таблицу.
Проблема детектирования гравитационных волн
Вопрос о детектировании гравитационных волн рассматривался только теоретически, пока в 1968 году Джозеф Вебер [10] не предложил схему эксперимента по их прямому обнаружению. Вебер показал, что гравитационная волна может возбуждать квадрупольный гармонический осциллятор. Он предложил в качестве первой гравитационной антенны взять не две массы, соединенные пружиной, а массивное протяженное тело и измерять переменные натяжения внутри тела, вызванные гравитационным взаимодействием. Антена была создана, ее чуствительность составаляла h 10 16. К сожалению, этой чувствительности оказалось недостаточно, и всплески гравитационного излучения обнаружены не были.
В 1962 году Герценштейн и Пустовойт [11] выдвинули идею создания гравитационных детекторов в виде двух свободных масс, между которыми распространяется электромагнитный сигнал Лазерное излучение должно было обеспечить высокую чувствительность системы при достаточно малых смещениях свободных масс. По такой схеме построен целый ряд разрабатываемых и действующих в настоящее время детекторов гравитационных волн.
Идея интерферометрического детектора, предложенного Герцен-штейном и Пустовойтом заключалась в следующем. Слабая плоская гравитационная волна вызывает неоднородное искривление пространства. Таким образом, при прохождении гравитационной волны через систему двух разнесенных свободных пробных масс, время прохождения электромагнитного сигнала между ними будет изменяться. Простейшая схема экспериментальной установки, основанной на этом принципе - это интерферометр Майкельсона. В качестве зеркал такого интерферометра используются пробные массы, подвешенные на нитях. Частота маятниковых колебаний пробных масс в системе подвеса выбирается малой по сравнению с частотами, на которых ведутся наблюдения, так что на этих частотах пробные массы можно считать свободными.
Оптимальная длина каждого плеча интерферометра в интерферо-метрическом детекторе должна быть такова, чтобы время прохождения луча через плечо было порядка половины периода гравитационной волны. Для волны частотой 1 кГц это расстояние составит 100 км. Для решения этой проблемы было предложено и опробовано два метода: Первый - плечо интерферометра содержит линию задержки (ЛЗ) -вставляется дополнительное зеркало так, что луч проходит между двумя зеркалами несколько раз и пробегает при этом нужное расстояние. После этого, фотодетектор ставится в зоне темной полосы интерферо-метрической картины.
Второй метод основан на том, что задержку обеспечивают резонаторы Фабри-Перо (ФП), находящиеся в плечах интерферометра. Они настраиваются так, что на фотодетектор свет приходит в противофазе. Таким образом, фотодетектор находится в темной полосе интерферо-метрической картины. Для ФП эффективное число проходов лучом резонатора равняется резкости резонатора F.
Можно сравнить преимущества и недостатки каждой схемы при одном и том же времени задержки. Существенной проблемой для ЛЗ является попадание рассеянного света в основной луч при перекрытии пятен на зеркалах, что приводит к появлению паразитного сигнала. Интерферометр Фабри-Перо имеет два преимущества: во-первых, для него нужны зеркала меньшего диаметра, и, во-вторых, поскольку свет проходит по одному и тому же пути, существенно снижена проблема рассеяния. Рассчитанная чувствительность лучше для ФП примерно в два раза Диапазон частот, в котором существуют представляющие интерес астрофизические источники гравитационных волн, простирается от Ю-16 до 108 Гц, то есть перекрывает более чем 20 порядков. В диапазоне частот от 10 до 10000 Гц, (длина волны от 300 до 30000 км) поиск гравитационных волн будет осуществлять сеть наземных лазерных интерферометрических гравитационных антенн. В нее входят проект L1GO (Laser Interferometer Gravitational wave Observatory - лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория - изначально национальный проект США) [12], [13], проект VIRGO (носит латинское название скопления галактик в созвездии Девы, изначально итало-французский) [14], германо-английский GEO-600 [15] и японский - ТАМА [16]. LIGO/VIRGO - это, по существу, сеть антенн относительно высокочастотного диапазона. Она включает две антенны LIGO - в США и антенну VIRGO недалеко от Пизы (Италия). К сети примыкают более скромные по размерам (и соответственно по ожидаемой чувствительности) антенна в Японии (ТАМА) и в северной части Германии (GEO-600). В низкочастотном диапазоне (от 0.1 до 0.0001 Гц) должна будет работать евро-американская спутниковая система LISA (Laser Interferometer Space Antenna) [17].
Рассмотрим далее описания только наземных детекторов. К ним относятся интерферометрические детекторы и твердотельные резонансные детекторыПростейшая модель резонансного твердотельного детектора - это две массы соединенные пружиной. Принцип действия резонансных детекторов основан на том, чю между массами действуют силы не гравитационного взаимодействия (пружина) на которые практически не воздействует гравитационная волна. На практике такой детектор представляет собой стержень, вернее, большой массивный цилиндр, обычно из алюминиевого сплава А1 5056, который обладает высокой механической добротностью при низких температурах, массой несколько тонн, подвешенный и сейсмически изолированный в вакуумной камере и присоединенный к нему высокочуствительный датчик, регистрирующий продольные колебания самых низкочастотных мод цилиндра. Вариацию амплитуды колебаний антенны 5хдг, вызванную гравитационным излучением, можно оценить из соотношения [18]:
Ограничения чувствительности гравитационно-волновых антенн
Детектирование гравитационных волн в лазерно интерферометрических антеннах сводится к измерению сдвига фазы в оптической волне, который появляется в следствие относительного смещения зеркал, вызванного прохождением гравитационно-волнового пакета. Предельная чувствительность таких антенн зависит от величины А ртт - минимально различимого сдвига фазы и от флуктуации координат зеркал. Величина Афтт определяется фазовыми шумами в волне накачки и дополнительными флуктуациями фазы, вызываемыми взаимодействием оптической волны с окружением (стенками камеры, остаточным газом и т.н.). Флуктуации координат зеркал являются результатом теплового движения в материале зеркал и их подвесов, вибраций лабораторного и сейсмического происхождения и воздействием на зеркала иных флуктуационных сил. По аналогии с электрическими цепями, такие флуктуации принято называть механическими шумами.
Дробовой шум лазерерного излучения вызывает флуктуации фазы Аїр -4=, где N- число фотонов, попадающих в светоделитель за время, сооїветствующее всплеску гравитационного излучения. Минимальное разрешение интерферометра, ограниченное флуктуациями мощности лазера будет равно [21]: где F- среднее число полных отражений света в резонаторе до его выхода, Л- длина волны лазера. Уровень дробового шума для LIGO-II на частоте / = 100 Гц можно оценить следующим образом:
Амплитуда сейсмических вибраций примерно одинакова во всех направлениях и может отличаться в несколько раз в различных местах. Спектральная плотность их уменьшается как квадрат частоты:
Очевидно, что для измерения малых смещений зеркал, вызываемых гравитационными волнами, необходимо иметь возможность подавлять эти вибрации на 10 и более порядков. Это достаточно сложная задача, так, считается, что на низких (менее 10 Гц) частотах именно сейсмические шумы являются принципиальным фактором, ограничивающим чувствительность любых наземных гравитационно-волновых детекторов [26].
Для фильтрации сейсмических шумов используются как пассивные, так и активные фильтры. Пассивный фильтр представляет собой многозвенную цепочку из колебательных систем, как правило, маятникового типа для горизонтальных степеней свободы и пружинного - для вертикальных. Коэффициент подавления для такого фильтра составляет
где /і - собственная частота частота для одного звена (/і /), п -число звеньев. Для повышения эффективности желательно использовать звенья с максимально низкой частотой, в то же время, конструкция должна иметь прочность, достаточную для подвешивания к ней пробной массы (в случае LIGO-II - 40 кг) [27]. Одни из первых исследований антисейсмических фильтров, сконструированных специально для гравитационной антенны, описаны в [29]. В этой работе использовалась трехмерная антисейсмическая система. Вся система вместе с тестовыми массами находилась в вакуумной камере, состояла из двух фильтров, каждый из которых в свою очередь состоял из семи трехмерных звеньев, подвешенных друг под другом Каждая система находилась в отдельной камере. Измерения проводились двухканальным спектроанализатором, позволявшим синхронизировать данные из обоих каналов. В первом канале регистрировался усиленный сигнал собственных частот подвесов, а вторым каналом проводилась регистрация сигнала, прошедшего через фильтр Баттеворта, пропускающещий частоты ниже 7 Гц. Для такой антисейсмической системы были получены наилучшие для того времени данные. Полученные данные для частот ниже б Гц хорошо согласовались с теоретическими расчетами и доказывали необходимость использовать антисейсмическую систему с тремя степенями свободы.
Самым большим по размерам и коэффициенту подавления пассивным фильтром из существующих на сегодняшний день является суператтенюатор, построенный для гравитационного детектора VIRGO [28]. При высоте около 7 м он обеспечивает подавление сейсмических вибраций в 109 — 1013 раз на частотах 4 — 200 Гц.
Этот вид шума вызван движением атмосферы, океаническими приливами и миктросейсмическими движениями земли. Как и сейсмические шумы,он имеет низкочастотный спектр, но не подавляется системой антисейсммической изоляции. По оценкам [30] этот шум не скажется на чувствительности антенны LIGO-I, но в LIGO-II любые движение вблизи интерферометра (на расстоянии порядка 10 метров) могут быть зарегистрированы детектором и должны строго учитываться.
Наличие остаточного газа в вакуумной системе приводит к дополнительному затуханию колебаний подвесов тестовых масс интерферометра. Также, возможно появление флуктуации, вызванных рассеянием излучения лазера на молекулах остаточного газа. Оценки показывают, что для того, чтобы избежать ограничения чувствительности антенны, достаточно поддерживать постоянное рабочее давление Р Ю-9 Торр.
Оценки, интенсивности негауссовых избыточных шумов ( событий) критичных для LIGO-II .
Отклонения ог Ньютоновского течения при высоких напряжениях возникают, по-видимому, из-за того, что при таких напряжениях в стеклянном расплаве возникают уплощенные или слоистые структуры, что подтверждается также компьютерным моделированием течения.
Проводились исследования изменения вязкости со временем при температуре эксперимента [67]. Было обнаружило, что, при значениях вязкости свыше 1016 Р, вязкость быстро охлажденных образцов сначала была низкой, а затем со временем асимтотически приближалась к некоторому более высокому значению при фиксированной температуре. Такая же асимтотически "равновесная" вязкость была обнаружена в образце изначально имевшем более низкую температуру, а затем нагретом до температуры измерения. Отклонение изначально измеренной вязкости нагретого образца от равновесной вязкости возрастало почти до 1016 Р с увеличением температуры нагрева (измерения) до тех пор пока уже было невозможно измерить равновесную вязкость даже при очень большом времени ожидания при температуре измерения. Таким образом, вязкость в 1016 Р нужно рассматривать как верхний предел измеряемых значений, любая вязкость выше этой не может считаться равновесной вязкостью.
Изменение вязкости со временем для быстро охлажденного образца включает в себя структурные изменения от состояния, соответствующего более высокой температуре, до состояния, соответствующего более низкой температуре. Это изменение происходит медленно, т.к. структурные элементы стекла переставляются медленно, что отражено в высокой вязкости стекла. Конкретная природа этих структурных перестановок неясна. В нервом приближении можно считать, что структурная сетка стекла постепенно разрывается с ростом температуры. Когда образец быстро охлаждается от высокой температуры, эта сеть течет более легко по сравнению с температурой равновесия, т.к. в ней еще много разорванных связей. По мере того как эти связи сращиваются при фиксированной более низкой температуре вязкость возрастает до равновесного значения.
Таким образом, существование переходов в стекле является результатом замедления вязкой релаксации в жидкости. Оценки времени релаксации при вязкости в 1013 Р находятся в интервале от минут до нескольких часов, что соответствует обычной продолжительности экспериментов.
Так как температуры перехода, определенные из данных об удельном объеме и теплоемкости, приблизительно одинаковы, то, следовательно, молекулярные движения, ответственные за изменения этих свойств с температурой, тоже похожи. Другая возможность - одинаковые температуры перехода для этих двух свойств могут быть обусловлены тем, ні о скорость релаксации в стеклах меняется очень быстро с температурой. Эюг резкий скачок был показан для высоких энергий активации для вязкого течения при высоких вязкостях, как описано в [64].
Некоторые другие свойства стекол также меняются при температуре перехода. Существуют данные, что коэффициент упругости резко меняется при температуре перехода, хотя его трудно измерить при температурах существенно выше температуры перехода. Если приближаться к этой температуре снизу, то задержанная упругость стекол резко возрастает. Это возрастание является проявлением более свободного движения молекул и последующего изменения упругости со временем при определенной температуре. Этот результат вполне ожидаем, так как скорость релаксации снижается с увеличением давления.
Если стекло быстро остудить с температуры выше области перехода до переходной температуры, то оно сохраняет некоторые свойства, соответствующие более высокой температуре, которые постепенно "ре-лаксируюг" к значениям, соответствующим более низкой температуре. Время достижения равновесного состояния, разумеется, больше для более низкой фиксированной температуры.
Если кусок стекла резко остудить с температуры выше переходной, то неравномерности в распределении температуры во время остужения приводят к натяжениям в стекле. Например, если остужать стеклянный стержень, то его наружные слои затвердевают первыми. Затем, но мере охлаждения внутренние, они стараются сжаться, но не могут из-за твердых наружных слоев. Эти натяжения могут ослабить кусок стекла и изменить его свойства, поэтому желательно убрать их путем нагревания куска до определенной температуры в области перехода При этой "закаляющей" температуре нятяжения исчезают по мере того, как стекло релаксирует. Скорость, г которой происходит закалка очень важна в пригоговлении стекол для практики и поэтому хорошо изучена. Были разработаны хорошие эмпирические соотношения для закалки, в частности, было обнаружено, что скорость закалки тесно связана с вязкостью стекла, отсюда находится и значение для температуры закалки, когда вязкость равна 10134, так как при этой вязкости все натяжения исчезают в течение приблизительно 15 минут.
Как следствие, для всех неорганических стекол существует различие в структуре и химическом составе основной массы стекла и поверхностного слоя. Это связано с тем, что при остывании поверхность стекла в атмосферных условиях подвергается изменениям, в результате которых образуется тонкий поверхностный слой, отличающийся по физическому и химическому составу от основной массы стекла. Особенное большое влияние на изменение структуры поверхности стекла оказывает атмосферная влага, углекислый газ и другие физически и химически активные вещества. На поверхности силикатных стекол образуется так называемая защитная пленка [68]. Толщина ее для различных стекол колеблется от 10 до 350 А.
Релаксация структуры стекла от одного набора свойств до другого при быстром изменении температуры в области перехода стекла называется структурной релаксацией. Когда стекло находится под напряжением (натяжением) в этой области, деформация меняется со временем; этот процесс называется релаксацией напряжения (натяжения). Скорости этих релаксаций имеют практическое значение и достаточно хорошо изучены [65].
Экстраполяция полученных результатов к параметрам LIGO-II
Образцы изготавливались в следующей последовательности. Сначала были сделаны заготовки для зеркал. Они представляли собой подложки в форме ромба с диагоналями 2 и 4 мм, толщиной 0.5 мм с глубокой оптической полировкой плоских поверхностей. Затем были приготовлены кварцевые "усики"; они вытягивались из чистого кварца в пламени высокотемпературной горелки для удаления возможной "грязи" осевшей на поверхности кварца в период хранения, а также во избежание попадания пузырьков воздуха в вытягиваемые усики. Диаметр этих "усиков" составлял 400-500 мкм, а длина 3-4 мм. Далее, ромбическая подложка фиксировалась в специальном зажиме, позволяющем исключить механические повреждения, и, в пламени миниатюрной кислород-водородной горелки, "усики" приваривались к ее острым углам. После этого на подложки напылялось многослойное диэлектрическое отражающее покрытие с коэффициентом 1 — R = 0.03 (см. рис. 2.1). Одновременно производилось напыление на стандартную заготовку (диаметр 2 см, толщина 1 см, радиус кривизны вогнутой поверхности 3 см), которая использовалась как второе зеркало интерферометра Фабри-Перо. Непосредственно перед измерениями в пламени высокотемпературной водородпо-кислородпой горелки вытягивались заготовки нитей и, с помощью миниатюрной горелки, осуществлялась их приварка к "усикам". Специальный зажим фиксировал заготовки держа ромбическую подложку за торцы, свободные от напыленного диэлектрического покрытия и позволял осуществлять сварку, не касаясь поверхностей нити и зеркала. Зажим одновременно служил теплоотводом, что позволило подобрать режим прогрева так, что бы получить качественное соединение без перегрева покрытия.
После этого исследуемая нить и ромбическое зеркало приваривались к кварцевой основе, изображенной на рис.2.2, 2.3. Основа также была изготовлена из цельного кварца для того, чтобы добротность исследуемой нити не снижалась из-за потерь в местах касания с инородным материалом. По этой же причине все элементы сваривались, а не склеивались. Груз весом 200 г тоже был изготовлен из цельного куска кварца и прикреплен к основанию двумя горизонтальными фиксаторами. Это позволило предохранить груз от падения и повреждения в случае разрыва исследуемой нити, а также исключить возможность крутильных и поперечных колебаний нити с зеркалом. Такая система крепления позволяет сохранить добротность струнной моды зеркала на уровне Q 107. Однако, в эксперименте также наблюдались крутильные колебания зеркала с осью кручения, проходящей перпендикулярно исследуемой нити (см. рис. 2.4).
В первой серии экспериментов для каждой нити измерения проводились только при одном значении натяжения. В последствии, проводилось по две-три группы измерений, в промежутке между которыми камера вскрывалась и на груз устанавливись металические шайбы с прокладками из вакуумной резины общим весом не более 30 г Было установлено, что наличие этих шайб не снижает добротности исследуемых мод образца.
В финальной серии измерений был использован автоматический манипулятор, позволявший устанавливать шайбы непосредственно во время измерений, и, таким образом, исследовать поведение образца сразу после нагружения.
Использование датчиков на основе многопроходных оптических схем в сочетании с высокостабильными источниками накачки позволяет достигать рекордных величин чувствительности при измерении малых смещений. В данной работе решено было использовать резонатор типа Фабри-Перо, одно из зеркал которого прикреплялось (приваривалось) к исследуемому образцу. В качестве источника накачки был выбран одночастотный гелий-неоновый (He-Ne) лазер. Такие лазеры коммерчески доступны и имеют относительно невысокую стоимость, в то же время, величина их амплитудных, частотных и фазовых шумов достаточно мала, так что чувствительность датчиков на основе резонатора Фабри-Перо на частотах порядка 100 кГц и выше приближается к пределу, определяемому формулой Таунса
