We present the performance of commercial quartz tuning forks (QTFs) operating at resonance frequencies of 32 kHz, 77 kHz, and 100 kHz in the temperature range below 1 K and in high magnetic fields up to 7.5 T. We show that characteristics of the quartz tuning forks, in particular, the normalized QTF resonance frequency, manifest a universal temperature dependence, which is independent of the magnetic field strength. This feature makes the QTFs very promising low temperature thermometers in high magnetic fields in the temperature range below 1 K having the B/T ratio up to 1000. We also discuss the physical origin of the observed dependencies.
References
1.
J.
Rychen
, T.
Ihn
, P.
Studerus
, A.
Herrmann
, and K.
Ensslin
, Rev. Sci. Instrum.
70
, 2765
(1999
).2.
R. D.
Grober
, J.
Acimovic
, J.
Schuck
, D.
Hessman
, P. J.
Kindlemann
, J.
Hespanha
, A. S.
Morse
, K.
Karrai
, I.
Tiemann
, and S.
Manus
, Rev. Sci. Instrum.
71
, 2776
(2000
).3.
Y.
Seo
, P.
Cadden-Zimansky
, and V.
Chandrasekhar
, Appl. Phys. Lett.
87
, 103103
(2005
).4.
A.
Castellanos-Gomez
, N.
Agraït
, and G.
Rubio-Bollinger
, Nanotechnology
20
, 215502
(2009
).5.
D. O.
Clubb
, O. V. L.
Buu
, R. M.
Bowley
, R.
Nyman
, and J. R.
Owers-Bradley
, J. Low Temp. Phys.
136
, 1
(2004
).6.
R.
Blaauwgeers
, M.
Blažková
, M.
Človečko
, V. B.
Eltsov
, R.
de Graaf
, J.
Hosio
, M.
Krusius
, D.
Schmoranzer
, W.
Schoepe
, L.
Skrbek
, P.
Skyba
, R. E.
Solntsev
, and D. E.
Zmeev
, J. Low Temp. Phys.
146
, 537
(2007
).7.
A. P.
Sebedash
, J. T.
Tuoriniemi
, E. M. M.
Pentti
, and A. J.
Salmela
, J. Low Temp. Phys.
150
, 181
(2008
).8.
M.
Blažková
, M.
Človečko
, V. B.
Eltsov
, E.
Gažo
, R.
de Graaf
, J. J.
Hosio
, M.
Krusius
, D.
Schmoranzer
, W.
Schoepe
, L.
Skrbek
, P.
Skyba
, R. E.
Solntsev
, and W. F.
Vinen
, J. Low Temp. Phys.
150
, 525
(2008
).9.
E. M. M.
Pentti
, J. T.
Tuoriniemi
, A. J.
Salmela
, and A. P.
Sebedash
, J. Low Temp. Phys.
150
, 555
(2008
).10.
D. I.
Bradley
, M.
Človečko
, S. N.
Fisher
, D.
Garg
, A. M.
Guénault
, E.
Guise
, R. P.
Haley
, G. R.
Pickett
, M.
Poole
, and V.
Tsepelin
, J. Low Temp. Phys.
171
, 750
(2013
).11.
M.
Blažková
, M.
Človečko
, E.
Gažo
, L.
Skrbek
, and P.
Skyba
, J. Low Temp. Phys.
148
, 305
(2007
).12.
D. I.
Bradley
, M.
Človečko
, E.
Gažo
, and P.
Skyba
, J. Low Temp. Phys.
152
, 147
(2008
).13.
D. I.
Bradley
, M. J.
Fear
, S. N.
Fisher
, A. M.
Guénault
, R. P.
Haley
, C. R.
Lawson
, P. V. E.
McClintock
, G. R.
Pickett
, R.
Schanen
, V.
Tsepelin
, and L. A.
Wheatland
, J. Low Temp. Phys.
156
, 116
(2009
).14.
D. I.
Bradley
, P.
Crookston
, S. N.
Fisher
, A.
Ganshin
, A. M.
Guénault
, R. P.
Haley
, M. J.
Jackson
, G. R.
Pickett
, R.
Schanen
, and V.
Tsepelin
, J. Low Temp. Phys.
157
, 476
(2009
).15.
V. B.
Efimov
, D.
Garg
, O.
Kolosov
, and P. V. E.
McClintock
, J. Low Temp. Phys.
158
, 456
(2009
).16.
M.
Človečko
, E.
Gažo
, M.
Kupka
, M.
Skyba
, and P.
Skyba
, J. Low Temp. Phys.
162
, 669
(2011
).17.
M.
Človečko
, E.
Gažo
, M.
Skyba
, and P.
Skyba
, Phys. Rev. B
99
, 104518
(2019
).18.
I. A.
Gritsenko
, A. A.
Zadorozhko
, E. Y.
Rudavskii
, V. K.
Chagovets
, and G. A.
Sheshin
, J. Low Temp. Phys.
158
, 450
(2009
).19.
M.
Človečko
, M.
Grajcar
, M.
Kupka
, P.
Neilinger
, M.
Rehák
, P.
Skyba
, and F.
Vavrek
, J. Low Temp. Phys.
187
, 573
(2017
).20.
21.
P.
Skyba
, J. Low Temp. Phys.
160
, 219
(2010
).22.
S.
Holt
and P.
Skyba
, Rev. Sci. Instrum.
83
, 064703
(2012
).23.
E.
Gažo
, L.
Lokner
, R.
Scheibel
, P.
Skyba
, and N.
Smolka
, Cryogenics
40
, 441
(2000
).24.
J.
Blakemore
, Solid State Physics, 2nd edition
(Cambridge University Press
, Cambridge
, 1985
).25.
M.
Človečko
and P.
Skyba
, “Properties of the 100 kHz quartz tuning forks in strong magnetic fields and very low temperatures
,” J. Low Temp. Phys.
(submitted).26.
J.
Tersoff
, Phys. Rev. Lett.
52
, 465
(1984
).27.
M.
Človečko
, K.
Goliaš
, and P.
Skyba
, “Quartz tuning fork as a parametric resonator in strong magnetic fields
,” J. Low Temp. Phys.
(submitted).© 2019 Author(s).
2019
Author(s)
You do not currently have access to this content.