高性能防振システムの開発

高性能隔振系统的开发

• 批准号: 14047202
• 负责人: 坪野 公夫
• 金额: $ 86.21万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2002
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2002 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-14047202/
• 关键词: 重力波; レーザー干渉計; 鏡; 防振; ダンピング; 倒立振り子; 微小振動; 精密計測; 微少振動

低周波防振装置SAS(Seismic Attenuation System)の基礎技術開発は既に終了したので、その結果を元に、国立天文台にあるTAMA300へのSASインストールを開始した。これまでにTAMA-SASインストールは順調に進んでおり、近々その結果が出る予定である。また、われわれはSuspension Point Interferometer(SPI)とよばれる、干渉計をセンサーとして用いた能動防振装置を開発中である。これは将来計画であるLCGTの防振装置として使われる予定である。LCGTでは鏡を低温に冷やすために、ヒートリンクを懸架系の一部に取り付け、排熱を行うが、その際にヒートリンクから逆に振動が混入してしまうという問題が存在する。SPIを用いると、このヒートリンクからの振動を能動的に抑えることができる。さらに、SPIは低周波まで防振性能を持つので、干渉計鏡の残留振動を大幅に抑えることができる。これは、干渉計の安定化につながり、動作点への引き込みが容易になったり、制御系からの雑音混入を低減できるなどの利点を生む。これまでにSPIの基本的性能の確認が行われているが、今年度はプロトタイプを製作して動作確認および性能評価を行った。今回のプロトタイプ実験の結果を要約すると以下のようになる。SPIを用いることで、10Hz以下で雑音が下がっていることがわかった。雑音抑制比率は最大で100倍程度であり、低周波まで防振ができていることがわかる。SPIを用いると、用いない場合に比べてRMSが約1/9に低減された。また、地面振動から主干渉計の鏡までの伝達関数を、ダンピングマスに備えられたアクチュエータを用いて測定した。2.5Hzのピーク(Pitch方向の共振)を除くと、20Hz以下で防振比に大きな改善が見られた。20Hz以上は、測定装置の電気的なクロストークによって防振比が制限されている。この実験で得られた結果は、SPIを次世代大型干渉計に組み込むために重要なものであり、これによって低周波防振の道が拓けたといえる。

Low vibration Zhou Bofang System SAS (Seismic Attenuation System) based technology open 発 の は に both end し た の で, そ を yuan に の results, the national observatory に あ る TAMA300 へ の SAS イ ン ス ト ー ル を began し た. <s:1> れまでにTAMA-SAS <s:1> スト スト スト スト スト スト に に に enter んでお スト, and the nearly 々そ <s:1> result が out る is determined である. ま た, わ れ わ れ は Suspension Point Interferometer (SPI) と よ ば れ る, dry involved を セ ン サ ー と し て in い た で in active vibration control device を open 発 あ る. The future plan is to であるLCGT <s:1> anti-vibration device と て て to set われる である. LCGT で は mirror を low temperature cold に や す た め に, ヒ ー ト リ ン ク を suspension is の take a に り pay け, platoon hot line を う が, そ の interstate に ヒ ー ト リ ン ク か ら inverse に vibration が mixed with し て し ま う と い う が existence す る. SPI を with い る と, こ の ヒ ー ト リ ン ク か ら の vibration を motile に え suppression る こ と が で き る. さ ら に, SPI は low-frequency ま で antivibration performance を hold つ の で, dry involved の residual vibration meter mirror を に significantly inhibitory え る こ と が で き る. こ れ は, dry involved の stabilization に つ な が り, action points へ の lead き 込 み が easy に な っ た り, suppression か ら の 雑 sound with low を で reduction き る な ど の tartness を む. こ れ ま で に SPI の basic performance の confirm line が わ れ て い る が, our は プ ロ ト タ イ プ を making し て action confirmed お よ び performance evaluation 価 を line っ た. This time, プロトタ プロトタ プ プ experimental results を offer すると the following ようになる ようになる. SPI を with い る こ と で, 10 hz で 雑 under sound が が っ て い る こ と が わ か っ た. 雑 sound 100 times inhibition ratio は で biggest degree で あ り, low frequency ま で antivibration が で き て い る こ と が わ か る. In the case of SPIを using を ると and <s:1> な な に, it is approximately 1/9に less された than べてRMSが. ま た, ground vibration か ら trunk involved meter の mirror ま で の 伝 of masato を, ダ ン ピ ン グ マ ス に prepared え ら れ た ア ク チ ュ エ ー タ を with い て determination し た. 2.5Hz <s:1> ピ ピ <s:1> (Pitch direction <s:1> resonance)を except for くと, the で vibration damping ratio below 20Hz is に greater and the <s:1> な improvement が can be seen in られた. For voltages above 20Hz, な, ロスト, <s:1>, によって, によって, によって, the anti-vibration ratio が limit されて る る る of the measurement device. こ の be 験 で have ら れ た results は, SPI を next generation large dry involved に groups み 込 む た め に important な も の で あ り, こ れ に よ っ て low vibration Zhou Bofang の way が billiton け た と い え る.

项目成果

M.Ando: "Methods to characterize non- Gaussian noise in TAMA"Quantum Grav.. 20-17. 697-709 (2003)

M.Ando：“在 TAMA 中表征非高斯噪声的方法”Quantum Grav.. 20-17。

K.Tsubono: "Application of material damping for gravitational wave detectors"Journal of Alloys and Compounds. 355-1-2. 224-229 (2003)

K.Tsubono：“材料阻尼在引力波探测器中的应用”合金与化合物杂志。

A.Takamori: "Mirror Suspension System for the TAMA SAS"Class.Quantum Grav.. 19-7. 1615-1621 (2002)

A.Takamori：“TAMA SAS 的镜面悬挂系统”Class.Quantum Grav.. 19-7。

K.Numata: "Wide-band direct measurement of thermal fluctuations in an interferometer"Phys.Rev.Lett.. 91-26. 260602 (2003)

K.Numata：“干涉仪中热波动的宽带直接测量”Phys.Rev.Lett.. 91-26。

M.Ando: "Current Status of TAMA"Class.Quantum Grav.. 19-7. 1409-1419 (2002)

M.Ando：“TAMA 的现状”Class.Quantum Grav.. 19-7。