レーザー干渉計型地震計による低周波地面振動の高精度観測

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近年、地震波を使ったトモグラフィーで全地球規模での内部構造が高い分解能で明かされつつあるが、これらの成果は長周期(低周波)地震波を使った高精度観測に負うところが大きい。一方、重力波検出装置の研究ではSASをはじめとした低周波防振装置の開発がすすめられている。そこで、本研究は低周波帯での検出能力の高い地震計を開発し地球科学や重力波検出分野に貢献することを目的とする。今年度は、半導体レーザーを光源とした干渉計をつかって、20Hzまでの帯域で位相特性が平坦な地震計(加速度計)を開発した。光源と加速度検知部は光ファイバーで結ばれ、電気的ノイズやセンサー部の発熱を低減する構造となっている。昨年度に問題となっていた振り子のヒンジ部分の座屈は、ヒンジにつねに引っ張り力が加わるように構造を変えることによって避けることができた。その結果、外径140mmの形状の地震計のケーシング内に周期3s以上の低周波振り子を構成することができた。また、干渉計の光学部品の大部分をユニット化し、小型化するとともに構造的にも安定なものにすることができた。一方、神岡鉱山における測定では、レーザー干渉計型ひずみ地震計(伸縮計)による地面振動の評価を行った。0.2Hz付近の脈動のピークは地表付近とあまり変わらないレベルであったが、それ以外の周波数帯では地表の1/10〜1/100のレベルであった。とくに気圧変動に対する応答では地表の1/10程度であることがわかった。地下1000mという深さと飛騨片麻岩という強固な岩盤の効果であると考えられる。神岡に建設がすすめられている100m低温重力波検出器(CLIO)の高性能を活かせるバックグラウンドノイズレベルであることがわかり、次期計画の3km重力波検出器(LCGT)にとっても良好なサイトであることが確認された。