CLIO低温懸架系の散逸測定

CLIO低温悬浮系统的耗散测量

• 批准号: 16740128
• 负责人: 内山 隆
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 2005
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16740128/
• 关键词: 重力波; レーザー干渉計; 低温; 神岡; 熱雑音; 散逸

新しい方法で冷却と低熱雑音の両立を図ったCLIO用低温懸架系の設計、図面作成、組み立て、インストールを行った。2006年2月に鏡を目標温度の20K以下に冷却し、干渉計の運転に成功した。世界初の低温重力波レーザー干渉計である。Cryogenic Laser Interferometer Observatory (CLIO)は、レーザー干渉計型重力波検出器である。特徴は低温技術を導入して鏡を20Kに冷却する点にある。冷却される鏡は、振り子状に懸架される。この振り子は熱振動し、鏡を揺らす。これを振り子の「熱雑音」と呼ぶ。CLIO用の低熱雑音な懸架系を設計制作することが本研究の目的である。鏡は、レーザーにさらされるため、常時発熱する。その熱を低温(約10K)に冷却されている低温真空漕に逃しつづける事によって鏡の低温が維持される。従来の方法では、低散逸と高熱伝導率を併せ持ったサファイアファイバーを使って鏡を吊していた。低散逸は低熱雑音に寄与する。つまり、低熱雑音と冷却の二役をサファイアファイバーが担っている。しかしながら、冷却と低熱雑音は懸架ワイヤーに相反する要求(冷却のためには太く、短いワイヤーが適しているが、この場合、熱雑音は大きくなる)をするため、設計が行き詰まる場合がある。CLIOは鏡の入熱が50-100mWと大きく、冷却と低熱雑音の両立が困難であると判断した。以上の問題を解決するため、新しい鏡の懸架方法を考案し、実施した。この新しい方法では、鏡を吊す(懸架)ワイヤーと熱を流す(伝熱)ワイヤーを別々に用意し、鏡に取り付ける。これにより懸架ワイヤーを細く長くすることができ、低剛性な振り子が可能になる。剛性は散逸と同じように熱雑音に寄与するので、低熱雑音な振り子が設計出来る。この手法により、従来の方法よりも熱雑音を約1/7に下げ、かつ鏡を冷却できる懸架系の設計に成功した。

The new method is to design, fabricate, assemble and implement cryogenic suspension system for CLIO. In February 2006, the cooling and drying system was successfully operated at the target temperature below 20K. The world's first low-temperature gravity wave Cryogenic Laser Interferometer Observatory (CLIO)-Gravity wave detector Characteristics of low temperature technology Cooling mirror, vibrator-like suspension. The oscillator is heated and the mirror is heated. The sound of the "hot" sound is heard. The purpose of this study is to design and fabricate a low thermal noise suspension system for CLIO.镜は、レーザーにさらされるため、常时発热する。The temperature of the vacuum tank is about 10K. The temperature of the vacuum tank is about 10K. The vacuum tank is about 10 K. The new method is to reduce heat dissipation and high thermal conductivity. Low heat dissipation and low heat emission.つまり、低热雑音と冷却の二役をサファイアファイバーが担っている。The requirements for cooling, low thermal noise, and suspension are opposite (cooling, short thermal noise, and high thermal noise). CLIO is difficult to judge when the heat enters the mirror 50-100mW. To solve the above problems, a new mirror suspension method is proposed. The new method is to remove the mirror from the suspension. The suspension is thin and long, and the low stiffness vibrator is possible. Stiffness and dissipation are the same as those of heat and sound, and low heat and sound oscillators are designed. This method is successful in the design of the suspension system, which is about 1/7 of the temperature and cooling.

项目成果

PRESENT STATUS OF CLIO IN 2004

2004年CLIO现状

• 发表时间: 2005
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF MODERN PHYSICS A Vol.20, No.29
• 作者: Doi A.;Fujisawa K.;Habe A.;Honma M.et al.;Honma M. et al.;Honma M. et al.;Honma M. et al.;M.Honma et al.;S.Noda et al.;PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);ALICE/PHOS Collaboration (D.V.Aleksandrov et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);K-I.Ishikawa et al.;S.Aoki et al.;S.Aoki et al.;K-I.Ishikawa;T.Ishikawa et al.;N.Yamada et al.;S.Takeda et al.;Takashi Uchiyama et al.;Takashi Uchiyama
• 通讯作者: Takashi Uchiyama

Cryogenic systems of the Cryogenic Laser Interferometer Observatory

低温激光干涉仪天文台的低温系统

• 发表时间: 2006
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series (印刷中)
• 作者: Doi A.;Fujisawa K.;Habe A.;Honma M.et al.;Honma M. et al.;Honma M. et al.;Honma M. et al.;M.Honma et al.;S.Noda et al.;PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);ALICE/PHOS Collaboration (D.V.Aleksandrov et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collaboration (S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);PHENIX Collab.(S.S.Adler et al.);K-I.Ishikawa et al.;S.Aoki et al.;S.Aoki et al.;K-I.Ishikawa;T.Ishikawa et al.;N.Yamada et al.;S.Takeda et al.;Takashi Uchiyama et al.
• 通讯作者: Takashi Uchiyama et al.