2019 Fiscal Year Annual Research Report
Duty cycle enhancement of observation using rapid recovery technique for cryogenic mirror performance in the 3rd generation gravitational wave detectors
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19H00680
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
三代木 伸二 東京大学, 宇宙線研究所, 准教授 (20302680)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
都丸 隆行 国立天文台, 重力波プロジェクト, 教授 (80391712)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 重力波 / 低温吸着 / レーザー干渉計 / 刺激脱離 / 昇温脱離 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、現在KAGRA重力波望遠鏡で用いられている低温鏡の構成にならい、サファイア鏡基材の上にコーティングされたTa2O5/SiO2誘電多層膜で構成される高性能鏡に吸着した水分子の低温における脱離エネルギーを計測するための実験系の構築を行った。
低温系の生成装置として、すでに所有のクライオスタット装置を利用した。現在、一重の熱輻射シールドしかないため、効率の良い迅速な冷却と、サンプル基材のより低温状態の創出のため、サンプル基材周りにも熱輻射シールドを設け、合計二重シールドとすることで、冷却速度とより低温状態が実現できる改善をした。具体的には、2段式のGM型冷凍機を用意し、その1段目の40K部分を外側シールド、その2段目の4K部分を内部熱シールドに接続されたクライオスタット真空槽を構成した。結果、真空度は、10^-4 Pa程度が実現でき、外側シールドは、80K程度に、内部シールドは10K程度に冷却できることを確認した。
サンプル鏡として、直径1インチ、厚み5mm程度の単結晶サファイア基材を用意した。その冷却と昇温の制御のため、鏡は、同径で長さ5cm程度の銅製の筒の円面一端に熱伝導を十分とれるようグリスを介し全面貼り付け、かつ、この鏡のついた銅体は、低温熱アンカーからの熱伝導を阻害させるため、ステンレスの細い棒のみで支持されるように構築した。この銅体、つまりサンプルの冷却は、その一端が低温熱アンカーに固定された、99.9999%の純度のアルミ細線の束でできた屈曲可能で熱伝導率の高い熱リンクを機械的に接触または分離させる熱スイッチ機構で行った。さらに、この実験装置の構成に必要な、波長3umのレーザー光源を調達し、それを運用するための窒素供給系も構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
予定通り、レーザー光源の準備と周辺光学系の構成が進んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、実験系の昇温により、そのサンプル基材に吸着した水分子の昇華の様子を、サンプルの対面に位置する質量分析機器で測定する構成を作成する予定である。
さらに、この装置の冷却系の改造を引き続き行い、水分子の吸着層厚制御に関する基礎的データを取得する予定である。
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[Presentation] Status of KAGRA2019
Author(s)
Shinji Miyoki, KAGRA collaboration
Organizer
,Gravitational Wave Physics and Astronomy Workshop (GWPAW2019)
Int'l Joint Research / Invited
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