2022 Fiscal Year Annual Research Report
Development of a new anti-vibration isolation system for Superconducting detector array towards detection of primordial gravitational wave in future CMB experiment
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20K20925
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
長谷川 雅也 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 研究機関講師 (60435617)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 超伝導検出器 / 防振装置 / CMB偏光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、CMB偏光実験による原始重力波探索で重要となる1Hz以下の低周波領域での雑音を低減する手法を確立し、次世代実験における原始重力波の発見能力を格段に向上させる事を目的としている。低周波雑音の主要な原因の一つに、超伝導検出器の振動がある。これを次世代実験に耐えうるレベルに抑えるために検出器の振動レベルを現行実験の1/10以下におさえる事が具体的な目標である。振動源としては主に1)検出器を冷却するための冷凍機の振動と, 2)望遠鏡のモーター等の振動(検出器システム全体を振動させる)の２つであり、これらを能動的に防振するためのシステムを開発する。
本研究ではまず1)の冷凍機の振動削減のための研究を開始した。まずレーザー変位計を用いて具体的に冷凍機の振動レベルを確認し、変位を十分制御するためのアクチュエータの仕様を決定した。次にまずは鉛直方向の防振を目的に３本のアクチュエータを用いた防振ステージを製作して冷凍機のヘッド部分と結合させ、レーザー変位計でヘッドの動きをモニターしながらそれを打ち消す様に（オープンループにて）アクチュエータを駆動し、振動レベルが1/10程度に抑えられる事を確認した。また同様に水平方向の制御機能を持たせた防振ステージを開発し同様のレベルで振動が抑えられる事を確認した。フィードバック制御を用いた長時間の防振実証を目指して、制御回路の準備も進んでいる。
2)に関しては、低温で動作する変位計の開発とアクチュエータの選定が課題である。変位計に関して、まずは、低温での動作が確認できたLEDとフォトダイオードを組み合わせた反射型のシステムを用いる。アクチュエータに関しても候補を選定し、低温防振のデモンストレーションに向けた目処が立っている。
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