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極低温高感度検出器用開口面からの熱輻射抑制に関する研究とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 25420857
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 航空宇宙工学
研究機関大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構

研究代表者

木村 誠宏  大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温工学センター, 准教授 (10249899)

研究分担者 山元 一広  富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (00401290)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2013年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
キーワード熱輻射 / 熱輻射抑制 / パイプ型輻射シールド / バッフル / 黒化処理 / ヒートパイプ / ドライアウト / 輻射シールド / 輻射抑制 / 輻射の反射・伝播 / 熱輻射の反射・伝搬 / ダクトシールド
研究成果の概要

X線天文衛星や赤外天文衛星では極低温に冷却された高感度検出器を使用して観測が行われる。この開口面から入射する熱輻射が衛星に搭載された冷凍機の熱負荷になる。冷凍機の冷却能力が限定される衛星ではこの熱負荷の抑制が重要な課題である。
入射される熱輻射を抑制する事を目的として、光線追跡法を使ったバッフル付きパイプ型輻射シールドの設計法を研究した。この設計法の実証実験を行い、開口面からの熱輻射を抑制できることを示した。この研究成果を低温重力波望遠鏡のパイプ型シールドの設計に応用し、開口面から極低温に冷却された干渉計鏡への入熱を2桁以上低下させることに成功した。

報告書

(5件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実施状況報告書
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2015 2014 2013

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Performance test of pipe-shaped radiation shields for cryogenic interferometric gravitational-wave detectors2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakaibara, N. Kimura, A. Akutsu, T. Suzuki and K. Kuroda
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 32 号: 15 ページ: 155011-155011

    • DOI

      10.1088/0264-9381/32/15/155011

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An experiment to distinguish between diffusive and specular surfaces for thermal radiation in cryogenic gravitational-wave detectors2015

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakaibara, N. Kimura, T. Suzuki, K. Yamamoto, C. Tokoku, T. Uchiyama and K. Kurod
    • 雑誌名

      Prog. Theor. Exp. Phys.

      巻: 2015 号: 7 ページ: 073F01-073F01

    • DOI

      10.1093/ptep/ptv100

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Progress on the Cryogenic System for the KAGRA Cryogenic Interferometric Gravitational Wave Telescope2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sakakibara, Tomotada Akutsu, Dan Chen, Aleksandr Khalaidovski, Nobuhiro Kimura, et al.
    • 雑誌名

      Classical and Quantum Gravity

      巻: 31 号: 22 ページ: 224003-224003

    • DOI

      10.1088/0264-9381/31/22/224003

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Study of Cryogenic Techniques for Gravitational Wave Detection2014

    • 著者名/発表者名
      Yusuke Sakakibara
    • 雑誌名

      東京大学大学院 学位論文(博士)

      巻: 1 ページ: 1-120

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Study of Cooling Time Reduction of Interferometric Cryogenic Gravitational Wave Detectors Using a High-Emissivity Coating2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakakibara N. Kimura, T. Suzuki, K. Yamamoto, et. al
    • 雑誌名

      Adv. Cryog. Eng.

      巻: 59 ページ: 1176-1183

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] KAGRA用パイプ型熱輻射シールドの性能評価2014

    • 著者名/発表者名
      榊原裕介,田中雅樹,木村誠宏, et al.
    • 学会等名
      日本物理学会2014年秋季大会
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2014-09-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Performance test of KAGRA cryogenic duct shield2014

    • 著者名/発表者名
      Y. SAKAKIBARA, N. KIMURA, et al.
    • 学会等名
      The 6th Korea-Japan Workshop on KAGRA
    • 発表場所
      NAOJ, Japan
    • 年月日
      2014-06-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Calculation and measurement of thermal radiation through a pipe-shaped shield2014

    • 著者名/発表者名
      Y. SAKAKIBARA, N. KIMURA, et al.
    • 学会等名
      ICEC 25 - ICMC 2014
    • 発表場所
      Enschede, Netherlands
    • 年月日
      2014-06-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Cryogenic system for KAGRA - Status and results of performance test of a cryogenic duct shield -2014

    • 著者名/発表者名
      Y. SAKAKIBARA, N. KIMURA, et al.
    • 学会等名
      Gravitational Wave Advanced Detector Workshop
    • 発表場所
      Takayama, Japan
    • 年月日
      2014-05-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] KAGRAダクトシールドの入熱・振動測定2014

    • 著者名/発表者名
      榊原裕介,木村誠宏,鈴木敏一,山元一広,他
    • 学会等名
      日本物理学会第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Verification of cooling time reduction for KAGRA2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakakibara, N. Kimura, T. Suzuki, K. Yamamoto, D. Chen, S. Koike, C. Tokoku, T. Uchiyama, and K. Kuroda
    • 学会等名
      Bilateral Italy-Japan Workshop
    • 発表場所
      Italian Institute of Culture
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] A study of cooling time reduction of interferometric cryogenic gravitational wave detectors using high emissivity coating2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Sakakibara, N. Kimura, T. Suzuki, K. Yamamoto, et. al
    • 学会等名
      CEC/ICMC 2013
    • 発表場所
      Anchorage, Alaska, USA
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] パイプ型シールドを用いた輻射シールド開口からの熱輻射低減の研究2013

    • 著者名/発表者名
      榊原裕介,木村誠宏,鈴木敏一,山元一広,他
    • 学会等名
      2013年度秋季低温工学・超電導学会
    • 発表場所
      ウィンクあいち、名古屋市
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Heat and vibration measurement of KAGRA duct shields2013

    • 著者名/発表者名
      Yusuke SAKAKIBARA, Nobuhiro KIMURA, Toshikazu SUZUKI, Kazuhiro YAMAMOTO, et. al
    • 学会等名
      ELiTES Second general meeting
    • 発表場所
      東京大学 本郷キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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