低温懸架系の開発

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14047217
• 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: 春山 富義 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, 教授 (90181031)
• 研究分担者: 新冨 孝和 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温化工学センター, 名誉教授 (10016082) ; 鈴木 敏一 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温化工学センター, 講師 (20162977) ; 都丸 隆行 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 超伝導低温化工学センター, 助手 (80391712) ; 佐藤 伸明 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, 助手 (10202095) ; 斎藤 芳男 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 加速器研究施設, 教授 (00141979)
• キーワード: 重力波検出 / パルス管冷凍機 / ナノレベル振動 / 低温懸架系 / レーザー干渉計

研究概要

本研究は本特定領域研究の他の計画研究と協力して100m基線長の低温レーザー干渉計(CLIO)を実現させるものである。今年度、低温懸架系を設置する前に、まず干渉計を構成する4基の低温鏡用真空容器内における振動がパルス管冷凍機運転によってどのように影響を受けるかを測定した。真空容器内上部フランジ(室温)に小型のレーザー振動計を設置、冷凍機運転時と休止時における神岡地面振動スペクトルに変化があるかどうか解析した。その結果、パルス管冷凍機を運転しても影響がないことを確認した。このことは神岡地下実験場で機械式小型冷凍機が他の実験装置に影響を与えずに使用可能であることを意味する。
昨年度までに4基の真空容器へ設置した計10台の低振動パルス管冷凍機の単独冷却能力試験を行い、すべての冷凍機が所定の冷凍能力を発揮し、低温真空容器の最内層シールドは所定の8Kで冷却され、真空パイプの輻射シールドは50Kで冷却されることを確認した。
引き続き、4基の真空容器内に直径100mm、厚さ10mmのサファイア鏡を設置した。この低温鏡は細くてやわらかい高純度アルミ細線で防振を施した中間温度質量から吊られている。この中間温度質量は最内層シールドに熱的にリンクしている。最内層シールド、中間温度質量、サファイア低温鏡の各部には極低温シリコン温度センサーが着けられ冷却状態をモニターした。パルス管冷凍機を運転してからほぼ5日でサファイア鏡は21Kまで冷却され、その時の温度はそれぞれ、8K(最内層シールド)、11K(中間温度質量)であり、ほぼ設計とおりの温度であった。

研究成果

• [雑誌論文] Application of sapphire bonding for suspension of cryogenic mirrors (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, T.Tomaru, N.Sato, T.Haruyama, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 32 ページ: 309-314
• [雑誌論文] Measurement of vibration of the top of the suspension in a cryogenic interferometer with operating cryocoolers (2006)
  • 著者名/発表者名: K.Yamamoto, T.Uchiyama, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 32 ページ: 418-423
• [雑誌論文] Study of optical dumpers used in high vacuum system of interferometric gravitational wave detectors (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Tomaru, Y.Sato, T.Kubo, et al.
  • 雑誌名: Journal of Physics : Conference Series 32 ページ: 476-481
• [雑誌論文] 重力波検出用低振動パルス管冷凍機システムの開発 (2005)
  • 著者名/発表者名: 春山富義, 都丸隆之, 鈴木敏一ほか
  • 雑誌名: 第73回2005年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集 ページ: 79
• [雑誌論文] 振動相殺型パルス管冷凍機システムの開発 (2005)
  • 著者名/発表者名: 鈴木敏一, 春山富義, 都丸隆之ほか
  • 雑誌名: 第73回2005年度秋季低温工学・超電導学会講演概要集 ページ: 80
• [雑誌論文] Ultra-low vibration pulse tube cryocooler with a new vibration cancellation method
  • 著者名/発表者名: T.Suzuki, T.Tomaru, T.Haruyama, et al.
  • 雑誌名: Presented at Cryogenic Engineering Conference (CEC 2005)