2017 Fiscal Year Annual Research Report
Reduction of Observation Deadtime of Gravitational wave Telescope KAGRA
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26287052
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
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, 超伝導低温工学センター, 准教授 (80391712)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 重力波 / 極低温 / クライオポンプ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、鏡の低温汚染を調査し、その解決を目指すものである。研究期間を１年延長し、H29年度には２つの研究を行った。
まず、鏡の汚染問題について詳細な計測を実施した。方法は、フィネス50,000程度のrigidな小型光共振器をKAGRAのIYCクライオスタット内に導入し、片側の鏡だけに残留ガスが吸着されるよう配置した。定期的に共振器のフィネスを計測する事で表面反射率の変化を評価した。実験はトータルで70日ほど行い、低温実験期間は約1ヶ月、到達温度は47Kであった。この結果、冷却によりフィネスは49,000から46,000に低下し、また、低温試験中にフィネスの振動が見られた。これは、残留ガスの主成分である水分子の膜厚成長により、光の半波長ごとに反射率の増減が生じたものである。この結果をKAGRAに当てはめると、1年の運転期間中にpower recycling gainが10から5に低下してしまう事が分かった。一方で、真空圧力を1x10^-7 Paまで上げれば、１年間でのpower recycling gainの低下は1程度に抑えられ、大きな問題とならないことが分かった。
また、クリーニング後の鏡の効率的な冷却についても研究を行った。クライオスタット内部をDiamond Like Carbonおよびニッケルリンメッキで黒色化し、輻射冷却を効率良く用いるようにした。また、超高純度アルミニウム伝導冷却体を開発し、効率を上げた。これにより、当初の設計冷却時間40日から20日まで改善することが出来た。鏡の局所的な昇温・クリーニングに関しては、未だ思考錯誤を行っており、今後の課題として残った。
以上のように、本研究の目標はおおむね達成出来た。残念ながら投稿が間に合わなかったが、現在２偏の論文を準備中であり、それぞれPhys. Rev. DとCryogenics誌へ投稿予定である。
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| Research Progress Status |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
29年度が最終年度であるため、記入しない。
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