KAGRAサファイア懸架系プロトタイプを用いた熱抵抗の評価

Document #:

JGW-G1605668-v1

Document type:

G

Submitted by:

Hiroki Tanaka

Updated by:

Hiroki Tanaka

Document Created:

19 Sep 2016, 17:53

Contents Revised:

19 Sep 2016, 17:53

DB Info Revised:

19 Sep 2016, 17:53

Abstract:

2015年9月、アメリカのLIGOによって重力波が初検出された。日本でも、これに続く重 力波検出を目指し、大型低温重力波望遠鏡KAGRAの建設と開発が進められている。
重力波の検出頻度を上げるためには、もっとも感度の良い100Hz帯域の感度を制限する
熱雑音を低減させる必要がある。揺動散逸定理によると、物体の熱雑音のエネルギースペ クトル密度は、物体の温度および機械的散逸に比例する。そこで、KAGRAでは干渉計の 鏡を約20Kまで冷却し、熱雑音の低減を図る。また、サファイアは機械的散逸が低温で非 常に小さいことが知られており、KAGRAでは、サファイア鏡を4本のサファイアファイバ ーで懸架し(サファイア懸架系)、サファイア鏡の冷却をサファイアファイバーの熱伝導 を利用して行う。
またKAGRAでは量子雑音低減のため、高出力レーザーを採用している。しかし、これ によりサファイア鏡に1 Wの熱負荷がかかることになる。このような状態でもファイバー の熱伝導により、鏡の温度を 2 0 K 程度に維持できるかどうかを試験しなければならない (熱負荷試験)。
我々は重力波検出に向けて、サファイア懸架系を構築しなければならないが、その前段 階として、サファイア懸架系を簡易化したone fiber prototypeを構築した。これは一本のフ ァイバーでサファイア鏡の1/4の質量のサファイアのマスを吊るすものである。このため、 懸架系内の応力は実際のサファイア懸架系と同じとなる。さらにone fiber prototypeでは、 サファイア懸架系と同じ技術を用いてサファイア部品同士を接合させているので、 o n e fiber prototypeの実験結果をKAGRAサファイア懸架系に焼き直すことが比較的容易にでき る。
今回、one fiber prototypeを用いて熱負荷試験を行った。サファイアマスにヒーターを取 り付け、KAGRAで想定される1Wの発熱量の1/4の0.25Wを加え、one fiber prototype各部の 温度を測定し、レーザー入射時の実際のサファイア鏡の温度を見積もった。 本講演では 以上の実験について報告する予定である。

Files in Document:

• JPS.pdf (2.4 MB)

Topics:

• Activity:KAGRA
• Detector:Cryogenic
• Management:Conference:JPS

Authors:

• Hiroki Tanaka