低周波防振 - 国立天文台

Report
干渉計型重力波検出器TAMA300開発の現状 IV
(低周波防振装置)
高橋竜太郎、新井宏二、佐藤修一、阿久津智忠、中川憲保、辰巳大輔、常定芳基、福嶋美津広、
山崎利孝、高森昭光、飯田幸美、A. Bertolini、R. DeSalvo、三代木伸二、長野重夫、安東正樹、
森脇成典、神田展行、武者満、三尾典克、川村静児、藤本眞克、坪野公夫、大橋正健、黒田和明
国立天文台、東大天文、東大宇宙線研、東工大、東大地震研、東大理、ピサ大、カリフォルニア工科大、
東大新領域、阪市大、電通大、他TAMA Collaboration
TAMA300の概要
低周波防振装置(TAMA-SAS)
TAMA-SASの構造と期待される効果
インストールの状況
TAMA-SASの制御と特性
Inverted Pendulum、Test massの制御
300mキャビティーのロック
まとめ

TAMA300の概要
設置場所
目標感度
方式
基線長
腕フィネス
光源
国立天文台三鷹キャンパス
h = 3x10-21 @300Hz (帯域幅 300Hz)
ファブリー・ペロー・マイケルソン干渉計+リサイクリング
300m
520
注入同期 Nd:YAGレーザー
出力:10W、波長:1064nm
リング型10mモードクリーナー
施設内部
地下トンネル
センタールーム
入射用
光学ベンチ
10Wレーザー
モード
クリーナー
リサイクリング
ミラー
ニア
ミラー
ビーム
スプリッタ
300m長ダクト
検出用光学ベンチ
エンドルーム
エンド
ミラー
TAMA300防振系の改良
現行の防振系
TAMA-SAS
テストマス用4台を交換する
TAMA-SASの構造
1. Inverted Pendulum (IP)
水平方向、30mHz
LVDT x3、加速度計 x3、
coil-magnet x3
2. MGAS Filter
垂直方向(2段)、各0.5Hz
LVDT x1、coil-magnet x1
3. Payload
Top mass (Platform)
coil-magnet x8
Intermediate mass
Mirror - Recoil mass
coil-magnet x4
期待される効果
防振性能 @4Hz
10-8m/Hz1/2 ➞ 10-11m/Hz1/2
RMS速度
3.7mm/s ➞ 0.3mm/s
SAS prototype in the 3m Fabry-Perot cavity
角度ゆらぎ
アライメント制御の
狭帯域化
➞ 干渉計の感度向上
インストールの状況
2004年
10月 本体(IP+MGASF)の組み立てを開始
2005年
3月 IP制御のテストを開始
5月 Payloadの組み立てを開始
7月 Payloadと本体を合体
9月 1台目を西エンド真空槽へインストール
West End Room
TAMA-SASの制御
デジタル制御系 (マトリックス、サーボフィルター)
PXIバスシステム (Pentium III/1.2GHz + Real-time OS)
Inverted Pendulum制御の結果
対角化された加速度計でみたIPの変位スペクトル
 3軸同時制御
 154mHz (X)、46mHz(Y)、542mHz (θ) の共振がダンプ
 2Hz以下の高次モードもダンプ
Test massの角度揺れスペクトル
 Yawの50mHz、150mHzにねじれモードの大きな共振ピーク
 Test massの共振周波数(Pitch 3Hz、Yaw 0.8Hz)以上で大き
な減衰
光てこを用いて
Test massの
Pitch、Yawを制御
(UGF~10Hz)
300mキャビティーのロック
西エンドにTAMA-SASを入れた東西アームが安定にロック
 Test massは光てこにより制御
 0.3Hz以下では南北アームに比べて悪化(CMRの低下?)
 1Hz以上は2台目を入れないとわからないが、悪化はしていない(変な共振
はない)
まとめ

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
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
1台目を西エンド真空槽にインストールした。
デジタルフィルターを用いたInverted Pendulumの3軸
同時制御により2Hz以下の共振がよくダンプされている。
Test massの制御を行いねじれモードの大きな共振をダ
ンプした。
TAMA-SASを入れた300mキャビティーの安定したロック
に成功した。
2台目を6月、3-4台目を10月にインストールする予定。

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