(4)冷却できるか

低温懸架装置設計ミーティング
山元一広
東京大学宇宙線研究所重力波推進室
2011/7/22 @東京大学宇宙線研究所、柏、千葉
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課題
(1)組立
(2)懸架できるか
(3)制御できるか
(4)冷却できるか
(5)雑音は小さいか
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課題（とりあえず）
(4)冷却できるか
(a)初期冷却時間（~1 月？）
(b)光が当たっているときの鏡の温度（<20K）
ここでは以上の計算に必要な懸架系の概略を
まとめ、確認する。
細かい数値は山元がまとめたうえwikiに近日中に
置く。
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4
5
冷却能力：既に温度との関数として計算ずみ（木村）。
それを使用。
熱負荷
(1)レーザー
Front mirrorを考える。
Substrate 20ppm/cm, coating 0.5 ppm
(2)SASとの接合
熱伝導：ボルファ（直径1.5mm、長さ？）?
輻射：ボルファ？を通す穴
(3) 真空ダクトからの輻射(0.1mW)：どういれるか？
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Inner shieldの形状
懸架系入るか？
シールドとプラットフォームの位置（heat linkの長さ）
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構成要素
鏡、Recoil mass、
中間マス、Recoil mass(中間マス用)、
プラットホーム、Recoil mass(プラットフォーム)
最後のrecoil mass（プラットフォーム）は、熱的には
他の部分と切れているのでとりあえず考えない。
材質：鏡はサファイア
それ以外は（とりあえず）銅
プラットフォームのみ後で議論
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構成要素をつなぐもの
鏡はサファイアファイバーで懸架
他は熱解析なのでheat link(純アルミ)のみ考える。
中間マス-プラットフォーム
プラットフォーム-シールド
Recoil mass(鏡)-中間マス
Recoil mass(中間マス)-プラットフォーム
（初期冷却を考えると同程度のheat linkが必要）
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構成要素について
鏡
サファイア、（ほぼ）円柱、直径25cm、厚さ15cm、
質量30kg
Recoil mass（鏡）
銅、円筒形、中に鏡が入る、重心は鏡の重心と
一致、鏡をつるファイバを通すためのきりかき
外形29cm、内径26cm、厚さ26cm、質量30kg
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構成要素について
中間マス
銅、直方体、幅31cm、奥行20cm、高さ11cm、
質量60kg
Recoil mass（中間マス）
銅、上から見てロの字型、この中に中間マスが入る、
幅（外）44cm、)(中)35cm、
奥行（外）33cm、（中）24cm、高さ11cm、
質量60kg
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構成要素について
プラットフォーム
銅、直方体、幅44cm、奥行33cm、高さ4.7cm、
質量60kg
薄い？
銅とアルミ
密度：銅はアルミの3.3倍
単位質量当たりの比熱：銅はアルミの0.43倍
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熱伝搬
熱伝導：当然考える
輻射：榊原の計算によると初期冷却において
かなり重要。ANSYS（もしくは他の有限要素法）
でとりこむことは可能か？
対流：初期冷却でHe gasを入れた時？
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ローマ大学のシミュレーション
Astroparticle Physics 35(2011)67.
光が当たっているときの温度
調べた。
一番下の段のみ考える。
シリコン鏡を銅ワイヤーで吊る。
Marionettaに冷凍機直付。
冷凍機パワーと温度の関係も
考慮。
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ローマ大学のシミュレーション
Astroparticle Physics 35(2011)67.
Paolaにメール。
細かい数字もらう。
上の段まで含めたシミュレーション及び
初期冷却のシミュレーションについて聞いてみた。
少なくともANSYSではかなり大変とのこと
（コンピュータ的に）。
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どうするか？
ANSYS(小池)：ANSYSの計算は大変か？
いずれにせよRome大学と同じ計算をしてみる？
榊原：既に初期冷却時間について計算。
（構成要素の大きさは考えていない）。
ANSYSのbackupもしくはcross checkとして
進めてほしい。
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どうするか？
冷却以外の課題（雑音、制御など）
山元、関口でmodel 及び parameterを準備。
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Mailing list
鈴木、高橋、内山、関口、榊原、三代木、石崎、
木村、小池、山元
他には？
次回？
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