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 CollaborationTAMA300 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 国立天文台三鷹キャンパス目標感度 h = 3x10-21 @300Hz ( 帯域幅 300Hz)方式 ファブリー・ペロー・マイケルソン干渉計＋リ

サイクリング基線長 300m腕フィネス 520光源 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

施設内部センタールーム 地下トンネル

エンドルーム

入射用光学ベンチ

ビームスプリッタ

リサイクリングミラー

ニアミラー

モードクリーナー

10W レーザー検出用光学ベンチ

300m 長ダクト

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 x32. MGAS Filter

垂直方向 (2 段 ) 、各 0.5HzLVDT x1 、 coil-

magnet x13. Payload

Top mass (Platform) coil-magnet x8

Intermediate massMirror - Recoil mass

coil-magnet x4

期待される効果

防振性能 @4Hz10-8m/Hz1/2 ➞ 10-11m/Hz1/2

RMS 速度3.7m/s ➞ 0.3m/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

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。