Diff for "CLIO/Tasks/AlWireQ"

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Contents

方針 (2009/01/08 by 内山)
Requirements
Discussion on KEK measurements
Measured Q values
Setup
2009-07-21 (T. Suzuki)
2009-07-16 (D. Tatsumi)
2009-07-15 (D. Tatsumi)
2009-07-14 (D. Tatsumi)
2009-07-09 (T. Suzuki)
2009-06-25 (T. Suzuki)
2009-03-13 (T. Suzuki)

方針 (2009/01/08 by 内山)

ニラコ、AL-011385, Φ0.50mm, 99.999%, 3500yen/1m
を使う。 Q値測定に用いる同一ロットのものを、最終段懸架用ワイヤーに使うこととする。

Requirements

temperature at suspension point: 10K.
suspension wire: Aluminum, Φ0.5mm*400mm, 2 loops.
Q of wire: 10⁴ --> minimal success 10³
Q of pendulum: 1.2*10⁶ --> 1.25*10⁵

Discussion on KEK measurements

Date: 2009-07-23 by Uchiyama
下記の測定 (2009-07-21) のQpend at 4K = 7000 から
CLIO 懸架時の Qpend,CLIO -> 4.85e+4 になります。
現 current best に
pure al wire suspension 1 台分の振り子の熱雑音 (m=1.8kg, Qpend=4.85e+4, f0=0.7Hz,T=10K)
で計算したものをプロットしました。
Graph_sens_090723.pdf
3.0*10^-20 [m/rtHz]*(freq/100Hz)^-2.5
2台の振り子を冷却すると sqrt(2) 倍されるので、
4.2*10^-20 [m/rtHz]*(freq/100Hz)^-2.5
になります。

Measured Q values

Temperature	Torsion Mode	Pendulum Mode
300 K	20	470
77 K	---	5900
4 K	---	7000

KEK 実験での dilution factor は CLIO と比して 6.9 倍大きいので
1.25e+5 / 6.9 = 1.8e+4
が最低合格ラインとしての振り子の Q 値です。
dilution_factor.pdf
2009-07-21 の 4K での測定結果は、最低目標ラインの 1.8e+4 には
届きませんでしたが、惜しいところまでは到達しているようです。by 辰巳
--> 詳細は Discussion を参照。

Setup

中央のCuブロック~20x20x20 mm、ピンバイスも含めて49g。
両端のおもりはCuP(?)、直径25ｘ10 mm、重量45g。
SUS M5 の長ネジとナットで止めています。ネジ部の長さが片側約40 mm。
総重量 160g
P1080559.JPG P1080560.JPG

2009-07-21 (T. Suzuki)

Al Q measurement at 4 K
In He gas: 0.01 mbar = 1 Pa
Pendulum mode Q = 7000
alq_t4_090721_2.pdf
alq_t4_090721_4.pdf

alt

2009-07-16 (D. Tatsumi)

Lost the sensor signal, when we pour liquid He for cryostat cooling.
Therefore, we gave up to make an experiment at 4K today.
Al Q measurement at 77 K
Pendulum mode Q = 5900
alq_t77_090716_1.pdf (In He gas: 200 Pa)
alq_t77_090716_2.pdf (In vacuum: 2.5e-4 Pa)

alt

2009-07-15 (D. Tatsumi)

Al Q measurement at 300 K
Pendulum mode Q = 470
alq_t300_090715.pdf

alt

2009-07-14 (D. Tatsumi)

Setup for Al Q measurements
At 300K in air
Torsion mode Q = 20 / Torsion Mode
alq_t300_090714.pdf alq_spec_090714.pdf

alt

2009-07-09 (T. Suzuki)

（1）Al線Q値測定
来週（7/13〜7/17）辰巳さんがKEKに来て実験するため準備中。
（2）Al線のRRR
新冨先生に測っていただいた。3本同時測定。Nilacoから購入の99.999%, d= 0.5mm wire。
Sample 1 : 常温での振り子Q測定に使った線。一度450gfくらいの張力をかけている。
Sample 2 : Nilacoから購入のまま。
Sample 3 : Nilacoから購入のまま。
抵抗測定：4端子法、電流=100mA
温度測定：G10基板に付けたSi diode. Lakeshore 218 Controllerで温度直読。
温度制御：均音化のため試料を取り付けたG10基板全体をAl foilでくるむ。
室温は空中放置。4Kは液体ヘリウム中に浸す。
測定結果
Sample 1 : R(299.6K)= 13.859mOhm , R(4.068K)= 5.7microOhm -> RRR= 2400
Sample 2 : R(299.5K)= 14.01mOhm , R(4.068K)= 6.2microOhm -> RRR=2300
Sample 3 : R(299.5K)= 13.95mOhm , R(4.068K)= 6.5microOhm -> RRR=2100
（3）温度計配線の温度変化による変形の試験
まだ試していません。

2009-06-25 (T. Suzuki)

* 300K Al dia.=0.5mm 振り子　Q=400〜450、捻れ振動　Q=40。
錘　m=49ｇ　、　Ｌ〜29cm wire 下端と錘および wire 上端の固定はピンバイスを使用。
同じ仕掛けでサファイア　dia.=0.25mm に代えると、振り子でQ=1200, 捻れでQ=450 なので、Alの値は一応300KでのQ値とみて良いだろう。
写真はAlで吊った仕掛けの外観。 P1080411s.jpg
* 温度を変えての測定は、7/13の週に辰巳氏がKEKに来る予定なので準備を進める。

2009-03-13 (T. Suzuki)

・CLIO Al wire (5N, dia.=0.5 mm, 20m)　届いた
・Handy Force Gauge (ALGOL HF-50)で破断応力測定。
- 端は直径6mmのSUS棒に巻きつけた摩擦とビスでの押さえを使って固定。
- 破断は試験ワイアーの直線部で起こっているので、端をつぶした影響は無いと観てよいだろう。
- 破断時の最大張力を記録して、ワイアー断面積を使って応力に換算。
- ワイアーが伸びて直径が小さくなる分は無視している。
- Nilaco 5N Al wire dia.=0.5mmは2回測定して、16.5N, 16.4Nだった。破断応力にして42MPa。
- . ついでに、他のワイアー（あるいはファイバー）も測ったものを書いておくと以下のとおり。
- 細いワイアーの直径測定はMitsutoyoのディジタルノギスを使っているが、
- 表示は 0.01mmの桁までなので、この細さのワイアーは誤差が大きいと思われる。

材質	Diameter (mm)	破断力 (N)	破断応力
Nilaco 5N Al	0.5	16.5N, 16.4N	42MPa
ダイニーマ（高張力ポリエチレン）	0.01		8.5GPa
カーボンワイアー	0.01mm		5.0GPa
W	0.03mm		3.2GPa
Be Cu	0.09mm		860MPa
Super Invar	0.1mm		1.2GPa
ヤニ入りハンダ	0.8mm		24MPa

φ100mm d60mm のサファイヤ鏡は 1.8kg --> 450g重/wire = 4.5N/wire よって、破断応力の 1/4 程度の応力が働いている。
・Q測定は調整中。
- 捻れ振動を使う予定。トランスデューサーは静電容量型。

-  ⇤ ← Revision 1 as of 2009-01-14 13:54:31 → 
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  Comment:
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+Additions are marked like this.
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+[[CLIO|{{attachment:CLIO/project/CLIOlogo.png|alt|width="150"}}]]
||<#FFFF77>'''~+ [[CLIO/Meeting|/Meeting]] +~''' ||<#FFFF77>'''~+[[CLIO/Tasks|/Current Tasks]] +~''' ||<#FFFF77>'''~+[[CLIO/NoiseBudgets|/Noise Budgets]] +~''' ||<#FFFF77>'''~+[[CLIO/Technicals|/Technicals]] +~''' ||<#FFFF77>'''~+[[CLIO/SiteInfo|/SiteInfo]] +~''' ||<#FFFF77>'''~+[[CLIO/Plans|/Past Plans]] +~'''||
||<#FFCCFF>'''~+ FindPage　　　+~'''||<#FFCCFF> '''~+ TitleIndex +~'''||<#FFCCFF> '''~+ WordIndex +~'''||<-2#FFCCFF>'''~+ HelpOnMoinWikiSyntax +~''' || ||
-Line 2:
+Line 6:
-Line 3:
+Line 8:
-* ニラコ、AL-011385, Φ0.50mm, 99.999%, 3500yen/1m <<BR>>
を使う。
+ * ニラコ、AL-011385, Φ0.50mm, 99.999%, 3500yen/1m <<BR>> を使う。 Q値測定に用いる同一ロットのものを、最終段懸架用ワイヤーに使うこととする。
-Line 6:
+Line 10:
-Q値測定に用いる同一ロットのものを、最終段懸架用ワイヤーに使うこととする。
+=== Requirements ===
 . temperature at suspension point: 10K.
 . suspension wire: Aluminum, Φ0.5mm*400mm, 2 loops.
 . Q of wire: 10^4^   --> minimal success 10^3^
 . Q of pendulum: 1.2*10^6^ --> 1.25*10^5^

=== Discussion on KEK measurements ===
<<Anchor(discuss)>>
 . Date: 2009-07-23 by Uchiyama
 . 下記の測定 (2009-07-21) のQpend at 4K = 7000 から
 . CLIO 懸架時の Qpend,CLIO -> 4.85e+4 になります。

 . 現 current best に
 . pure al wire suspension 1 台分の振り子の熱雑音 (m=1.8kg, Qpend=4.85e+4, f0=0.7Hz,T=10K)
 . で計算したものをプロットしました。
 [[attachment:Graph_sens_090723.pdf]]
 . 3.0*10^-20^ [m/rtHz]*(freq/100Hz)^-2.5^

 . 2台の振り子を冷却すると sqrt(2) 倍されるので、
 . '''4.2*10^-20^ [m/rtHz]*(freq/100Hz)^-2.5^'''
 . になります。



=== Measured Q values ===
<<Anchor(measured_Q)>>
|| Temperature  ||  Torsion Mode  ||  Pendulum Mode  ||
||  300 K       ||  20            ||  470            ||
||   77 K       ||  ---           ||  5900           ||
||    4 K       ||  ---           ||  7000           ||

 .KEK 実験での dilution factor は CLIO と比して 6.9 倍大きいので
 .1.25e+5 / 6.9 = '''1.8e+4'''
 .が最低合格ラインとしての振り子の Q 値です。
 .[[attachment:dilution_factor.pdf]]

 .--(2009-07-21 の 4K での測定結果は、最低目標ラインの '''1.8e+4''' には
 .届きませんでしたが、惜しいところまでは到達しているようです。by 辰巳)--
 .--> 詳細は [[CLIO/Tasks/AlWireQ#discuss|Discussion]] を参照。


=== Setup ===
<<Anchor(Setup)>>
 . 中央のCuブロック~20x20x20 mm、ピンバイスも含めて49g。
 . 両端のおもりはCuP(?)、直径25ｘ10 mm、重量45g。
 . SUS M5 の長ネジとナットで止めています。ネジ部の長さが片側約40 mm。
 . 総重量 160g
 [[attachment:P1080559.JPG]]
 [[attachment:P1080560.JPG]]

=== 2009-07-21 (T. Suzuki) ===
<<Anchor(090721)>>
 . Al Q measurement at 4 K
 . In He gas: 0.01 mbar = 1 Pa
 . Pendulum mode Q = 7000
 . [[attachment:alq_t4_090721_2.pdf]]
 . [[attachment:alq_t4_090721_4.pdf]]
{{attachment:alq_t4_090721_2.png|alt|width="450"}}

=== 2009-07-16 (D. Tatsumi) ===
<<Anchor(090716)>>
 . ''Lost the sensor signal, when we pour liquid He for cryostat cooling''.
 . ''Therefore, we gave up to make an experiment at 4K today''. 

 . Al Q measurement at 77 K
 . Pendulum mode Q = 5900
 . [[attachment:alq_t77_090716_1.pdf]] (In He gas: 200 Pa)
 . [[attachment:alq_t77_090716_2.pdf]] (In vacuum: 2.5e-4 Pa)
{{attachment:alq_t77_090716_1.png|alt|width="450"}}

=== 2009-07-15 (D. Tatsumi) ===
<<Anchor(090715)>>
 . Al Q measurement at 300 K
 . Pendulum mode Q = 470
 . [[attachment:alq_t300_090715.pdf]]
{{attachment:alq_t300_090715.png|alt|width="450"}}

=== 2009-07-14 (D. Tatsumi) ===
<<Anchor(090714)>>
 . [[CLIO/Tasks/AlWireQ#Setup|Setup for Al Q measurements]]

 . At 300K in air
 . Torsion mode Q = 20 / Torsion Mode
 [[attachment:alq_t300_090714.pdf]]
 [[attachment:alq_spec_090714.pdf]]

{{attachment:alq_t300_090714.png|alt|width="450"}}

=== 2009-07-09 (T. Suzuki) ===
<<Anchor(090709)>>
 .（1）Al線Q値測定
 . 来週（7/13〜7/17）辰巳さんがKEKに来て実験するため準備中。

 . （2）Al線のRRR
 . 新冨先生に測っていただいた。3本同時測定。Nilacoから購入の99.999%, d= 0.5mm wire。

 . Sample 1 : 常温での振り子Q測定に使った線。一度450gfくらいの張力をかけている。
 . Sample 2 : Nilacoから購入のまま。
 . Sample 3 : Nilacoから購入のまま。

 . 抵抗測定：4端子法、電流=100mA
 . 温度測定：G10基板に付けたSi diode.  Lakeshore 218 Controllerで温度直読。
 . 温度制御：均音化のため試料を取り付けたG10基板全体をAl foilでくるむ。
 . 室温は空中放置。4Kは液体ヘリウム中に浸す。

 . 測定結果
 . Sample 1 : R(299.6K)= 13.859mOhm , R(4.068K)= 5.7microOhm -> RRR= 2400
 . Sample 2 : R(299.5K)= 14.01mOhm , R(4.068K)= 6.2microOhm -> RRR=2300
 . Sample 3 : R(299.5K)= 13.95mOhm , R(4.068K)= 6.5microOhm -> RRR=2100

 .（3）温度計配線の温度変化による変形の試験
 . まだ試していません。

=== 2009-06-25 (T. Suzuki) ===
<<Anchor(090625)>>
 . * 300K  Al dia.=0.5mm    振り子　Q=400〜450、  捻れ振動　Q=40。

 . 錘　m=49ｇ　、　Ｌ〜29cm wire 下端と錘および wire 上端の固定はピンバイスを使用。

 . 同じ仕掛けでサファイア　dia.=0.25mm に代えると、振り子でQ=1200, 捻れでQ=450 なので、Alの値は一応300KでのQ値とみて良いだろう。
 写真はAlで吊った仕掛けの外観。  [[attachment:P1080411s.jpg]]

 .
 . * 温度を変えての測定は、7/13の週に辰巳氏がKEKに来る予定なので準備を進める。

 .
=== 2009-03-13 (T. Suzuki) ===
<<Anchor(090313)>>
 . ・CLIO Al wire (5N, dia.=0.5 mm, 20m)　届いた

 . ・Handy Force Gauge (ALGOL HF-50)で破断応力測定。
  . 端は直径6mmのSUS棒に巻きつけた摩擦とビスでの押さえを使って固定。
  . 破断は試験ワイアーの直線部で起こっているので、端をつぶした影響は無いと観てよいだろう。
  . 破断時の最大張力を記録して、ワイアー断面積を使って応力に換算。
  . ワイアーが伸びて 直径が小さくなる分は無視している。
  . Nilaco 5N Al wire dia.=0.5mmは2回測定して、16.5N, 16.4Nだった。 破断応力にして42MPa。
  . . ついでに、他のワイアー（あるいはファイバー）も測ったものを書いておくと以下のとおり。
  . 細いワイアーの直径測定はMitsutoyoのディジタルノギスを使っているが、
  . 表示は 0.01mmの桁までなので、この細さのワイアーは誤差が大きいと思われる。

|| 材質 || Diameter (mm) || 破断力 (N) || 破断応力 ||
|| Nilaco 5N Al || 0.5 || 16.5N, 16.4N || 42MPa ||
|| ダイニーマ（高張力ポリエチレン）　 || 0.01 ||　 || 8.5GPa ||
|| カーボンワイアー　 || 0.01mm　 || || 5.0GPa ||
|| W　 || 0.03mm　 || || 3.2GPa ||
|| Be Cu　 || 0.09mm　 || || 860MPa ||
|| Super Invar　 || 0.1mm　 || || 1.2GPa ||
||ヤニ入りハンダ　 || 0.8mm　 || || 24MPa ||


 φ100mm d60mm のサファイヤ鏡は 1.8kg --> 450g重/wire = 4.5N/wire よって、破断応力の 1/4 程度の応力が働いている。

 . ・Q測定は調整中。
  . 捻れ振動を使う予定。 トランスデューサーは静電容量型。