方針 (2009/01/08 by 内山)
actuate position: cryo base
actuator: coil magnet actuator
magnet: SmCo
Coil bobbins: AlN
Number of actuation: 2 (Length & Yaw)
バックアップ・プランの必要性
- バックアップの必要性は私も感じていましたので、宮川君から話を 聞いていたOSEM(シャドーセンサー)に関心を持っていたところです。
- シャドーセンサーにしろ反射型フォトセンサーにしろ低温で動作する PD と LED が必要です。
低温でのサファイアファイバーの Q 値測定でInGaAs PDとIR LEDの組み合わせたセンサーを 使った実績があります。
Damping system への要求値
- 常温、低温を問わず、制御雑音を 1e-17 m/rtHz @ 20Hz 以下に抑えなければならない。
- cryo-base 以下は、光軸方向に 5Hz と 0.8Hz の共振を持つ懸架系。
単純に逆算すると 1e-17 * (20/5)2 * (20/0.8)2 = 1e-13 m/rtHz @ 20Hz
制御雑音の要求値は安全係数10を見込んで 1e-14 m/rtHz @ 20Hz
アクチュエイターへの要求
1e-14 m/rtHz @ 20Hz 以下という要求値と コイルドライバー雑音 1e-8 と仮定すると
400 um/V /f^2 以下にアクチュエイター効率は制限される。
しかし、これは TAMA 鏡制御用より 100倍も強いので 神岡なら問題なし。
制御設計への要求
LIGO OSEM でも 7e-11 m/rtHz @ 20Hz の雑音レベルなので 単純に cryo-base に feedback してしまうと、
制御ゲインを 1e-4 程度にしないとセンサー雑音で鏡を揺らしてしまう。
制御帯域は 2-3 Hz と見込まれるので、デジタルでも大変？
--> 試案１
TAMA でやったように、もっと上流に feedback (actuate) したいが cryo-base より上流には
共振周波数 5Hz の硬い構造ばかりなので、 上流を actuate することは困難。
digital制御
acutuatorを用いたダンピングならdigital制御が必須(楽)、ただし
- CLIOにdigital systemが入るのが７月なのでそれまでに間に合うか
- 7月の段階ではセンターにしかADCとDACがない、エンドのケーブルを引っ張って来れるか
- 帯域的にはケーブルを引っ張ってきてもデジタルで十分
- 要チャンネル数チェック
センサーの検討
反射型フォトセンサー
センサー感度 2.4e-8 m/rtHz @ 1Hz
1e-7 rad/rHz @ 1Hz with 0.24m senser separation
- レンジ +-2mm
- 発熱量：不明
LIGO OSEM
- 感度 3e-10 m/rtHz @ 1Hz, 7e-11 m/rtHz @ 20Hz
- レンジ +-1mm
TAMA LVDT
- 感度 3e-8 m/rtHz @ 1Hz
レンジ ??? (>2mm)
coil-magnet sensorの追加
- cryo baseにcoil-magnet sensorとcoil-magnet actuatorの２セットを追加
- 大橋案、感度不明
- 多分一番シンプル、光を使わなくてよい
- 位置センサーにはならないが、ダンピングだけなら十分
- レンジ +/-2mm