Radiative cooling of the thermally isolated system is investigated in KAGRA gravitational wave telescope. KAGRA is a laser interferometer-based detector and main mirrors constituting optical cavities are cool down to 20 K to reduce noises caused by the thermal fluctuation. The mirror is suspended with the multi-stage pendulum to isolate any vibration. Therefore, this mirror suspension system has few heat links to reduce vibration injection. Thus, this system is mainly cooled down with thermal radiation. In order to understand the process of radiative cooling of the mirror, we analyzed cooling curve based on mass and specific heat. As a result, it was newly found that a cryogenic part called ”cryogenic duct-shield” seems to have large contribution in the beginning of the mirror cooling. This finding will help to design new cooling system for the next generation cryogenic gravitational wave detector.

Radiative Cooling of the Thermally Isolated System in KAGRA Gravitational Wave Telescope / Akutsu, T.; Ando, M.; Arai, K.; Arai, Y.; Araki, S.; Araya, A.; Aritomi, N.; Aso, Y.; Bae, S. -W.; Bae, Y. -B.; Baiotti, L.; Bajpai, R.; Barton, M. A.; Cannon, K.; Capocasa, E.; Chan, M. -L.; Chen, C. -S.; Chen, K. -H.; Chen, Y. -R.; Chu, H. -Y.; Chu, Y. -K.; Eguchi, S.; Enomoto, Y.; Flaminio, R.; Fujii, Y.; Fukunaga, M.; Fukushima, M.; Ge, G. -G.; Hagiwara, A.; Haino, S.; Hasegawa, K.; Hayakawa, H.; Hayama, K.; Himemoto, Y.; Hiranuma, Y.; Hirata, N.; Hirose, E.; Hong, Z.; Hsieh, B. -H.; Huang, G. -Z.; Huang, P. -W.; Huang, Y. -J.; Ikenoue, B.; Imam, S.; Inayoshi, K.; Inoue, Y.; Ioka, K.; Itoh, Y.; Izumi, K.; Jung, K.; Jung, P.; Kajita, T.; Kamiizumi, M.; Kanda, N.; Kang, G. -W.; Kawaguchi, K.; Kawai, N.; Kawasaki, T.; Kim, C.; Kim, J.; Kim, W.; Kim, Y. -M.; Kimura, N.; Kita, N.; Kitazawa, H.; Kojima, Y.; Kokeyama, K.; Komori, K.; Kong, A. K. H.; Kotake, K.; Kozakai, C.; Kozu, R.; Kumar, R.; Kume, J.; Kuo, C. -M.; Kuo, H. -S.; Kuroyanagi, S.; Kusayanagi, K.; Kwak, K.; Lee, H. -K.; Lee, H. -W.; Lee, R. -K.; Leonardi, M.; Lin, C. -Y.; Lin, F. -L.; Lin, L. C. -C.; Liu, G. -C.; Luo, L. -W.; Marchio, M.; Michimura, Y.; Mio, N.; Miyakawa, O.; Miyamoto, A.; Miyazaki, Y.; Miyo, K.; Miyoki, S.; Morisaki, S.; Moriwaki, Y.; Nagano, K.; Nagano, S.; Nakamura, K.; Nakano, H.; Nakano, M.; Nakashima, R.; Narikawa, T.; Negishi, R.; Ni, W. -T.; Nishizawa, A.; Obuchi, Y.; Ogaki, W.; Oh, J. J.; Oh, S. -H.; Ohashi, M.; Ohishi, N.; Ohkawa, M.; Okutomi, K.; Oohara, K.; Ooi, C. -P.; Oshino, S.; Pan, K. -C.; Pang, H. -F.; Park, J.; Peiia Arellano, F. E.; Pinto, I.; Sago, N.; Saito, S.; Saito, Y.; Sakai, K.; Sakai, Y.; Sakuno, Y.; Sato, S.; Sato, T.; Sawada, T.; Sekiguchi, T.; Sekiguchi, Y.; Shibagaki, S.; Shimizu, R.; Shimoda, T.; Shimode, K.; Shinkai, H.; Shishido, T.; Shoda, A.; Somiya, K.; Son, E. J.; Sotani, H.; Sugimoto, R.; Suzuki, T.; Suzuki, T.; Tagoshi, H.; Takahashi, H.; Takahashi, R.; Takamori, A.; Takano, S.; Takeda, H.; Takeda, M.; Tanaka, H.; Tanaka, K.; Tanaka, K.; Tanaka, T.; Tanaka, T.; Tanioka, S.; Tapia San Martin, E. N.; Telada, S.; Tomaru, T.; Tomigami, Y.; Tomura, T.; Travasso, F.; Trozzo, L.; Tsang, T. T. L.; Tsubono, K.; Tsuchida, S.; Tsuzuki, T.; Tuyenbayev, D.; Uchikata, N.; Uchiyama, T.; Ueda, A.; Uehara, T.; Ueno, K.; Ueshima, G.; Uraguchi, F.; Ushiba, T.; Putten, M. H. P. M. V.; Vocca, H.; Wang, J.; Wu, C. -M.; Wu, H. -C.; Wu, S. -R.; Xu, W. -R.; Yamada, T.; Yamamoto, K.; Yamamoto, K.; Yamamoto, T.; Yokogawa, K.; Yokoyama, J.; Yokozawa, T.; Yoshioka, T.; Yuzurihara, H.; Zeidler, S.; Zhao, Y.; Zhu, Z. -H.. - In: JOURNAL OF PHYSICS. CONFERENCE SERIES. - ISSN 1742-6588. - 1857:1(2021), p. 012002. [10.1088/1742-6596/1857/1/012002]

Radiative Cooling of the Thermally Isolated System in KAGRA Gravitational Wave Telescope

Leonardi M.;
2021-01-01

Abstract

Radiative cooling of the thermally isolated system is investigated in KAGRA gravitational wave telescope. KAGRA is a laser interferometer-based detector and main mirrors constituting optical cavities are cool down to 20 K to reduce noises caused by the thermal fluctuation. The mirror is suspended with the multi-stage pendulum to isolate any vibration. Therefore, this mirror suspension system has few heat links to reduce vibration injection. Thus, this system is mainly cooled down with thermal radiation. In order to understand the process of radiative cooling of the mirror, we analyzed cooling curve based on mass and specific heat. As a result, it was newly found that a cryogenic part called ”cryogenic duct-shield” seems to have large contribution in the beginning of the mirror cooling. This finding will help to design new cooling system for the next generation cryogenic gravitational wave detector.
2021
1
Akutsu, T.; Ando, M.; Arai, K.; Arai, Y.; Araki, S.; Araya, A.; Aritomi, N.; Aso, Y.; Bae, S. -W.; Bae, Y. -B.; Baiotti, L.; Bajpai, R.; Barton, M. A.; Cannon, K.; Capocasa, E.; Chan, M. -L.; Chen, C. -S.; Chen, K. -H.; Chen, Y. -R.; Chu, H. -Y.; Chu, Y. -K.; Eguchi, S.; Enomoto, Y.; Flaminio, R.; Fujii, Y.; Fukunaga, M.; Fukushima, M.; Ge, G. -G.; Hagiwara, A.; Haino, S.; Hasegawa, K.; Hayakawa, H.; Hayama, K.; Himemoto, Y.; Hiranuma, Y.; Hirata, N.; Hirose, E.; Hong, Z.; Hsieh, B. -H.; Huang, G. -Z.; Huang, P. -W.; Huang, Y. -J.; Ikenoue, B.; Imam, S.; Inayoshi, K.; Inoue, Y.; Ioka, K.; Itoh, Y.; Izumi, K.; Jung, K.; Jung, P.; Kajita, T.; Kamiizumi, M.; Kanda, N.; Kang, G. -W.; Kawaguchi, K.; Kawai, N.; Kawasaki, T.; Kim, C.; Kim, J.; Kim, W.; Kim, Y. -M.; Kimura, N.; Kita, N.; Kitazawa, H.; Kojima, Y.; Kokeyama, K.; Komori, K.; Kong, A. K. H.; Kotake, K.; Kozakai, C.; Kozu, R.; Kumar, R.; Kume, J.; Kuo, C. -M.; Kuo, H. -S.; Kuroyanagi, S.; Kusayanagi, K.; Kwak, K.; Lee, H. -K.; Lee, H. -W.; Lee, R. -K.; Leonardi, M.; Lin, C. -Y.; Lin, F. -L.; Lin, L. C. -C.; Liu, G. -C.; Luo, L. -W.; Marchio, M.; Michimura, Y.; Mio, N.; Miyakawa, O.; Miyamoto, A.; Miyazaki, Y.; Miyo, K.; Miyoki, S.; Morisaki, S.; Moriwaki, Y.; Nagano, K.; Nagano, S.; Nakamura, K.; Nakano, H.; Nakano, M.; Nakashima, R.; Narikawa, T.; Negishi, R.; Ni, W. -T.; Nishizawa, A.; Obuchi, Y.; Ogaki, W.; Oh, J. J.; Oh, S. -H.; Ohashi, M.; Ohishi, N.; Ohkawa, M.; Okutomi, K.; Oohara, K.; Ooi, C. -P.; Oshino, S.; Pan, K. -C.; Pang, H. -F.; Park, J.; Peiia Arellano, F. E.; Pinto, I.; Sago, N.; Saito, S.; Saito, Y.; Sakai, K.; Sakai, Y.; Sakuno, Y.; Sato, S.; Sato, T.; Sawada, T.; Sekiguchi, T.; Sekiguchi, Y.; Shibagaki, S.; Shimizu, R.; Shimoda, T.; Shimode, K.; Shinkai, H.; Shishido, T.; Shoda, A.; Somiya, K.; Son, E. J.; Sotani, H.; Sugimoto, R.; Suzuki, T.; Suzuki, T.; Tagoshi, H.; Takahashi, H.; Takahashi, R.; Takamori, A.; Takano, S.; Takeda, H.; Takeda, M.; Tanaka, H.; Tanaka, K.; Tanaka, K.; Tanaka, T.; Tanaka, T.; Tanioka, S.; Tapia San Martin, E. N.; Telada, S.; Tomaru, T.; Tomigami, Y.; Tomura, T.; Travasso, F.; Trozzo, L.; Tsang, T. T. L.; Tsubono, K.; Tsuchida, S.; Tsuzuki, T.; Tuyenbayev, D.; Uchikata, N.; Uchiyama, T.; Ueda, A.; Uehara, T.; Ueno, K.; Ueshima, G.; Uraguchi, F.; Ushiba, T.; Putten, M. H. P. M. V.; Vocca, H.; Wang, J.; Wu, C. -M.; Wu, H. -C.; Wu, S. -R.; Xu, W. -R.; Yamada, T.; Yamamoto, K.; Yamamoto, K.; Yamamoto, T.; Yokogawa, K.; Yokoyama, J.; Yokozawa, T.; Yoshioka, T.; Yuzurihara, H.; Zeidler, S.; Zhao, Y.; Zhu, Z. -H.
Radiative Cooling of the Thermally Isolated System in KAGRA Gravitational Wave Telescope / Akutsu, T.; Ando, M.; Arai, K.; Arai, Y.; Araki, S.; Araya, A.; Aritomi, N.; Aso, Y.; Bae, S. -W.; Bae, Y. -B.; Baiotti, L.; Bajpai, R.; Barton, M. A.; Cannon, K.; Capocasa, E.; Chan, M. -L.; Chen, C. -S.; Chen, K. -H.; Chen, Y. -R.; Chu, H. -Y.; Chu, Y. -K.; Eguchi, S.; Enomoto, Y.; Flaminio, R.; Fujii, Y.; Fukunaga, M.; Fukushima, M.; Ge, G. -G.; Hagiwara, A.; Haino, S.; Hasegawa, K.; Hayakawa, H.; Hayama, K.; Himemoto, Y.; Hiranuma, Y.; Hirata, N.; Hirose, E.; Hong, Z.; Hsieh, B. -H.; Huang, G. -Z.; Huang, P. -W.; Huang, Y. -J.; Ikenoue, B.; Imam, S.; Inayoshi, K.; Inoue, Y.; Ioka, K.; Itoh, Y.; Izumi, K.; Jung, K.; Jung, P.; Kajita, T.; Kamiizumi, M.; Kanda, N.; Kang, G. -W.; Kawaguchi, K.; Kawai, N.; Kawasaki, T.; Kim, C.; Kim, J.; Kim, W.; Kim, Y. -M.; Kimura, N.; Kita, N.; Kitazawa, H.; Kojima, Y.; Kokeyama, K.; Komori, K.; Kong, A. K. H.; Kotake, K.; Kozakai, C.; Kozu, R.; Kumar, R.; Kume, J.; Kuo, C. -M.; Kuo, H. -S.; Kuroyanagi, S.; Kusayanagi, K.; Kwak, K.; Lee, H. -K.; Lee, H. -W.; Lee, R. -K.; Leonardi, M.; Lin, C. -Y.; Lin, F. -L.; Lin, L. C. -C.; Liu, G. -C.; Luo, L. -W.; Marchio, M.; Michimura, Y.; Mio, N.; Miyakawa, O.; Miyamoto, A.; Miyazaki, Y.; Miyo, K.; Miyoki, S.; Morisaki, S.; Moriwaki, Y.; Nagano, K.; Nagano, S.; Nakamura, K.; Nakano, H.; Nakano, M.; Nakashima, R.; Narikawa, T.; Negishi, R.; Ni, W. -T.; Nishizawa, A.; Obuchi, Y.; Ogaki, W.; Oh, J. J.; Oh, S. -H.; Ohashi, M.; Ohishi, N.; Ohkawa, M.; Okutomi, K.; Oohara, K.; Ooi, C. -P.; Oshino, S.; Pan, K. -C.; Pang, H. -F.; Park, J.; Peiia Arellano, F. E.; Pinto, I.; Sago, N.; Saito, S.; Saito, Y.; Sakai, K.; Sakai, Y.; Sakuno, Y.; Sato, S.; Sato, T.; Sawada, T.; Sekiguchi, T.; Sekiguchi, Y.; Shibagaki, S.; Shimizu, R.; Shimoda, T.; Shimode, K.; Shinkai, H.; Shishido, T.; Shoda, A.; Somiya, K.; Son, E. J.; Sotani, H.; Sugimoto, R.; Suzuki, T.; Suzuki, T.; Tagoshi, H.; Takahashi, H.; Takahashi, R.; Takamori, A.; Takano, S.; Takeda, H.; Takeda, M.; Tanaka, H.; Tanaka, K.; Tanaka, K.; Tanaka, T.; Tanaka, T.; Tanioka, S.; Tapia San Martin, E. N.; Telada, S.; Tomaru, T.; Tomigami, Y.; Tomura, T.; Travasso, F.; Trozzo, L.; Tsang, T. T. L.; Tsubono, K.; Tsuchida, S.; Tsuzuki, T.; Tuyenbayev, D.; Uchikata, N.; Uchiyama, T.; Ueda, A.; Uehara, T.; Ueno, K.; Ueshima, G.; Uraguchi, F.; Ushiba, T.; Putten, M. H. P. M. V.; Vocca, H.; Wang, J.; Wu, C. -M.; Wu, H. -C.; Wu, S. -R.; Xu, W. -R.; Yamada, T.; Yamamoto, K.; Yamamoto, K.; Yamamoto, T.; Yokogawa, K.; Yokoyama, J.; Yokozawa, T.; Yoshioka, T.; Yuzurihara, H.; Zeidler, S.; Zhao, Y.; Zhu, Z. -H.. - In: JOURNAL OF PHYSICS. CONFERENCE SERIES. - ISSN 1742-6588. - 1857:1(2021), p. 012002. [10.1088/1742-6596/1857/1/012002]
File in questo prodotto:
File Dimensione Formato  
Akutsu_2021_J._Phys.__Conf._Ser._1857_012002.pdf

accesso aperto

Tipologia: Versione editoriale (Publisher’s layout)
Licenza: Creative commons
Dimensione 985.55 kB
Formato Adobe PDF
985.55 kB Adobe PDF Visualizza/Apri

I documenti in IRIS sono protetti da copyright e tutti i diritti sono riservati, salvo diversa indicazione

Utilizza questo identificativo per citare o creare un link a questo documento: https://hdl.handle.net/11572/371973
Citazioni
  • ???jsp.display-item.citation.pmc??? ND
  • Scopus 1
  • ???jsp.display-item.citation.isi??? ND
social impact