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技術文章
TECHNICAL ARTICLES
更新時間：2024-05-14
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Sensofar被選擇執行這些測量任務，因為(wei) 他們(men) 在這方麵有專(zhuan) 業(ye) 知識和易於(yu) 接觸的特點
引力波是時空織物中的波動。當重要的宇宙事件如超新星爆炸或黑洞之間的相互作用發生時，所產(chan) 生的引力波可以在地球上被探測到。經過50年的科學研究和技術發展，我們(men) 已經能夠感知引力波。
先進維爾戈是一個(ge) 巨大的邁克爾遜幹涉儀(yi) ，能夠探測到引力波（圖1）。它有兩(liang) 條垂直的長達3公裏的臂，懸掛的鏡子和其他必要的儀(yi) 器來組成一個(ge) 幹涉儀(yi) 。引力波通過懸掛的鏡子的運動來改變光束的光學路徑。光學路徑隨之改變，形成了幹涉圖樣。
巴塞羅那高能物理研究所（IFAE）為(wei) 先進維爾戈開發了一種新型的儀(yi) 器擋板。該擋板已經安裝在輸入模式淨化器（IMC）腔的端鏡前（圖2）。它的目的是吸收到達其表麵的雜散光。未被吸收的一小部分會(hui) 散射到IMC塔的壁上。鏡麵的粗糙度會(hui) 導致光在未知方向上發生不可預測的散射。如果這些光與(yu) 主光束重新疊加，可能會(hui) 偽(wei) 造出引力波信號。
圖 2. Advanced Virgo 儀(yi) 表擋板的安裝圖片。 圖片來源：IFAE。
儀(yi) 器擋板表麵拋光質量的確定
在巴塞羅那高能物理研究所（IFAE），使用S neox米兰竞猜足球官网首页來確定用於(yu) 構建儀(yi) 器擋板的拋光不鏽鋼表麵的粗糙度。具體(ti) 而言，在進行不同的表麵處理（如拋光和孔加工）後進行了測量（圖3）。
圖3. 進行表征的樣本。
對於(yu) 測量樣本，僅(jin) 使用相移幹涉術（PSI）這種在S neox中可用的幹涉模式才能滿足分辨率和重複性的要求。這種光學技術具有極低的測量噪聲，甚至可達到0.1埃的水平。這對於(yu) 分析超光滑表麵非常理想，這些表麵的Ra值低於(yu) 10納米（圖4）。
平板擋板
試驗樣品
這種表征提供了每種表麵處理方式對粗糙度數值及其散射特性的影響信息。就此而言，在安裝到維爾戈幹涉儀(yi) 的擋板上，擋板的平均粗糙度必須小於(yu) Ra=0.0069微米。儀(yi) 器擋板滿足了這一要求。
此外，還對麵積參數進行了探索，以供未來研究使用。SensoPRO軟件使得尋找能夠區分不同表麵的粗糙度參數變得容易。因此，對三組數據同時進行分析，並根據ISO 25178標準計算了粗糙度參數。結果如圖5所示，展示了能夠區分不同表麵的潛在粗糙度參數（以綠色評級表示）。
圖5. 對三個(ge) 分析數據集計算得出的參數的區分度評估。綠色表示良好的區分度，黃色表示中等，紅色表示低
此外，SensoPRO可以顯示兩(liang) 個(ge) 參數如何組合形成散點圖，以查看可能的相關(guan) 性（圖6）。
得益於(yu) S neox，拋光技術得以獲得認證：擋板滿足了所需的平均粗糙度要求，即Ra = 0.0069微米。加上總集成散射在500到800ppm之間，使其符合維爾戈幹涉儀(yi) 的安裝要求。
參考文獻
Instrumented baffle for the Advanced Virgo input mode cleaner end mirror Phys. Rev. D 107, 062001 (2023)
DOI: 10.1103/PhysRevD.107.062001
Virgo y LIGO, cazadores de ondas gravitacionales
Gravitational Waves Group part of IFAE