真空多層断熱材用アルミ蒸着ポリエステルフィルムの気体放出速度の測定

摘要

現在,東京大学の宇宙線研究所を中心に大型低温重力波望遠鏡(KAGRA)が建設中である.KAGRAでは熱雑音を抑制するため干渉計の鏡を極低温に冷却し,全系が共通の超高真空に置かれる.低温を維持するための真空多層断熱材(MLI)には断熱性能とともに真空装置部材としての性能が要求される.MLIは両面アルミ蒸着ポリエステルフィルム(DAM)を多層にしたものであり,主成分は有機物である.重合によって生成された水を内部に持つので,MLIから水分子が真空中に放出される.これが光学系に凝結しレーザー光の反射を妨げる恐れがある.赤石らはMLIからの気体放出速度を真空排気開始から72時間まで測定している.それによると真空排気開始から72時間後の気体放出速度の値はポリエステルフィルムが薄いほど低い値に達しており,厚さ6μmのDAMでは9×10~(-8)Pam~3/(sm~2)である.しかし,真空排気開始から72時間後でも気体放出速度の低下傾向は大きい.本研究ではMLIの気体放出速度を真空排気開始から300時間の間測定した.また,測定に用いたMLI試料は気体放出速度を抑制するため及び断熱性能向上を図るために従来型のMLIに比べ有機物の使用量を減らした軽量型MLIである.%Evacuated multilayer insulation (MLI) for thermal insulation of the laser interferometer mirror, which is cooled to cryogenic temperatures, is used in the large-scale cryogenic gravitational wave telescope KAGRA. This MLI consists of alternating layers of aluminized polyethylene terephthalate (PET) and lightweight fibrous PET spacers. In a vacuum, however, water molecules outgassed from MLI might degrade the interferometer performance owing to their condensation on the mirror. We have developed new MLIs with thinner PET spacers, whose mass is 30% lighter than that of the conventional one, to reduce outgassing rate. In this study, out-gassing rate of new MLIs was measured from the pressure decrease rate in a vacuum chamber for 300 hours. After 100 hours of vacuum testing, its outgassing rate was about half of that for the previous MLI, and comparable to that of electropoloshed stainless steel (SUS304).