Estudo do tratamento de cavidades de nióbio para o detector Mario Schenberg e do desempenho do Multi-Nested Pendula para uso em detectores interferométricos

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Élvis Camilo Ferreira
• Orientador(a): Odylio Denys de Aguiar
• Banca de defesa: César Augusto Costa, Rogério de Moraes Oliveira, Fabio da Silva Bortoli, Anderson Campos Fauth
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais (INPE)
• Programa de Pós-Graduação: Programa de Pós-Graduação do INPE em Astrofísica
• País: BR
• Resumo em Inglês: In this work, we present the development of instruments to increase the sensitivity of gravitational wave detectors. An investigation was carried out to optimize the electrical Q factor of niobium transducers cavities of the Mario Schenberg spherical antenna. Chemical processes, and nitrogen plasma immersion ion implantation on cavities surfaces were done. The largest Q factor measured was about 60k. It is observed that low atomic percentages of nitrogen in the surface probably are a requirement for obtaining high electrical Q factors. We also present an investigation on the vibrational noise of the ground-tilt induced by wind in the LIGO Livingston Observatory. In this work, we also describe the development of passive vibrational isolation instruments for the test masses (mirrors) of interferometric gravitational wave detectors, such as LIGO. More specifically, it has been developed a Multi- Nested Pendula (MNP) system with Geometric Anti-Springs (GAS). This include: studies on the center of percussion; installation of new suspensions; and also the installation of a set of GAS; besides of improving the measurement techniques of the system under very low pressures. The anti-spring effect of a GAS prototype has been observed. It is shown by experiments and simulations that the attenuation of an optimized MNP reaches up to a factor of about 10,000. This factor could still be increased with a new system model.
• Link de acesso: http://urlib.net/sid.inpe.br/mtc-m21c/2018/06.04.18.50

Neste trabalho, apresenta-se o desenvolvimento de instrumentos para aumentar a sensibilidade de detectores de ondas gravitacionais. Foi realizada uma investigação para otimizar o fator de qualidade elétrico de cavidades de nióbio, dos transdutores do detector esférico Mario Schenberg. Processos de ataque químico por solução ácida e implantações iônicas por imersão em plasma de nitrogênio nas superfícies das cavidades foram feitos. O maior fator obtido foi de cerca de 60 mil. Observa-se que baixos percentuais atômicos de nitrogênio na superfície são, provavelmente, um requisito para obtenção de altos fatores de qualidade elétricos. Apresenta-se, também, uma investigação sobre o ruído vibracional tilt de solo induzido pelo vento, no observatório LIGO de Livingston. Neste trabalho, também é descrito o desenvolvimento de instrumentos de isolamento vibracional passivo, para as massas de teste (espelhos) de detectores interferométricos de ondas gravitacionais, como o LIGO. Mais especificamente, de um sistema pendular multi-aninhado (MNP) com antimolas geométricas (GAS). O desenvolvimento incluiu: estudos sobre o centro de percussão; instalação de novas suspensões; e, também, a instalação de um conjunto de GAS; além da melhora das técnicas de medição do sistema em vácuo. O efeito antimola de um protótipo GAS foi observado. Mostra-se, através dos experimentos e das simulações, que a atenuação do MNP otimizado, chega até um fator da ordem de 10.000. Esse fator ainda poderia ser aumentado com um novo modelo do sistema.