coatingsrd 2017-09-12 v2 - agenda (indico) · 2017. 9. 11. · virgo coating: gruppi partecipanti...

VirgoCoating R&D

AndreaViceréperilgruppoCoatingsEGO,12settembre2017

Motivazione(1)

2017/09/12 VirgoCoatingR&D 2

• Ilrumoretermicodovutoalcoating deglispecchièunfattorelimitanteperAdV (comeperaLIGO)eperilfuturoET

AdV ET

Motivazione(2)


• L’abbondanzadiBBHrendepreziosalabandadifrequenzemedio-bassa,perpotenzialistudiadaltoSNRdellafasedimerger

AdV

Parametrifondamentali

𝑆"#$%&'( ∝ 𝑇𝑑𝜙𝑤/


Angolo diperditaSpessore

Areadelfascio

Temperatura

Miglioramentipossibili(senzacriogenia)

𝑆"#$%&'( ∝𝑑𝜙𝑤/


Minori perditeMinorspessore

Specchi più grandi

Conqualiimplicazioni

𝑆"#$%&'( ∝𝑑𝜙𝑤/


Minori perditeMinorspessore

Specchi più grandi

Maggior contrasto dell’indice dirifrazionefra i diversi strati

Capacità dicontrollare l’uniformità su aree maggiori

Migliori materiali e/ometodi dideposizione

Approccio “pragmatico”

Obiettivo: upgradediAdV e3a generazioneStudiosistematico attraverso caratterizzazioni meccaniche,ottiche e

morfologiche degli ossidi metallici standard,nuovi ossidi metallici otecnologie alternative,inclusa l’ottimizzazione degli spessori percoatingmulti-materiale

Fisica “fondamentale”

Obiettivo:studiodei fenomeni dirilassamento inmateriali amorfi


Direzionifondamentalidiricerca

Virgocoating:gruppipartecipanti


Urbino- Laserpolishing- GensCryo- FEA

Lyon(LMA)(Coordina)- Coating:produzione- Gens300K- FEA

Lyon(ILM)- Raman,Brillouin- Fisica delvetro- Dinamica molecolare

Perugia- Cantilevers- GensCryo- Fisica delvetro

Genova- Ellissometria- AFM,XPS

Roma2- Laserpolishing- Gens300K1”- AFM- FEA

Sannio/Salerno- Coater- Ottimizzazione dei coating- AFM,TEM


- Uniformitàcaratterizzazionimeccanichea) GeNS vsGeNS (LMA,RM2)b) GeNS vsmembrane(LMA,PG,RM2)c) GeNS criogenico(FI,PG)d) Modelizzazione delleperditesubstratiecoating (LMA,FI,RM2)

- Caratterizzazioniottiche/morfologiche/meccanichediossidistandard(LMA,GE)a) DeposizioniadaltaTb) Riduzionidipoint-like defectsc) Effettidrogaggio

- Caratterizzazioniottichemorfologiche/meccanichedinuoviossidimetallicia) Bassoindicedirifrazione(fluoridi)(LMA,RM2)b) Altoindicedirifrazione(solfuri,selenuri,nitruri,ossidivetrosi)(LMA,RM2)

- Studiodinuovetecnologiea) Compostinanostratificati (sinergiaconADCOATCSN5)(SA,GE,RM2)b) Metamateriali (SA)

- Messa apunto diuna facilityinterna perladeposizione dicoatingtramite e-beam/thermalevaporazione IAD(SA)

Direzionifondamentalidiricerca

Coating multistratonanostratificati (TiO2/SiO2)(Rm2, Sannio)

Risultatipreliminari:- È necessario unultimostratodisilice aprotezione

- Caratteristiche meccanichesimili ai coatingstandard

- È possibile migliorare lecaratteristiche meccaniche,mediante trattamenti termici,senza provocare unacristallizzazione

I coating nanostratificati possono permetteredi ridurre lo spessore d a parità di proprietàottiche.


Proprietàdeinano-films (Ge,Sannio,LMA)

• Abbiamovistocheè desiderabilecostruirecoatings sottili,nano-stratificati

• Maèimportanteosservarecheleproprietàottiche deinano-strati(<10nm)differisconosignificativamentedaifilmsottilidiriferimentoO(100nm)

• [Canepaetal.,toappear]• Ge collaboraconLMA

sulleproprietàottichedeisingolistratiedeimultistraticomplessivi.


Studio delle perdite meccaniche in substratiLeperdite dovute alcoatingvanno distinte daquelle nel substrato

𝜙0123 ≅𝐸678𝐸0123

𝜙67890123 − 𝜙678

Unostudiosistematico hamostrato però effetti che variano aseconda delmodo,nonchéeffetti diinvecchiamento.

È stato ipotizzato uncontributo dissipativo legatoalbordo (barrel)dei dischi disubstrato:

G. Cagnoli et al.Mode-dependent mechanical losses in discresonators,Phys. Lett. A, in press (2017)https://doi.org/10.1016/j.physleta.2017.05.065


Polishing laserdelbordodeidischi(1)

• Obiettivo:ridurreleperditedovuteaidifettidelsubstrato,chealteranoilbilancio

• TestdifattibilitàaEGO(LMA,FI)


Polishing laserdelbordodeidischi(2)• MacchinadedicatasviluppatadaRm2


• Lemisure AFMmostrano una riduzionedella roughnessdi~250

• Risultati preliminari conGeNS mostrano unariduzione delle perdite

Misureconmembrane(Pg)

• Obiettivo:riconciliarelamisuradelleperditeosservateindischiemembrane


Membranasottile(cantilever)saldataaunasbarradisilicio

Ilrilassamentodeimodieccitatièmisuratoconletturalaser

GeNS aTambientecondischida1”(Rm2)


• Ottimariproducibilitàdellemisure

GeNS Cryo (Fi)


• CriostatoperospitareGeNS giàdisponibile• Daequipaggiareconotticheemeccanicheinterne

Coater aUniSannio (Sa)


• Pensatoperrealizzareprototipicustom

• CoaterfinanziatodaregioneCampania

Attività2018• Continuaresullalineadiricercainiziata,ovvero– PerseguirelacollaborazioneconLionesullaottimizzazionedelcoating

– Misurareprototipidicoating condiversetecniche– Studiareimeccanismididissipazionenelvetro– Cercarefenomenologicamente eteoricamente lagiusta“ricetta”percoatings ottimizzatisiadalpuntodivistameccanicocheottico

• Migliorareladotazionestrumentale– Aggiornarelastrumentazioneneidiversilaboratori– DotarcidiGeNS aTcriogeniche– Dotarcidiunsistemadicoating autonomo


Generalitàsullerichiestefinanziarie(1)• Missioni– Riunionifraipartners,attivitàaLyon

• Consumo– Fi:semisfereinzaffiroperGeNS (0.5k€)– Ge:materialiperspettroellissometria eAFM(5.0k€)– Pg:laminesottili(4.0k€)– Rm2:deposizione+annealing (3.0k€),punteAFM(1.0k€),dischidisubstrato(2.5k€)

– Salerno:substrati,materialiperdeposizione,consumoperAFM,TEM,SEM,XRD(25.0k€)


Generalitàsullerichiestefinanziarie(2)• Inventario– Fi:Dewar,schedaacquisizione,laserHe-NeperGeNSCryo (8.0k€)

– Rm2:testadimisuraperGeNS fullrange (1.5k€)– Sa:aggiornamentoelettronicaAFM(8.0k€)

• Apparati– Fi:raccorderiadavuoto,componentisticameccanicaeotticaperGeNS Cryo (11.0k€)

– Sa:strumentazioneperfilminnanolitografia (10.0k€)


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