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大出力高効率プラズマ後進波発振器の開発

Research Project

Project/Area Number 03558002
Research Category

Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Research Field プラズマ理工学
Research InstitutionNiigata University

Principal Investigator

南 一男  新潟大学, 工学部, 教授 (00023135)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 徳地 明  ニチコン(株)草津工場, 特機技術課, 専門職
石井 和重  核融合科学研究所, 開発研究系, 助手 (00023721)
小椋 一夫  新潟大学, 大学院・自然科学研究科, 助手 (40214093)
加藤 景三  新潟大学, 工学部, 助教授 (00194811)
Project Period (FY) 1991 – 1992
Project Status Completed (Fiscal Year 1992)
Budget Amount *help
¥8,400,000 (Direct Cost: ¥8,400,000)
Fiscal Year 1992: ¥1,500,000 (Direct Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 1991: ¥6,900,000 (Direct Cost: ¥6,900,000)
Keywords後進波発振器 / 大出力マイクロ波 / マルクス発生器 / パルス形成線路 / 電子ビーム・ダイオード / 電子効率 / プラズマ / 遅波構造 / マイクロ波 / 磁場コイル / 差動排気
Research Abstract

過去2年間、周波数23GHz、出力1MW、時間幅50nsの大出力マイクロ波を発生させる大口径のプラズマ後進波発振器の開発に従事してきた。現在までに、装置の設計・製作および真空の後進波発振器の動作試験を完了した。詳細は次の通りである。(1)数値解析により、周波数を下げないで口径の大きい遅波導波管を最適設計した。口径を大きくする事は、大出力を得るため重要な課題である。その結果、ピッチ長さの短い平均半径3cm、設計周波数24GHzの遅波構造をアルミニウムで製作した。(2)磁場発生用コイルとその電源、真空装置、マルクス発生器、パルス形成線路、電子ビーム・ダイオード、マイクロ波測定回路、周波数スペクトル測定用遅延導波管回路(100m)を製作・整備し、各部分の動作試験を行った。(3)手持ちのシーケンス・コントローラを改良・整備して装置全体の動作試験を行った。(4)電子ビームを発生させ電流波形と断面の円環状図形を測定し、磁場方向への伝ぱんの状況を調べた。(5)マイクロ波出力を測定した。典型的な例として、パルス時間幅は20ns程度と短い出力0.7MWのマイクロ波が得られた。このとき、電子ビーム入力は、電流0.4kA、電圧100keVであったので、電子効率は約2%となった。(6)マイクロ波出力を周波数スペクトル測定用遅延導波管回路で分析したところ、周波数は19-20GHzであることがわかった。従って、設計周波数の約80%となった。(7)現在、アルゴン・ガスを装置内部に導入し、プラズマ後進波発振器としての動作試験を行っている。10倍程度の電子効率の増大をめざして、最終の動作試験をしている。今後、改良を加えて性能の向上をはかり、平成5年7月に研究成果報告書を提出する予定である。

Report

(2 results)
  • 1992 Annual Research Report
  • 1991 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All Other

All Publications (11 results)

  • [Publications] M.M.Ali: "Linear analysis of a localized plasma-loaded bacdward wave oscillator driven by an annular intense relativistic electron beam" Journal of Physical Society of Japan. 60. 2655-2664 (1991)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report
  • [Publications] M.M.Ali: "Lineae analysis of a finite length plasma-loaded backward wave oscillantor" Physics of Fluids B. 4. 1023-1032 (1992)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report
  • [Publications] T.Watanabe: "Effect of beam energy spread on radiation intensity in a gihg-power bacdward wave oscillator with finite length" Journal of Physical Society of Japan. 61. 1136-1140 (1992)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report
  • [Publications] K.Minami: "Analysis of starting currents in a bakward wave oscillator with finite structure length" Journal of Physical Society of Japn. 61. 3566-3575 (1992)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report
  • [Publications] K.Ogura: "Analysis on field lines and Poynting vectors in corrugated wall waveguides" Journal of Physical Society of Japan. 61. 3966-3976 (1992)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report
  • [Publications] K.Ogura: "Absolute instability of low-frequency electomanetic waves in a plasma waveguide with periodic boundaries" Journal of Physical Society of Japan. 61. 4022-4032 (1992)

    • Related Report
      1992 Annual Research Report
  • [Publications] M.M.Ali: "Linear Analysis of a Finite Length Plasma-Filled Backward Wave Oscillator" Physics of Fluids B:Plasma Physics. 4. APRIL-LSSUE (1992)

    • Related Report
      1991 Annual Research Report
  • [Publications] T.Watanabe: "Effect of Beam Energy Spread on Intensity in a High-Power Beckward Wave Oscillator with Finite Length" Journal of The Physical Society of Japan. 61. APRIL-LSSUE (1992)

    • Related Report
      1991 Annual Research Report
  • [Publications] M.M.Ali: "Linear Analysis of a Localized Plasma-Loaded Backward Wave oscillator Driven by a Annular Intense Relativistic Elec tron Beam" Journal of The Physical Society of Japan. 60. 2655-2664 (1991)

    • Related Report
      1991 Annual Research Report
  • [Publications] 堀田 栄喜: "パルスパワ-技術の進歩と大電力電磁波発生への応用" 電気学会論文誌A 〔解説〕. 111. 507-516 (1991)

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      1991 Annual Research Report
  • [Publications] M.M.Ali: "周期的境界をもつプラズマ導波管中の低周波電磁波の解析" 電気学会論文誌A. 111. 868-872 (1991)

    • Related Report
      1991 Annual Research Report

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Published: 1991-04-01   Modified: 2016-04-21  

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