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Research and development on the technologies for transport and application of “Giga-watts-class short-pulse microwave"

Research Project

Project/Area Number 17540466
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Plasma science
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

ANDO Ritoku  Kanazawa University, Graduate School of Natural Science and Technology, Associate Professor (80212679)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) KAMADA Keiichi  Kanazawa University, Graduate School of Natural Science and Technology, Professor (90143875)
鎌田 啓一  金沢大学, 自然科学研究科, 助教授 (01483875)
Project Period (FY) 2005 – 2007
Project Status Completed (Fiscal Year 2007)
Budget Amount *help
¥3,850,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2007: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2006: ¥1,400,000 (Direct Cost: ¥1,400,000)
Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
KeywordsHigh Power Microwave / plasma / superradiance / Vlasov antenna / quasi-optical antenna / BWO / Backward wave oscillator / radar diagnostic / 大出力短パルスマイクロ波 / 変換効率 / 後進波発振管 / マイクロ波アブレーション / 大強度短パルス / プラズマ生成 / マイクロ波 / アブレーション / ガウスビーム / 準光学 / ブラソフアンテナ
Research Abstract

New type of high power microwave sources, HPM, are recently proposed by Russian theorist and developed by us. This type of HPM is characterized by a strong sharp pulse. The oscillator of HPM is operated in superradiative regime, “SR" In the SR regime, energy flows from electron beam to HPM in one direction, and is not reversed. The HPM has strong electric field, though the total joule per one pulse is low. The peak power of HPM is a few Mega-watts to a few Giga-watts, which is about thousands times larger than the constant wave type oscillators. It can induce breakdown in the gas in free space, and produces plasma. The application is not only for radar (radio detection and ranging), for example, diagnostic in large and high temperature plasma. HPM will realize other unique methods to basic plasma science. It can be applied to plasma production in free space, study on non-linear phenomena, ablation on dielectric surface, etc. In this research, we studied the generation that includes SR, and the transport for these applications.
Backward wave oscillator, BWO, is one of the most powerful microwave source for Giga-watts. Powerful BWO is already developed for HPM of 5 GHz by us. This time, the power became much higher. BWO for higher frequency, 10 GHz, is newly developed to achieve higher power density in free space.
A quasi-optical antenna, called “Vlasov antenna", is studied intensively in this research. It makes possible launching HPM from waveguides to free space. Several antenna designs are tested and its conversion efficiency is investigated at the wavelength 6 cm, i. e. 5 GHz. The wavelength is not short compared to the diameter of wave guide. The conversion efficiency can be improved by increasing the diameter of the final waveguide. It changes from 15% to 75% in the experiment.

Report

(4 results)
  • 2007 Annual Research Report   Final Research Report Summary
  • 2006 Annual Research Report
  • 2005 Annual Research Report
  • Research Products

    (43 results)

All 2008 2007 2006 2005 Other

All Journal Article (11 results) Presentation (32 results)

  • [Journal Article] Conversion of 5GHz high power microwave to Gaussian beam with quasi optical antenna2008

    • Author(s)
      Tomoaki Kurihara, Masatoshi Ohbayashi, Ritoku Ando
    • Journal Title

      NIFS-PROC-72

      Pages: 52-59

    • Description
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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    • Author(s)
      栗原 智章
    • Journal Title

      JAXA宇宙関連プラズマ研究会2006配付資料 ISSN 1349-113X

      Pages: 35-43

    • Description
      「研究成果報告書概要(和文)」より
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    • Author(s)
      Tomoaki Kurihara
    • Journal Title

      NIFS共同研究研究会「パルスパワーを用いて形成される高エネルギー密度プラズマ物理の最前線」配付資料 ISSN 0915-6348

      Pages: 52-59

    • Description
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    • Author(s)
      栗原 智章
    • Journal Title

      電気学会「パルスパワー研究会」配付資料 PPT-06-15

      Pages: 77-82

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    • Journal Title

      電気学会パルスパワー研究会資料 PPT-06-15

      Pages: 77-82

    • NAID

      10020523100

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    • NAID

      120006829284

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      2008-03-26
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      栗原 智章
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      近畿大学
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      2008-03-26
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      松浦 智史, 他4名
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      日本物理学会2008年春季年会
    • Place of Presentation
      近畿大学
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      2008-03-26
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      栗原 智章
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    • Place of Presentation
      核融合科学研究所
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      核融合科学研究所
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      核融合科学研究所
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      2008-03-07
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      富山県立大学
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      2007-12-01
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      富山県立大学
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      2007-12-01
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      兵庫県姫路市
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      2007-11-27
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      2007-11-27
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  • [Presentation] 1OGHzの大強度マイクロ波発振に向けた発振管の開発2007

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      大林 雅俊
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      北海道大学
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      2007-09-22
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      2007-09-22
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      2007-09-22
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      北海道大学
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      2007-09-22
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      核融合科学研究所
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      鹿児島大学
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      2007-03-19
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      鹿児島大学
    • Year and Date
      2007-03-19
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      核融合科学研究所
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      2007-03-06
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      安藤 利得
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      JAXA宇宙関連プラズマ研究会2006
    • Place of Presentation
      宇宙科学研究本部
    • Year and Date
      2006-12-19
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      金沢大学
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      2006-12-02
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      2006-12-02
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      福井大学
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      2005-12-03
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URL: 

Published: 2005-04-01   Modified: 2016-04-21  

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