中出力・高クォリティ・サブミリ波ジャイロトロンの開発とプラズマ計測への応用

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03045023
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 出原 敏孝 福井大学, 工学部, 教授 (80020197)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): B W James Univ.of Sydney, School of Physics, Senior Lec ; G F Brand Univ.of Sydney, School of Physics, Senior Lec ; M H Brennan Univ.of Sydney, School of Physics, Professor ; R C Cross Univ.of Sydney, School of Physics, Assoc.Prof ; 目片 守 福井大学, 工学部, 教授 (80025345) ; 小川 勇 福井大学, 工学部, 助教授 (90214014) ; 立川 敏明 福井大学, 工学部, 助教授 (00020206)
• Keywords: ジャイロトロン / サブミリ波 / 準光学的アンテナ / サイクロトロン高調波 / サブミリ波散乱計測 / ドリフト波 / サブミリ波光源

Research Abstract

1)サブミリ波帯における準光学的アンテナの設計製作とジャイロトロン出力のモード変換及び伝送開発したジャイロトロンの円形導波管モード出力を変換して直線偏光モードにすると共に,2次元的な集光を得るための準光学的アンテナの設計を行い,製作した。このアンテナで得られたビームを準光学的ミラーシステムを用いて,ガウシャンモードに変換した後,高クォリティを保って伝送することを試みた。ジャイロトロン出力を用いて,製作した準光学的システムのテストを行い,モード変換効率及び伝送損失を調ベた。これをサブミリ波散乱装置に組み込み,核融合科学研究所のCHS装置の計測のために使用している。
2)サブミリ波ジャイロトロンの超高周波化福井大学とシドニー大学でそれぞれ有する12テスラ超伝導マグネットを用いて,サイクロトロン高調波動作させることによりジャイロトロンの超高周波化の研究を行った。福井大学において,2次高調波動作で636GHz,3次高調波動作で352GHzまでの高周波化に成功した。一方,シドニー大学では,周波数可変のジャイロトロンを製作し,2次高調波動作で615GHzまでの高周波化に成功した。
3)TORTUS,WT-III,CHS装置のサブミリ波散乱計測及び計測結果の比較検討シドニー大学のトカマク装置TORTUSのアルフェン波加熱時,京大理学部のトカマク装置WT-IIIの低域混成加熱時,核融合科学研究所のヘリカル装置CHSのドリフト波の測定をジャイロトロンを光源とした散乱計測により行った。各々の結果を比較検討し,ジャイロトロンを光源とすることの利点である感度の向上と周波数可変の効果を確認した。

Research Products

• [Publications] T.IDEHARA: "Development of a Second Cyclotron Harmonic Gyrotron Operating at Submillimeter Wavelengths" Phys. of Fluids. B4. 267-273 (1992)
• [Publications] T.IDEHARA: "Single Mode Operation of a Submillimeter Wave Gyrotron at the Third Harmonic Resonance" Phys. of Fluids. B4. 769-770 (1992)
• [Publications] G.F.Brand: "Mode Competition in a High Harmonic Gyrotron" Int. J. Electronics. 72. 745-758 (1992)
• [Publications] K.D.Hong: "Submillimeter Wave Generation by Second Harmonic Operation of Tunable Gyrotron" Int. J. Infrared and Millimeter Waves. 12. 215-227 (1992)
• [Publications] T.IDEHARA: "Development of a Submillimeter Wave Gyrotron and its Appliction to Submillimeter Wave" Digest of Fifth Aust. Symp. on Millimeter and Sub-millimeter Waves. 100-103 (1992)
• [Publications] G.F.Brand: "Unuversity of Sydney-Fukui University Collaboration in Gyrotron Development and" Digest of Fifth Aust. Symp. on Millimeter and Sub-millimeter Waves. 104-107 (1992)
• [Publications] K.D.Hong: "Fundemental and Second Harmonic Operation of GYROTRON V" Digest of Fifth Aust. Symp. on Millimeter and Sub-millimeter Waves. 110-111 (1992)
• [Publications] G.F.Brand: "Mode Competition in a High-Harmonic Gyrotron" Digest of Fifth Aust. Symp. on Millimeter and Sub-millimeter Waves. (1992)
• [Publications] P.W.Fekete: "Suattering from the TORTUS Tokamak Plasma Using a Gyrotron" Digest of 17th Int. Conf. on Infrared and Millimeter Waves. 372-373 (1992)
• [Publications] K.D.Hong: "Second Harmonic Operation of Gyrotron V" Digest of 17th Int. Conf. on Infrared and Millimeter Waves. 390-391 (1992)
• [Publications] G.F.Brand: "Slow Equation for High-Harmonic Mode Competition Investigation in Gyrotrons" Digest of 17th Int. Conf. on Infrared and Millimeter Waves. 508-509 (1992)
• [Publications] T.IDEHARA: "Measurement of Frequency Spectrum of Submillimeter Wave Gyrotron Output Using Michelson Interferometer" Appl. Phys. Letts.62. 832-833 (1993)
• [Publications] T.IDEHARA: "Development of High Frequency, Second Harmonic Gyrotron Tunable up to 636 GHz" Phys. of Fluids.