1993 Fiscal Year Annual Research Report

サイクロトロン高調波自己共鳴ペニオトロン発振管に関する研究

Research Project

Project/Area Number	03405001
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	小野昭一東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00005232)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	佐藤信之東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10178759) 裴鐘石東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (20165525) 横尾邦義東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60005428) 曄道恭京都大学, 理学部, 教授 (50025384) 水野晧司東北大学, 電気通信研究所, 教授 (30005326)
Keywords	ペニオトロン / ジャイロトロン / サイクロトロン高速波管 / マイクロ波管 / ミリ波管 / 自由電子レーザー / プラズマ加熱 / ECH
Research Abstract	最近のミリ波からサブミリ波領域における発振管の開発においては、その発振周波数の高周波数化と、発振出力の高出力化に向けて研究が進められている。この周波数領域においては、従来よりサイクロトロン高速波管が研究の対象となってきた。その中でもジャイロトロンは、比較的高い効率で、かつ大出力の動作が可能であり、MW級の出力を有する管を実用化すべく開発が進められている。しかし、さらに高効率化、高周波数化を目指すには、ジャイロトロンを超える高い性能を有する発振管の動作機構の研究が必要である。本研究は、ジャイロトロン以上の高効率動作が可能なサイクロトロン高速波管の一種である、ペニオトロンについて、その高効率化、高周波数化を目指して行われた。前年度までに、自己共鳴ペニオトロン発振器により、最大変換効率72%、またサイクロトロン第2高調波動作による変換効率44%をそれぞれ達成した。この様な高効率動作は、これまでに例を見ないものであり、ペニオトロン動作の高効率性を実証し得た。また、さらにサイクロトロン高次動作を用いて高周波数化をはかることに主眼を置いて研究を続行し、マグネトロン形共振器を用いたサイクロトロン3倍高調波(30GHz)、と10倍高調波(100GHz)ペニオトロン管の設計、試作および動作実験を行った。3倍波管では、設計通りサイクロトロン3倍波動作によるペニオトロン動作、4倍波動作および5倍波動作によるジャイロトロン発振に成功した。10倍波管では、常伝導マグネットを用いて、サイクロトロン10倍波という高次動作で、設計モードの100GHz電磁波の発生に成功し、さらに、9、11、12、13倍波による動作も確認した。これらの研究成果は、いずれも世界で始めてと思われ、今後、この成果を基にして、高周波数化に向けた研究が一層加速されるものと期待される。

Research Products
(5 results)

All Other

All Publications (5 results)

[Publications] YOKOO,Kuniyoshi: "Experiments of 3rd and 10th Cyclotron Harmonic Peniotron Oscillators" Conf.Digest of the 18th Int.Conf.on IR and mm Waves. 398-399 (1993)
[Publications] 佐藤信之: "高効率マイクロ波・ミリ波管-ペニオトロン-" 第30回東北大学通研シンポジウム論文集. 53-64 (1993)
[Publications] ISHIHARA,Takeshi: "Experiments of 10th cyclotron harmonic peniotron oscillator" Tech.Digest of Int.Electron Devices Meeting. 375-378 (1993)
[Publications] 石原剛: "サイクロトロン高次高調波ペニオトロン発振管の動作実験" 電子情報通信学会技術研究報告. 93. 27-34 (1993)
[Publications] SHIMAWAKI,Hidetaka: "Experiments on 2nd cyclotron harmonic peniotron" Int.J.of Electronics. 76. 143-151 (1994)

1993 Fiscal Year Annual Research Report

サイクロトロン高調波自己共鳴ペニオトロン発振管に関する研究

Principal Investigator

小野 昭一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00005232)

Research Products

[Publications] YOKOO,Kuniyoshi: "Experiments of 3rd and 10th Cyclotron Harmonic Peniotron Oscillators" Conf.Digest of the 18th Int.Conf.on IR and mm Waves. 398-399 (1993)

[Publications] 佐藤信之: "高効率マイクロ波・ミリ波管-ペニオトロン-" 第30回東北大学通研シンポジウム論文集. 53-64 (1993)

[Publications] ISHIHARA,Takeshi: "Experiments of 10th cyclotron harmonic peniotron oscillator" Tech.Digest of Int.Electron Devices Meeting. 375-378 (1993)

[Publications] 石原剛: "サイクロトロン高次高調波ペニオトロン発振管の動作実験" 電子情報通信学会技術研究報告. 93. 27-34 (1993)

[Publications] SHIMAWAKI,Hidetaka: "Experiments on 2nd cyclotron harmonic peniotron" Int.J.of Electronics. 76. 143-151 (1994)

小野昭一東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00005232)