ジャイロトロンを光源とするハイパワーESRと非線形効果

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05640375
• Research Institution: Fukui University
• Principal Investigator: 立川 敏明 福井大学, 工学部, 助教授 (00020206)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 目片 守 福井大学, 工学部, 教授 (80025345) ; 出原 敏孝 福井大学, 工学部, 教授 (80020197) ; 小川 勇 福井大学, 工学部, 助教授 (90214014)
• Keywords: ESR / ジャイロトロン / ミリ波光源 / 広帯域ESR / 非線型ESR

Research Abstract

ジャイロトロンESR測定系の整備 計画案に基づき,二つの超伝導磁石(6.5T,8T)を用い,新たに,従来の反射型ファブリー・ペロ-共振器ESR分光器から無共振ミリ波伝送導波管とショットキーバリアー・ダイオードを組み合わせた透過型の広領域ミリ波ジャイロトロンESR分光装置に改良し,これを用いてESR測定を試みた。試行したESR周波数は,,ジャイロトロンの基本波発振と二次高調波発振動作により,65〜195GHzである。そのうち,65〜135GHzに渡ってDPPH ESR信号を検出した。この結果は、ジャイロトロンESR測定装置によるESR測定としては,最初の試みであり,また,ジャイロトロンの特徴である広帯域発振特性を生かしたESR測定である。今後のこの方面でのジャイロトロンの応用に道を開くものとして注目されている。
広帯域ミリ波DPPH ESR測定 上記の測定装置を用いて,単結晶DPPHと多結晶粉末DPPHの広帯域ミリ波ESR測定を行った。両者のESR線幅の周波数依存より,単結晶ではexchange narrowingによる周波数依存しない線幅が,多結晶では,g‐因子の異方性による周波数に比例して増加する線幅が測定された。この結果は,従来のよく知られた理論で説明できるが,この周波数帯域でほぼ連続的な測定としては初めてである。
ジャイロトロン出力の高周波化 ESR測定周波数の高周波化を目指し、新たに試作したサブミリ波ジャイロトロン管と17T超伝導磁石を用いて,ジャイロトロン発振周波数の高周波化の実験を行った。現在までに,サイクロトロン基本波と2次高調波を併用することにより,最高周波数840GHzのジャイロトロンを実現した。この値は,ジャイロトロンによるものとしては,現在の世界最高周波数である。

Research Products

• [Publications] T.Idehara: "Rapid frequency step-switching of a submillimeter wave gyrotron by modulation of the electron beam" Phys.of Plasmas. 1. 1774 (1994)
• [Publications] 立川敏明: "ESR用光源としてのジャイロトロン" 福井大学 超伝導磁場応用研究. 2. 66 (1994)
• [Publications] 前田 直: "ミリ波ジャイロトロンを用いたESR" 福井大学 超伝導磁場応用研究. 2. 76 (1994)
• [Publications] T.Tatsukawa: "ESR spectrometer using gyrotron as a radiation power source" 19th Int.Conf.on IR nd MM Waves. 395 (1994)
• [Publications] T.Tatsukawa: "ESR SPECTROMETER WITH A WIDE FREQUENCY RANGE,USING A GYROTRON AS A RADIATION POWER SOURCE" Int.J.of Infrared and Millimeter Waves. 16. (1995)