サブミリ波帯ジャイロトロン出力の高クォリティビームへの変換と散乱計測への応用

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06680441
• Research Institution: FUKUI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 小川 勇 福井大学, 工学部, 助教授 (90214014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 立川 敏明 福井大学, 工学部, 助教授 (00020206) ; 出原 敏孝 福井大学, 工学部, 教授 (80020197)
• Keywords: プラズマ散乱計測 / サブミリ波ビーム / サブミリ波光源 / ジャイロトロン / サブミリ波帯ジャイロトロン / サブミリ波プローブ・ビーム / 準光学的伝送系

Research Abstract

1.ジャイロトロンの高周波化及び発振の安定化
17T超伝導マグネットを用いたジャイロトロン(GYROTRONFUIV)を開発し,最高周波数838GHzまでの発振を達成できた。この成功によって,テラヘルツ帯の光源の実現も見通せる段階に到達できた。また,強力なサブミリ波光源としての実用化を進めてきたGYTROTRONFUIIにおいて,0.6秒間にわたる安定した出力(周波数354GHz,出力110W)を得ることができた。パルス間における出力変動は,8%以下であり,光源として充分な特性を備えている。
2.高クォリティリビームを生成する伝送系の開発
高強度サブミリ波高クォリティビームをプラズマ散乱計測に用いれば,計測の性能を総合的に向上できる。このようなビームは,強力なサブミリ波光源としてのジャイロトロン出力を高クォリティビーム(直線偏光,高い収束性)に変換することによって得られる。ビームの質の向上に重点を置いたミラー伝送系を設計・製作した。回折理論による計算を行い,良好なビームが得られることを確認することができた。この伝送系では,仮に不要モードが含まれていたとしても,このような電磁波は,位相の不整合のため,系外に逃げだし,伝搬する電磁波の純度を向上することができる。設計した伝送系が良好であるかを調べるためには,実際にビーム強度分布を測定することが必要であるので,そのための測定装置を製作した。ガウシアンビームに対して測定を行い,この装置の有効性を確認することができた。
3.サブミリ波ジャイロトロンを光源とするプラズマ散乱計測
サブミリ波ジャイロトロン(GYROTRONFUII)を光源とするプラズマ散乱計測をCHS装置で行い,低周波密度揺動の情報を得ることができた。このとき,反射計との同時計測を試み,両者の計測において低周波密度揺動の振る舞いは,よく似た傾向を示していることを確認できた。

Research Products

• [Publications] Y.Shimizu: "Development of submillimeter wave gyrotron using 12 T supcrconducing magnet" Phys.Plasmas. 2. 2110-2116 (1995)
• [Publications] T.Idehara: "Development of a medium power,submillimeter wave gyrotron using a 17 T superconducting magnet" Phys.Plasmas. 2. 3246-3248 (1995)
• [Publications] Y.Shimizu: "Development of a submillimeter wave gyrotron for plasma diagnostics" Fusion Engineering and Design. 26. 335-340 (1995)
• [Publications] I.Ogawa: "Plasma scattering measurememt using a submillimeter wave gyrotron (GYROTRONFUII)as a power source" Fusion Engineering and Design. (発表予定).