チェレンコフ・サイクロトロンの縮重相互作用によるマイクロ波発生の研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09680456
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Research Institution: Niigata University
• Principal Investigator: 小椋 一夫 新潟大学, 工学部, 助教授 (40214093)
• Keywords: 電子ビーム / プラズマ / マイクロ波 / 誘電体ガイド / チェレンコフ相互作用 / サイクロトロン共鳴 / 遅波サイクロトロンメ-ザ

Research Abstract

これまで我々の行ってきた遅波サイクロトロンメ-ザの研究成果を基に,チェレンコフ相互作用と遅波および速波サイクロトロン共鳴相互作用が縮重した,全く新しい機構によるマイクロ波源を提案する。このマイクロ波源の研究においては,大電力電子ビームを,磁場ゼロの条件で発生し,伝搬させることが重要である。以下に当該年度の研究成果をまとめる。
1.磁場ゼロに適した電子ビーム源を製作し,真空排気装置に取り付けて性能を評価した。カソードに加える電圧はマルクス発生器とパルス形成線路を使用した。
2.チェレンコフ相互作用と遅波・速波サイクロトロン共鳴相互作用が縮重した新しい機構によるマイクロ波発生を実験的に調べるため,ガイド磁場を用いないで,電流値100A以上、電圧40kV程度以上の電子ビームの発生,伝搬実験を行った。集束電極,誘電体ガイド,プラズマを用い,それらの効果を明らかにした。
3.プラズマと誘電体ガイドを組み合わせることで,本研究に適した,電流値300A程度,電圧50kV程度の電子ビームの発生と伝搬を,ガイド磁場を用いないで実現できた。
4.磁場ゼロの条件で,従来のチェレンコフ相互作用と新たに遅波・速波サイクロトロン共鳴相互作用を加えた条件で,各種の遅波導波管の分散特性を数値計算により調べた。これを基に,基本モードおよび高次モードで発振が可能なように電子ビームパラメータに合わせた,20GHz帯と40GHz帯の遅波導波管の設計と製作を行った。
5.製作された遅波導波管を用い,ネットワークアナライザ(20GHz以下)とガン発振器(20GHz帯と40GHz帯)で,発振出力の絶対値較正実験を行った。これにより,発生マイクロ波電力の実験的評価が可能になった。