1999 Fiscal Year Annual Research Report

極限条件下で動作するジャイロトロンの開発と応用-ジャイロトロンの超高出力化及び超高周波化-

Research Project

Project/Area Number	10044143
Research Institution	Fukui University
Principal Investigator	小川勇福井大学, 工学部, 助教授 (90214014)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	PEREYASLAVETS M. 福井大学, 工学部, 助教授 (50291373) 光藤誠太郎福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 助教授 (60261517) 出原敏孝福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (80020197)
Keywords	ジャイロトロン / 高出力ジャイロトロン / 高周波ジャイロトロン / サブミリ波ジャイロトロン / 周波数可変ジャイロトロン / 高純度出力ジャイロトロン / ガウシアンビーム / サブミリ波ビーム
Research Abstract	1周波数可変高出力ジャイロトロンの開発カールスルーエ研究センターでは,周波数140GHzのジャイロトロンにより,出力2.1MWの発振に成功した。また,色々な動作モードでの発振を可能にすることにより,136GHzから167GHzまでの周波数可変性を出力1MWレベルで実現した。 2高周波ジャイロトロンの発振出力の安定化福井大学では,17T超伝導マグネットを用いたジャイロトロンにおいて,二次高調波動作により周波数889GHzの発振に成功し,この周波数までの周波数可変光源を実現した。また,ジャイロトロンを良質な光源として確立する観点から,発振出力(周波数301GHz)の安定化を試みた。発振出力の変動(〜6%)を引き起こす原因は,カソード電圧の変動(〜40V)であることが判明したので,カソード電源に平滑回路を導入し,電圧変動を3V程度まで軽減した。その結果,発振出力の変動は0.6%程度まで,発振周波数の変動は300kHzまで軽減できた。これと平行して,アノード電圧へのフィードバック制御も試みたところ,カソード電圧の安定化をしていない場合でも,発振出力の変動を1.5%程度まで軽減できた。 3高周波ジャイロトロンの振幅変調ジャイロトロン出力がアノード電圧によって変化することを利用し,アノード電圧に変調をかけることで出力の振幅変調を試みた。変調周波数20kHzまでの領域において良好な結果を得た。アノード電圧を20kHz以上の周波数で変調できるように改良すれば,変調周波数をさらに上昇させることができる。 4高純度出力型周波数可変ジャイロトロンとガウシアンビームへの変換システムの設計散乱行列を用いた計算により,多くの発振モードに対して高純度出力が得られる共振器形状を求め,共振器の製作を行った。この共振器を組み込んだジャイロトロン装置を製作し,まもなく実験を行う予定である。また,このようなジャイロトロンに適合できる,多くの発振モードに対して有効なガウシアンビームへの変換システムの設計を行い,TE_<0n>モードとTE_<1n>モードに有効なシステムを考案した。

Research Products

(15 results)

All Other

All Publications (15 results)

[Publications] T.Idehara et al.: "Development of frequency tunable, medium power gyrotrons (Gyrotron FU Series) as submillimeter wave radiation sources"IEEE Transactions on Plasma Science. 27・2. 340-354 (1999)
[Publications] M.Pereyaslavets et al.: "Simulation and measurement of frequency modulation in submillimeter-wave gyrotron"IEEE Transactions on Plasma Science. 27・2. 363-367 (1999)
[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of a quasi-optical system converting the TE_<06> output mode of a gyrotron into a gaussian-like beam"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・4. 543-558 (1999)
[Publications] I.Ogawa et al.: "Conversion of gyrotron output into a gaussian beam using the far-field"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・5. 801-821 (1999)
[Publications] T.Idehara et al.: "Rapid frequency step-switching in submillimeter wave gyrotrons (Gyrotrons FU III and FU IV)"Physics of Plasma. 6・6. 2613-2617 (1999)
[Publications] M.Pereyaslavets et al.: "Quick estimation of mode content in a submillimeter-wave gyrotron output"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・6. 1195-1205 (1999)
[Publications] T.Idehara et al.: "Mode cooperation in submillimeter wave FU series gyrotron"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・7. 1249-1270 (1999)
[Publications] M.Pereyaslavets et al.: "Design of transmission line for submillimeter wave gyrotron using dielectric-line waveguide"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・8. 1453-1468 (1999)
[Publications] I.Ogawa et al.: "Application of the complex beam parameter to the design of quasi-optical transmission line for a submillimeter wave gyrotron"International Journal of Electronics. 86・9. 1071-1084 (1999)
[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical systems converting a gyrotron output into a gaussian-like beam"International Journal of Electronics. (発表予定).
[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical mode conversion system with variable output beam size"International Journal of Electronics. (発表予定).
[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical system to convert TE_<0n> mode outputs of a gyrotron into gaussian beams"International Journal of Infrared and Milimeter Waves. (発表予定).
[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical system with variable output beam size"International Journal of Electronics. (発表予定).
[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of system converting an output radiation of frequency tunable gyrotron into a gaussian beam"International Journal of Electronics. (発表予定).
[Publications] I.Ogawa et al.: "Stabilization and modulation of the output power of submillimeter wave gyrotron"Fusion Engineering and Design. (発表予定).

1999 Fiscal Year Annual Research Report

極限条件下で動作するジャイロトロンの開発と応用-ジャイロトロンの超高出力化及び超高周波化-

Principal Investigator

小川 勇 福井大学, 工学部, 助教授 (90214014)

Research Products

[Publications] T.Idehara et al.: "Development of frequency tunable, medium power gyrotrons (Gyrotron FU Series) as submillimeter wave radiation sources"IEEE Transactions on Plasma Science. 27・2. 340-354 (1999)

[Publications] M.Pereyaslavets et al.: "Simulation and measurement of frequency modulation in submillimeter-wave gyrotron"IEEE Transactions on Plasma Science. 27・2. 363-367 (1999)

[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of a quasi-optical system converting the TE_<06> output mode of a gyrotron into a gaussian-like beam"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・4. 543-558 (1999)

[Publications] I.Ogawa et al.: "Conversion of gyrotron output into a gaussian beam using the far-field"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・5. 801-821 (1999)

[Publications] T.Idehara et al.: "Rapid frequency step-switching in submillimeter wave gyrotrons (Gyrotrons FU III and FU IV)"Physics of Plasma. 6・6. 2613-2617 (1999)

[Publications] M.Pereyaslavets et al.: "Quick estimation of mode content in a submillimeter-wave gyrotron output"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・6. 1195-1205 (1999)

[Publications] T.Idehara et al.: "Mode cooperation in submillimeter wave FU series gyrotron"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・7. 1249-1270 (1999)

[Publications] M.Pereyaslavets et al.: "Design of transmission line for submillimeter wave gyrotron using dielectric-line waveguide"International Journal of Infrared Millimeter Waves. 20・8. 1453-1468 (1999)

[Publications] I.Ogawa et al.: "Application of the complex beam parameter to the design of quasi-optical transmission line for a submillimeter wave gyrotron"International Journal of Electronics. 86・9. 1071-1084 (1999)

[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical systems converting a gyrotron output into a gaussian-like beam"International Journal of Electronics. (発表予定).

[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical mode conversion system with variable output beam size"International Journal of Electronics. (発表予定).

[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical system to convert TE_<0n> mode outputs of a gyrotron into gaussian beams"International Journal of Infrared and Milimeter Waves. (発表予定).

[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of quasi-optical system with variable output beam size"International Journal of Electronics. (発表予定).

[Publications] I.Ogawa et al.: "Design of system converting an output radiation of frequency tunable gyrotron into a gaussian beam"International Journal of Electronics. (発表予定).

[Publications] I.Ogawa et al.: "Stabilization and modulation of the output power of submillimeter wave gyrotron"Fusion Engineering and Design. (発表予定).

小川勇福井大学, 工学部, 助教授 (90214014)