2019 Fiscal Year Annual Research Report
Demonstration of a sub-terahertz band gyrotron that radiates Gaussian beams in a wide frequency range
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17K05725
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
立松 芳典 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (50261756)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | マルチ周波数ジャイロトロン / 広周波数帯発振 / ２次高調波発振 / サブテラヘルツ / ガウスビーム出力 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成30年度に２次高調波マルチ周波数ガウスビーム発振ジャイロトロン管を製作し、予備実験を行った。その結果９つの設計発振モードのうち７つの発振を確認した。令和元年度は、発振効率に大きく影響するジャイロトロンの位置調整を行った。ジャイロトロンの発振効率は、共振器に入射する電子が電磁波に結合する度合いで決まり、結合に最適な電子の入射半径が存在する。理想的には円環状の電子ビームは共振器軸に対して軸対称に入射すると考えられるが、実際には共振器軸（ジャイロトロン軸）と磁気軸を一致させるようにジャイロトロンを設置することは非常にむずかしい。このため、ジャイロトロン位置をマグネットに対して微調できるXYステージによりジャイロトロンを水平面内で動かしながら発振信号強度を測定することで最適位置を調べた。その結果、あるジャイロトロン位置で発振信号は最大となり、その点を中心として信号強度分布は同心円となった。ジャイロトロン軸と磁気軸にずれがあるときの電子と電磁波の結合の大きさを、理論モデルを用いて計算した結果、実験結果をうまく再現する計算結果を得た。このことから、信号強度が最大の点がジャイロトロン軸と磁気軸が一致しているときであることを実証した。
２軸が一致する状態で、発振出力の測定を行った結果、前年度実験結果より出力が4倍以上増大した。また、前年度に発振を見つけられなかった２つの設計２次高調波モードのうち１つを新たに発見できた。さらに設計モード以外にも１つの２次高調波モードを観測できた。この２つのモードはともに単独発振であり、合計４つの単独発振する２次高調波モードを得られた。これらの成果を学術雑誌に投稿しその掲載が決まった。
２次高調波に加えて基本波発振の測定を行った。２次高調波発振を目的として開発した管であるが、10の基本波モードを観測し、そのうち5つのモードに対して周波数連続可変を観測した。
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[Journal Article] Development of Gyrotron FU CW GVII: a Second Harmonic, Multifrequency Gyrotron that Radiates Gaussian Beams2020
Author(s)
Yoshinori Tatematsu, Yuusuke Yamaguchi, Masafumi Fukunari, Kyoya Takayama, Yuto Maeda, Tatsuya Ueyama, Taisei Ogura, Kazuki Nakagawa, Ryota Kamiya, Shingo Ito, Ryotaro Okamoto, Teruo Saito
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Journal Title
Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
Volume: 41
Pages: 576-589
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] An Experimental Investigation of a 0.8 THz Double-Beam Gyrotron2019
Author(s)
Seitaro Mitsudo, Mikhail Glyavin, Eduard Khutoryan, Ilya Bandurkin, Teruo Saito, Yuya Ishikawa, Vladimir Manuilov, Irina Zotova, Alexey Fedotov, Alexei Kuleshov, Svilen Sabchevski, Yoshinori Tatematsu, Vladislav Zaslavsky, Toshitaka Idehara
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Journal Title
Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
Volume: 40
Pages: 1114-1128
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Presentation] Development of a Second Harmonic Multi-Frequency Gaussian Beam Output Gyrotron FU CW GVII2019
Author(s)
Yoshinori Tatematsu, Kyoya Takayama, Yuto Maeda, Tatsuya Ueyama, Taisei Ogura, Kazuki Nakagawa, Ryota Kamiya, Masafumi Fukunari, Yuusuke Yamaguchi, and Teruo Saito
Organizer
44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
Int'l Joint Research / Invited
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