2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of high power sub THz gyrotron by using a novel high-efficiency mechanism
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25247094
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| Research Institution | University of Fukui |
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Principal Investigator |
斉藤 輝雄 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (80143163)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
立松 芳典 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 准教授 (50261756)
山口 裕資 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 特命助教 (10466675)
久保 伸 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (80170025)
田中 謙治 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 教授 (50260047)
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| Project Period (FY) |
2013-10-21 – 2017-03-31
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| Keywords | ジャイロトロン / テラヘルツ / プラズマ計測 / 協同トムソン散乱 / LHD / 国際研究者交流 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成25年度は、プロトタイプジャイロトロンを用いて最高出力234 kW、平成26年度には、ビーム電流を14 Aまで上げることにより最高出力246 kWを達成し、サブテラヘルツ帯において高出力ジャイロトロンを実現する設計コンセプトの妥当性を実証した。また、目標のCTS計測に適用するための実機ジャイロトロンの設計・製作を完了した。平成27年度に実機ジャイロトロンの発振試験を行い、320 kW以上の出力の実証、0.3 THz帯で発振効率30%以上を得ることに成功した。
以上の研究進捗を受けて、平成28年度では長パルス化試験を行い、最大80マイクロ秒までパルス幅を延伸した。発振パルス幅中の周波数変化も計測し、10 MHz以下の周波数安定度であることを確認するとともに、発振パルスの立ち上がり・立ち下がり時間帯を含めて、不要モードの発振抑制に成功した。この結果、開発したジャイロトロンがCTS計測に適用できることを実証した。さらに、ジャイロトロンの設計時は電子ビームの速度・空間拡がりを考慮していなかったが、実際には有限値を持っている。そこで、国際共同研究を通してこれらの効果を取り入れた理論・シミュレーション計算を行い、実験と矛盾のないことを示した。これらを通して、高出力サブテラヘルツジャイロトロンにおけるモード間相互作用・発振の動的過程などにおいて、学術的知見を集積した。
また、CTS計測に必要な伝送系にはコルゲート導波管を用いる。300 GHz 帯に最適化された試験用導波管に対して、開発したジャイロトロンを光源として伝送試験を行い、数10 mにわたる長距離伝送が可能な低損失特性を持っていることを確認した。さらに、コルゲートの周期で決まるブラッグ周波数より周波数の高い電磁波に対するコルゲート導波管の伝送試験結果の詳細な検討・解析を行った。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Development of 303-GHz High Power Pulsed Gyrotron2017
Author(s)
Yuusuke Yamaguchi, Teruo Saito, Yoshinori Tatematsu, Masafumi Fukunari, Takumi Hirobe, Ryuji Shinbayashi, Shunsuke Tanaka, Shin Kubo, Takashi Shimozuma, Kenji Tanaka and Masaki Nishiura
Organizer
The 6th International Workshop on Far-Infrared Technologies and The 2nd International Symposium on Development of High Power Terahertz Science and Technology
Place of Presentation
福井大学（福井県・福井市）
Year and Date
2017-03-07 – 2017-03-09
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Transmission Test of the 303-GHz Gyrotron Power by Corrugated Waveguides2017
Author(s)
Takumi Hirobe, Ryuji Shinbayashi, Shunsuke Tanaka, Yuusuke Yamaguchi, Masafumi Fukunari, Teruo Saito, Yoshinori Tatematsu, Shin Kubo, Takashi Shimozuma, Kenji Tanaka and Masaki Nishiura
Organizer
The 6th International Workshop on Far-Infrared Technologies and The 2nd International Symposium on Development of High Power Terahertz Science and Technology
Place of Presentation
福井大学（福井県・福井市）
Year and Date
2017-03-07 – 2017-03-09
Int'l Joint Research
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[Presentation] 300 GHz帯ジャイロトロン出力のコルゲート導波管伝送実験2016
Author(s)
田中俊輔, 廣部匠, 新林竜志, 福成雅史, 山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄, 久保伸, 下妻隆, 田中謙治,西浦正樹
Organizer
2016 年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
Place of Presentation
富山大学（富山県・富山市）
Year and Date
2016-11-26 – 2016-11-26
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[Presentation] 300 GHz帯ジャイロトロン出力のMOUによる軸対称ガウスビーム整形2016
Author(s)
新林竜志, 廣部匠, 田中俊輔, 福成雅史, 山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄, 久保伸, 下妻隆, 田中謙治,西浦正樹
Organizer
2016 年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
Place of Presentation
富山大学（富山県・富山市）
Year and Date
2016-11-26 – 2016-11-26
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[Presentation] Transmission Test of 300 GHz Band Gyrotron Power by Corrugated Waveguides2016
Author(s)
Teruo Saito, Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Takumi Hirobe, Jun Kasa, Kunizo Ohkubo, Shin Kub, Takashi Shimozuma, Kenji Tanaka, Masaki Nishiura, Masafumi Fukunari
Organizer
41st International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
Place of Presentation
Copenhagen (Denmark)
Year and Date
2016-09-25 – 2016-09-30
Int'l Joint Research
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[Presentation] 300 GHz帯CTS計測用パルスジャイロトロン出力の コルゲート導波管伝送効率評価2016
Author(s)
廣部匠, 新林竜志, 田中俊輔, 山口裕資, 福成雅史, 斉藤輝雄, 立松芳典, 大久保邦三, 久保伸, 下妻隆, 田中謙治, 西浦正樹
Organizer
日本物理学会2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学（石川県・金沢市）
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
