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2013 Fiscal Year Research-status Report

電子ビームのクオリティがジャイロデバイス発振に及ぼす影響の解明と高効率化の実現

Research Project

Project/Area Number 25420327
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Research InstitutionUniversity of Fukui

Principal Investigator

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)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywordsジャイロトロン / ジャイロBWO / 電子ビーム / 速度・位置分布 / 軸ずれ
Research Abstract

本研究の目的であるジャイロデバイス(ジャイロトロン、ジャイロBWO)における、共振器に入射する電子ビームのクオリティが発振に及ぼす影響の解明に対して平成25年度は、(1)発振計算コードへの電子の速度拡がり、位置拡がりの効果の取り入れ、(2)ジャイロトロンをコイルに対して0.1mmの精度で位置調整できる機能をもったジャイロトロン用台座の設計・製作、(3)(2)の台座をGyrotron FU CW GIIIに適用した出力改善実験、(4)Gyrotron FU CW GIA用の新規電子銃の設計、(5)Gyrotron FU CW GIAの旧電子銃を用いた実験、(6)ジャイロBWOの設計、を行った。
共振器に入射する電子群の速度・位置分布に大きな拡がりがあると発振効率が低下し、発振出力が低下する。このことを定量的に評価するために、この効果を取り入れるよう計算コードを拡張した。設置時にジャイロトロンとコイルの軸ずれがあると、それだけで、共振器に入射する電子の軸からの距離(位置)に拡がりが生じる。拡張した計算コードをGyrotron FU CW GIIIの軸ずれの問題に適用し、軸ずれがあるときの発振出力の計算を行った。その結果、電子ビーム中心が共振器軸中心と0.3 mmずれると出力が20%まで低下した。このため、0.1 mmの単位でジャイロトロン位置を調整できる台座を製作した。この台座でFU CW GIII位置を調整することで、計算で期待される発振出力を実現した。この結果を学術論文として発表した。
また、Gyrotron FU CW GIA用に、共振器で電子の速度拡がりが10 %以下を達成する電子銃の設計を行った。次年度この電子銃を用いて行う実験の参照実験として、現在の電子銃(速度拡がり~30 %)を用いた実験を行った。
さらに、周波数を連続的に変化できるジャイロBWOの設計を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

当初計画で平成25年度に行う予定の課題のうち、拡張した計算コードを用いた電子ビームクオリティと発振周波数の関係を除いた課題はすべて達成した。また、平成26年度に行う予定であったジャイロトロンとコイル間の軸ずれの理論計算及び、Gyrotron FU CW GIIIにおいて軸ずれ時の発振特性の実験を前倒しに行い、すでに、この課題について学術論文を発表した。

Strategy for Future Research Activity

平成25年度に設計した電子銃を実際に製作し、Gyrotron FU CW GIAに搭載して、電子銃改良前後のジャイロトロンの発振特性の差を実験的に調べる。また、この実験条件に相当する理論計算を行うことで、電子ビームのクオリティがジャイロトロン発振に及ぼす影響について明らかにする。
また、ジャイロBWOにおいてジャイロトロン軸ずれによる発振出力低下が、ジャイロトロンおいてのそれとどのように異なるかを、理論、実験両面から考察し、明らかにする。

  • Research Products

    (18 results)

All 2014 2013

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (15 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Development of second harmonic gyrotrons, Gyrotron FU CW GII and Gyrotron FU CW GIII, equipped with internal mode converters2014

    • Author(s)
      Y.Tatematsu, Y.Yamaguchi, T.Idehara, T.Kawase, R.Ichioka, I.Ogawa, T.Saito, T.Fujiwara
    • Journal Title

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      Volume: 35 Pages: 169-178

    • DOI

      10.1007/s10762-014-0048-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] モード変換器内蔵ジャイロトロンFU CW I の発振特性の解析2013

    • Author(s)
      立松芳典, 斉藤輝雄
    • Journal Title

      日本赤外線学会誌

      Volume: 23 Pages: 93-99

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Experiment for Over 200 kW Oscillation of a 295 GHz Pulse Gyrotron2013

    • Author(s)
      Y. Yamaguchi, T. Ssaito, Y. Tatematsu, S. Ikeuchi, J. Ksasa, M. Kotera, I. Ogawa, T. Idehara, S. Kubo, T. Shimozuma, M. Nishiura, K. Tanaka
    • Journal Title

      Plasma and Fusion Research

      Volume: 8 Pages: 1205165

    • DOI

      10.1585/pfr.8.1205165

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Gyrotoron FU CW GIAの発振特性評価2014

    • Author(s)
      市岡亮一, 立松芳典, 川瀬樹, 増田優,三輪昌希,村椿拓美, 小川勇, 山口裕資, 桑原太貴, 斉藤輝雄, 出原敏孝
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] 周波数連続可変機能の実現を目指したジャイロトロンの動作特性II2014

    • Author(s)
      桑原太貴, 小寺政輝,笠純, 山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄, 小川勇, 出原敏孝
    • Organizer
      日本物理学会第69回年次大会
    • Place of Presentation
      東海大学湘南キャンパス
    • Year and Date
      20140327-20140330
  • [Presentation] Development of Gyrotron FU CW G-series2014

    • Author(s)
      Y.Tatematsu, Y.Yamaguchi, T.Kawase, R.Ichioka, T.Muratsubaki, S.Masuta, M. Miwa, T.Idehara, I.Ogawa, T.Kanemaki, T.Saito
    • Organizer
      The 5th International Workshop on Far Infrared technologies
    • Place of Presentation
      University of Fukui, Japan
    • Year and Date
      20140305-20140307
    • Invited
  • [Presentation] Development of a 400 GHz band frequency-tunable second-harmonic gyro-BWO2014

    • Author(s)
      Y.Yamaguchi, Y.Tatematsu, T.Saito, T.Kuwahara, M.Kotera, J.Kasa, T.Kanemaki, I.Ogawa, T.Idehara, O.Dumbrajs
    • Organizer
      The 5th International Workshop on Far Infrared technologies
    • Place of Presentation
      University of Fukui, Japan
    • Year and Date
      20140305-20140307
  • [Presentation] 電子ビームがジャイロトロン発振周波数へ及ぼす影響の考察2013

    • Author(s)
      立松芳典, 市岡亮一,川瀬樹, 山口裕資, 斉藤輝雄, 小川勇, 出原敏孝, O. Dumbrajs
    • Organizer
      第30回プラズマ・核融合学会年会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      20131203-20131206
  • [Presentation] マグネトロン入射型電子銃におけるラミナ―電子流の形成機構2013

    • Author(s)
      山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄, V. N. Manuilov
    • Organizer
      第30回プラズマ・核融合学会年会
    • Place of Presentation
      東京工業大学
    • Year and Date
      20131203-20131206
  • [Presentation] Gyrotron FU CW GIII の発振周波数についての研究2013

    • Author(s)
      村椿拓美, 立松芳典, 川瀬樹,田中義裕, 小川勇, 山口裕資, 斉藤輝雄, 出原敏孝
    • Organizer
      2013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
    • Year and Date
      20131123-20131123
  • [Presentation] Gyrotron FU CW GIA におけるモード変換器特性の検証2013

    • Author(s)
      増田優, 立松芳典, 市岡亮一,川瀬樹, 村椿拓美, 山口裕資, 小川勇, 印牧知廣, 斉藤輝雄, 出原敏孝
    • Organizer
      2013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
    • Year and Date
      20131123-20131123
  • [Presentation] ブテラヘルツ帯ジャイロトロンの広範な応用へ向けた周波数連続可変性の付加2013

    • Author(s)
      山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄, 桑原太貴, 小寺政輝, 笠純, Olgierd Dumbrajs, 池田亮介, 小川勇, 出原敏孝
    • Organizer
      日本赤外線学会 第23回研究発表会
    • Place of Presentation
      防衛大学校
    • Year and Date
      20131031-20131101
  • [Presentation] ジャイロトロンの周波数連続可変性の考察2013

    • Author(s)
      立松芳典, 斉藤輝雄, 山口裕資, 小川勇, 出原敏孝, O. Dumbrajs
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Gyrotron FU CW GIII における電子ビーム特性の発振に及ぼす影響の解明2013

    • Author(s)
      川瀬樹, 立松芳典, 市岡亮一, 山口裕資, 印牧知廣, 出原敏孝, 小川勇, 斉藤輝雄
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Gyrotron FU CW GIII 位置調整による出力向上2013

    • Author(s)
      市岡亮一, 立松芳典, 川瀬樹, 山口裕資, 印牧知廣, 出原敏孝, 小川勇, 斉藤輝雄
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] 周波数連続可変機能の実現を目指したジャイロトロンの動作特性2013

    • Author(s)
      桑原太貴, 山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄, 小寺政輝,笠純, 小川勇, 出原敏孝
    • Organizer
      日本物理学会2013年秋季大会
    • Place of Presentation
      徳島大学常三島キャンパス
    • Year and Date
      20130925-20130928
  • [Presentation] Power improvement on Gyrotron FU CW GIII2013

    • Author(s)
      Y.Tatematsu, T.Kawase, R.Ichioka, Y.Yamaguchi, I.Ogawa, R.Ikeda, T.Idehara, T.Saito
    • Organizer
      38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • Place of Presentation
      Congress Center Mainz (Rheingoldhalle) , Mainz, Germany
    • Year and Date
      20130901-20130906
  • [Presentation] Experimental verification of a self-consistent calculation for continuous frequency-tune with a 400 GHz band second harmonic gyro-BWO2013

    • Author(s)
      Y.Yamaguchi, Y.Tatematsu, T.Saito, T.Kuwahara, R.Ikeda, I.Ogawa, T.Idehara, O.Dumbrajs
    • Organizer
      38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • Place of Presentation
      Congress Center Mainz (Rheingoldhalle) , Mainz, Germany
    • Year and Date
      20130901-20130906

URL: 

Published: 2015-05-28  

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