| 研究概要 |
出力が1ギガワットに迫る大強度電磁波源は,その電場の強さゆえに,パルス幅が100ナノ秒を超えると発生・伝播領域で絶縁破壊を起こし,発生効率が著しく減少する。N.S.Ginzburg氏によって提案された超放射機構は新しい超短パルス電磁波放射機構で,絶縁破壊が起きる前に現象が終わる。効率の面からも大強度電磁波源への応用が期待できる。本研究室とGinzburg氏等との超放射に関する共同研究の中で,新たにビームのエネルギー・電流波形の時間的発展を制御することで,超放射の放射効率が増大するとの理論的予想を得,本研究では,大強度電子ビームの波形整形技術の開発と超放射出力の増大を試みた。実験では,工作上有利でかつ超放射機構の実証例のない低周波のSバンド後進波型共鳴管を使用した.まず,超放射を検証するため,共鳴管を設計・製作し,パラメーターの最適化等の改良を重ねた結果,出力約300MW,周波数5GHz,パルス巾5ns,発生モードTMO1の超放射理論で期待された電磁波の発生を得た。一方,大強度電子ビームの波形整形については,ビーム伝播容器途中に空洞を挿入して波形整形することを試みた。その結果,エネルギー波形は同軸空洞で(原理は自動加速に同じ),電流波形は大口径空洞を用いて(空間電荷制限電流の応用)整形することに成功した。空洞に入射する波形の影響が大きく整形の程度は限定されるが,簡便な方式でエネルギー・電流波形の時間的変化を制御できる。エネルギー波形整形された電子ビームを用いて,電磁波放射実験を行った結果,エネルギー波形は電磁波出力に影響を及ぼし,出力に関して約2割程度の上昇を得た。この結果,以下の点が明らかになった。後進波管を用い,5GHz,300MWの超放射実現に成功した。電子ビームのエネルギー波形の時間的変化を制御することにより超放射出力は増大する。
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