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広周波数帯域でガウスビーム出力するサブテラヘルツ帯ジャイロトロンの実証

研究課題

研究課題/領域番号 17K05725
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 プラズマ科学
研究機関福井大学

研究代表者

立松 芳典  福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (50261756)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワードマルチ周波数ジャイロトロン / 広周波数発振 / 2次高調波発振 / サブテラヘルツ / ガウスビーム出力 / 広周波数帯発振 / 2次高調波発振 / ジャイロトロン / ガウスビーム / 広周波数帯
研究成果の概要

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開発した。同一のモード変換器でガウスビームに変換できる9つの2次高調波を選定し、発振試験を行い、そのうちの8つのモード及び他の1つあわせて9つの周波数でガウスビーム出力できることを実証した。このうち4つの周波数では2次高調波単独発振が得られた。また、同じジャイロトロンで10の基本波モードを観測し、そのうち5つの周波数帯について周波数が連続的に変化することを実証した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

広周波数帯でガウスビーム出力するジャイロトロンが実現可能であることを示した。これにより、周波数のファインチューニングが可能になるのと同時に、いろいろな試料に対して適用が可能になるため、分光分野をはじめとして、多くの分野での周波数依存を調べる学術研究にジャイロトロンを応用できるようになった。また、一般的に電磁波を用いた研究において、空間分解能は波の波長程度であるので、波長を小さくする、すなわち周波数を大きくすることで、空間分解能を改善できる。このため、サブテラヘルツ帯2次高調波発振の高周波数ジャイロトロン応用は、広い分野の学術研究の進展につながる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (40件)

すべて 2020 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 14件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Development of Gyrotron FU CW GVII: a Second Harmonic, Multifrequency Gyrotron that Radiates Gaussian Beams2020

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tatematsu, Yuusuke Yamaguchi, Masafumi Fukunari, Kyoya Takayama, Yuto Maeda, Tatsuya Ueyama, Taisei Ogura, Kazuki Nakagawa, Ryota Kamiya, Shingo Ito, Ryotaro Okamoto, Teruo Saito
    • 雑誌名

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      巻: 41 号: 5 ページ: 576-589

    • DOI

      10.1007/s10762-020-00681-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Oscillation Characteristics of a High Power 300 GHz Band Pulsed Gyrotron for Use in Collective Thomson Scattering Diagnostics2019

    • 著者名/発表者名
      T. Saito, S. Tanaka, R. Shinbayashi, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, M. Fukunari, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka and M. Nishiura
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 14 号: 0 ページ: 1406104-1406104

    • DOI

      10.1585/pfr.14.1406104

    • NAID

      130007672322

    • ISSN
      1880-6821
    • 年月日
      2019-06-19
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] An Experimental Investigation of a 0.8 THz Double-Beam Gyrotron2019

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      巻: 40 号: 11-12 ページ: 1114-1128

    • DOI

      10.1007/s10762-019-00629-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Saturation Effects in Frequency Pulling of Gyrotrons Operating in High-Order Axial Modes2018

    • 著者名/発表者名
      Masafumi Fukunari, Gregory S. Nusinovich, Yoshinori Tatematsu, Teruo Saito, and Yuusuke Yamaguchi
    • 雑誌名

      IEEE TRANSACTIONS ON PLASMA SCIENCE

      巻: 46 ページ: 2848-2855

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sub-Terahertz wireless power transmission using 303 GHz rectenna and 300 kW-class gyrotron2018

    • 著者名/発表者名
      Sei Mizojiri, Kohei Shimamura, Masafumi Fukunari, Shunsuke Minakawa, Shigeru Yokota, Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Teruo Saito
    • 雑誌名

      IEEE Microwave and Wireless Components Letters

      巻: 28 ページ: 834-836

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Recent progress in development and application of sub-THz gyrotrons in University of Fukui2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tatematsu
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 195 ページ: 01018-01018

    • DOI

      10.1051/epjconf/201819501018

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 福井大学におけるジャイロトロンの開発と応用2020

    • 著者名/発表者名
      立松芳典
    • 学会等名
      レーザー学会学術講演会第40回年次大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of a Second Harmonic Multi-Frequency Gaussian Beam Output Gyrotron FU CW GVII2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tatematsu, Kyoya Takayama, Yuto Maeda, Tatsuya Ueyama, Taisei Ogura, Kazuki Nakagawa, Ryota Kamiya, Masafumi Fukunari, Yuusuke Yamaguchi, and Teruo Saito
    • 学会等名
      44th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 二次高調波多周波数ガウスビーム出力ジャイロトロンの電子ビーム入射位置最適化による発振 出力の向上2019

    • 著者名/発表者名
      上山達也,中川和輝,伊藤慎悟,岡本瞭太郎,福成雅史,山口裕資,斉藤輝雄,立松芳典
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第36回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 二次高調波多周波数ガウスビーム出力ジャイロトロンにおける二重窓を用いた二次高調波モード出力の摘出2019

    • 著者名/発表者名
      中川和輝,上山達也,伊藤慎吾,岡本瞭太郎,福成雅史,山口裕資,斉藤輝雄,立松芳典
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第36回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Gyrotron FU CWGⅦ におけるジャイロトロン管軸位置調整による発振出力の向上2019

    • 著者名/発表者名
      伊藤慎悟,上山達也,中川和輝,岡本瞭太郎,福成雅史,山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      2019年度日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 遠赤センターでの取り組み:現状と展望(ジャイロトロン開発関係)2019

    • 著者名/発表者名
      立松芳典
    • 学会等名
      第1回高出力遠赤外光・分子物質科学研究会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 400 GHz 帯TE8,3/TE8,5 モードの単独発振を目指した複合共振器ジャイロトロンの開発2019

    • 著者名/発表者名
      小椋大聖,福成雅史,渡邉将翔,三ツ本涼太,金子大輝,内山裕二,山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      第28 回(2019 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 超多周波数発振ジャイロトロンの実現に向けた二段共振器の導入2019

    • 著者名/発表者名
      山口裕資,三ツ本涼太,渡邉将翔,小椋大聖,福成雅史,金子大輝,神谷亮汰,中川和輝,上山達也,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      第28 回(2019 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 300GHz 帯高出力ジャイロトロンの開発2019

    • 著者名/発表者名
      斉藤輝雄,山口裕資,福成雅史,立松芳典
    • 学会等名
      第28 回(2019 年度)日本赤外線学会研究発表会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 二段共振器ジャイロトロンにおける二次高調波の超多周波発振の観測2019

    • 著者名/発表者名
      山口裕資,福成雅史,小椋大聖,渡邉将翔,三ツ本涼太,金子大輝,上山達也,中川和輝,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第36回年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 二段共振器搭載ジャイロトロンにおける200-400 GHz 帯の二次高調波超多周波数発振2019

    • 著者名/発表者名
      三ツ本涼太,山口裕資,小椋大聖,福成雅史,渡邉将翔,金子大輝,上山達也,神谷亮汰,中川和輝,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      2019年度日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 二次高調波TE8,3/TE8,5モード複合共振器ジャイロトロンの発振試験2019

    • 著者名/発表者名
      渡邉将翔,小椋大聖, 福成雅史,山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      2019年度日本物理学会北陸支部 定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Development of sub THz gyrotrons in wide frequency band in FIR UF2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, M. Fukunari, K. Takayama, Y. Maeda, T. Ogura, T. Ueyama, K. Nakagawa, R. Kamiya, S. Sasano, Y. Wakabayashi and T. Saito
    • 学会等名
      The 7th International Workshop on Far-Infrared Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Development of a Second Harmonic Multi-Frequency Gyrotron with Gaussian Beam Output, Gyrotron FU CW GVII2019

    • 著者名/発表者名
      T. Ueyama, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, K. Takayama, Y. Maeda, T. Ogura, K. Nakagawa, R. Kamiya, J. Sasano, Y. Wakabayashi, M. Fukunari, T. Saito
    • 学会等名
      The 7th International Workshop on Far-Infrared Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Design Improvement of a Complex-Cavity resonator for the 400 GHz Second-Harmonic Gyrotron2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Maeda, T. Ogura, J. Sasano, M. Fukunari, Y. Yamaguchi, M. Tao, Y. Tatematsu, T. Saito
    • 学会等名
      The 7th International Workshop on Far-Infrared Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Super-Multiple Frequency Oscillations with a Complex-Cavity Gyrotron2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamaguchi, T. Ogura, M. Fukunari, J. Sasano, T. Ueyama, Y. Maeda, K. Takayama, Y. Tatematsu and T. Saito
    • 学会等名
      The 7th International Workshop on Far-Infrared Technologies
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 二段共振器ジャイロトロンにおける 110 ~ 220-GHz 帯の超多周波数発振2019

    • 著者名/発表者名
      山口 裕資,小椋 大聖,福成 雅史,笹野 準貴,上山 達也,前田 悠斗,高山 京也,立松 芳典,斉藤 輝雄
    • 学会等名
      日本物理学会第74回年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a Second Harmonic Multi-Frequency Gyrotron with Gaussian Beam Output2018

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tatematsu, Kyoya Takayama, Yuto Maeda, Tatsuya Ueyama, Taisei Ogura, Masafumi Fukunari, Yuusuke Yamaguchi, and Teruo Saito
    • 学会等名
      43rd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Observation of Increased Number of Frequency Steps in Multi-Frequency Oscillations with a Two-Cavity Gyrotron2018

    • 著者名/発表者名
      Yuusuke Yamaguchi, Masafumi Fukunari, Taisei Ogura, Tatsuya Ueyama, Yuto Maeda, Kyoya Takayama, Yoshinori Tatematsu and Teruo Saito
    • 学会等名
      43rd International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent progress in development and application of sub-THz gyrotrons in University of Fukui2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tatematsu
    • 学会等名
      3rd International Conference Terahertz and Microwave Radiation: Generation, Detection and Applications
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 3rd International Conference Terahertz and Microwave Radiation: Generation, Detection and Applications2018

    • 著者名/発表者名
      上山達也, 高山京也, 中川和輝, 前田悠斗, 小椋大聖, 神谷亮汰, 笹野準貴, 若林優次, 福成雅史, 山口裕資, 斉藤輝雄, 立松芳典
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 400 GHz帯二次高調波ジャイロトロンにおけるTE8,4/TE8,5モード複合共振器の実験的検証2018

    • 著者名/発表者名
      小椋大聖, 福成雅史, 前田悠斗, 上山達也, 高山京也, 峠正範, 山口裕資,立松芳典, 斉藤輝雄
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次高調波多周波数ガウスビーム出力ジャイロトロンのモード変換器設計及びビーム形状計測2018

    • 著者名/発表者名
      高山京也,立松芳典,上山達也,中川和輝,前田悠斗,小椋大聖,神谷亮汰,笹野準貴,若林優次,山森英智,峠正範,青山直樹,川﨑孝俊,山口裕資,福成雅史,斉藤輝雄
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 複合共振器搭載ジャイロトロンにおける超多周波発振の観測2018

    • 著者名/発表者名
      山口裕資,小椋大聖,上山達也,前田悠斗,高山京也,福成雅史,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 400 GHz帯二次高調波ジャイロトロンにおける複合共振器の改良2018

    • 著者名/発表者名
      前田悠斗,福成雅史,小椋大聖,笹野準貴,若林優次,峠正範,山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] サブミリ波ジャイロトロン開発と応用2018

    • 著者名/発表者名
      立松芳典
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会第35回年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Study on Starting Current and Oscillation Frequency of a Multi-Frequency Tunable Gyrotron2017

    • 著者名/発表者名
      M. Fukunari, N. Ryskin, A. Rozhnev, K. Takayama, Y. Maeda, M. Iizawa, Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, and T. Saito
    • 学会等名
      Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Experimental Demonstration of Multi-Frequency-Band Frequency Tunability with Gyrotron FU CW XA2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshinori Tatematsu, Moe Iizawa, Yuto Maeda, Kyoya Takayama, Masafumi Fukunari, Yuusuke Yamaguchi, Teruo Saito
    • 学会等名
      42nd international conference on infrared, millimeter and terahertz waves
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Frequency Step-Tuning Experiment of a Second-Harmonic Gyrotron from 270 to 420-GHz2017

    • 著者名/発表者名
      Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Kyoya Takayama, Moe Iizawa, Yuto Maeda, Masafumi Fukunari, Teruo Saito
    • 学会等名
      42nd international conference on infrared, millimeter and terahertz waves
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Development of Magnetron-Injection Gun for Sub-THz Second-Harmonic Multi-Frequency Gyrotron with Gaussian Beam Output2017

    • 著者名/発表者名
      Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Yuto Maeda, Kyoya Takayama, Tatsuya Ueyama, Taisei Ogura, Masafumi Fukunari, Teruo Saito
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Evaluation of Stable Operating Conditions for Sub-THz Second-Harmonic Multi-Frequency Gyrotron with Gaussian Beam Output2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Maeda, Y. Yamaguchi, K. Takayama, M. Fukunari, T. Ueyama, T. Ogura, Y. Tatematsu, and T. Saito
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Mode selection and Gaussian beam conversion for Sub-THz Second Harmonic Multi-Frequency Gyrotron with Gaussian Beam Output2017

    • 著者名/発表者名
      K. Takayama, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, Y. Maeda, T. Ueyama, T. Ogura, M. Fukunari, and T. Saito
    • 学会等名
      Plasma Conference 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 270~420 GHz二次高調波多周波数ガウスビーム出力ジャイロトロンの実現に向けた発振領域の評価2017

    • 著者名/発表者名
      上山達也,小椋大聖,前田悠斗,高山京也,福成雅史,山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄
    • 学会等名
      2017年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 二次高調波TE8,4/TE8,5モード複合共振器ジャイロトロンの発振特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      小椋大聖, 上山達也, 高山京也, 前田悠斗, 峠正範, 福成雅史, 山口裕資, 立松芳典, 斉藤輝雄
    • 学会等名
      2017年度日本物理学会北陸支部定例学術講演会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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