有限電荷効果を抑制したテラヘルツ帯ジャイロトロン用小型大電流電子銃の開発

• 研究課題/領域番号: 23656237
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 斉藤 輝雄 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (80143163)
• 研究分担者: 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)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2012年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2011年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: ジャイロトロン / テラヘルツ / 電子銃 / 国際研究者交流 / 有限電荷効果の抑制 / 2次高調波単独発振 / ロシア / 国際研究者交流、ロシア連邦 / 光源技術 / 子デバイス・電子機器 / テラヘルツジャイロトロン

研究概要

本研究では、テラヘルツ帯高出力発振管ジャイロトロンにおいて、2次高調波では 0.4 THz 帯、100 kW 級、基本波では 0.3 THz 帯、200 kW 級のジャイロトロンを実現するための有限電荷効果を抑制した小型大電流電子銃を設計する定量的手法を確立した。この手法による運転条件の最適化により、周波数 389 GHz、出力 83 kW の 2 次高調波単独発振出力を得ることに成功した。ついで、300 GHz 帯基本波ジャイロトロン用電子銃を製作し、200 kW以上の発振に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Formation of a laminar electron flow for 300 GHz high-power pulsed gyrotron (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Teruo Saito, Ryosuke Ikeda, Jagadish C Mudiganti, Isamu Ogawa and Toshitaka Idehara
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 19 ページ: 113113-113113
  • NAID: 120006694067
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.4768959
• [雑誌論文] Observation of Dynamic Interactions between Fundamental and Second-Harmonic Modes in a High-Power Sub-Terahertz Gyrotron Operating in Regimes of Soft and Hard Self-Excitation (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruo Saito, Yoshinori Tatematsu, Yuusuke Yamaguchi, Shinji Ikeuchi, Shinya Ogasawara, Naoki Yamada, Ryosuke Ikeda, Isamu Ogawa, Toshitaka Idehara
  • 雑誌名: Phys. Rev. Lett 巻: 109 ページ: 155001-155001
  • NAID: 120004966688
• [雑誌論文] Generation of High Power Sub-THz Radiation from a Gyrotron with Second Harmonic Oscillation (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruo Saito, Naoki Yamada,Shinji Ikeuchi,Shinya Ogasawara, Yoshinori Tatematsu, Ryosuke Ikeda, Isamu Ogawa, Toshitaka Idehara, Vladimir N. Manuilov, Takashi Shimozuma,Shin Kubo,Masaki Nishiura,Kenji Tanaka, and Kazuo Kawahata
  • 雑誌名: Phys. Plasmas 巻: 19 ページ: 63106-63106
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.4729316
• [雑誌論文] Formation of Laminar Electron Flow for a High-Power Sub-THz Gyrotron (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuusuke YAMAGUCHI, Yoshinori TATEMATSU, Teruo SAITO, Ryosuke IKEDA, Jagadish C. MUDIGANTI, Isamu OGAWA and Toshitaka IDEHARA
  • 雑誌名: Plasma Fusion Res 巻: 7 ページ: 1206003-1206003
  • NAID: 130002059610
• [雑誌論文] New Power Records of Sub-Terahertz Gyrotron with Second-Harmonic Oscillation (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruo SAITO, Shinya OGASAWARA, Naoki YAMADA, Shinji IKEUCHI, Yoshinori TATEMATSU, Ryosuke IKEDA, Isamu OGAWA and Vladimir N. MANUILOV
  • 雑誌名: Plasma Fusion Res 巻: 7 ページ: 1206003-1206003
  • NAID: 130002059611
• [雑誌論文] Formation of a laminar electron flow for 300GHz high-power pulsed gyrotron (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuusuke Yamaguchi
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 19 号: 11
  • DOI: 10.1063/1.4768959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Observation of Dynamic Interactions between Fundamental and Second-Harmonic Modes in a High-Power Sub-Terahertz Gyrotron Operating in Regimes of Soft and Hard Self-Excitation (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruo Saito
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 109 号: 15
  • DOI: 10.1103/physrevlett.109.155001
  • NAID: 120004966688
  • 査読あり
• [雑誌論文] Generation of high power sub-terahertz radiation from a gyrotron with second harmonic oscillation (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruo Saito
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 巻: 18 号: 6
  • DOI: 10.1063/1.4729316
  • NAID: 120004966686
  • 査読あり
• [雑誌論文] Formation of Laminar Electron Flow for a High-Power Sub-THz Gyrotron (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuusuke YAMAGUCHI, Yoshinori TATEMATSU, Teruo SAITO, Ryosuke IKEDA, Jagadish C. MUDIGANTI, Isamu OGAWA and Toshitaka IDEHARA
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 1205004-1205004
  • DOI: 10.1585/pfr.7.1205004
  • NAID: 130002059610
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [雑誌論文] New Power Records of Sub-Terahertz Gyrotron with Second-Harmonic Oscillation (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruo SAITO, Shinya OGASAWARA, Naoki YAMADA, Shinji IKEUCHI, Yoshinori TATEMATSU, Ryosuke IKEDA, Isamu OGAWA and Vladimir N
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 7 ページ: 1206003-1206003
  • DOI: 10.1585/pfr.7.1206003
  • NAID: 130002059611
  • ISSN: 1880-6821
  • 査読あり
• [学会発表] サブテラヘルツ帯2次高調波ジャイロトロンの高出力発振と非線形モード間相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉藤輝雄
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会、28pEC-1
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] テラヘルツ帯ジャイロトロンの高性能化へ向けた電子銃設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口裕資、立松芳典、斉藤輝雄、池田亮介、小川勇、出原敏孝
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会、28pEC-2
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 300 GHz帯高出力パルスジャイロトロンの開発II (2013)
  • 著者名/発表者名: 池内真司、山口裕資、斉藤輝雄、立松芳典、池田亮介、小川勇、出原敏孝
  • 学会等名: 日本物理学会 第68回年次大会、28pEC-3
  • 発表場所: 東広島市
  • 年月日: 2013-03-28
• [学会発表] 300 GHz帯高出力パルスジャイロトロンの開発II (2013)
  • 著者名/発表者名: 池内 真司
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 東広島市
• [学会発表] サブテラヘルツ帯２次高調波ジャイロトロンの高出力発振と非線形モード間相互作用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 齊藤 輝雄
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 東広島市
  • 招待講演
• [学会発表] テラヘルツ帯ジャイロトロンの高性能化へ向けた電子銃設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口 裕資
  • 学会等名: 日本物理学会第68回年次大会
  • 発表場所: 東広島市
• [学会発表] 300 GHz, 100 kW 級パルスジャイロトロンの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口裕資、池内真司、斉藤輝雄、立松芳典、池田亮介、小川勇、出原敏孝
  • 学会等名: 第29回プラズマ・核融合学会年会、29pB03
  • 発表場所: 春日市
  • 年月日: 2012-11-29
• [学会発表] Mode Competition and Cooperation in High Power Sub-THz Gyrotrons (2012)
  • 著者名/発表者名: Teruo Saito, Naoki Yamada, Shinji Ikeuchi, Shinya Ogasawara, Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatetmatsu, Ryosuke Ikeda, and Isamu Ogawa
  • 学会等名: 37th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, Tue-A-3-4
  • 発表場所: Wollongong (Australia)
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] Development of a High-Power 295 GHz Fundamental-Harmonic Gyrotron (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, T. Saito, Y. Tatematsu, S. Ikeuchi, N. Yamada, R. Ikeda, Ogawa and T. Idehara
  • 学会等名: 37th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, Tue-A-3-5
  • 発表場所: Wollongong (Australia)
  • 年月日: 2012-09-25
• [学会発表] 300 GHz 高出力パルスジャイロトロンの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口裕資、池内真司、斉藤輝雄、立松芳典、山田尚輝、池田亮介、小川勇、出原敏孝
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会、18aFJ-1
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] サブテラヘルツ帯高出力パルスジャイロトロンのモード間相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池内真司、斉藤輝雄、立松芳典、小笠原慎弥、山田尚輝、山口裕資、池田亮介、小川勇、出原敏孝
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会、18aFJ-2
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2012-09-18
• [学会発表] マグネトロン入射型電子銃によるラミナー電子流の形成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口裕資、立松芳典, 斉藤輝雄、池田亮介、J. C. Mudianti、小川 勇、出原敏孝
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会、25pYE-6
  • 発表場所: 神戸市
  • 年月日: 2012-03-25
• [学会発表] Formation of laminar electron flow for 300 GHz high-power pulsed gyrotron (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, T. Saito, R. Ikeda, J. C. Mudiganti, I. Ogawa, T. Idehara
  • 学会等名: The 4th International Workshop on Far Infrared Technologies 9a-7
  • 発表場所: 福井市(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-09
• [学会発表] 300 GHz, 100 kW 級パルスジャイロトロンの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口 裕資
  • 学会等名: 第29回プラズマ・核融合学会年会
  • 発表場所: 春日市
• [学会発表] サブテラヘルツ帯高出力パルスジャイロトロンのモード間相互作用 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池内 真司
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜市
• [学会発表] 300 GHz 高出力パルスジャイロトロンの開発 (2012)
  • 著者名/発表者名: 山口 裕資
  • 学会等名: 日本物理学会2012年秋季大会
  • 発表場所: 横浜市
• [学会発表] Mode Competition and Cooperation in High Power Sub-THz Gyrotrons (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Saito
  • 学会等名: 37th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Wollongong (Australia)
• [学会発表] Development of a High-Power 295 GHz Fundamental-Harmonic Gyrotron (2012)
  • 著者名/発表者名: Y.Yamaguchi
  • 学会等名: 37th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Wollongong (Australia)
• [学会発表] LHDにおける共同トムソン散乱への適用を目指したサブテラヘルツ帯ジャイロトロンによる高出力発振の実証 (2011)
  • 著者名/発表者名: 斉藤輝雄、立松芳典、山田尚輝、池田亮介、山口裕資、小川 勇、出原 敏孝、V. N. Manuilov、小笠原慎弥、下妻隆、久保伸、西浦正樹、田中謙治、川端一男
  • 学会等名: Plasma Conference 2011、24E06
  • 発表場所: 金沢市(招待講演)
  • 年月日: 2011-11-24
• [学会発表] 300 GHz 高出力パルスジャイロトロンの実現に向けた電子銃開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山口裕資、立松芳典、斉藤輝雄、山田尚輝、池田亮介、Jagadish C. Mudiganti、小川 勇、出原敏孝
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] サブテラヘルツ帯の高出力パルスジャイロトロンの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田尚輝、斉藤輝雄、立松芳典、池内真司、山口裕資、池田亮介、小川 勇、出原敏孝、小笠原慎弥、久保 伸、下妻 隆、田中謙治、西浦正樹、V. N. Manuilov
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 金沢市
  • 年月日: 2011-11-22
• [学会発表] Development of high power sub terahertz power source with a gyrotron for application to CTS measurement (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, Y. Tatematsu, N. Yamada, S. Ogasawara, T. Idehara, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka, M. Nishiura, K. Kawahata, V. N. Manuilov
  • 学会等名: 15th International Symposium on Laser-Aided Plasma Diagnostics, T11
  • 発表場所: Jeju, Korea.
  • 年月日: 2011-10-11
• [学会発表] Design of MIG for 300 GHz High-Power Pulsed Gyrotron (2011)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, N. Yamada, T. Saito, R. Ikeda, J. C. Mudiganti, I. Ogawa, T. Idehara
  • 学会等名: 36th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, Tu5.1
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 2011-10-04
• [学会発表] High Power Sub-THz Radiation from a Gyrotron with Second Harmonic Oscillation (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, Y. Tatematsu, N. Yamada, S. Ogasawara, Y. Yamaguchi, T. Idehara, V. N. Manuilov
  • 学会等名: 36th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves, W3A.5
  • 発表場所: Houston, USA
  • 年月日: 2011-10-03
• [学会発表] Development of high power gyrotrons in the sub terahertz region for application to CTSMeasurement (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Saito, Y. Tatematsu, N. Yamada, S. Ogasawara, R. Ikeda, I. Ogawa, T. Idehara, V. N. Manuilov
  • 学会等名: 8th International Workshop on Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications(招待講演), S5
  • 発表場所: Nizhny Novgorod, Russia
  • 年月日: 2011-07-14
• [学会発表] Development of high power gyrotrons in the sub terahertz region for application to CTS measurement
  • 著者名/発表者名: T. Saito
  • 学会等名: 8th International Workshop on Strong Microwavesand Terahertz Waves: Sources and Applications(招待講演)
  • 発表場所: Nizhny Novgorod, Russia
• [学会発表] Design of MIG for 300 GHz High-Power Pulsed Gyrotron
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi
  • 学会等名: 36th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Houston, USA
• [学会発表] 300 GHz 高出力パルスジャイロトロンの実現に向けた電子銃開発
  • 著者名/発表者名: 山口裕資
  • 学会等名: Plasma Conference 2011
  • 発表場所: 石川県立音楽堂（金沢市）
• [学会発表] LHDにおける共同トムソン散乱への適用を目指したサブテラヘルツ帯ジャイロトロンによる高出力発振の実証
  • 著者名/発表者名: 斉藤輝雄
  • 学会等名: Plasma Conference 2011(招待講演)
  • 発表場所: 石川県立音楽堂（金沢市）
• [学会発表] Formation of laminar electron flow for 300 GHz high-power pulsed gyrotron
  • 著者名/発表者名: Y. Yamaguchi
  • 学会等名: The 4th International Workshop on Far Infrared Technologies(招待講演)
  • 発表場所: 福井大学（福井市）
• [学会発表] マグネトロン入射型電子銃によるラミナー電子流の形成
  • 著者名/発表者名: 山口裕資
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 関西学院大学（神戸市）
• [備考]
  • URL: http://fir.u-fukui.ac.jp/
• [備考] 国立大学法人 福井大学 遠赤外領域開発研究センター
  • URL: http://fir.u-fukui.ac.jp/