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テラヘルツ帯ジャイロトロンの高出力・高効率化を実現する低分散ラミナー電子流の形成

研究課題

研究課題/領域番号 25820138
研究種目

若手研究(B)

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

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)

研究協力者 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)
斉藤 輝雄  福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (80143163)
研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2014年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードジャイロトロン / テラヘルツ / マグネトロン入射型電子銃 / ラミナー流 / 多周波数発振 / 協同トムソン散乱 / ポジトロニウム
研究成果の概要

テラヘルツ帯ジャイロトロンの高出力化・高効率化には,共振器へ入射する電子ビームのラミナー性を改善し,速度分散を低減する必要がある.本研究では,ラミナー電子ビームを生成する電子銃の設計手法を構築した.
数値計算により,ラミナー性を改善する特徴的な静電ポテンシャル分布を見出し,電子銃設計に適用した.その結果,300 GHz 帯パルスジャイロトロンの高出力化(最高出力 246 kW,効率 27%)に成功した.また,非常に広い動作領域で低速度分散を維持できるラミナー流の特徴を生かし,162 GHz から 265 GHz までの 10 の周波数で発振可能な多周波数ジャイロトロンの開発に寄与した.

報告書

(3件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2015 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] High-power pulsed gyrotron for 300 GHz-band collective Thomson scattering diagnostics in the Large Helical Device2015

    • 著者名/発表者名
      Yuusuke Yamaguchi, Teruo Saito, Yoshinori Tatematsu, Shinji Ikeuchi, Vladimir N. Manuilov, Jun Kasa, Masaki Kotera, Toshitaka Idehara, Shin Kubo, Takashi Shimozuma, Kenji Tanaka and Masaki Nishiura
    • 雑誌名

      Nuclear Fusion

      巻: 55 号: 1 ページ: 013002-013002

    • DOI

      10.1088/0029-5515/55/1/013002

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Characteristics of the mode converter of Gyrotron FU CW GII radiating Gaussian beams in both the fundamental and second harmonic frequency bands2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Tatematsu, Y.Yamaguchi, T.Idehara, T.Kawase, I.Ogawa, T.Saito, T.Fujiwara
    • 雑誌名

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      巻: 35 号: 6-7 ページ: 517-524

    • DOI

      10.1007/s10762-014-0072-1

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Analysis of oscillation characteristics and optimal conditions for high power operation of Gyrotron FU CW GIII2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Tatematsu, Y.Yamaguchi, T.Kawase, R.Ichioka, I.Ogawa, T.Saito, T.Idehara
    • 雑誌名

      Physics of Plasmas

      巻: 21 号: 8

    • DOI

      10.1063/1.4893417

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of second harmonic gyrotrons, Gyrotron FU CW GII and Gyrotron FU CW GIII, equipped with internal mode converters2014

    • 著者名/発表者名
      Y.Tatematsu, Y.Yamaguchi, T.Idehara, T.Kawase, R.Ichioka, I.Ogawa, T.Saito, T.Fujiwara
    • 雑誌名

      Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves

      巻: 35 号: 2 ページ: 169-178

    • DOI

      10.1007/s10762-014-0048-1

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Broadband Continuously Frequency Tunable Gyrotron for 600 MHz DNP-NMR Spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      R.Ikeda, Y.Yamaguchi, Y.Tatematsu, T.Idehara, I.Ogawa, T.Saito, Y. Matsuki, T.Fujiwara
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 9 号: 0 ページ: 1206058-1206058

    • DOI

      10.1585/pfr.9.1206058

    • NAID

      130005089499

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Experiment for Over 200 kW Oscillation of a 295 GHz Pulse Gyrotron2013

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamaguchi, T. Saito, Y. Tatematsu, S. Ikeuchi, J. Kasa, M. Kotera, I. Ogawa, T. Idehara, S. Kubo, T. Shimozuma, M. Nishiura and K. Tanaka
    • 雑誌名

      Plasma and Fusion Research

      巻: 8 号: 0 ページ: 1205165-1205165

    • DOI

      10.1585/pfr.8.1205165

    • NAID

      130003392937

    • ISSN
      1880-6821
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 400 GHz帯周波数連続可変ジャイロトロンFU CW GIVの発振特性II2015

    • 著者名/発表者名
      小寺政輝,山口裕資,立松芳典,軍司海,桑原太 貴,笠純,近藤智哉,田辺安文,斉藤輝雄
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-25
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 多周波発振ジャイロトロン対応マグネトロン入射型 電子銃の開発2015

    • 著者名/発表者名
      山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄,小寺政輝,笠純, 田邉優文,松井俊英,市岡亮一,寺島弘貴
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] LHDにおける300 GHz帯CTS計測用コルゲート導波 管の伝送効率評価2015

    • 著者名/発表者名
      笠純,近藤智哉,軍司海,山口裕資,斉藤輝雄,立 松芳典,出原敏孝,久保伸,下妻隆,田中謙治,西浦正樹
    • 学会等名
      日本物理学会 第70回年次大会
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2015-03-24
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Oscillation Characteristics of a 400 GHz Band Frequency Tunable Gyrotron FU CW GIV2014

    • 著者名/発表者名
      M. Kotera, Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, K. Gunji, T. Kuwahara, J. Kasa, T. Kondo and T. Saito
    • 学会等名
      Plasma 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Advancement of Oscillation Efficiency by Electron Beam Quality Improvement in Gyrotron FU CW GIA2014

    • 著者名/発表者名
      R. Ichioka, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, T. Matsui, K. Terashima, M. Tanabe, T. Kanemaki, T. Idehara and T. Saito
    • 学会等名
      Plasma 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Evaluation of Electron Beam Properties in Sub-THz Gyrotron Experiments2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, J. Kasa, K. Terashima, R. Ichioka, T. Kuwahara, M. Kotera, T. Matsui, M. Tanabe, T. Kondo, K. Gunji, V. N. Manuilov and T. Saito
    • 学会等名
      Plasma 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Design for Power Enhancement of a Gyrotron for Practical Use in Collective Thomson Scattering Diagnostic in LHD2014

    • 著者名/発表者名
      J. Kasa, Y. Yamaguchi, T. Kondo, T. Saito, Y. Tatematsu, T. Idehara, S. Kubo, T. Shimozuma, K. Tanaka and M. Nishiura
    • 学会等名
      Plasma 2014
    • 発表場所
      朱鷺メッセ:新潟コンベンションセンター
    • 年月日
      2014-11-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] High Power Oscillation Experiment of a Prototype Gyrotron for 300 GHz Band Collective Thomson Scattering Diagnostics in LHD2014

    • 著者名/発表者名
      Teruo Saito, Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Jun Kasa, Masaki Kotera, Shinji Ikeuchi, Toshitaka Idehara, Shin Kubo, Takashi Shimozuma, Kenji Tanaka and Masaki Nishiura
    • 学会等名
      39th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      The University of Arizona, Tucson, AZ, USA
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Sub-THz gyrotrons with special functions of frequency control for applications to DNP-NMR spectroscopy2014

    • 著者名/発表者名
      T. Idehara, Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, E. Khutoryan, A. Kuleshov, K. Ueda, Y. Matsuki and T. Fujiwara
    • 学会等名
      39th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      The University of Arizona, Tucson, AZ, USA
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of a multiple-frequency gyrotron, Gyrotron FU CW GV2014

    • 著者名/発表者名
      Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, R. Ichioka, I. Ogawa, T. Idehara and T. Saito
    • 学会等名
      39th Int. Conf. on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      The University of Arizona, Tucson, AZ, USA
    • 年月日
      2014-09-17
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Development of a High Power 300 GHz Band Gyrotronfor Collective Thomson Scattering Diagnostics in LHD2014

    • 著者名/発表者名
      T. Saito, Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, J. Kasa, M. Kotera, T. Idehara, S. Kubo, T. Shimozuma, K.Tanaka and M.Nishiura
    • 学会等名
      The 9th Int. Workshop “Strong Microwaves and Terahertz Waves: Sources and Applications”
    • 発表場所
      Nizhny Novgorod, Russia
    • 年月日
      2014-07-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] LHD 協同トムソン散乱計測への適用を目指した 300 GHz 高出力パルスジャイロトロンの設計2014

    • 著者名/発表者名
      山口 裕資,斉藤 輝雄,立松 芳典,笠 純,小寺 政輝,出原 敏孝,久保 伸,下妻 隆, 田中 謙治,西浦 正樹
    • 学会等名
      第10回核融合エネルギー連合講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場
    • 年月日
      2014-06-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Application of a Potential Profile for Controlling the Beam Laminarity in a Magnetron Injection Gun

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, T. Saito, R. Ikeda, I. Ogawa and T. Idehara
    • 学会等名
      38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Experimental Verification of a Self-Consistent Calculation for Continuous Frequency-Tune with a 400 GHz Band Second Harmonic Gyro-BWO

    • 著者名/発表者名
      Y. Yamaguchi, Y. Tatematsu, T. Saito, T. Kuwahara, R. Ikeda, I. Ogawa, T. Idehara and O. Dumbrajs
    • 学会等名
      38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Experiment for Over 200 kW Oscillation of a 295 GHz Pulse Gyrotron

    • 著者名/発表者名
      Teruo Saito, Yuusuke Yamaguchi, Shinji Ikeuchi, Yoshinori Tatematsu, Ryosuke Ikeda, Isamu Ogawa, Toshitaka Idehara, Shin Kubo, Takashi Shimozuma, Masaki Nishiura, Kenji Tanaka
    • 学会等名
      38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
    • 発表場所
      Mainz, Germany
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 学会等名
      日本物理学会 2013年 秋季大会
    • 発表場所
      徳島大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] サ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

    • 著者名/発表者名
      山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄,桑原太貴,小寺政輝,笠純,O. Dumbrajs,池田亮介,小川勇,出原敏孝
    • 学会等名
      第23 回 日本赤外線学会研究発表会
    • 発表場所
      防衛大学校
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] マグネトロン入射型電子銃におけるラミナー電子流の形成機構

    • 著者名/発表者名
      山口裕資,立松芳典,斉藤輝雄,Vladimir N. Manuilov
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第30 回年会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 300 GHz 帯の高出力パルスジャイロトロンの開発

    • 著者名/発表者名
      池内真司,山口裕資,笠純,小寺政輝,斉藤輝雄,立松芳典, 小川勇,出原敏孝
    • 学会等名
      プラズマ・核融合学会 第30 回年会
    • 発表場所
      東京工業大学 大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of a 400 GHz Band Frequency-Tunable Second-Harmonic Gyro-BWO

    • 著者名/発表者名
      Yuusuke Yamaguchi, Yoshinori Tatematsu, Teruo Saito, Taiki Kuwahara, Masaki Kotera, Jun Kasa, Tomohiro Kanemaki, Isamu Ogawa, Toshitaka Idehara and Olgierd Dumbrajs
    • 学会等名
      The 5th International Workshop on Far-Infrared Technologies 2014
    • 発表場所
      福井大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Development of Gyrotron FU CW G-series

    • 著者名/発表者名
      Y. Tatematsu, Y. Yamaguchi, T. Kawase, R. Ichioka, T. Muratsubaki, S. Masuta, M. Miwa, T. Idehara, I. Ogawa and T. Saito
    • 学会等名
      The 5th International Workshop on Far-Infrared Technologies 2014
    • 発表場所
      福井大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 300 GHz 高出力パルスジャイロトロンの開発 III

    • 著者名/発表者名
      山口裕資,池内真司,笠純,小寺政輝,斉藤輝雄,立松芳典,小川勇,出原敏孝
    • 学会等名
      日本物理学会 第69回年次大会
    • 発表場所
      東海大学 湘南キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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