自己共鳴形ペニオトロン発振管に関する基礎的研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 01460245
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 横尾 邦義 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (60005428)
• 研究分担者: 佐藤 信之 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10178759) ; 畠山 力三 東北大学, 工学部, 助教授 (00108474) ; 小野 昭一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00005232)
• キーワード: ジャイロトロン / ペニオトロン / 自由電子レ-ザ- / サイクロトロン共鳴 / マイクロ波管 / プラズマ加熱

研究概要

本研究は、短波長帯、高効率、高出力発振管として、世界各国で注目を集めている自己共鳴形ペニオトロン発振管の基礎的な実験研究に関するものである。本年度は、その初年度にあたり、次年度以降の実験研究に供するべく、下記項目の研究計画に基づき研究を行った。
1.現有設備に合致した実験管の設計と動作シミュレ-ション
2.自己共鳴条件を満たす高周波回路(位相速度=光速)の設計、試作
3.上記1の実験管に使用する電子銃の設計と試作
4.上記1の実験管に使用する磁場系の設計および整備
上記項目に関し、現在までに行った研究実績を以下に略述する。
1.現有電源(30KV、1A)で動作する自己共鳴ペニオトロン管共振器構造の最適設計を行い、発振周波数10GHz、出力10KW、動作効率80%を実験管の最終目標値として設計を完了した。
2.自己共鳴条件を満たす高周波回路として、マグネトロン構造高周波回路と四重極で構成される開放形高周波回路の両者を採用することとし、その回路設計、モデル回路の試作を行い、両者とも実験管に使用できることを実験的に確認した。また、両者のマグネトロン構造回路については、実験管に使用する共振器の試作を完了した。
3.軸対称回転電子ビ-ムを得るためのカスブ磁場を用いた電子銃の設計、試作、ならびに動作試験を行い、項目1で設計した実験管での動作仕様、30KV、最大ビ-ム電流1Aの得られることを確認した。
4.研究項目1のシミュレ-ション結果より、動作実験に要求される主磁場、カスブ磁場等の磁場系の整備を現有設備を改良して行った。
本年度の研究は、各項目とも記載の通り、ほぼ研究計画通りに進展しており、いずれの共振器を用いた実験管も平成2年度前半の完成が見込まれるので、2年度後半より動作実験が開始できると思われる。

研究成果

• [文献書誌] YOKOO,Kuniyoshi: "Auto-Resonant Peniotron for High Power Millimetre Wave Generation with an Extremely High Efficiency" Conf.Digest of 13th Int.Conf.on IR & MM Waves. 137-138 (1988)
• [文献書誌] 佐藤,信之: "高効率、高出力ミリ波電子管“Auto-Resonant Peniotron"の提案" 電子情報通信学会技術研究報告. 88,342. 41-47 (1988)
• [文献書誌] YOKOO,Kuniyoshi: "Auto-Resonant Peniotron Amplifier Using an Interaction Circuit with a Phase Velocity Slightly Higher than C" Conf.Digest of 14th Int.Conf on IR & MM Waves. 429-430 (1989)
• [文献書誌] YOKOO,Kuniyoshi: "Auto-Resonant Peniotron Oscillator(ARPO)for Generation of Millimetre and Submillimetre Waves" Int.J.Electronics. 67. (1990)
• [文献書誌] 佐藤,信之: "磁場テ-パ-を用いた自己共鳴形ペニオトロン増幅器" 電子情報通信学会技術研究報告. 89,355. 55-62 (1989)
• [文献書誌] 中里,好夫: "4重極を用いた自己共鳴形ペニオトロン増幅器" 電子情報通信学会技術研究報告. 89,355. 63-68 (1989)
• [文献書誌] ムショキ,ステファン: "マグネトロン構造共振器を用いた自己共鳴形ペニオトロン発振器" 電子情報通信学会春季全国大会. 5. 93 (1990)
• [文献書誌] YOKOO,Kuniyoshi: "Auto-Resonant Peniotron Amplifier with a Down Tapered DC Magnetic Field" Int.J.Electronics(to be submitted in 1990). (1990)
• [文献書誌] 小野,昭一: "自己共鳴形ペニオトロン" 核融合研究. 60. 263-278 (1988)