| 研究課題/領域番号 |
03405001
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
小野 昭一 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (00005232)
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| 研究分担者 |
佐藤 信之 東北大学, 電気通信研究所, 助手 (10178759)
裴 鐘石 東北大学, 電気通信研究所, 助教授 (20165525)
横尾 邦義 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (60005428)
曄道 恭 京都大学, 理学部, 教授 (50025384)
水野 晧司 東北大学, 電気通信研究所, 教授 (30005326)
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| キーワード | ペニオトロン / ジャイロトロン / サイクロトロン高速波管 / マイクロ波管 / ミリ波管 / 自由電子レーザー / プラズマ加熱 / ECH |
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| 研究概要 |
最近のミリ波からサブミリ波領域における発振管の開発においては、その発振周波数の高周波数化と、発振出力の高出力化に向けて研究が進められている。この周波数領域においては、従来よりサイクロトロン高速波管が研究の対象となってきた。その中でもジャイロトロンは、比較的高い効率で、かつ大出力の動作が可能であり、MW級の出力を有する管を実用化すべく開発が進められている。しかし、さらに高効率化、高周波数化を目指すには、ジャイロトロンを超える高い性能を有する発振管の動作機構の研究が必要である。本研究は、ジャイロトロン以上の高効率動作が可能なサイクロトロン高速波管の一種である、ペニオトロンについて、その高効率化、高周波数化を目指して行われた。
前年度までに、自己共鳴ペニオトロン発振器により、最大変換効率72%、またサイクロトロン第2高調波動作による変換効率44%をそれぞれ達成した。この様な高効率動作は、これまでに例を見ないものであり、ペニオトロン動作の高効率性を実証し得た。また、さらにサイクロトロン高次動作を用いて高周波数化をはかることに主眼を置いて研究を続行し、マグネトロン形共振器を用いたサイクロトロン3倍高調波(30GHz)、と10倍高調波(100GHz)ペニオトロン管の設計、試作および動作実験を行った。3倍波管では、設計通りサイクロトロン3倍波動作によるペニオトロン動作、4倍波動作および5倍波動作によるジャイロトロン発振に成功した。10倍波管では、常伝導マグネットを用いて、サイクロトロン10倍波という高次動作で、設計モードの100GHz電磁波の発生に成功し、さらに、9、11、12、13倍波による動作も確認した。これらの研究成果は、いずれも世界で始めてと思われ、今後、この成果を基にして、高周波数化に向けた研究が一層加速されるものと期待される。
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