サブミリ波帯を覆い尽くすジャイロトロンの開発とサブミリ波分光への応用

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06045015
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 出原 敏孝 福井大学, 工学部, 教授 (80020197)
• 研究分担者: JAMES B.M. School of Physics, Univ.of Sydney, Ass.Prof. ; BRAND G.F. School of Physics, Univ.of Sydney, Lecturer ; CROSS R.C. School of Physics, Univ.of Sydney, Ass.Prof. ; 小川 勇 福井大学, 工学部, 助教授 (90214014) ; 立川 敏明 福井大学, 工学部, 助教授 (00020206)
• キーワード: ジャイロトロン / サブミリ波 / テラヘルツ / プラズマ散乱計測 / ESR / ミリ波

研究概要

1)サイクロトロン2次及び3次高調波動作を用いたジャイロトロンの超高周波化
福井大学の12T及び17T超伝導マグネット,シドニー大学の12T超伝導マグネットを用いて,ジャイロトロンの超高周波化の研究を行った。
封じ切りのジャイロトロン管(GYROTRON FU IV)を製作し,12T超伝導マグネットを用いて,サイクロトロン基本波動作で,159〜314GHz,2次高調波作動で,336〜587GHzの周波数範囲の発振を確認した。出力は封じ切り管の特長を反映して,1.4kWの比較的高い出力を記録した。同じ封じ切りのジャイロトロン管を17T超伝導マグネットに設置して,発振テストを行い,サイクロトロン基本波動作で159〜443GHz,2次高調波動作で,336〜847GHzの周波数範囲の発振を確認した。このジャイロトロンが達成した最高周波数847GHzは,現時点での世界最高記録である。
2)ジャイロトロン出力を光源とするプラズマ散乱計測
開発したミリ波ジャイロトロンを光源とするプラズマ散乱計測装置を試作し,シドニー大学のトカマク装置TORTUSのアルフェン波加熱時の入射波の検出に成功した。この測定は,プラズマ加熱効率向上のための資料を提供するために不可欠のものである。
また,福井大学のGYROTRON FU 2. を光源とするサブミリ波散乱計測装置を製作し,核融合科学研究所のCHS装置に設置して,プラズマ中に自然励起されるドリフト波の測定を行い,その検出に成功した。ドリフト波はプラズマ閉じ込めに悪影響を与える波動であるので,その制御が必要であり,本測定はそのための情報を得るために必要である。
3)ジャイロトロン出力を光源とするミリ波ESR
福井大学で開発したGYROTRON FU 1.を光源とする広帯域ミリ波ESR装置を完成し周波数範囲65〜135GHzを覆うことに成功した。この装置を用いて,1)DPPHの単結晶試料と粉末試料のESRの共鳴線幅の相違について,実験的研究を行い,2)ルビーのESRの角度依存性の実験結果から,構造定数Dの検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] 立川敏明,他3名: "ジャイロトロンによるサブミリ波の発生とESRへの応用" 固体物理. 31・4. 263-268 (1996)
• [文献書誌] T.Idehara,他4名: "Development of Terahertz Gyrotron Using a 17T Superconducting magnet" Proc.of 21th Int.Conf.on Infrared and Millimeter Waves. AT-9 (1996)
• [文献書誌] T.Idehara,他2名: "Frequency measurement of a submillimeter wave gyrotron output" Int.J.Infrared and Millimeter Waves. 18・1. 259-272 (1997)
• [文献書誌] T.Idehara: "Davelopment and applications of submillimeter wave gyrotrons" Proc.of 3rd Int.Conf.on Strong Microwave in Plasmas,. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Idehara,他6名: "Amplitude modulation of submillimeter wave gyrotron" Int.J.Infrared and Millimeter Waves. 18・2(in press). (1997)
• [文献書誌] I.Ogawa,他4名: "A quasi-optical transmission line for plasma scattering measurements using a submillimeter wave gyrotron" Int.J.Electronics. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Idehara,他6名: "Submillimeter wave gyrotron(Gyrotron FU 4.)for plasma diagnostics" Fusion Engineering and Design. (in press). (1997)
• [文献書誌] I.Ogawa,他5名: "Plasma scattering measurement using a submillimeter wave gyrotron(Gyrotron FU 2)as a power source" Fusion Engineering and Design. (in press). (1997)
• [文献書誌] I.Ogawa,他6名: "Plasma scattering measurement using a submillimeter wave gyrotron as a power source" Proc.of 1996 Int.Conf.on Plasma Physics. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Tatsukawa,他5名: "CW operation and amplitude modulation of a submillimeter wave gyrotron(GYROTRON FU-4.)" Proc.of 1996 Int.Conf.on Plasma Physics. (in press). (1997)
• [文献書誌] T.Idehara,他11名: "Development of a terahertz gyrotron(Gyrotron FU 4.A) using a 17 T superco nducting magnet" Proc.of 1996 Int.Conf.on Plasma Physics. (in press). (1997)
• [文献書誌] 出原敏孝,他: "核融合研究1. 核融合プラズマ" 名古屋大学出版会, 862 (1996)