テラヘルツジャイロトロンの実証実験-高輝度遠赤外光源を目指して-

2005 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17360158
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 江 偉華 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助教授 (90234682)
• 研究分担者: 末松 久幸 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助教授 (30222045) ; 鈴木 常生 長岡技術科学大学, 極限エネルギー密度工学研究センター, 助手 (00313560) ; 出原 敏孝 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (80020197) ; 小川 勇 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (90214014) ; 鎌田 正輝 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 研究員 (50397288)
• キーワード: テラヘルツ波 / サブミリ波 / パルスパワー / 相対論的電子ビーム / 遠赤外光源

研究概要

本研究の目的は、テラヘルツ周波数領域の高輝度遠赤外光源を開発し、広範囲な応用を展開することである。平成18年度には、以下の項目を中心に研究を進めて来た。
1.長岡技術科学大学極限エネルギー密度工学研究センターに設置されている高繰り返しパルスパワー発生装置"ETIGO-IV"に使用できるジャイロトロン用電子ビームダイオードを設計・製作した。
2.大旋回半径ビームジャイロトロンにおける電子軌道制御、電磁波モード制御、および共振器の設計基準などの重要課題について、理論解析の観点からアプローチし、相互作用の基本条件を決定すると共に、実験装置の設計についての基本要素を明らかにした。
3.三次元シミュレーションを用いて、共振器における電子ビームと電磁波との相互作用過程を模擬し、電磁波の増幅プロセスを数値的解析した。
4.理論解析および数値シミュレーションの結果に基づいて、THz領域大旋回半径ビームジャイロトロンを設計・製作した。
5.作製されたジャイロトロンを長岡技術科学大学設置の高繰り返しパルスパワー発生装置"ETIGO-IV"に取り付け、磁場分布計測、電子ビーム伝搬状況計測、回転中心安定性評価など、各種特性評価を行った。
6."ETIGO-IV"を用いた大回転半径ビームジャイロトロン実験を行い、出力電磁波の周波数、モードなどの特性について計測を行った。その結果、周波数約150GHz、TE_<14>モードの電磁波を得ることに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] The first experiment of a THz gyrotron with a pulse magnet (2006)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara 他
  • 雑誌名: Int.J.Infrared and Millimeter Waves 27,3(accepted for publication)
• [雑誌論文] Electron gun for large orbit gyrotron (LOG) with decreased influence of cathode plasma on electron beam properties (2006)
  • 著者名/発表者名: V.N.Manuilov 他
  • 雑誌名: Int.J.Infrared and Millimeter Waves 27,3(accepted for publication)
• [雑誌論文] Modelling and simulation of gyrotrons (2005)
  • 著者名/発表者名: S.Sabchevski 他
  • 雑誌名: Vacumm 77,4 ページ: 519-525
• [雑誌論文] Development of a high harmonic gyrotron with an axis-encircling electron beam and a permanent magnet (2005)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara 他
  • 雑誌名: Vacumm 77,4 ページ: 539-546
• [雑誌論文] Design of cavities for a short pulse powerful large orbit gyrotron (2005)
  • 著者名/発表者名: La Agusu 他
  • 雑誌名: Int.J.Infrared and Millimeter Waves 26,5 ページ: 637-655