| 研究課題/領域番号 |
20K04617
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| 研究機関 | 金沢大学 |
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研究代表者 |
曽我 之泰 金沢大学, 数物科学系, 助教 (90525148)
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| 研究分担者 |
佐藤 政行 金沢大学, 数物科学系, 教授 (00266925)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| キーワード | 後進波発振管 / テラヘルツ波 / ミリ波 / 電子ビーム |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的は後進波発振管(BWO)にによる大出力テラヘルツ源の開発をおこなうことである。当初は進行波管(TWT)を連結した新構造電子管を構想していたが，R2年度のBWOセクションのK帯，Ka帯における開発が予想以上に進展し，BWO単体のみを用いて高周波化・高出力化を目指す方針に変更した。R3年度は周波数をW帯に上げ，BWOの開発を進めた。得られた結果は以下の通りである。
(1)2枚のグレーティングを半周期ずらして対向して配置するスタッガードダブルグレーティング遅波構造(SDG-SWS)をW帯(75-110 GHz)を開発した。電磁波解析シミュレータCST Studioを用いた固有モード計算よりW帯DSGの寸法による周波数帯の詳細を調べた。実験で使用できる電子ビームエネルギー5-12keVの範囲でW帯全域をカバーする分散特性を持つグレーティングを設計することができた。さらに，インピーダンス整合ととるための付加構造，発振実験に最適な構造周期数を決定し，マイクロ波シミュレーションで充分な透過特性を得た。
(2)設計したW帯のSDG-SWSの製作を金沢大学技術支援センターの協力により進めた。製作したSWSの性能検査を福井大学遠赤センター所有のミリ波帯ベクトルネットワークアナライザーによりおこなった。透過率はシミュレーション予測より10dBほど低かった。その原因を加工表面の凹凸による表皮抵抗の増加，導波管フランジ面の接触の観点から検討した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
R２年度で良好な結果が得られたKa帯からおよそ倍の周波数帯であるW帯の実機を製作したが，電磁波発振が期待できる電磁波透過率を得ることができなかったため。
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| 今後の研究の推進方策 |
引き続きW帯(75-110 GHz)SDG遅波構造の伝搬特性の測定をおこなう。昨年度からの改善点は以下を予定している。1.遅波回路製作工程に化学研磨を加えることにより，表皮抵抗の低減を狙う。2.VNA出力の周波数による変化を抑えて透過特性を測定する。良好な伝搬特性が得られた後，金沢大で発振実験をおこなう。これまで蓄積してきたK帯，Ka帯の発振実験結果と合わせて検討することで，周波数と出力に関するスケーリング則を実験的に決定し，SDG構造BWOのテラヘルツ帯での出力を予測する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
R3年度は新型コロナウイルス感染防止により,製作した遅波構造の精密な試験のため出張(福井大遠赤センター)が必須となる実験検証を効率よく進められず3次元電磁波解析ソフトウェアによるシミュレーション研究を中心に進めた。次年度使用額を，引き続きこのソフトウェアの保守点検費用と高速PC購入費用に充当する。
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