ジャイロトロンの高周波化によるテラヘルツ高出力光源の開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23560393
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子デバイス・電子機器
• 研究機関: 福井大学
• 研究代表者: 小川 勇 福井大学, 遠赤外領域開発研究センター, 教授 (90214014)
• 研究分担者: 池田 亮介 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 研究員 (80533364)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 高周波ジャイロトロン / テラヘルツ・ジャイロトロン / 高純度モード出力ジャイロトロン / テラヘルツ光源

研究概要

本研究の目的は，1 THz領域において出力が10 W程度得られる高出力光源を実現することである。ハイパスフィルターを取り付けた焦電型検出器により，磁場強度19.3 Tにおいてジャイロトロンの発振を確認した。この出力は，磁場強度19.3 Tにおける二次高調波動作によるものであり，周波数1 THzを越え，充分な出力であることが分かった。
高純度モード出力が得られる共振器とアップテーパーを設計製作し，テラヘルツ・ジャイロトロン装置を完成した。このジャイロトロン装置は高純度モード出力を得られるという特長を持ち，ガウスビームへの変換も見通せ，光源としての応用に適している。

研究成果

• [雑誌論文] The Direct Spectroscopy of Positronium Hyperfine Structure Using a Sub-THz Gyrotron (2014)
  • 著者名/発表者名: Akira Miyazaki, Takayuki Yamazaki, Taikan Suehara, Toshio Namba, Shoji Asai, Tomio Kobayashi, Haruo Saito, Toshitaka Idehara, Isamu Ogawa, Yoshinori Tatematsu
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 35 ページ: 91-100
  • DOI: 10.1007/s10762-013-0001-8
• [雑誌論文] Broadband continuously frequency tunable gyrotron for 600 MHz DNP-NMR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: R.Ikeda, Y.Yamaguchi, Y.Tatematsu, T.Idehara, I.Ogawa, T.Saito, Y. Matsuki, T.Fujiwara
  • 雑誌名: Plasma and Fusion Research 巻: 9 ページ: 1206058
  • DOI: 10.1585/pfr.9.1206058
• [雑誌論文] Direct Observation of the Hyperfine Transition of Ground-State Positronium (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Yamazaki, A. Miyazaki, T. Suehara, T. Namba, S.Asai, T. Kobayashi, H. Saito, I.Ogawa,T.Idehara, S. Sabchevski
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 108 ページ: 141-147
  • DOI: 10.1007/s10751-011-0399-0
• [雑誌論文] X-Ray Detected Magnetic Resonance at sub-THz frequencies using a high power gyrotron source (2012)
  • 著者名/発表者名: A. Rogalev, J. Goulon, G. Goujon, F. Wilhelm, I.Ogawa, T.Idehara
  • 雑誌名: J. Infrared Milli Terahz Waves 巻: 33 ページ: 777-793
  • DOI: 10.1007/s10762-011-9855-9
• [雑誌論文] Direct Measurement of Positronium HyperFine StructurẽA New Horizon of Precision Spectroscopy Using Gyrotrons (2012)
  • 著者名/発表者名: S.Asai, T. Yamazaki, A. Miyazaki, T. Suehara, T. Namba, T. Kobayashi, H. Saito, T.Idehara, I.Ogawa, S. Sabchevski
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves 巻: 33 ページ: 766-776
  • DOI: 10.1007/s10762-011-9864-8
• [雑誌論文] Development of DNP-Enhanced High-Resolution Solid-State NMR System for the Characterization of the Surface Structure of Polymer Materials (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Horii, T.Idehara, Y. Fujii, I.Ogawa, A. Horii, G. Entzminger, F.D. Doty
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 33 ページ: 756-765
  • DOI: 10.1007/s10762-012-9874-1
• [雑誌論文] Development of a compact sub-THz gyrotron FU CW CI for application to high power THz technologies, Journal of Infrared (2012)
  • 著者名/発表者名: Toshitaka Idehara, Jagadish C. Mudiganti, La Agusu, Tomohiro Kanemaki, Isamu Ogawa, Toshimichi Fujiwara, Yoh Matsuki, Keisuke Ueda
  • 雑誌名: Millimeter and Terahertz Waves 巻: 33 ページ: 724-744
  • DOI: 10.1007/s10762-012-9911-0
• [雑誌論文] Application of Continuously Frequency-Tunable 0.4 THz Gyrotron to Dynamic Nuclear Polarization for 600 MHz Solid-State NMR (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoh Matsuki, Keisuke Ueda, Toshitaka Idehara, Ryosuke Ikeda, Kosuke Kosuga, Isamu Ogawa, Shinji Nakamura, Mitsuru Toda, Takahiro Anai, Toshimichi Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Infrared, Millimeter and Terahertz Waves 巻: 33 ページ: 43-755
• [雑誌論文] Helium-cooling and -spinning dynamic nuclear polarization for sensitivity-enhanced solid-state NMR at 14 T and 30 K (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoh Matsuki, Keisuke Ueda, Toshitaka Idehara, Ryosuke Ikeda, Isamu Ogawa, Shinji Nakamura, Mitsuru Toda, Takahiro Anai, Toshimichi Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of Magnetic Resonance 巻: 225 ページ: 1-9
• [学会発表] 大強度ミリ波を用いたポジトロニウム超微細構造の直接測定 (2014)
  • 著者名/発表者名: 宮崎彬, 山崎高幸, 難波俊雄, 浅井祥仁, 小林富雄, 斎藤晴雄, 末原大幹, 立松芳典, 小川勇, 出原敏孝
  • 学会等名: 日本物理学会第69回年次大会
  • 年月日: 2014-03-28
• [学会発表] Development of Broadband Frequency Tunable Gyrotron Operating at the Fundamental Resonance for 600 MHz DNP-NMR Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara, R. Ikeda, Y.Tatematsu, I.Ogawa, Y. Yamaguchi, T. Kanemaki, T.Saito
  • 学会等名: 38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Mainz
  • 年月日: 2013-09-06
• [学会発表] Sub-THz spectroscopy of the ground state hyperfine splitting of positronium (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Yamazaki, A.Miyazaki, T.Namba, S.Asai, T.Kobayashi, T.Suehara, Y.Tatematsu, I.Ogawa, T.Idehara
  • 学会等名: 38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Mainz
  • 年月日: 2013-09-04
• [学会発表] 460 GHz Second Harmonic Gyrotrons for a 700 MHz DNP-NMR Spectroscopy (2013)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara, Y.Tatematsu, Y. Yamaguchi, R. Ikeda, I.Ogawa, T.Saito, Y. Matsuki, K. Ueda, T. Fujiwara, M. Toda
  • 学会等名: 38th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Mainz
  • 年月日: 2013-06-02
• [学会発表] Development of THz gyrotrons for application to high power THz technologies (2012)
  • 著者名/発表者名: T.Idehara, I.Ogawa, S. Mitsudo, Y.Tatematsu, T.Saito
  • 学会等名: The 9 th Australia-Japan workshop on plasma diagnostics
  • 発表場所: Naka, Ibaraki, Japan
  • 年月日: 20121203-06
  • 招待講演
• [学会発表] Stabilization of gyrotron output power using feedback control (2012)
  • 著者名/発表者名: I.Ogawa, R.Ikeda, Y.Tatematsu, T.Idehara, T.Saito
  • 学会等名: 37th International Conference on Infrared, Millimeter and Terahertz Waves
  • 発表場所: Wollongong (Australia)
  • 年月日: 20120922-28
• [学会発表] 高周波ジャイロトロンの発振出力の安定化 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小川勇, 池田亮介, 細窪素直, 出原敏孝
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第28回年会/応用物理学会第29回プラズマプロセシング研究会/日本物理学会(領域2)2011年秋季大会
  • 発表場所: Ishikawa Ongakudo, Kanazawa-shi, Ishikawa
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] 基本波発振による400 GHz帯周波数連続可変ジャイロトロンの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 池田亮介, 出原敏孝, 小川勇, 立松芳典, 山田幸毅,山口裕資, 斉藤輝雄, 松木陽, 植田啓介, 藤原敏道, T.H. Chang, N.C. Chen
  • 学会等名: プラズマ・核融合学会第28回年会/応用物理学会第29回プラズマプロセシング研究会/日本物理学会(領域2)2011年秋季大会
  • 発表場所: Ishikawa Ongakudo, Kanazawa-shi, Ishikawa
  • 年月日: 2011-11-23
• [学会発表] Development of THz Gyrotron FU CW III using a 20 T superconducting magnet (2011)
  • 著者名/発表者名: Isamu Ogawa, Kosuke Kosuga, Toshitaka Idehara,Ryosuke Ikeda, Jagadish Mudiganti
  • 学会等名: 36th International Conference on Infrared, Millimeter, and Terahertz Waves
  • 発表場所: Hyatt Regency Houston, Texas, USA
  • 年月日: 2011-10-05