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

1995 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06045015
• Research Institution: University of Fukui
• Principal Investigator: 出原 敏孝 福井大学, 工学部, 教授 (80020197)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): JAMES B.M. Univ.of Sydney, School of Physics, A.Prof. ; BRAND G.F. Univ.of Sydney, School of Physics, S.Lect. ; CROSS R.C. Univ.of Sydney, School of Physics, A.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)
• Keywords: ジャイロトロン / サブミリ波帯 / ジョセフソン素子 / ESR

Research Abstract

1.ジャイロトロンの周波数切り替えの研究
ジャイロトロンの動作周波数は,相対論効果による電子質量の変化に対応して,変化させることができる。従って,電子の加速電圧に変調をかけることによって,ジャイロトロンの発振周波数を変調することを試みる。その手始めとして,近接する二つの共振器モードを切り替えることにより,周波数の高速切り替えに成功した。
2.高調波動作に適した空洞共振器の設計と動作テスト
高調波で高効率動作するモード競合の少ない共振器の設計を計算機シミュレーションによって行い,シドニー大学のremountableジャイロトロンに組み込んで動作テストを行い,新たなジャイロトロン管の製作に備える。この結果を検討し,新たなジャイロトロン管Gyrotron FU IVAを設計し,製作を完了した。
3.高温超伝導体を用いた高感度ミリ波サブミリ波受信器の開発
高温超伝導体(YBCO)を用いた受信器(ジョセフソン素子)の開発を行った。この研究のための光源として,ミリ波帯においては,ガン発振器及びクライストロンを用い,サブミリ波帯では,ジャイロトロンを用いることにより,液体窒素温度で動作する受信器の開発に成功した。
4.高出力ミリ波ジャイロトロンを用いたESRの研究
8T超伝導マグネットを用いたESR用ジャイロトロンを光源として,100GHz〜150GHzのミリ波帯におけるESRの研究を福井大学において実施した。現在,サブミリ波帯ESRの研究へと波長領域を拡張することを計画している。

Research Products

• [Publications] T.Tatsukawa: "ESR Spectrometer with a Wide Frequency Range Using a Gyrotron as a Radiation Power Source" Int. J. Infrared and Millimeter Waves. 16. 293-305 (1995)
• [Publications] K.Niki: "Characteristics of millimeter wave detection in a Fabry-Perot resonator using a YBCO-BiO composite superconductor" Int. J. Infrared and Millimeter Waves. 16. 1025-1036 (1995)
• [Publications] Y.Shimizu: "Development of a submillimeter wave gyrotron for plasma diagnostics" Fusion Engineering and Design. 26. 335-340 (1995)
• [Publications] Y.Shimizu: "Development of a submillimeter wave gyrotron using a 12 T superconducting magnet" Phys. Plasmas. 2. 2110-2116 (1995)
• [Publications] T.Idehara: "Development of a medium power,submillimeter wave gyrotron using a 17 T superconducting magnet" Phys. Plasmas. 2. 3246-3248 (1995)