2014 Fiscal Year Research-status Report
複数電子ビームによる平板型自由電子メーザーの実験的研究
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26400530
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
鎌田 啓一 金沢大学, 数物科学系, 教授 (90143875)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽我 之泰 金沢大学, 数物科学系, 助教 (90525148)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 自由電子メーザー / 大強度電子ビーム / 大強度電磁波 / ブラッグ共鳴器 / アドバンスト・ブラッグ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の実験過程は，第一に，大強度電子ビーム源を用いた複数の小径ビームを発生し，平板型伝搬路を長距離にわたり伝搬可能にする事。第二に，平板型ウィーグラー磁場を作成し，自由電子メーザー発振に適した平板型伝搬路構造を設計する事，第三に，平板型ブラッグ共鳴器を用いて発振電磁波の狭帯域化を図る事の三つからなる。
今年度は第一過程の大強度電子ビームを用いた細径電子ビームの発生を試みた。しかし，装置の不調により，電子ビーム発生時の高電圧印加時の短絡現象が発生した。絶縁体であるエチレングリコールを新規購入し，絶縁板を新規作成等の対応にも関わらず，短絡現象は発生し，その原因追及に多大の時間を要した。最終的には年度末になって，予想しきれなかった箇所からの気体漏れを発見し，そこを修理する事により，短絡現象は解決された。従って，細径電子ビームの開発は次年度より再開する。
装置不良の事態に対応して，平板型ウィーグラー磁場の試作機の製作を並行して行った。その結果，原理検証実験として，40GHzの発振に対応した磁場の製作と測定を終了した。この工作方式で目標の100GHzの周波数までは製作可能と判断した。
最後にブラッグ共鳴器については，円筒型の新型のブラッグ反射鏡に関して，福井大学との共同研究で，ベクトル型ネットワークアナライザーを用いて，従来の共鳴器より狭帯域の周波数選択性が得られる事を確認した。この原理は平板型にも応用可能である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
上に述べた様に，電子ビーム発生装置の故障により，電子ビーム発生と伝搬に関する実験がやや遅れている。装置の修理が完了し，実験の再開のめどは立っている。故障箇所の特定に際して，電圧波形に影響する様々なパラメーターを検討し，その過程で電圧波形の平坦化に関する経験を積み，ビーム発生装置に関する下準備はこれまでになく万全である。
一方，その影響で，平板型ウィーグラー磁場の試作試験を前倒しで進めた。円筒型磁場で経験のある40GHzのものを試作したのは，現状で測定装置等が整っている事が理由である。作成上の問題点を抽出し，理論的な磁場強度との比較も行い，ウィーグラー磁場の高周波化に関する基礎的なデータを整えた。これにより，ビーム伝搬部容器，ウィーグラー磁場，ガイド磁場の配置に関しても基本設計が行えた。
実際に電子ビーム伝搬実験と発振実験の並行実施を行い，伝搬路形状，ビーム半径等の最適化を進める。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで書いてきたように，装置の故障により遅れている，電子ビーム発生に関する研究を早急に軌道に乗せる。伝搬に関しては，ダイオコトロン不安定生による伝搬阻害が懸念される。これを防ぐためにガイド磁場強度を上げる事と，自由電子メーザー発振への影響を確認しつつ実験を進める。既にウィーグラー磁場の原型が作成されているので，推進可能である。
本研究の目的である100GHzの電磁波の確認に関しては，回折格子を作成し，測定子を購入して準備を行う。40GHzの装置の経験から，作成の時間上の問題はない。
まず，一本のビームで伝搬実験を行い，伝搬路形状，ビーム半径等を決定し，発振実験を行う。効率的な発振を得るための伝搬路及びビーム径，磁場強度等の検討に十分時間をかける。理論的に100GHzの発振を狙っているが，実験ではパラメーターのずれによる発振周波数のずれが予想される。観測装置はその余裕を持って設計する必要がある。
一本のビーム実験が軌道に載った時点で，二本のビームの伝搬に関する予備実験を開始する。一本と二本のビームで，結果に大きな質的な差がない事を確認する事は重要である。
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| Causes of Carryover |
電子ビーム発生装置の故障により，実験の進行にやや遅れが生じ，初期の設定での電磁波発生の可能性を確認できなかった。従って電磁波測定に関わる部品の特性の決定が不可能となり発注できなかったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
装置の修理完了により，電磁波発振実験が可能と予想され、昨年度購入予定の電磁波測定部品の特性が決定でき次第発注する。
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