Elucidation of the ionization front propagation mechanism in the subcritical millimeter-wave discharge induced by a gyrotron

大電力ミリ波によって誘起される放電は自己組織化されたフィラメント状の構造を形成し、ガスの電離閾値より3桁以上低い電力密度中を放電を維持しながら進展していく。本研究の目的は、このミリ波の局所電力密度がガスの電離閾値より低い亜臨界条件におけるミリ波放電の電離波面進展機構の解明である。本研究では、まずモデルが単純なアルゴンを作動ガスとして発光分光計測を行うことを目指し実験系の開発を進めている。放電実験の光源として用いるジャイロトロンは周波数303.3 GHz、出力320 kWを超える大電力発振管である。放電実験に向け、ジャイロトロン及び電源系の配置を変更し冷却水系、電源、高電圧スイッチ、超伝導マグネットなどの整備・調整を進めている。今後、模擬負荷を電源に接続し回路の耐電圧試験を実施する。また超伝導マグネットの磁場分布に対して精度よくジャイロトロンのアライメント調整を実施し発振出力の向上を狙う。このジャイロトロンの出力ビームは楕円状に歪んでいるため、放電部において適切なビーム半径の軸対称ガウスビームとなるよう整形する必要がある。本研究では赤外線カメラを用いて計測した強度分布から出力ビームの位相分布を位相再構成法を用いて解析し、最適なミラー形状を求める。しかし他のジャイロトロンを用いた実験では、同様の方法を用いて設計したミラーからの反射光のビーム半径が設計値と一致しなかった。設計値とのずれはミラーのアライメント調整では改善できず、本研究の位相再構成で求めた位相分布の誤差に起因すると考えられる。この問題に対し本研究で用いている位相再構成法の見直しを行っている。アルゴンなどのガスを封入する放電チャンバーとして、1辺が200 mmのキューブ形状のチャンバーを開発した。ミリ波の入射窓としては石英窓を採用した。今後、ミリ波の透過試験を行う。

大電力ミリ波によって誘起される放電は自己組織化されたフィラメント状の構造を形成し、ガスの電離閾値より3桁以上低い電力密度中を放電を維持しながら進展していく。本研究の目的は、このミリ波の局所電力密度がガスの電離閾値より低い亜臨界条件におけるミリ波放電の電離波面進展機構の解明である。本研究では、まずモデルが単純なアルゴンを作動ガスとして発光分光計測を行うことを目指し実験系の開発を進めている。放電実験の光源として用いるジャイロトロンは周波数303.3 GHz、出力320 kWを超える大電力発振管である。放電実験に向け、ジャイロトロン及び電源系の配置を変更し冷却水系、電源、高電圧スイッチ、超伝導マグネットなどの整備・調整を進めている。今後、模擬負荷を電源に接続し回路の耐電圧試験を実施する。また超伝導マグネットの磁場分布に対して精度よくジャイロトロンのアライメント調整を実施し発振出力の向上を狙う。このジャイロトロンの出力ビームは楕円状に歪んでいるため、放電部において適切なビーム半径の軸対称ガウスビームとなるよう整形する必要がある。本研究では赤外線カメラを用いて計測した強度分布から出力ビームの位相分布を位相再構成法を用いて解析し、最適なミラー形状を求める。しかし他のジャイロトロンを用いた実験では、同様の方法を用いて設計したミラーからの反射光のビーム半径が設計値と一致しなかった。設計値とのずれはミラーのアライメント調整では改善できず、本研究の位相再構成で求めた位相分布の誤差に起因すると考えられる。この問題に対し本研究で用いている位相再構成法の見直しを行っている。アルゴンなどのガスを封入する放電チャンバーとして、1辺が200 mmのキューブ形状のチャンバーを開発した。ミリ波の入射窓としては石英窓を採用した。今後、ミリ波の透過試験を行う。