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

阐明回旋管引起的亚临界毫米波放电中的电离前沿传播机制

• 批准号: 20K14438
• 负责人: 福成 雅史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K14438/
• 关键词: ミリ波放電; ジャイロトロン; プラズマ分光

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。

High power wave induced by the formation of self-organized structure, ionization threshold value above 3 m, low power density in the state of Li maintained progress The purpose of this study is to clarify the ionization threshold value of the local electric power density of the three-dimensional wave and the ionization wave front development mechanism of the three-dimensional wave. This study is aimed at the development of a new type of optical spectrometer. The frequency of the light source is 303.3 GHz, and the output is 320 kW. The configuration of the power supply system, cooling water system, power supply system, high voltage power supply system and super power supply system shall be changed. In the future, the simulation load is connected to the power supply and the voltage resistance test of the loop is performed. The magnetic field distribution of the super-conductor is adjusted according to the accuracy of the vibration and the upward vibration output. The output of the engine is required to be adjusted according to the shape of the engine. In this study, the intensity distribution, output distribution and phase reconstruction method of infrared radiation were used to analyze and obtain the optimal shape. In fact, the same method is used to design the reflected light radius of the mirror so that the design value is consistent. The phase reconstruction of this study is to find the cause of the phase distribution error. This paper discusses the application of phase reconstruction method to the problem. The first part of the article is about to open. The incident wave of the quartz crystal is transmitted to the detector. In the future, the wave of separation through the trial line.

项目成果

1次元ミリ波放電の電離波面進展速度と衝撃波伝播速度によるエネルギー吸収率の解析

一维毫米波放电电离波前传播速度和冲击波传播速度分析能量吸收率

• 发表时间: 2021
• 作者: 福成 雅史,神谷 亮汰,山口 裕資,立松 芳典,斉藤 輝雄

ミリ波ビーミング推進に向けた303 GHzミリ波大気放電の放電構造と衝撃波の観測

303 GHz毫米波大气放电放电结构和冲击波观测，促进毫米波射束

• 发表时间: 2022
• 作者: 福成雅史;山口裕資;立松芳典;斉藤輝雄
• 通讯作者: 斉藤輝雄

303 GHzミリ波大気放電における衝撃波伝播速度の1次元数値計算

303 GHz毫米波大气放电中冲击波传播速度的一维数值计算

• 发表时间: 2020
• 作者: 神谷亮汰;福成雅史;山口裕資;立松芳典;斉藤輝雄
• 通讯作者: 斉藤輝雄

303 GHzミリ波放電の衝撃波形成過程の可視化とCFDによる解析

303 GHz毫米波放电冲击波形成过程的可视化和CFD分析

• 发表时间: 2020
• 作者: 福成 雅史;山口 裕資;立松 芳典;斉藤 輝雄
• 通讯作者: 斉藤 輝雄