モード協力によるジャイロトロンの高効率動作

モード協力によるジャイロトロンの高効率動作の新たなメカニズムの提案とこれによるジャイロトロンの高効率化の検証を行なうことを目的として研究を行った。(1)ジャイロトロンの動作は,パルス動作であるため,計算機シミュレーションを各モードの時間的発展が追跡できるように改良して,モード協力のシミュレーションを行い,電磁波と電子ビームの間のエネルギーの交換を解析することより,モード協力による動作の高効率化の機構を明らかにした。(2)各モードの出力パワー及び周波数の時間的変化を実験的に追跡し、上記のシミュレーション結果と比較し,両者間のよい一致を得た。(3)グレーティングを用いて、ジャイロトロン出力を各モードに分離し、基本波モードと二次高調波モードの双方が使用可能なようにした。グレーティング面を楕円面とすることにより、各モードをガウシアンモードとして伝播させ、それぞれ円形導波管モード(TE_<11>モード)に変換して伝送し、同時使用できるようにして,ジャイロトロン出力の有効利用を可能にした。(4)2年間の研究結果を総合して、モード協力による動作開始電流の降下及び電子ビーム効率向上に対する定量的な目途を明らかにし、ジャイロトロンの高出力化のために応用することを計画した。

モード協力によるジャイロトロンの高効率動作の新たなメカニズムの提案とこれによるジャイロトロンの高効率化の検証を行なうことを目的として研究を行った。(1)ジャイロトロンの動作は,パルス動作であるため,計算機シミュレーションを各モードの時間的発展が追跡できるように改良して,モード協力のシミュレーションを行い,電磁波と電子ビームの間のエネルギーの交換を解析することより,モード協力による動作の高効率化の機構を明らかにした。(2)各モードの出力パワー及び周波数の時間的変化を実験的に追跡し、上記のシミュレーション結果と比較し,両者間のよい一致を得た。(3)グレーティングを用いて、ジャイロトロン出力を各モードに分離し、基本波モードと二次高調波モードの双方が使用可能なようにした。グレーティング面を楕円面とすることにより、各モードをガウシアンモードとして伝播させ、それぞれ円形導波管モード(TE_<11>モード)に変換して伝送し、同時使用できるようにして,ジャイロトロン出力の有効利用を可能にした。(4)2年間の研究結果を総合して、モード協力による動作開始電流の降下及び電子ビーム効率向上に対する定量的な目途を明らかにし、ジャイロトロンの高出力化のために応用することを計画した。