多周波数ガウスビーム出力ジャイロトロン用モード変換器の改良とその実証

多频高斯光束输出陀螺仪模式转换器的改进与演示

• 批准号: 22K04239
• 负责人: 立松 芳典
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: University of Fukui
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04239/
• 关键词: ジャイロトロン; モード変換器; ガウスビーム; 放射パターン計測; 結合係数; 多周波数

多周波数ガウスビーム発振ジャイロトロン G-VIIのモード変換器の特性を調べた。方法は、G-VIIから放射されたガウスビームを塩化ビニル板に照射し、その温度上昇を赤外線カメラで観測することで、多くのモードから変換されたビームの形状および放射位置を調べた。２次高調波モードについてはすでに調べていたので、今回は基本波モードについて調べた。ジャイロトロンの発振モード（TEmnモード）のmとモードから決まる定数χmnの比m/χmnの値の順に、窓からのビームの放射方向が並ぶことが理論的に予想されている。塩化ビニル板の位置を固定して発振モードによる温度上昇位置の違いを観測したところ、結果はほぼ理論通りにビーム方向が並んだ。ほとんどの発振モードに対して、放射ビームの形状はガウスビームに近かったが、TE13モードとTE14モード発振時は、２つのピークをもった。このピークが２つになる原因を解明した。観測された周波数は１つのみであったので、複数のモードが発振しているわけではない。m/χmnの値の順にビームの放射方向を並べるとTE13、TE14モード発振時の２つのピークの間にTE02、TE03モードのビームが出ていた。そこで２つのピークのうち中心から遠い側を-m/χmnに対してプロットすると、１つの線上にデータが載った。このことから、中心から遠い側のピークは共振器内で他のモードとは逆回転するモードが発振した結果ではないかという仮説を立てた。この仮説が正しければ、共振器に入射する電子ビーム半径を変えるとそれぞれの回転モードと電子の結合度が変化するため、２つのピークの強度が結合度に従って変化するはずである。このことを実験で確かめた。その結果、２つのピーク強度の振る舞いは結合度の変化を再現した。このことから仮説が正しいことを実証できた。この成果を国際学会およびプラズマ・核融合学会年会で報告した。

研究了多频高斯梁振荡陀螺仪G-VII模式转换器的特性。该方法是用G-VII发射的高斯光束照射氯乙烯板，并用红外相机观察温度上升，从而研究由多种模式转换的光束的形状和辐射位置。由于我们已经研究了二次谐波模态，因此这次我们研究基模模态。理论上预测，来自窗口的光束的辐射方向将按照回旋管振荡模式（TEmn模式）的m值和由该模式确定的常数χmn的比值m/χmn的顺序排列。当我们固定氯乙烯板的位置并根据振荡模式观察温升位置的差异时，光束方向几乎与理论上一致。大多数振荡模式的辐射光束形状接近高斯光束，但在 TE13 和 TE14 模式振荡期间有两个峰值。我们已经阐明了这个峰变成两个的原因。由于仅观察到一种频率，因此多种模式不会振荡。当光束的辐射方向按照m/χmn值的顺序排列时，TE02和TE03模光束出现在TE13和TE14模振荡的两个峰之间。因此，当我们根据 -m/χmn 绘制两个峰远离中心的一侧时，数据出现在一条线上。基于此，我们假设远离中心一侧的峰值是谐振器内与其他模式以相反方向旋转的模式振荡的结果。如果这个假设是正确的，改变入射到谐振器上的电子束的半径将改变每个旋转模式与电子之间的耦合程度，因此两个峰的强度应该根据耦合程度而变化。这通过实验得到了证实。结果，两个峰强度的行为再现了结合程度的变化。这证明了假设是正确的。这些结果在国际学术会议和等离子体与聚变学会年会上进行了报告。

项目成果

多周波数ガウスビーム出力ジャイロトロンFU CW GⅦにおける2ビーム放射の原因の研究

多频高斯光束输出回旋管FU CW GⅦ两光束辐射原因研究

• 发表时间: 2022
• 作者: 寺迫智昭;山本哲也;立松芳典，中川和輝，伊藤慎悟，越戸義貴，福成雅史，山口裕資;越戸義貴，立松芳典，南方一輝，瀬木賢汰，福成雅史，山口裕資
• 通讯作者: 越戸義貴，立松芳典，南方一輝，瀬木賢汰，福成雅史，山口裕資

多周波数ガウスビーム出力ジャイロトロンFU CW GVIIにおけるモード変換器の考察

多频高斯光束输出陀螺仪FU CW GVII中模式转换器的考虑

• 发表时间: 2022
• 作者: 寺迫智昭;山本哲也;立松芳典，中川和輝，伊藤慎悟，越戸義貴，福成雅史，山口裕資
• 通讯作者: 立松芳典，中川和輝，伊藤慎悟，越戸義貴，福成雅史，山口裕資