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。

研究了多频高斯束振荡Gyrotron G-VII的模式转换器的特性。该方法涉及将从G-VII发出的高斯光束辐射到聚氯乙烯板上，并使用红外摄像头观察温度上升，以检查从许多模式转化的光束的形状和辐射位置。我已经研究了第二个谐波模式，所以这次我研究了基本模式。从理论上讲，窗口的梁的方向将以M的振荡模式（TEMN模式）的顺序对齐，并通过模式确定常数χMN的比率m/χMN。当固定聚氯乙烯板的位置并观察到振荡模式引起的温度升高时，结果表明梁方向几乎完全像理论上一样排列。对于大多数振荡模式，辐射束的形状更接近高斯光束，但是在TE13和TE14模式振荡中，有两个峰。我们已经阐明了这一峰会出现两次的原因。由于仅观察到一个频率，因此振荡了多种模式。当梁辐射方向按M/χMN顺序排列时，在TE13和TE14模式的振荡期间，TE02中的光束和TE03模式中的光束出现在两个峰之间。因此，当将两个峰与中心远端的-M/χMN绘制时，数据发布在一条线上。从中，我们假设远离中心的峰是谐振器中一种与其他模式相反方向旋转的谐振器中振荡的结果。如果该假设是正确的，则改变入射在谐振器上的电子束的半径会改变相应旋转模式和电子之间的耦合程度，因此两个峰的强度应根据耦合程度改变。这在实验中得到了证实。结果，两个峰强度的行为再现了结合的变化。这表明该假设是正确的。该结果在国际科学学会和血浆和核融合学会的年度会议上进行了报道。

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