誘電体を利用した透過型大電力用ミリ波電力測定装置の開発

Development of power measuring device of transmission type with dielectric for high power millimeter wave

横倉 賢治; 森山 伸一; 小林 貴之; 長谷川 浩一; 鈴木 貞明; 平内 慎一; 佐藤 文明; 鈴木 高志; 藤井 常幸

Yokokura, Kenji; Moriyama, Shinichi; Kobayashi, Takayuki; Hasegawa, Koichi; Suzuki, Sadaaki; Hiranai, Shinichi; Sato, Fumiaki; Suzuki, Takashi; Fujii, Tsuneyuki

JT-60U高周波加熱装置では、発振管の調整やプラズマへの加熱入力評価に欠かせない電力計測手法の開発を進めている。本電力測定装置は、導波管内を伝搬するRFを導波管に挿入した誘電体に透過させ、誘電体で損失するRFエネルギーから透過電力を求めようとするものである。ジャイロトロンで発振したミリ波は、整合器でHE11モードに変換され導波管を伝送する。そのため挿入した誘電体は導波管中心部が最も高温になる発熱分布となることから、局所加熱にも強い誘電体であること、そしてその測定する電力の大小や時間に対して、RF損失と発熱が最適である検出素子を選択して用いることが重要になる。本講演では、装置の基本構造と計測手法を示すとともに、大電力ミリ波検出素子として誘電体6種(高純度CVDダイヤモンド,グレードの異なるダイヤモンド, シリコン, サファイア, 単結晶炭化珪素, 窒化珪素)について発熱分布と耐電力性能を計算によって評価し、用途に応じた最適な検出素子材料の選択を試みた。また、高抵抗シリコンを用いた低電力測定とJT-60ジャイロトロンを発振源とした大電力ミリ波による発熱測定と透過性の評価について報告する。

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