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報告書

High power millimeter wave transmission through CVD diamond

春日井 敦; 坂本 慶司; 高橋 幸司; 恒岡 まさき; 今井 剛; O.Braz*; M.Thumm*

JAERI-Research 97-020, 7 Pages, 1997/03

JAERI-Research-97-020.pdf:0.56MB

原研ではITER協力のもとにドイツのカールスルーエ研究所と共同で、化学気相成長法による大口径ダイヤモンドディスクの大電力高周波実験を、原研のジャイロトロン試験装置を用いて行った。ダイヤモンドは低い高周波損失係数(0.5~2$$times$$10$$^{-4}$$)、非常に高い熱伝導率(常温において銅の約5倍)を持つので、水による周辺冷却が可能であり、ジャイロトロンなどの大電力高周波窓として最適である。実験では170GHzの大電力高周波(170kW-100ms)を用い、直径96mm、厚さ2.23mmのダイヤモンドディスクの中心部の誘電損失係数が1.3$$times$$10$$^{-4}$$、熱伝導率が約1800W/mKであると評価できた。この結果からダイヤモンドディスクは大電力高周波窓として有望であることが確かめられた。

論文

Experimental study of high-power millimeter wave transmission of sapphire window for electron cyclotron range of frequencies system

春日井 敦; 高橋 幸司; 坂本 慶司; 山本 巧; 恒岡 まさき; 假家 強*; 今井 剛

Japanese Journal of Applied Physics, Part 1, 36(5A), p.2883 - 2887, 1997/00

https://doi.org/10.1143/JJAP.36.2883
 被引用回数：4 パーセンタイル：28.07(Physics, Applied)

大電力・長パルスジャイロトロンの高周波出力窓としてのサファイアディスクの性能が原研の大電力ジャイロトロンの高周波試験装置を用いて研究された。その誘電損失係数は、ディスク温度300Kから600Kの範囲で、周波数110GHzにおいて1.8$$times$$10$$^{-4}$$(T/300)$$^{1.3pm0.1}$$、170GHzにおいて2.6$$times$$10$$^{-4}$$(T/300)$$^{1.3pm0.1}$$が得られた。温度上昇に伴うサファイアディスクの誘電率の変化のため、出力窓での高周波の反射が増加することを実験結果は示し、サファイア窓の透過電力はサファイア窓の熱暴走よりも高周波の反射により制限されていることを示した。さらに、高周波の電力分布を平らにし、かつ直径18cm以上のサファイアダブルディスクを用いた、2ボートのジャイロトロンにすれば、170GHz-1MW-連続ジャイロトロンは製作可能であることを示した。

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