AbstractMillimeter-wave two-dimensional (2-D) imaging array in the frequency range of 70 GHz has been developed for the application to the GAMMA 10 tandem mirror at the University of Tsukuba. It is installed in the plug cell, and successfully measures time evolutions of three-dimensional (3-D, radial and axial) profiles of line density and the second-harmonic electron cyclotron emission (ECE). The ECE imaging is also being applied to large helical device (LHD) at the National Institute for Fusion Science. In order to cover the frequency range of ECE on LHD, the novel detector using monolithic microwave integrated circuit (MMIC) technology is designed and fabricated. The detector consists of the integration of a bow-tie antenna, a down-converting mixer using a Schottky barrier diode, and hetero-junction bipolar transistor (HBT) amplifiers on a GaAs substrate. The response of the detector is compared with that of the previous hybrid-type detector. The heterodyne response up to 10 GHz was confirmed at 70–140 GHz for the monolithic-type detector. The imaging system using the monolithic detector has been applied to the measurement of ECE from GAMMA 10 and compact helical system (CHS) plasmas.
筑波大学のGAMMA 10タンデムミラーへの応用のために、70 GHzの周波数範囲におけるミリ波二次元（2-D）イメージングアレイが開発された。これはプラグセルに設置され、線密度および第二高調波電子サイクロトロン放射（ECE）の三次元（3-D、径方向および軸方向）プロファイルの時間発展を測定することに成功している。ECEイメージングはまた、核融合科学研究所の大型ヘリカル装置（LHD）にも適用されている。LHDにおけるECEの周波数範囲をカバーするために、モノリシックマイクロ波集積回路（MMIC）技術を用いた新しい検出器が設計・製作された。この検出器は、GaAs基板上に、ボウタイアンテナ、ショットキーバリアダイオードを用いたダウンコンバーティングミキサ、およびヘテロ接合バイポーラトランジスタ（HBT）増幅器を集積したものである。この検出器の応答は、従来のハイブリッド型検出器の応答と比較された。モノリシック型検出器について、70–140 GHzにおいて最大10 GHzのヘテロダイン応答が確認された。モノリシック検出器を用いたイメージングシステムは、GAMMA 10およびコンパクトヘリカルシステム（CHS）のプラズマからのECEの測定に適用されている。