AbstractFor the development of a 1 MW, 140 GHz gyrotron for CW operation which will be installed at the stellarator facility Wendelstein 7-X at IPP Greifswald, a collaboration between different European research institutes and an industrial company has been established. In order to prove the proper functioning of the millimeter wave components installed in the gyrotron — such as the cavity, the waveguide taper and the quasioptical mode converter — these components should be cold tested, preferably before installation. However, due to lack of time as well as long delivery times, this was not possible. Therefore, two units of the quasioptical mode converter and the cavity were fabricated with identical geometry, one of those being used for measurements on the low power test device. To perform these cold tests for tapers and mode converters, the gyrotron cavity output mode has to be simulated. This means that a high order rotating mode (TE28,8 mode) must be generated at low power. This can be achieved by means of a mode generator consisting of two mirrors and a coaxial cavity with a perforated outer wall. Before applying the mode generator to the components, its proper behavior and the accurate alignment of the system must be verified either by radiation pattern measurements or k-spectrometer measurements. As the coupling through the holes of the k-spectrometer is extremely low, a special vector network analyzer with a dynamic range of at least 100 dB had to be developed. This has been achieved by integration of a phase locked backward-wave oscillator with a line width of 100 Hz and an output power of 10 mW. A non-destructive measurement of the resonance frequency and the quality factor of the cavity does not seem possible. The second cavity will be prepared for the cold measurement by drilling a small radial hole into its wall in the plane of the field maximum. This hole is then used for the input coupling. The accuracy required for this hole is rather critical. The coupling coefficient must be high for sufficient excitation of the rf field, but on the other hand it must neither change the frequency nor the quality factor strongly. The transmission is measured by a probe at the output of the uptaper.
1 MW、140 GHzのジャイロトロンをCW運転用に開発するため、IPPグライフスヴァルトのステラレーター施設Wendelstein 7-Xに設置される予定である。この開発には、ヨーロッパの異なる研究機関と産業企業との間で協力体制が確立されている。ジャイロトロンに搭載されるミリ波部品（空洞、導波管テーパー、準光学モード変換器など）の適切な機能を証明するため、これらの部品は、できれば設置前にコールドテストされるべきである。しかし、時間の不足と納期の長期化のため、これは不可能であった。そこで、準光学モード変換器と空洞の2ユニットが同一形状で製作され、そのうちの1つが低出力試験装置での測定に使用された。テーパーとモード変換器のコールドテストを実施するには、ジャイロトロン空洞の出力モードをシミュレートする必要がある。これは、高次の回転モード（TE28,8モード）を低出力で生成することを意味する。これは、2枚のミラーと、外周壁に穴の開いた同軸空洞からなるモード発生器によって達成できる。モード発生器を部品に適用する前に、その適切な動作とシステムの正確なアライメントを、放射パターン測定またはkスペクトロメータ測定のいずれかによって検証しなければならない。kスペクトロメータの穴を通る結合は極めて低いため、少なくとも100 dBのダイナミックレンジを持つ特別なベクトルネットワークアナライザを開発する必要があった。これは、線幅100 Hz、出力電力10 mWの位相同期後進波発振器を統合することで達成された。空洞の共振周波数と品質係数の非破壊測定は不可能と思われる。2番目の空洞は、電界最大値の面内の壁に小さな半径方向の穴を開けることにより、コールド測定用に準備される。この穴は入力結合に使用される。この穴に要求される精度はかなり厳しい。結合係数は、rf電界の十分な励起のために高くなければならないが、一方で周波数や品質係数を強く変化させてはならない。透過は、アップテーパーの出力にあるプローブによって測定される。