JEMEA Bulletin Vol.2 No.1 (2016.6)

JEME ワーキンググループ（WG）活動紹介
マイクロ波可視化 WG
Microwave visualization WG
Tutomu Takizawa
JEMEA 可視化ワーキンググループ 滝沢 力
e-mail: visualmicrowave@yahoo.co.jp
1. はじめに
マイクロ波は電界と磁界が横波として自由空間内をータ形状やマイクロ波負荷の形状を入力し電磁界分布伝播する。金属面では反射し、誘電体では反射、吸収を可視化できるようになった（図 1）。この「VMW」

する。伝播波長は誘電率に依存し、減衰率は誘電損にを用いてマイクロ波の理解がより深まることを期待し依存する。反射波と進行は重なり合い定在波となる。ている。以下に現在までのマイクロ波可視化ワーキン

三次元空間内を電界と磁界が伝播する様子を頭の中でググループの活動経過を示す。

描くことは難しい。特にマイクロ波初心者にとっては、① 第 1 回可視化ワークショップ 2011.1.28
可視化ツールの紹介

このことが原因でマイクロ波の挙動を理解することを難しくしているといえる。電子レンジのように、マイ東工大学大岡山キャンパス

クロ波を空間内に閉じ込め食品を加熱するような単純

西 9 号棟ディジタル多目的ホール入り口② 第 2 回可視化ワークショップなモデルにおいてさえ、電磁界分布を三次元的に予測

2011.5.27

可視化ソフトのデモし理解することはなかなか難しい。

上智大学 ７号館 14 階 特別会議室

その一方、マイクロ波の伝播はマクスウェル方程式で正確に記述することができる。この方程式を数値的③ 第 3 回可視化ワークショップに解くことによって、三次元空間内の電磁界分布を求マイクロ波デバイス紹介

2012.1.31

産業技術総合研究所 臨海副都心センター別館

め可視化することができる。

④ 第 4 回可視化ワークショップ

各種ツールを用いてマイクロ波の電磁界分布を可視2013.5.30

化することもできる。マイクロ波を可視化することに講習会

よりマイクロ波の理解が進み、よりマイクロ波応用分「マイクロ波可視化ソフトの普及に向けて」
東京工業大学 西 8 号館 Ｅ 10 階大会議室

野を広げることができると考え、マイクロ波ワーキン⑤ 電磁界セミナー

ググループを立ち上げた。また多くの人たちの協力を

2013.9.02

実習及び体験版ソフト配布

得ながら活動を続けることができた。

東京工業大学大岡山キャンパス
2. 活動経過

くらまえホール2011 年第１回ワークショップを開催してから計６⑥ 第 5 回可視化ワークショップ

回のワークショップと電磁界セミナーを一回開催した。

2013.5.30

講習会2014 年よりマイクロ波電磁界分布を可視化ソフト「マイクロ波の動きを自分のパソコンで見てみよう」「VMW」は JEMEA 学会を通してレンタル配布を開

東京工業大学 西 8 号館 Ｅ 10 階大会議室⑦ VMW レンタル配布開始

始し、身近にある Windows パソコンで手軽にアプリケ

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2014.5.30

JEMEA Bulletin Vol.2 No.1 (2016.6)⑧ 第 6 回可視化ワークショップ

2014.11.17～18

更には潜熱項による熱量計算を付け加えて、例えば「電磁界分布＋加熱温度分布のデモ展示」

氷から水へ変化する。

試用版 CDR 無償配布

③ 相変化を可視化する機能を追加した（図 3）。

高知会館 シンポジューム会場にておかげをもってレンタル販売を開始以降大きな不具⑨ VMW レンタル配布開始 2015.5.28

合もなく、順調に使用実績を積み重ねている。また本（電磁界分布＋加熱状況可視化ソフト V2.06）

ソフトを利用し、作成した可視化画像を用いた印刷物も見られるようになってきたことは、マイクロ波可視3. マイクロ波可視ソフト「VMW」

化ソフト「VMW」を作成した者としてはうれしい限り

図 2 にマイクロ波ワーキンググループで紹介した可である。

視化の例を示す。マイクロ波可視化ソフト「VMW」はしかし、「VMW」による可視化画像は、ある特定条導波管内のマイクロ波の定在波を三次元的に理解した件の基での演算結果に過ぎず、マイクロ波加熱状況のく、いろいろなソフトを寄せ集めて作成したものがベすべて表しきれていないことを念頭に置いておかなけースになっている。かつて趣味で始めたインタープリれば成らない。このことは、マイクロ波の発熱項を潜ター、数値計算や画像処理等の自作ライブラリは大い熱や反応熱を伝熱解析と練成しても同じことが言える。に役立った。そのなかでもマクスウェル方程式を差分更にはマグネトロンを使用した場合、電源変動が及

方 程 式 に 変 形 し て 解 く FDTD ( 時 間 領 域 差 分 法

ぼす発信周波数や出力変動、複数マイクロ波発生器のFinite-Difference Time-Domain method) の電磁界解相互作用、比加熱物の誘電率や誘電損や導電損の扱い析ルーチンは有効に機能した。また OpenGL や FLTK方、演算方式に起因する誤差の影響等、メッシュの互等のパブリックドメインソフトは三次元表示やユーザ換性等、まだまだ多くの課題が残されている。

インターフェイスの作成に役立った。

自由空間内を伝播する三次元の電磁波の自由度はたマイクロ波可視化ソフト「VMW」をレンタル配布する

かだか４である。電界成分と磁界成分を xyz 軸方向にに当たり、下記のことを念頭において作成した。

Ex, Ey, Ez, Hx, Hy, Hz の 6 個の成分（６自由度）を用① どの Windows パソコン上でも動作すること。

いての解析方法（とくに FDTD 法を用いての計算）で② 加熱用アプリケータの形状入力を（積み木細工をは、自由度が大きすぎるため、これが原因と思われる組み立てるように）容易にする。

現実にはありえない電磁界分布の答えが求まることが③ 形状や寸法変更を容易にするある。

④ 電磁界分布を美しく動的に表現する。

更には荷電粒子と電磁波の量子論的相互作用や波長通勤時間や出張時の空き時間、休日等のあき時間ををγ線領域まで広げると、電子が主体の双極子ではな

見つけてはプログラム作成、動作確認やディバック等

くプラス電荷を持つ陽子と電磁波との相互作用を考えを行った。多くの有志の協力を得て使い勝手や精度等ることが必要になり、問題が更に複雑になる。これらの評価、改善点や要望をいただいたのはありがたかっの問題に対して、じっくりと取り組んでゆきたいと私た。またロゴやイラスト等も無償提供していただいた。

は考えており、昨年に引き続き今年度もマイクロ波可

レンタル開始当初の VMW(V2.03)は電磁界分布を可視化ワーキンググループを休会とするが、マイクロ波視化するのみであったが、昨年からレンタル配布を開の「可視化」テーマは奥が深い。この分野に興味をお始した VMW（V2.06）は電磁界分布から求められた電持ちの方は是非このワーキンググループに参加して活界強度分布から誘電率と誘電損による発熱項を用いて、動を盛り上げたいと考えている。

① 発熱量を計算し可視化する。
5. おわりに比熱、比重、熱伝導率から伝熱解析（拡散方程式）

今年度もマイクロ波可視化ソフト「VMW」は当学会と練成し、にてレンタル販売する。この「VMW」を用いてマイク② 温度分布を計算し可視化する。

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ロ波を可視化することにより、マイクロ波の理解を深めてほしい。詳細は JEMEA 事務局へ連絡するか、もしくは JEMEA ホームページの Web Shop を参照されたい。

図 1 負荷寸法サイズを変えた時の電界強度分布の変化
アプリケータサイズ 300x300x300mm, 周波数 2.45GHz, 負荷の誘電率 ε=4

図 2 マイクロ波可視化例

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図 3 可視化ソフト VMW 2.0624