JPH01272032A - 同軸導波管構体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、同軸導波管構体に係わり、とくに熱膨張係
数の著しく異なるセラミックスのような誘電体気密窓と
銅のような内導体金属筒との気密ろう接部性の構造に関
する。

（従来の技術） 例えば大電力クライストロンのようなマイクロ波管の出
力部には、同軸導波管構体が使用される。

この同軸導波管構体は、その一部に円板状のセラミック
ス誘電体気密窓を有し、その中央孔に内導体となる金属
円筒が、また外周に外導体となる金属円筒がそれぞれ気
密ろう接された構成のものである。

大電力マイクロ波の利用の高まりとともに真空気密装置
内へのマイクロ波の導入あるいは導出などに、セラミッ
クス誘電体により所定間隔を置いて内外導体を真空気密
に接合した構造体を一部に使用する場合が増えてきてい
る。とくに、マイクロ波が大電力になるにつれ、同軸導
波管の内、外導体の直径も大きくなり、しかも内導体が
筒状となり、必要に応じて内部に空気、水等を流通させ
て強制冷却させる場合も多くなっている。

このような出力同軸導波管構体を有するビーム直進形多
空胴クライストロンの概略構成例を第４図により説明す
る。クライストロンはその一部を構成する中間共振空胴
１１、ドリフト管１２、出力空胴１３、およびコレクタ
部１４が管軸に沿って縦列に配設されている。そして出
力空胴１３の空胴壁の一部には、出力同軸導波管構体１
５が気密接続されている。この出力同軸導波管構体１５
は、クライストロン本体の出力空胴１３に電気的および
気密的に接続された内導体１Ｇおよび外導体１７からな
る同軸導波管部１８、およびその先端に一体的に結合さ
れた気密窓構体１９を備えてなる。内導体１６には矢印
Ｑで示す如く、また外導体にも図示しないが冷却水が循
環させられるようになっている。内、外導体はともにそ
の途中から直径が拡大されて内導体径大部ｌｅａ　、　
１６ｂ　、外導体径大部１７ａ　、　１７ｂに変換され
ている。気密窓構体１９は、これら径大部において両導
体間に真空気密に接合された誘電体気密窓２０を有する
。そしてこの気密窓２０の位置よりも内方の結合部Ａ、
Ｂで電気的および真空気密的に一体接合されてなる。こ
の同軸導波管構体Ｕの先端部は、矩形導波管２１に接続
される。すなわち外導体径大部１７ｂの先端フランジ部
が矩形導波管旦の幅広面２２の開孔部に接続され、また
内導体径大部１６ｂの先端部がドアノブ状拡張部２３を
介して矩形導波管の対向幅広面２４に電気的および機械
的に接続されている。内、外導体は電気伝導性のよい銅
で構成される。なお出力導波管の開口フランジ２５は、
外部負荷回路に接続される。

（発明が解決しようとする課題） ところで、内、外導体を構成する銅は、セラミックスよ
りもはるかに大きい熱膨張係数を有するため、ろう接工
程の冷却時に、内導体の収縮によりセラミックス円板の
中央孔部分に大きな張力がかかる。このためろう接部の
セラミックス素材や、その内面のメタライズ層、あるい
はろう材層に亀裂や剥離が生じやすい。またこのような
同軸導波管の使用中も、内導体が温度上昇を繰返すこと
が多く、その場合同様の破損が生じるおそれがある。

このように十分高い信頼性が得にくいという不都合があ
る。

そのため、内導体の気密窓の内側部分に補強用の金属リ
ングやセラミックスリングを一緒に接合する技術も知ら
れている。これは、例えば特開昭ｆｉｔ−８２６３９号
公報、特開昭６２−７６１２７号公報、あるいは特開昭
６２−２５２２０１号公報などに開示されている。

しかしながら、補強用リングを内導体に接合すると、依
然として内導体と気密窓とのろう接部に不所望な応力が
かかり、この気密ろう接部に損傷を生じやすい。

この発明は、このような不都合を解消し、セラミックス
とその透孔を貫通して気密ろう接される銅のような熱膨
張係数の大なる金属筒との組合わせの場合における、気
密ろう接部の信頼性が高い接合状態を維持し得る同軸導
波管構体を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、円板状誘電体気密窓の中央孔の内周に接合
される内導体金属筒の内側に、この内導体金属筒よりも
硬度が高い補強用金属リングが複数個積層されて密に嵌
合され、且つ各補強用金属リングの外周面が円弧状に形
成されてこれら円弧状外周部の一部が内導体金属筒の内
周壁凹凸部に食い込んで保持されてなる同軸導波管構体
である。

（作用） この発明によれば、内導体である金属筒の内側に配置さ
れた金属リングが、内導体金属筒と気密窓とのろう接待
に内導体金属筒を外側に強くおしひろげる作用をすると
ともに、常温時は内導体金属筒に対してごくわずかの間
隙を保って離れているので、ろう接部に不所望な応力を
及ぼさない。

したがって、信頼性の高い同軸導波管構体を得ることが
できる。

（実施例） 以下図面を参照してその実施例を説明する。なお同一部
分は同一符号であられす。

第４図に示したものと同様のクライストロンの出力同軸
導波管を例にして説明する。

第１図はこの発明実施例の完成状態を一部拡大して示す
要部縦断面図である。アルミナ製セラミックス円板によ
り誘電体気密窓２０が構成されている。この気密窓２０
の中央透孔に、厚さ１■の無酸素銅からなる薄肉の内導
体金属円筒３１が貫通され、ろう接部Ｂて気密ろう接さ
れている。また気密窓２０の外周には、同じく銅の薄肉
外導体金属円筒３２が気密ろう接されている。内、外導
体の一部には応力を吸収する波状部３１ａ　、　３２ａ
が形成され、チョーク結合部Ｃをもつ内導体３３、外導
体３４に結合されている。外導体金属円筒３２の外周に
は、ｔｉｌ　ｏワイヤ３５が数回巻かれ、このろう接部
は冷却室３６に供給される冷却水により強制冷却される
ようになっている。なお同図において符号３３ａは内側
の冷却室３６ａを構成する隔壁、３３ｂは通水パイプを
あられしている。

そこで、銅製の内導体金属円筒３１の内側には、この発
明の特徴をなす補強用金属リング３７が複数個積層され
嵌合されている。この補強用金属リング３７の外周３８
は、縦断面円弧状に形成されている。

そしてこれら円弧状外周部３８は、内導体金属円筒３１
に生じた凹凸部３９に一部食い込んでいる。金属リング
３７は、Ｍ　ｏ　、Ｆ　ｅ　ｓステンレス鋼のような、
銅製内導体金属円筒３１よりも硬度が高く、且つ比較的
高融点の金属で構成されている。そして予め第２図に示
すようにプレス打抜き加工によりリング状に形成される
とともに、外周面が円弧状に仕上げ加工されている。セ
ラミックス気密窓２０として内直径が３ｆｔｍで肉厚が
１０ａｍのアルミナセラミックスを使用し、内導体円筒
３１の内直径が３８ａ＋ａ、その肉厚が１ｍ＋ａの場合
を例にとると、各金属リング３７の厚さｔは０，８〜２
．６１の範囲、幅Ｗ１〜３１０１１の範囲、円弧状外周
面３８は半径が約０．４〜１　、３ｍｍの範囲に成形す
るのが適当である。

これらをろう接に先立って第３図に示すように組立てる
。すなわち、金属リング３７を内導体金属円筒３１の内
周面の気密窓の内側にそれぞれ積層してしっくり嵌める
。また内、外導体金属円筒３１．３２とセラミックス気
密窓２０との間に銀ろう材、または金ろう材４０を介在
し、図示しない位置決め冶具で各部を位置決めする。こ
うして、高温炉内を通してろう接する。このろう接工程
において、内導体金属円筒、金属リング、気密窓等の熱
膨張量、および各材料の硬度の相互関係から、第１図に
示したように気密窓の内側位置で内導体金属円筒３１の
内周に金属リングの円弧状外周が一部食い込み、内導体
金属円筒の内周壁には凹凸部３９が形成される。これら
は常温まで冷却した状態でも相互に一部噛合ったままと
なり、それにより金属リングは機械的に内導体金属円筒
に保持される。なお金属リングと金属円筒との間には、
ろう材が配置されていないので、互いにわずかな間隙を
保って離れており、金属円筒と気密窓とのろう接部に金
属リングからの引張り応力などがかからない。

こうして、内、外導体金属円筒と誘電体気密窓とは、高
精度に密着して気密ろう接され、信頼性の高い同軸導波
管構体が得られる。

なお、セラミックス板の材質はアルミナ以外でもよく、
またその透孔に貫通させる金属円筒および内装する金属
リングは、前述のような融点および熱膨張率の関係を有
する他の金属を使用し得る。

また各部の材料は合金でもよく、さらに冷却媒体に対し
て化学的耐久性がよく、長期間にわたって信頼性の高い
接合部状態を維持する材料を選択する。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、比較的簡単な構
造で、セラミックス製気密窓とそれを貫通する内導体金
属筒との気密接合部が、破損を生じることなく高い信頼
性を有する同軸導波管構体が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を一部を拡大して示す要部縦
断面図、第２図はその製作過程における要部半縦断面図
、第３図はそのろう接部の状態を示す要部半縦断面図、
第４図は従来構造を示す要部縦断面図である。 ２０・・・気密窓、３１・・・内導体金属円筒、３７・
・・金属リング、３８・・・円弧状外周部、Ｂ・・・ろ
う接部。 出願人代理人　　弁理士　鈴江武彦 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 中央孔を有する円板状誘電体気密窓と、この誘電体気密
   窓よりも熱膨張係数が大きく且つ該気密窓の中央孔に貫
   通されて相互に気密ろう接された内導体金属筒と、上記
   気密窓の外周面に気密ろう接された外導体金属筒とを具
   備する同軸導波管構体において、 上記誘電体気密窓の中央孔の内周に接合される内導体金
   属筒の内側に、該内導体金属筒よりも硬度が高い補強用
   金属リングが複数個積層されて密に嵌合され、且つ前記
   各補強用金属リングの外周面が円弧状に形成され該円弧
   状外周部の一部が上記内導体金属筒の内周壁凹凸部に食
   い込んで保持されてなることを特徴とする同軸導波管構
   体。