JPH02174040A - ジャイロトロン装置 - Google Patents
ジャイロトロン装置Info
- Publication number
- JPH02174040A JPH02174040A JP63328601A JP32860188A JPH02174040A JP H02174040 A JPH02174040 A JP H02174040A JP 63328601 A JP63328601 A JP 63328601A JP 32860188 A JP32860188 A JP 32860188A JP H02174040 A JPH02174040 A JP H02174040A
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- Japan
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- collector
- magnetic field
- gyrotron
- coil
- superconductor
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- Pending
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、大電力マイクロ波もしくはミリ波を発生す
るジャイロトロン装置に関するものである。
るジャイロトロン装置に関するものである。
第２図は、例えば特開昭５９−１１９６４８号公報に記
載された従来のジャイロトロン装置を示す断面側面図で
ある。図において、ｌは前記ジャイロトロン装置を主と
して構成するジャイロトロン管Ｊの電子銃部のカソード
、２はこのカソードｌの先端側に設けられ、電子を放出
する前記電子銃部のエミッションベルト、３はアノード
、４はビームドリフト部、５は空洞共振器、６はコレク
タ、７は高周波窓、８は電磁石としてのカソード磁場発
生用マグネット、１４は電子ビーム、１５は主磁場発生
用マグネット、１６はコレクタコイルである。
載された従来のジャイロトロン装置を示す断面側面図で
ある。図において、ｌは前記ジャイロトロン装置を主と
して構成するジャイロトロン管Ｊの電子銃部のカソード
、２はこのカソードｌの先端側に設けられ、電子を放出
する前記電子銃部のエミッションベルト、３はアノード
、４はビームドリフト部、５は空洞共振器、６はコレク
タ、７は高周波窓、８は電磁石としてのカソード磁場発
生用マグネット、１４は電子ビーム、１５は主磁場発生
用マグネット、１６はコレクタコイルである。
次に動作について説明する。カソード１のエミッション
ベルト２から放出された電子は、カソード１とアノード
３との間の電界により加速され、中空状の電子ビーム１
４を形成し、ジャイロトロン管Ｊの軸方向磁場に沿って
、ビームドリフト部４を通過し、空洞共振器５に到達す
る。ここで電子は、空洞共振器５の形状と軸方向磁場の
強さから決まる特有の高周波電磁界と相互作用し、電子
のエネルギーは高周波電磁界のエネルギーに変換される
。エネルギーを失った電子は、空洞共振器５を通過した
後、磁力線に沿って進み、コレクタ６で捕集される。電
子ビーム１４により励起された電磁波は、出力導波管を
兼ねているコレクタ６に沿って伝搬し、高周波窓７から
ジャイロトロン管Ｊの外部へ放射される。
ベルト２から放出された電子は、カソード１とアノード
３との間の電界により加速され、中空状の電子ビーム１
４を形成し、ジャイロトロン管Ｊの軸方向磁場に沿って
、ビームドリフト部４を通過し、空洞共振器５に到達す
る。ここで電子は、空洞共振器５の形状と軸方向磁場の
強さから決まる特有の高周波電磁界と相互作用し、電子
のエネルギーは高周波電磁界のエネルギーに変換される
。エネルギーを失った電子は、空洞共振器５を通過した
後、磁力線に沿って進み、コレクタ６で捕集される。電
子ビーム１４により励起された電磁波は、出力導波管を
兼ねているコレクタ６に沿って伝搬し、高周波窓７から
ジャイロトロン管Ｊの外部へ放射される。
カッーＦＶＡ場発生用マグネット８と、主磁場発生用マ
グネット１５は、ジャイロトロン管Ｊの中心軸に沿って
適当な強さの軸方向直流磁場を発生させるための電磁石
である。この磁場の強さを適当に調節することにより、
所定の周波数の電磁波を発振させることができる。そし
て数ＩＱＧＨｚ以上の高周波を発振させる場合には、こ
れらのマグネットＢ、１５には超電導マグネットが用い
られる。
グネット１５は、ジャイロトロン管Ｊの中心軸に沿って
適当な強さの軸方向直流磁場を発生させるための電磁石
である。この磁場の強さを適当に調節することにより、
所定の周波数の電磁波を発振させることができる。そし
て数ＩＱＧＨｚ以上の高周波を発振させる場合には、こ
れらのマグネットＢ、１５には超電導マグネットが用い
られる。
コレクタコイル１６は、コレクタ６付近の軸方向磁場分
布を調節するためのコイルである。このコレクタ６付近
の軸方向磁場分布を調節することにより、空洞共振器５
を通過した電子は、高周波窓７を叩いて損傷を与えるこ
となく、コレクタ６内壁の広い領域にわたって捕集され
る。この場合、特に、数１００ＫＷ以上の出力を出す連
続動作のジャイロトロン装置では、コレクタ６内壁に電
子が当たることによる単位面積当たりの熱負荷を低減す
るためにコレクタ６の内壁に広く電子を分散させて捕集
する必要がある。
布を調節するためのコイルである。このコレクタ６付近
の軸方向磁場分布を調節することにより、空洞共振器５
を通過した電子は、高周波窓７を叩いて損傷を与えるこ
となく、コレクタ６内壁の広い領域にわたって捕集され
る。この場合、特に、数１００ＫＷ以上の出力を出す連
続動作のジャイロトロン装置では、コレクタ６内壁に電
子が当たることによる単位面積当たりの熱負荷を低減す
るためにコレクタ６の内壁に広く電子を分散させて捕集
する必要がある。
従来のジャイロトロン装置は以上のように構成されてい
るので、前記コレクタコイル１６はジャイロトロン管Ｊ
の組立完了後、コレクタ６の周辺部に銅線等を巻きつけ
ることによって構成されており、これを励磁するための
直流電源が必要である。また、前記銅線等の抵抗損によ
る発熱のため、強い磁場を発生させることは困難であり
、コレクタ６付近に、所定の軸方向磁場分布を得るため
には、多量のコレクタコイル１６を配置する必要がある
。そのためコレクタ６の長さが長くなったり、場合によ
っては、コレクタコイル１６そのものを冷却する必要が
あるなどの問題点があった。
るので、前記コレクタコイル１６はジャイロトロン管Ｊ
の組立完了後、コレクタ６の周辺部に銅線等を巻きつけ
ることによって構成されており、これを励磁するための
直流電源が必要である。また、前記銅線等の抵抗損によ
る発熱のため、強い磁場を発生させることは困難であり
、コレクタ６付近に、所定の軸方向磁場分布を得るため
には、多量のコレクタコイル１６を配置する必要がある
。そのためコレクタ６の長さが長くなったり、場合によ
っては、コレクタコイル１６そのものを冷却する必要が
あるなどの問題点があった。
尚、近似技術としては、特開昭５９−１１９６４９号公
報、特開昭５９−１４９６３１号公報にそれぞれ示され
たジャイロトロン装置がある。
報、特開昭５９−１４９６３１号公報にそれぞれ示され
たジャイロトロン装置がある。
この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、ジャイロトロン装置のジャイロトロン管組立
中にコレクタ周辺部に設置することができるとともに、
励磁するための直流電源が不要であり、また抵抗損によ
る発熱がないため、強い磁場を発生させることのできる
コレクタ磁場発生装置を備えたジャイロトロン装置を得
ることを目的とする。
たもので、ジャイロトロン装置のジャイロトロン管組立
中にコレクタ周辺部に設置することができるとともに、
励磁するための直流電源が不要であり、また抵抗損によ
る発熱がないため、強い磁場を発生させることのできる
コレクタ磁場発生装置を備えたジャイロトロン装置を得
ることを目的とする。
この発明に係るジャイロトロン装置は、ジャイロトロン
管のコレクタの周辺に、冷却手段により冷却されるリン
グまたは回路的に閉じたコイルから成る超電導体をコレ
クタ磁場発生装置として配設したものである。
管のコレクタの周辺に、冷却手段により冷却されるリン
グまたは回路的に閉じたコイルから成る超電導体をコレ
クタ磁場発生装置として配設したものである。
この発明における超電導体から成るコレクタ磁場発生装
置は、ジャイロトロン管の真空排気時のベーキングに耐
えられるため、ジャイロトロン管の組立中に、コレクタ
周辺部に設置することができ、かつ超電導体で作られて
いるため、適当な温度まで冷却することにより、超電導
状態となり抵抗損による発熱はなくなる。さらに、主磁
場発生用マグネットのもれ磁場によって励磁できるよう
にしておくことにより、従来のコレクタコイルでは励磁
のために必要であった直流電源が不要になる。
置は、ジャイロトロン管の真空排気時のベーキングに耐
えられるため、ジャイロトロン管の組立中に、コレクタ
周辺部に設置することができ、かつ超電導体で作られて
いるため、適当な温度まで冷却することにより、超電導
状態となり抵抗損による発熱はなくなる。さらに、主磁
場発生用マグネットのもれ磁場によって励磁できるよう
にしておくことにより、従来のコレクタコイルでは励磁
のために必要であった直流電源が不要になる。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、９は空洞共振器５内に所定の軸方向磁場を
発生させるために、該空洞共振器５周辺に巻装されてい
る電磁石としての超電導コイル１０を冷却するためのタ
ライオスタット、１１はコレクタ６付近の軸方向磁場分
布を調節するための高温超電導体リング（または回路的
に閉じた高温超電導体コイル）、１２はこの高温超電導
体リング（または高温超電導体コイル）１１を冷却する
ための冷却媒体を入れる冷却手段としての冷却容器、１
３は高温超電導体リング（または高温超電導体コイル）
１１を納めた前記冷却容器１２を支え、かつコレクタ６
に沿って軸方向に可動なようにした支持棒である。なお
、本実施例では冷却手段の負担が軽くなるように、がっ
、ジャイロトロン管の真空排気時の熱耐性により有利な
高温超電導体を採用している。
図において、９は空洞共振器５内に所定の軸方向磁場を
発生させるために、該空洞共振器５周辺に巻装されてい
る電磁石としての超電導コイル１０を冷却するためのタ
ライオスタット、１１はコレクタ６付近の軸方向磁場分
布を調節するための高温超電導体リング（または回路的
に閉じた高温超電導体コイル）、１２はこの高温超電導
体リング（または高温超電導体コイル）１１を冷却する
ための冷却媒体を入れる冷却手段としての冷却容器、１
３は高温超電導体リング（または高温超電導体コイル）
１１を納めた前記冷却容器１２を支え、かつコレクタ６
に沿って軸方向に可動なようにした支持棒である。なお
、本実施例では冷却手段の負担が軽くなるように、がっ
、ジャイロトロン管の真空排気時の熱耐性により有利な
高温超電導体を採用している。
次に動作について説明する。ジャイロトロン装置を動作
させる場合には、先ず、超電導コイル１０とカソード磁
場発生用マグネット８に電流を流し、ジャイロトロン管
Ｊの軸方向に磁場を発生させる必要がある。従ってその
際には予め、高温超電導体リング（または高温超電導体
コイル）１１を、臨界温度以上の状態で、支持棒１３に
沿って、冷却容器１２とともに超電導コイル１０の方へ
近づけておく。そしてこの状態で、超電導コイル１０と
カソード磁場発生用マグネット８を励磁すると、上記の
高温超電導体リング（または高温超電導体コイル）１１
は、未だ超電導状態ではないため、超電導コイル１０か
らの漏れ磁場と自由に鎖交する。そして適当な量の磁束
と鎖交したところで冷却容器１２に冷媒を注入し、高温
超電導体リング（または高温超電導体コイル）１１を超
電導状態にすると、該高温超電導体リング（または高温
超電導体コイル）１１は、鎖交している磁束を保持し、
支持棒１３に沿って、ジャイロトロン管Ｊの軸方向に移
動させても、鎖交している磁束量は変わらない。従って
、上記の高温超電導体リング（または高温超電導体コイ
ル）１１に適当な量の磁束を保持させた後、適当な位置
にまで移動させることによって、第２図につき説明した
従来のコレクタコイル１６と同様の働きをさせることが
できる。
させる場合には、先ず、超電導コイル１０とカソード磁
場発生用マグネット８に電流を流し、ジャイロトロン管
Ｊの軸方向に磁場を発生させる必要がある。従ってその
際には予め、高温超電導体リング（または高温超電導体
コイル）１１を、臨界温度以上の状態で、支持棒１３に
沿って、冷却容器１２とともに超電導コイル１０の方へ
近づけておく。そしてこの状態で、超電導コイル１０と
カソード磁場発生用マグネット８を励磁すると、上記の
高温超電導体リング（または高温超電導体コイル）１１
は、未だ超電導状態ではないため、超電導コイル１０か
らの漏れ磁場と自由に鎖交する。そして適当な量の磁束
と鎖交したところで冷却容器１２に冷媒を注入し、高温
超電導体リング（または高温超電導体コイル）１１を超
電導状態にすると、該高温超電導体リング（または高温
超電導体コイル）１１は、鎖交している磁束を保持し、
支持棒１３に沿って、ジャイロトロン管Ｊの軸方向に移
動させても、鎖交している磁束量は変わらない。従って
、上記の高温超電導体リング（または高温超電導体コイ
ル）１１に適当な量の磁束を保持させた後、適当な位置
にまで移動させることによって、第２図につき説明した
従来のコレクタコイル１６と同様の働きをさせることが
できる。
高温超電導体リング（または高温超電導体コイル）１１
と鎖交させる磁束の量、およびそれを固定する軸方向位
置は、あらかじめ計算によって決定しておく。上記の動
作説明では、超電導コイル１０が発生する磁場と同方向
の磁場を高温超電導体リング（または高温超電導体コイ
ル）１１が保持する場合であったが、逆方向の磁場を保
持する必要のある場合もある。その時には、先ず、ジャ
イロトロン装置の動作時の磁場とは逆方向の磁場が発生
するように超電導コイル１０に電流を流し、高温超電導
体リング（または高温超電導体コイル）１１に磁場を保
持させた後、−度電流を零にし、次に前回とは逆方向の
電流を流して、ジャイロトロン装置の動作に必要な磁場
を発生させるようにすればよい。
と鎖交させる磁束の量、およびそれを固定する軸方向位
置は、あらかじめ計算によって決定しておく。上記の動
作説明では、超電導コイル１０が発生する磁場と同方向
の磁場を高温超電導体リング（または高温超電導体コイ
ル）１１が保持する場合であったが、逆方向の磁場を保
持する必要のある場合もある。その時には、先ず、ジャ
イロトロン装置の動作時の磁場とは逆方向の磁場が発生
するように超電導コイル１０に電流を流し、高温超電導
体リング（または高温超電導体コイル）１１に磁場を保
持させた後、−度電流を零にし、次に前回とは逆方向の
電流を流して、ジャイロトロン装置の動作に必要な磁場
を発生させるようにすればよい。
また、超電導状態の高温超電導体リング（または高温超
電導体コイル）１１は、その内側を磁束が通り抜けるの
を妨げる効果があるため、上記の高温超電導体リング（
または高温超電導体コイル）１１を超電導状態にして、
適当な位置に固定しておくことによっても、従来のコレ
クタコイル１６と同様の働きを期待できる場合もある。
電導体コイル）１１は、その内側を磁束が通り抜けるの
を妨げる効果があるため、上記の高温超電導体リング（
または高温超電導体コイル）１１を超電導状態にして、
適当な位置に固定しておくことによっても、従来のコレ
クタコイル１６と同様の働きを期待できる場合もある。
なお、上記の実施例では、高温超電導体リング（または
高温超電導体コイル）１１が１個の場合を示したが、複
数個設けてもよい。その場合には、それぞれの高温超電
導体の前記リングまたはコイル１１に適当な大きさの磁
場を保持させ、その後支持棒１３に沿って適当な位置に
配置することにより、ジャイロトロン管Ｊのコレクタ６
部に、かなり自由度のある磁場分布を作り出すことがで
きる。
高温超電導体コイル）１１が１個の場合を示したが、複
数個設けてもよい。その場合には、それぞれの高温超電
導体の前記リングまたはコイル１１に適当な大きさの磁
場を保持させ、その後支持棒１３に沿って適当な位置に
配置することにより、ジャイロトロン管Ｊのコレクタ６
部に、かなり自由度のある磁場分布を作り出すことがで
きる。
また、上記実施例では、主磁場発生用マグネットとして
超電導コイル１０を用いた場合を示したが、必要とする
強さの主磁場を常電導マグネットで発生可能であれば、
常電導マグネットを用いてもよいことは言うまでもない
。第２図の従来例では、主磁場発生用マグネット１５と
記し、超電導マグネットでも常電導マグネットでもどち
らの場合でも通用する名称を用いている。
超電導コイル１０を用いた場合を示したが、必要とする
強さの主磁場を常電導マグネットで発生可能であれば、
常電導マグネットを用いてもよいことは言うまでもない
。第２図の従来例では、主磁場発生用マグネット１５と
記し、超電導マグネットでも常電導マグネットでもどち
らの場合でも通用する名称を用いている。
以上のように、この発明によれば、ジャイロトロン装置
のジャイロトロン管のコレクタコイルを超電導体で構成
し、主磁場発生用マグネットの漏れ磁場を利用して、コ
レクタ部の磁場分布を適当に変えるようにしたので、従
来のコレクタコイルの励磁に必要であった直流電源が不
要である。また、抵抗損による発熱が無いため、強い磁
場を発生させることができ、そのため、コレクタ部の長
さを従来のジャイロトロン装置のジャイロトロン管より
短くできる効果がある。さらに、数ｌｏ。
のジャイロトロン管のコレクタコイルを超電導体で構成
し、主磁場発生用マグネットの漏れ磁場を利用して、コ
レクタ部の磁場分布を適当に変えるようにしたので、従
来のコレクタコイルの励磁に必要であった直流電源が不
要である。また、抵抗損による発熱が無いため、強い磁
場を発生させることができ、そのため、コレクタ部の長
さを従来のジャイロトロン装置のジャイロトロン管より
短くできる効果がある。さらに、数ｌｏ。
℃の温度に耐えられる超電導体を使用することにより、
ジャイロトロン管の組立中に、コレクク部に設置し、そ
の状態でジャイロトロン装置の真空排気時のベーキング
を行うことが可能になる効果もある。
ジャイロトロン管の組立中に、コレクク部に設置し、そ
の状態でジャイロトロン装置の真空排気時のベーキング
を行うことが可能になる効果もある。
第１図はこの発明の一実施例によるジャイロトロン装置
を示す断面側面図、第２図は従来のジャイロトロン装置
を示す断面側面図である。 １はカソード（電子銃部）、２はエミンションベルト（
電子銃部）、５は空洞共振器、６はコレクタ、７は高周
波窓、８はカソード磁場発生用マグネット（電磁石）、
１０は超電導コイル（電磁石）、１１は高温超電導体リ
ングまたは高温超電導体コイル（超電導体）、１２は冷
却容器（冷却手段）、Ｊはジャイロトロン管。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
を示す断面側面図、第２図は従来のジャイロトロン装置
を示す断面側面図である。 １はカソード（電子銃部）、２はエミンションベルト（
電子銃部）、５は空洞共振器、６はコレクタ、７は高周
波窓、８はカソード磁場発生用マグネット（電磁石）、
１０は超電導コイル（電磁石）、１１は高温超電導体リ
ングまたは高温超電導体コイル（超電導体）、１２は冷
却容器（冷却手段）、Ｊはジャイロトロン管。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。
Claims (1)
- 電子銃部、空洞共振器、コレクタ、高周波窓により構
成されるジャイロトロン管の軸方向に電磁石により磁場
を発生させることにより電磁波を発振させるジャイロト
ロン装置において、前記コレクタの周辺に、冷却手段に
より冷却される超電導体を配設したことを特徴とするジ
ャイロトロン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63328601A JPH02174040A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | ジャイロトロン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63328601A JPH02174040A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | ジャイロトロン装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02174040A true JPH02174040A (ja) | 1990-07-05 |
Family
ID=18212098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63328601A Pending JPH02174040A (ja) | 1988-12-26 | 1988-12-26 | ジャイロトロン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02174040A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025040968A1 (en) * | 2023-08-23 | 2025-02-27 | Ariel Scientific Innovations Ltd. | Vacuum tube techniques |
-
1988
- 1988-12-26 JP JP63328601A patent/JPH02174040A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2025040968A1 (en) * | 2023-08-23 | 2025-02-27 | Ariel Scientific Innovations Ltd. | Vacuum tube techniques |
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