JPH0286031A - ジャイロトロン - 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］ （産業上の利用分野） この発明はジャイロトロンに係わり、特に出力導波管壁
が管軸に沿って複数に電気的に分割された構造のジャイ
ロトロンに関する。

（従来の技術） ジャイロトロンは、周知のようにサイクロトロンメーザ
作用を動作原理とする電子管で、ミリ波からサブミリ波
帯における高周波大電力源として利用されつつある。ジ
ャイロトロンの種類としては、サイクロトロン運動をす
る電子群が形成する円筒状の電子ビームと、この電子ビ
ームと共振空胴のような１個の共振回路における電磁波
と相互作用し、共振回路に蓄積される電磁波エネルギー
によって電子ビームのエルネギ−が失われて発振を生じ
るジャイロモノトロン、同様の電子ビームと複数個の共
振空胴を用いて電磁波の増幅を行なわせるジャイロクラ
イストロン、同様の電子ビームと伝送回路内の進行波と
の相互作用によるジャイロ進行波管、あるいは伝送回路
内の後進波との結合による後進波ジャイロトロンなどが
ある。

ジャイロトロンは、その動作周波数が概略数十〇ＩＩＺ
から百数十〇）Ｉｚが一般的であり、波長に換算すると
およそ２１程度から数Ｉ程度である。従って、クライス
トロンや進行波管に比較すると波長が２桁から３桁も短
く、ジャイロトロンの高周波回路の各部寸法精度は著し
く高いものが要求される。

このようなジャイロトロンは、通常、電子銃部、テーパ
状電子ビーム導入部、共振空胴部、テーバ状案内部、コ
レクタ部、出力窓部等からなっている。

ところで、ジャイロトロンは、マイクロ波を発生する共
振空胴部あるいは電子銃側のカットオフトンネル部の内
径が非常に細く、上述の数十ＧＨｚから百数十Ｇ１１ｚ
帯の場合、発振モードによっても違いがあるが、概略数
１−からｌｈａ余である。従って、電子銃部とコレクタ
部とが、この部分で分断されたような形となり、排気コ
ンダクタンスが著しく低い。このため、一般には電子銃
側およびコレクタ側にそれぞれ排気管を設け、またそれ
らにイオンポンプを接続する。コレクタ部すなわち出力
側導波管の一部に排気管を接続する構造において、導波
管壁の一部に通気用のスリットを形成し、その外周の真
空チャンバを設けてこれに排気管を接続する構造が、例
えば特開昭Ｈ−１３２３８号公報に開示されている。

一方、出力側導波管のうち、コレクタ部の導波管および
出力窓部導波管を絶縁リングにより複数に分割して電気
的に分離し、各部の捕捉電子ビーム量を計測したり、出
力窓部の導波管をコレクタ部に対して低い電位にして出
力窓への電子ビーム流入を抑制する構成にする場合があ
る。第６図はその概略構成図であり、同図の符号１１は
中空電子ビームを発生する電子銃部、１２はその電子ビ
ーム下流に配置されて次第に径小となるテーパ状電子ビ
ーム導入部、１３はその下流に連続的に設けられた共振
空胴部、１４は同じくその下流に連続的に設けられ次第
に径大になるテーバ状案内部、１５はその下流に配置さ
れた円筒状のコレクタ部、１Ｇはその下流に配置されセ
ラミックス気密窓を有する出力窓部、１７は導波管結合
フランジ、Ｌ８ａ、１８ｂ、Ｈｌｃはそれぞれ電子ビー
ムあるいは高周波を通過させ、伝送させる銅製の導波管
壁、１９は磁界装置のソレノイド、２０．２１は導波管
分離部、２２は絶縁リング、２３は連結用フランジ、２
４は締結用ボルト・ナツトを表わしている。このように
、導波管分離部は、セラミックス製の絶縁リング２２を
介し所定のわずかな間隙Ｇを隔てて両導波管壁を近接さ
せ、それにより電気的に絶縁して分離するとともに高周
波が外部に漏洩しないようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明した従来技術は、それぞれ管内真空度の維持、
あるいは出力側導波管の電気的分離の目的を達成するう
えで有効である。そこで、これらを組合わせた構成を考
えると、導波管の分離部と通気用のスリットおよび真空
チャンバを夫々独立に設けることになり、構造が複雑で
、また管軸方向に長大化してしまう。また機械的な強度
の点でも余分の配慮が必要である。

この発明は、出力導波管側の分離部と排気用スリット部
およびチャンバ部とを一体化し、比較的簡略な構造で機
械的にも十分な強度を維持でき、信頼性の高いジャイロ
トロン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、絶縁リングで電気的に分離される出力側導
波管の外周に設けられる真空チャンバが、互いに所定の
間隙を隔てて対向近接するコレクタ部導波管および出力
窓部導波管の間の前記間隙および絶縁リングの内側空隙
に連通しており、通気用スリットが分離された導波管の
相互間隙に隣接してコレクタ部導波管壁または出力窓部
導波管壁の少なくとも一方に形成されてなるジャイロト
ロンである。

（作用） この発明によれば、出力側のコレクタ部導波管と出力窓
部導波管との間に設けられた絶縁リングの内側空隙に連
通するとともに分離された導波管の相互間隙およびそれ
に隣接して設けられた通気用スリットを介して導波管内
に連通して真空チャンバーおよび排気管が設けられてい
るので、管軸方向に不所望に長大化せず、また機械的強
度の維持が容易であり、マイクロ波の漏洩を抑制してコ
レクタ部と出力窓部の排気を能率的にでき、こうして信
頼性の高いジャイロトロンを得ることができる。

（実施例） 以下、図面を参照してこの発明の一実施例を詳細に説明
する。尚、同一部分は同一符号で表わす。

第１図乃至第４図によりその要部を説明する。

コレクタ部１５と出力窓部１６との間には、両者を電気
的に分離するセラミックス絶縁リング２Ｂが介在されて
いる。この絶縁リング２６の内側に沿って空隙３４が形
成され、この空隙３４はコレクタ部の導波管壁１８ｂの
外周に設けられている真空チャンバ３５と連通している
。チャンバ３５は、コレクタ部導波管壁１８ｂ１円盤壁
３５ａ１円筒壁３５ｂ１および一方の連結用フランジ２
Ｓａにより区画されており、円筒壁３５ｂの一部に排気
管３６が接続され、この排気管３６に図示しない製造時
の真空排気装置およびイオンポンプが接続されている。

コレクタ部の導波管壁１８ｂの端部には、複数の通気用
スリット３７が設けられている。この通気用スリット３
７は、第３図及び第４図に示すような複数の金属リング
３Ｂ、３８および終端の金属リング３９を積層しろう接
することにより構成されている。

金属リング３８は、９０″間隔で外周部に形成された段
付き突起３８ａを有し、導波管壁１８ｂの端部に順次に
積層することにより各突起３８ａのない所が円周方向の
通気用スリット３７となる。こうして、コレクタ部の導
波管壁は、チャンバ３５内の端部で終端しており、そこ
に複数個の通気用スリットが形成されている。

一方、図示しない出力窓が設けられた出力窓部の導波管
壁１８ｃのビーム上流側端面は、コレクタ部導波管壁１
８ｂの端面に所定の間隙Ｇをおいて対面している。そし
てこの出力窓部導波管壁１８Ｃの外周には、厚肉ステン
レス鋼のような機械的強度の高い連結用フランジ２３ｂ
がろう接により固定されている。両フランジ２３ａ　２
３ｂの相対向する面には、溶接用の薄肉フランジ２３ｃ
　、　２３ｄが一体的に設けられている。そして、絶縁
リング２Ｂの両面には、それぞれ封着リング２７．２８
が気密ろう接されている。また各封着リング２７．２８
は封着体２９．３０に取付けられ、その先端部が各薄肉
フランジ２３ｃ１２３ｄに外周溶接部Ｂ、Ｂで気密溶接
されている。

両フランジ２３ａ　、　２３ｂは、絶縁リング２６およ
び封着リング２７．２８の外側をまたぎこれを越えて設
けられた締結用の複数個のボルトａｉ、　３１・・・及
びナツト３２．３２・・・により、相互間隔が調整可能
な状態で機械的に連結されている。なお一方のフランジ
２３ｂには、絶縁ワッシャ３３が嵌合され、それにより
両フランジ２２．２３を電気的に絶縁している。それに
より両導波管１８ｂ　、　１８ｃは電気的に絶縁され分
離されている。

こうして、真空チャンバ３５は、導波管壁に形成された
複数の通気用スリット３７、および導波管相互の対向間
ｌ！１２Ｇを介して導波管内空間と連通し、同時にまた
絶縁リング２６の内側空隙３４と連通している。それに
より、比較的簡略な構成で導波管内および絶縁リングの
内側空隙の排気を能率的にでき、また機械的に十分な強
度を維持することができる。したがって管軸方向に不所
望に長大化しないで構成できる。

なおまた、通気用スリット３７および間隙Ｇの軸方向の
幅寸法ｇは・、いずれもこのジャイロトロンの動作中心
周波数の波長λの約１／２の整数倍（ｇは約ｎλ／２で
、ｎは１，２．３・・・）に相当する寸法にしている。

なおこの寸法ｇは、λ／２、±２０％の範囲内に設定す
るのが望ましい。また、これらスリット３７を構成する
ための金属リングの突起３８ａにより導波管壁１８ｂの
内周面から外側に拡がるスリットの深さ寸法ｄは、波長
λの１／ｌＯ以上（ｄ≧λ／１０）に相当する寸法にし
ている。これにより導波管の内周面では、円周方向にス
リットのある所とない所とが実質的に解消されてスリッ
トノミノ場合と同等になるため、高周波電流の乱れを生
じない。したがって、チャンバ側への高周波漏洩がほと
んど起らず、また導波管内に不所望なモードの電磁界が
発生するおそれがなくなる。

このようなスリット寸法の設定は、動作波長が比較的短
いジャイロトロンに適し、例えば１００（ｄｌｚ以上の
周波数のものにとくに好適である。なお、各スリットの
幅寸法ｇは金属リングの加工精度により容易の確保でき
、また間隙Ｇの寸法ｇは連結フランジの締結時の調整量
により所定寸法に容易に設定できる。　第５図に示す実
施例は、チャンバ３５側の連結フランジ２３ａの内周壁
４１を延長してコレクタ部導波管壁１８ｂの外周にろう
接固着したものである。そしてこの結合部４２とフラン
ジ内周壁４１との間に、円周方向に沿って複数個の比較
的径大な通気孔４３を形成してチャンバ３５と補助チャ
ンバ４４とを連通させている。補助チャンバ４４の領域
に突出する導波管壁１８ｂの先端部に、金属リング３ｇ
、３９を積層ろう接し、複数のスリット３７、および間
隙Ｇを形成して通気可能に設けである。なお絶縁リング
２６に気密接合された封着リング２７．２８には、軸方
向に伸縮可能とするダイヤフラム部２７ａ　、　２８ａ
が設けられている。

この構成により、間隙Ｇの寸法設定が容易且つ高精度に
でき、またスリットおよび間隙Ｇが隣接した導波管壁部
分で締結ボルト・ナツトを介し固定されているため、動
作中の導波管壁が熱膨張してもスリットおよび間隙の幅
寸法ｇの変化がほとんどなく、動作特性の劣化を抑制で
きる。

なお、以上の実施例では通気用スリットをコレクタ部導
波管壁のビーム下流側端部に形成した場合であるが、そ
れに限らず、出力窓部導波管壁のビーム上流側端部に形
成してもよい。また両導波管壁にそれぞれ通気用スリッ
トを形成してもよい。

そして、真空チャンバを絶縁リングのすぐ内側領域に構
成し、分離された両導波管壁をそれぞれ連結用フランジ
に直接的に固着して構成してもよい。

それによりスリットおよび間隙Ｇの幅寸法の動作中の変
化をより一層無視できる程度に小さくすることができる
。

このように導波管の分割部と一体的にスリットで連通さ
れた真空チャンバを設けることができ、管軸方向の長さ
をほとんど増加することなく、能率的な排気作用が得ら
れる。また高周波漏洩もほとんど生じない。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、コレクタ部と出
力窓部との間に設げられた絶縁リングの内側空隙に連通
してコレクタ部外周に真空チャンバが設けられ、スリッ
トにより出力側導波管内空間と連通しているので、マイ
クロ波の漏洩が抑制されると共に、コレクタ部と出力窓
部の排気が能率的に行なわれ、安定な動作が得られる。

この結果、信頼性の高いジャイロトロンを得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係るジャイロトロンの要
部を示す縦断面図、第２図はその要部拡大図、第３図は
その要部断面図、第４図はその側面図、第５図はこの発
明の他の実施例を示す要部半断面図、第６図は従来構造
を示す概略縦断面図である。 １５・・・コレクタ部、 １６・・・出力窓部、 １８ｂ・・・コレクタ部導波管壁、 １８ｃ・・・出力窓部導波管壁、 ２３ａ　、　２３ｂ・・・連結フランジ、２Ｂ・・・絶
縁リング、 ３４・・・空隙、 ３５・・・チャンバ、 ３Ｂ・・・排気管、 ３７・・・通気用スリット、 Ｇ・・・分割部の間隙、 ３８．３９・・・金属リング。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ３Ｖ 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 コレクタ部の導波管壁と出力窓部の導波管壁とが絶縁リ
   ングにより電気的に分離され、且つ前記コレクタ部導波
   管壁の外周に排気管が接続された真空チャンバが設けら
   れ、該チャンバと導波管内部空間とが該導波管壁に形成
   された複数の通気用スリットにより連通されてなるジャ
   イロトロンにおいて、 上記チャンバは、互いに所定の間隙を隔てて対向近接す
   る上記コレクタ部導波管壁および出力窓部導波管壁の間
   の前記間隙を介して導波管内空間と連通するとともに、
   上記絶縁リングの内側空隙にも連通しており、 上記通気用スリットは、前記導波管相互間隙に隣接して
   前記コレクタ部導波管壁または出力窓部導波管壁の少な
   くとも一方に形成されてなることを特徴とするジャイロ
   トロン。