JPH04188540A - 多空胴直進形クライストロン - 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） この発明は多空胴直進形クライストロンに係り、特にそ
の空胴の改良に関する。

（従来の技術） 一般に大電力の多空胴直進形クライストロンは、例えば
第２図に示すように構成され、図中の符号１は電子を放
出する陰極、２は電子ビーム８を加速する陽極であり、
陰極１と共に電子銃９を構成している。又、３は入力空
胴、４．５は中間空胴、６は出力空胴、７は電子ビーム
８を捕捉するコレクタ、１０は各空胴を連結するドリフ
ト管である。

動作時には、入力信号３１が入力結合ループ３２により
入力空胴３に導かれる。そして、入力結合ループ３２の
終端は、空胴壁に短絡接続されている。出力信号６１は
、出力空胴６から結合ループ６２で外部へ取出される。

このようなりライストロンにおいて、従来、空胴付近は
第３図乃至第５図のように構成され、第３図の場合は各
空胴４．５．６は内径寸法ｄが全て同じドリフト管１０
により連結されている。

第４図の場合は各空胴４．５．６はドリフト管１０ａ、
１０ｂにより連結されているが、ドリフト管１０ａの内
径寸法ｄ、と下流のドリフト管１０ｂの内径寸法ｄ２と
は異なり、 ｄ２＞ｄ。

に設定されている。又、第５図の場合は空胴４と空胴５
との間のドリフト管は内径寸法がｄ、のドリフト管１０
ａと内径寸法かｄ２のドリフト管１０ｂとからなり、両
者は急角度なテーパ部１１を介して連結されている。尚
、寸法ｄ２＞ｄ、であり、且つテーパ部１１の軸方向の
長さ寸法ｇは１ｉ　＜　ａ　１ に設定されている。

（発明が解決しようとする課題） 以上説明した従来技術によると、次のような不都合があ
る。

即ち、高利得のクライストロンを実現するためには、電
子ビームと空胴ギャップ内の電界とが十分結合する必要
があるが、一般に電子ビームの外径をドリフト管内径に
近付ける方が結合が強くなる。一方、高周波によって電
子ビームが進行方向に集群（パンチング）されると、同
時に径方向にも空間電荷力により電子ビームが拡がる。

このような現象は、パンチングの度合いを高めた高効率
クライストロンで顕著である。従って、高利得を重視し
て電子ビームの外径をドリフト管内径に近付けた設計の
クライストロンでは、電子ビームがドリフト管内面に衝
突して動作の不安定やドリフト管の損傷と言った問題の
ため高効率を実現することか出来ない。パンチングが進
む下流側のドリフト管の内径を大きくすれば、電子ビー
ムがドリフト管に衝突することは避けられる。

ところで、ドリフト管はクライストロンの動作周波数で
は遮断状態となり、電子ビームの下流側から上流側への
フィードバックによる不安定現象が発生しないようにな
っている。大電力クライストロンの場合は、クライスト
ロン出力の高調波成分も無視出来ない強度があり、十分
高次の高調波までドリフト管が遮断であることが望まれ
る。ところか、大電力クライストロンでは使用する大電
流の電子ビームを細く集束することが困難であるため、
ドリフト管は比較的大きくなり、クライストロンの高調
波成分は比較的低次の高調波までドリフト管内を伝播し
てしまう。もし、第４図の内径寸法ｄｌ−ｄ２のように
成る空胴ギャップを境としてドリフト管内径を変化させ
ると、出力空胴側から伝播してきた高調波成分は空胴内
の電磁界と結合して、そのギャップに電界を発生させて
電子ビームを変調し、クライストロンの動作を不安定に
する。

又、第５図に示すように、急激なテーパ部１１を設けた
場合は、そこに伝播してきたクライストロンの高調波成
分は完全に反射され、ドリフト管内で共振して大きな電
界を生じクライストロンの動作を不安定にする。そして
、電子ビームから見て急激なドリフト管内径の変化部は
集中的なインピーダンスの変化を意味し、パンチング状
態を変化させる可能性があり、好ましくない。

この発明は、以上のような不都合を解決するものであり
、高利得と高効率を兼ね備えた多空胴直進形クライスト
ロンを提供することを目的とする。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） この発明は、空胴を連結するドリフト管のうち少なくと
も１個のドリフト管の内壁に、ドリフト管の内径寸法よ
りも軸方向に長い距離にわたってテーパ部がビーム上流
側から下流側に向かって拡大するように形成されてなる
多空胴直進形クライストロンである。

（作用） この発明によれば、ビーム外径が比較的小さい上流部で
ドリフト管内径寸法を小さく、下流部で大きく構成する
ことにより、高利得と高効率を兼ね備えた多空胴直進形
クライストロンが得られる。

又、ドリフト管を伝播する最低次モードであるＴＥ＋＋
モードに対して緩やかなテーパ部があるので、パンチン
グ状態を殆ど変化させることがない。

（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。

この発明は出力空胴とコレクタとの間のドリフト管を改
良したもので、ドリフト管付近についてのみ述べること
にする。

即ち、この発明による多空胴直進形クライストロンのド
リフト管付近は、第１図に示すように構成され、従来例
（第４図）と同一箇所には同一符号を付すことにする。

既述のように、クライストロンは電子ビーム路に沿って
入力空胴、１個以上の中間空胴、出力空胴が順次ドリフ
ト管により連結されているが、この発明では図示のよう
に中間空胴４と中間空胴５との間のドリフト管は、ビー
ム上流側から軸方向長さｇＩで内径寸法がｄ、のドリフ
ト管１０ａとテーパ部１２と長さｊｌ１２で内径寸法ｄ
２のドリフト管１０ｂとから構成されている。この場合
、従来例（第４図）と同様に各内径寸法は、ｄ２＞ｄ。

に設定されている。従って、このドリフト管１０ａとド
リフト管１０ｂとの間に位置しドリフト管の内壁に形成
されたテーパ部１２は、ビーム上流側から下流側に向か
って拡大するように形成されている。更に、このテーパ
部１２の軸方向の距離をＮｔとすれば、 ＤＴ＞ｄ＋ に設定されている。

又、このテーパ部１２の位置は、中間空胴４と中間空胴
５から離れているか、各寸法は、！ｌ　ｒ　、＞ｄ、　
、（１２＞ｄ２ を満足するようにに設定されている。或いは、テーパ部
１２の位置は、クライストロンの動作周波数でのドリフ
ト管のＴＭｏ、モードの管内波長よりも、中間空胴４と
中間空胴５から離れている。

又、このテーパ部１２の長さ寸法ＩＩＴは、ドリフト管
１０ａの内径寸法ｄ１におけるクライストロンの動作周
波数の２倍の周波数のＴ　Ｅ　、、モードの管内波長以
上に設定されている。

更に、テーパ部１２よりビーム上流側のドリフト管１０
ｇの内径寸法ｄ、は、クライストロンの動作周波数の２
倍の周波数でＴＥｚモードが遮断となる寸法よりも小さ
く設定され、ビーム下流側のドリフト管１０ｂの内径寸
法ｄ２は、クライストロンの動作周波数の２倍の周波数
てＴＥ、、モードが遮断となる寸法よりも大きく設定さ
れている。

このような結果、高利得と高効率を兼ね備えた多空胴直
進形クライストロンが得られるが、ドリフト管の内径変
更部をギャップから十分離しであるので、電子ビームと
結合することがなく、動作が安定する。

尚、この発明の多空胴直進形クライストロンは、上記以
外は第２図と同様構成ゆえ、詳細な説明を省略する。

又、便宜上、第１図では１個のテーパ部１２が形成され
ているが、テーパ部は１個に限定されない。又、中間空
胴４と中間空胴５との間のドリフト管についてのみテー
パ部１２が形成されているが、必要に応じ他のドリフト
管にも設けても良い。

［発明の効果］ この発明によれば、ドリフト管のうち少なくとも１個の
ドリフト管の内壁に、ドリフト管の内径寸法よりも軸方
向に長い距離にわたってテーパ部がビーム上流側から下
流側に向かって拡大するように形成されているので、ビ
ーム外径の比較的小さい上流部ではドリフト管内径が小
さくなり、下流部では大きくなり、高利得と高効率を兼
ね備えた多空胴直進形クライストロンが得られる。又、
ドリフト管を伝播する最低次モードであるＴＥ、。

モードに対して緩やかなテーパ部であるので、パンチン
グ状態を変化させることもない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る多空胴直進形クライ
ストロンの要部を示す縦断面図、第２図は一般的な多空
胴直進形クライストロンの全体を示す概略縦断面図、第
３図乃至第５図はいずれも従来の多空胴直進形クライス
トロンにおける要部を示す縦断面図である。 ４．５・・・中間空胴、１０ａ、１０ｂ・・・ドリフト
管、１２テ一バ部。 比願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 電子銃とコレクタとの間に、電子ビーム路に沿って入力
   空胴、１個以上の中間空胴、出力空胴が順次ドリフト管
   により連結されてなる多空胴直進形クライストロンにお
   いて、 上記ドリフト管のうち少なくとも１個のドリフト管の内
   壁に、該ドリフト管の内径寸法よりも軸方向に長い距離
   にわたるテーパ部がビーム上流側から下流側に向かって
   拡大するように形成されてなることを特徴とする多空胴
   直進形クライストロン。