JPH0468801A - 高周波透過窓構体及びその製造方法 - Google Patents

高周波透過窓構体及びその製造方法

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JPH0468801A
JPH0468801A JP2177319A JP17731990A JPH0468801A JP H0468801 A JPH0468801 A JP H0468801A JP 2177319 A JP2177319 A JP 2177319A JP 17731990 A JP17731990 A JP 17731990A JP H0468801 A JPH0468801 A JP H0468801A
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Katsuhiro Gonpei
権瓶 勝弘
Hiroshi Yonezawa
米澤 宏
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E30/10Nuclear fusion reactors

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  • Microwave Tubes (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)
  • Non-Reversible Transmitting Devices (AREA)

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、高周波透過窓構体及びその製造方法に関す
る。
(従来の技術) 一般にクライストロンや進行波管、あるいはジャイロト
ロンのようなマイクロ波管の出力部には、多くの場合、
矩形又は円形の導波管を横切って誘電体セラミックス板
からなる透過窓が気密に接合された高周波透過窓構体が
一体的に用いられる。
特に、大電力を増幅するクライストロンは、大形加速器
の高周波電力源や核融合炉のプラズマ加熱用高周波源と
して用いられているが、その透過窓として真空気密が容
易で誘電体損失が小さいアルミナのセラミックスが主に
使用されている。しかし、大電力の高周波をアルミナ透
過窓に透過させると、アルミナの局部的な温度上昇によ
り、しばしばアルミナにクラックや溶融によるピンホー
ルが発生する場合がある。アルミナの温度上昇は、マル
チパクタ放電、主ビームからのホッピング電子、吸着ガ
ス、電子の帯電などで生じるものと考えられている。そ
こで、アルミナの温度上昇を防止するために、アルミナ
表面に窒化チタンを塗布することが一般的に行なわれて
いる。
即ち、第2図は従来の高周波透過窓構体を示したもので
、円形導波管部1の内側にアルミナセラミックス板から
なる透過窓2が設けられ、この透過窓2の表面に窒化チ
タン膜3が付着されている。
図中の符号4はフランジ部、5は矩形導波管部、6は透
過窓2を冷却するための通水管である。又、この第2図
において、透過窓2の左側がクライストロンの真空側を
示し、右側が真空もしくは絶縁ガスが封入されている外
部導波管側である。このような高周波透過窓構体では、
動作時に透過窓2はクライストロンの電子銃からの散乱
電子や散乱電子の衝突により透過窓2で生成される2次
電子の繰返し衝突で発熱する。この発熱で透過窓2が破
壊するのを防ぐため、透過窓2の表面に窒化チタン膜3
を形成し、且つ透過窓構体全体を水冷している。
(発明が解決しようとする課1i) 上記のように従来の高周波透過窓構体においては、透過
窓2の表面に窒化チタン膜3を形成し、透過窓2からの
2次電子の放出を防止している。
しかし、チタンはよく知られているようにゲッタとして
作用するので、透過窓2の表面に窒化チタン膜3を形成
した後に、大気に露出した場合・、酸素を吸収もしくは
内部拡散により膜中に取り込んでしまう。そして、酸化
物は一般的に金属単体に比べ2次電子放出係数が大きい
ので、窒化チタン膜3の本来の2次電子放出抑制効果が
低減する。
この発明は、透過窓の温度上昇による破壊を未然に防止
した高周波透過窓構体及びその製造方法を提供すること
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、透過窓の表面に窒化チタンと酸化チタンと
の固溶体膜が形成されてなる高周波透過窓構体である。
又、他の発明は、透過窓の表面に窒化チタンと酸化チタ
ンとの固溶体膜を、Ar%N、O2の放電ガス中でスパ
ッタリングにより形成する高周波透過窓構体の製造方法
である。
(作 用) この発明によれば、透過窓の表面に窒化チタンより高抵
抗の同溶体膜が形成されているので、2次電子放出係数
が小さく、マルチパクタ放電が抑制され、誘電体損失に
よる透過窓上での発熱を低減することが出来る。その結
果、透過窓のクラックや濱融を防ぐことが出来る。
(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。
この発明における高周波透過窓構体は第1図に示すよう
に構成され、円形導波管部11の内側にはアルミナのよ
うな誘電体セラミックス板からなる一過窓12が設けら
れ、この透過窓12の表面には窒化チタンと酸化チタン
との固溶体膜13が60乃至120人の厚さに形成され
ている。尚、図中の符号14は円形フランジ、15は矩
形導波管部、16は透過窓12を冷却するための通水管
であり、透過窓12の左側がクライストロンの真空側を
示し、右側が真空もしくは絶縁ガスが封入されている外
部導波管側である。
透過窓12の表面に窒化チタンと酸化チタンとの固溶体
膜13を形成するに当たっては、アルゴン(Ar)、窒
素(N)、酸素(0□)の混合放電ガス中でスパッタリ
ングにより60乃至120人の厚さに形成する。この時
、酸素分圧が全圧の0.1乃至1.0%の範囲に設定さ
れている。この場合、固溶体膜13は導電体の窒化チタ
ンと絶縁体の酸化チタンの組成を連続的に変えることが
出来るので、膜厚と組成比で決定される抵抗値を任意に
選べる。又、既述のように、スパッタリングにより固溶
体膜13を形成するが、アルゴン、窒素、酸素の分圧を
制御して窒化チタンと酸化チタンの組成比を変え、スパ
ッタリング時間で膜厚を変え、所望の固溶体膜13を得
ている。
次に、各種条件における従来及びこの発明における透過
窓の温度上昇測定結果について説明する。
尚、測定に当たっては、透過窓を導波管部の途中に設け
、導波管部内を高真空にした後、パルスのマイクロ波を
導波管部内に導き、透過窓に透過させる。そして、パル
ス電力に対する透過窓の温度上昇は、冷却水の通水管に
熱電対を圧着して測定・する。
先ず第3図は、従来の透過窓2に窒化チタン膜3を、O
人の厚さ形成した場合の温度上昇を示している。この図
から明らかなように、パルス電力が15MW付近で6℃
と急激な温度上昇があった。
又、第4図は、透過窓2に窒化チタン113を60人の
厚さ形成した場合の温度上昇を示している。この図から
明らかなように、パルス電力が15MW付近での急激な
温度上昇はないが、パルス電力が50MW以上での温度
の上昇が、窒化チタン1!I3を、O人の厚さ形成した
場合に比べて大きく、パルス電力が200MW付近で9
℃上昇した。これは、窒化チタン膜3の抵抗損失による
ものと理解される。窒化チタン膜3はいずれもアルゴン
(Ar)分圧1.3X、O−2To r r、窒素分圧
5.2X、O−”Torrとし全圧6.5×1O−2T
orrでスパッタリングにより塗布し、膜厚はスパッタ
時間を制御して作成したものである。
それに対して、第5図はこの発明の実施例によるもので
、全圧6.5X、O−2Torr、アルゴン(A「)分
圧1.3X、O−2Torr、窒素分圧5. 19x 
、O−”To r r、酸素分圧6.5×、O−’To
rrのスパッタリング条件で作成した窒化チタンと酸化
チタンとの固溶体膜13を、透過窓12の表面に60人
の厚さ形成した場合の温度上昇を示している。この図か
ら明らかなように、パルス電力が15MW付近での急激
な温度上昇もなく、又、パルス電力が212MWで温度
上昇2.7℃と上記従来の窒化チタン膜3を形成した場
合に比べて低い。
又、第6図は、スパッタリング条件がアルゴン(Ar)
分圧1.3X、O−2Torr、窒素分圧5.16X、
O−2Torr、酸素分圧3.25X、O−’Torr
、全圧6.5X、O−’Torrで作成した窒化チタン
と酸化チタンとの固溶体膜13を、透過窓12の表面に
60人の厚さ形成した場合の温度上昇を示している。窒
化チタン膜3を形成した場合に比べて、温度上昇が小さ
く、パルス電力が212MWで温度上昇は2.2℃であ
った。
最後の第7図は、上記の全圧6.5X、O−2Torr
に対し酸素分圧が0.5%のスバッ91Jング条件で作
成した窒化チタンと酸化チタンとの固溶体膜13を、透
過窓12の表面に120人の厚さ形成した場合の温度上
昇を示している。低パルス電力での急激な温度上昇もな
く、又、パルス電力が207MWで温度上昇は2.6℃
である。
このように、窒化チタンをベースに酸化チタンを同時に
塗布すれば、高パルス電力での抵抗損失を小さく出来る
ばかりでなく、マルチパクタ放電による温度上昇と考え
られている低パルス電力での急激な温度上昇も低減する
ことが出来る。
[発明の効果] 以上説明したようにこの発明によれば、透過窓の表面に
、窒化チタンと酸化チタンとの固溶体膜を、A r %
 N s 02の放電ガス中でスパッタリングにより付
着させることにより、窒化チタンよりも高抵抗の膜を形
成することが出来る。従って、2次電子放出係数が小さ
く、マルチパクタ放電が抑制され、且つ誘電体損失によ
る透過窓上での発熱を低減することが出来る。その結果
、透過窓のクラックや溶融を防ぐことが出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例に係る高周波透過窓構体を
示す縦断面図、第2図は従来の高周波透過窓構体を示す
縦断面図、−3図乃至第7図は各種条件における透過窓
の温度上昇とパルス電力との関係を示す特性曲線図であ
る。 11・・・導波管、12・・・透過窓、13・・・固溶
体膜。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)導波管内に誘電体セラミックス板からなる透過窓
    が設けられてなる高周波透過窓構体において、 上記透過窓の表面に窒化チタンと酸化チタンとの固溶体
    膜が形成されてなることを特徴とする高周波透過窓構体
  2. (2)導波管内に設けられる誘電体セラミックス板から
    なる透過窓の表面に、窒化チタンと酸化チタンとの固溶
    体膜を、Ar、N、O_2の放電ガス中でスパッタリン
    グにより形成することを特徴とする高周波透過窓構体の
    製造方法。
JP2177319A 1990-07-06 1990-07-06 高周波透過窓構体及びその製造方法 Expired - Lifetime JP3028834B2 (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006143325A (ja) * 2004-07-05 2006-06-08 Ishida Co Ltd 製袋包装システム
CN102859633A (zh) * 2010-05-18 2013-01-02 E2V技术(英国)有限公司 电子管
JP2017183467A (ja) * 2016-03-30 2017-10-05 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置、静電チャック装置の製造方法

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