JPH05347127A - マイクロ波管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロ波用電子管の高周波数化につれて、進
行波管の遅波回路部やクライストロンの空胴部が微小化
している。このため、製造工程の排気工程ではガス抜き
作業が長時間化し、カソード等への影響も懸念される。 【構成】排気管５から見て、排気抵抗が大きい遅波回路
２又は空胴部の手前に活性化温度が７００℃以上の高温
活性型ゲッタ４ｂを、遅波回路又は空胴の向う側には活
性化温度が６００℃以下の低温活性型ゲッタ４ａを配置
する。活性状態では、ゲッタは水素をあまり吸収しない
ため排気ベーキング後、高温で再活性した時の水素の放
出が少なく、早く高真空域に達する。一方、高温活性型
ゲッタは排気ベーキング時かなりの水素を吸収し、その
後の活性過程で水素を放出するが、排気抵抗の小さい側
に取付けてあるので効率よく排気され、その分だけ作業
時間の短縮や電子管特性への悪影響が少なくなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波管の構造に
関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波管は、電子管の一種でマイク
ロ波通信網をはじめ、レーダや衛星放送など広い分野に
おいて使われている。このようなマイクロ波管は、内部
を高真空とし、電子ビームとマイクロ波の相互作用を利
用して信号の増幅や発振を行なう真空管である。従っ
て、管内は常に高真空を維持する必要があり、そのため
に使用材料を選択し、部品の表面処理を厳密に実施して
ガスの発生に備えている。

【０００３】それでも、進行波管の作動中には管内部品
や気密容器の内壁からのわずかなガス放出は避け難く、
このガスの捕集をするための部品であるゲッタを内蔵す
るのが一般的である。

【０００４】こうした目的に使用されるゲッタの一つに
非蒸発型ゲッタがあって、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｔａ，Ｔｈ，Ｖ
等ガス分子、原子に対し活性な金属を板状や粉末焼結体
とし、表面での吸着および内部への拡散によって気体を
捕集する。

【０００５】この中でもマイクロ波管で主に用いられて
いる非蒸発型ゲッタはＺｒ（ジルコニウム）を主体とし
たＺｒ−Ｃ（ジルコンカーボン）ゲッタ、Ｚｒ−Ａｌゲ
ッタ、Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅゲッタなどがある。Ｚｒ系のゲッ
タはマイクロ波管の排気中および動作中に放出されるＨ
₂ （水素ガス）の吸収能が特に大きいのが特徴である。

【０００６】こうした非蒸発型ゲッタ（以下ゲッタと呼
ぶ）の使用にあたっては、このゲッタは温度が２００〜
４００℃の時ガスを効率よく吸収するので、マイクロ波
管の内部の比較的高温部でかつ電子ビームや絶縁に影響
のない部位に取付ける。このため、電子銃部のカソード
の輻射熱を利用できるカソードルーム付近か、電子衝撃
により高温になるコレクタ部付近が選択され、細長い管
状でかつ電子ビームの通路となる遅波回路部（進行波
管）や空胴部（クライストロン）にはゲッタは配置され
ない。

【０００７】また、これ等ゲッタの使用にあたっては、
真空中でゲッタを所定の温度に加熱し、ゲッタ材の表面
に予め生成させておいた保護層を除去しゲッタ能を発現
させる活性化処理を行なう。この活性化過程でゲッタに
吸収されている水素（水素化物となっている）は熱分解
してゲッタ外に放出され、その他のガスは濃度勾配によ
り内部に拡散・吸収される。市販のゲッタでは、Ｚｒ−
Ａｌ系、Ｚｒ−Ｃ系（高温活性型）と５００℃付近のＺ
ｒ−Ｖ−Ｆｅ系（低温活性型）のものが知られている。

【０００８】特に低温活性型ゲッタは、その活性化温度
が一般的なマイクロ波管の排気ベーキング温度（５００
〜６００℃）と同程度のため、特に活性化のための加熱
は不要である。また、このゲッタは排気ベーキング過程
ではマイクロ波管から放出される多量の水素ガスに対し
ては、この温度では水素を放出する温度域であるため水
素を吸収しない。

【０００９】一方、この時高温活性型ゲッタは排気ベー
キング過程では完全活性時の約１０％程度の水素を吸収
する。Ｚｒ系ゲッタのある機種では水素吸収量は完全活
性後で最大２０ｃｃＴｏｒｒ／ｍｇと非常に大きいた
め、１０％活性でも非常に多量の水素（２ｃｃＴｏｒｒ
／ｍｇ）を吸収することになり、この水素が排気後の活
性化加熱で放出され後述する問題点となっていた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】非蒸発型ゲッタをマイ
クロ波管に用いた場合の不具合点として、以下に説明す
る活性化時の放出水素による種々の問題があった。即
ち、ゲッタの活性は排気の最終工程で実施されるので、
マイクロ波管の品質確保の観点から管内真空度を所定の
限度以内に維持しながら速やかに活性化（水素出し）を
行ないたい。しかし、ゲッタが多量の水素を放出するの
で活性化加熱は緩やかにせざるを得ないこととなり、こ
れに十数時間を要する場合があった。特に、使用周波数
が高いミリ波用マイクロ波管では、前述の遅波回路の横
断面の内径が数ミリメートル台となって排気抵抗が従来
の数倍となるなど一層不利な状況となっていた。また、
ある条件下では、ゲッタ自身の放出ガスを再吸収して急
激な発熱反応を起し熱応力でゲッタ材層が割れる場合
や、カソード等に悪影響を及ぼすこともあった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波管で
は、排気抵抗の大きい遅波回路部又は空胴部を境にし
て、カソード側およびコレクタ側のいずれか一方のうち
排気管から遠い方、即ち排気抵抗が大きく管内ガスの排
出がより困難な方に排気ベーキング温度（約５００℃）
では水素の吸収が少ない低温活性型ゲッタを取付ける。
一方、活性化（ガス出し）温度に達しないが部分活性に
より多量の水素を吸収する高温活性型ゲッタは、後の活
性化（約９５０℃）時に放出される水素ガスの排出を容
易にするため、排気抵抗の小さい遅波回路部又は空胴部
の手前側に取付ける。言いかえれば、電子銃とコレクタ
のうち排気管を取付けた方に高温活性型ゲッタを、その
他の側に低温活性型ゲッタを取付ける構造である。

【００１２】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１は本発明の第１の実施例を示す進行波管の縦断
面図である。このマイクロ波管は結合空胴型進行波管と
呼ばれるもので、１が電子銃部、２が遅波回路部、３が
コレクタ部である。ここで２個の非蒸発型ゲッタを用い
電子銃部の低温活性型ゲッタ４ａは、イタリア国サエス
ゲッターズ社が発売するＳＴ１７２シリーズのゲッタで
ある。一方、コレクタ部の高温活性型ゲッタ４ｂは、同
じくサエスゲッターズ社のＳＴ１７１シリーズのゲッタ
である。これ等は気密に接合された容器内に収容されて
いてコレクタ部３には無酸素銅管からなる排気管５が取
付けられている。

【００１３】前記２個のゲッタはそれぞれ活性化用のヒ
ータを内蔵していて、そのリード線は互に絶縁して夫々
の取付位置に設けられた管外引出電極６ａ，６ｂに抵抗
溶接法により接続されている。同時にゲッタはこのリー
ド線で管内に保持される。なお、この進行波管の組立
て、排気ベーキング工程までは従来と全く同じなので特
に説明は省略する。

【００１４】排気終了後、管球温度が約３００℃になっ
たら低温活性ゲッタ４ａに所定の電流を流し、９００℃
に加熱し活性化を行なう。この時ガスの放出は従来ゲッ
タに比べ１／１０以下と少なかった。次に、このゲッタ
の温度を４００℃に保持したまま、高温活性型ゲッタ４
ｂを活性化する。この時かなり多量の水素が放出される
が、従来に比べ排気管に近い位置のため、従来の約１／
２の時間で活性化（ガス出し）が終了した。その後カソ
ードの活性など従来の進行波管と同じ工程を経て、結合
空胴型進行波管が完成した。

【００１５】図２は、本発明の第２の実施例によるクラ
イストロンの構造を示す縦断面図である。１１は電子銃
部、１２は空胴部でこのクライストロンでは６つの共振
空胴を備えている。１３はコレクタ部である。ここでは
排気管１４が電子銃部１１の先端に取付けてあり、第１
の実施例と同じサエスゲッターズ社が発売するＳＴ１７
１シリーズの高温活性型ゲッタ１５ｂ（Ｚｒ−Ｃ系）を
カソードルームの下に取付けた。

【００１６】一方コレクタ部１３には、金属テープの表
面にゲッタ材の粉末を焼結・固着したテープ状の低温活
性型ゲッタ１５ａ（サエスゲッターズ社のＳＴ７０７シ
リーズ）を採用した。このゲッタは加熱用のヒータが無
く、排気ベーキング加熱で活性化するだけでも十分なゲ
ッタ作用を発揮するので、図示のようにコレクタ電極と
外囲器の隙間に挿入し、スポット溶接で固定した。この
クライストロンの組立排気工程は従来と同じであり省略
する。

【００１７】排気ベーキングの後、電子銃部１１に取付
けた高温活性型ゲッタ１５ｂに通電して、９００℃，１
０分間保持し活性化した。管内真空度が所定値となるま
で排気した後、排気管１４を冷間圧接して密閉管が製造
された。以後は従来のクライストロンの製造工程と同様
に枯化，仕上げ、調整を行なってクライストロンが完成
した。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、排気抵
抗の大きい遅波回路部又は空胴部の向う側に排気工程で
水素吸収の少ない低温活性型ゲッタを、また、遅波回路
又は空胴部の手前側に高温活性型ゲッタをそれぞれ取付
けたことによって、ミリ波帯用電子管のように排気抵抗
が従来のマイクロ波帯用電子管の数倍も大きくならざる
を得ない状況化でも排気が効率的に行なわれる点で大き
なメリットがある。特に、高排気抵抗部の向うに取付け
た低温活性型ゲッタは、排気中、内蔵ミニポンプとして
作動するので管内真空度が良くなってカソード等への悪
影響が軽減されることが確められた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の進行波管の構造を示す
縦断面図である。

【図２】本発明の第２の実施例のクライストロンの構造
を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１，１１ 電子銃部 ２ 遅波回路部 １２ 空胴部 ３，１３ コレクタ部 ４ａ，１５ａ 低温活性型ゲッタ ４ｂ，１５ｂ 高温活性型ゲッタ ５，１４ 排気管 ６ａ，６ｂ 引出し電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子銃部とコレクタ部の間に遅波回路部
   又は空胴部を備えるとともにこれ等が一体の気密容器に
   収容され、該気密容器の電子銃部側又はコレクタ部側の
   いずれか一方に排気管が取付けられたマイクロ波管にお
   いて、前記排気管から見て前記遅波回路又は空胴部の手
   前側に活性化温度が７００℃以上の非蒸発型ゲッタを配
   置するとともに、前記遅波回路のむこう側に活性化温度
   が６００℃以上の非蒸発型ゲッタを配置したことを特徴
   とするマイクロ波管。