JPH09245656A

JPH09245656A - マイクロ波管装置

Info

Publication number: JPH09245656A
Application number: JP4899896A
Authority: JP
Inventors: Hiroto Yasutake; 浩人安武
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-03-06
Filing date: 1996-03-06
Publication date: 1997-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】コレクタ内面に衝突する電子ビームの位置を
早く変化できるマイクロ波管装置を提供すること。【解決手段】電子ビ―ムを発生する電子銃部１２と、
電子ビ―ムの進路に沿って配置された共振空胴部１４
と、この共振空胴部１４の電子ビーム下流に配置された
コレクタ部１９とを具備してなるマイクロ波管装置にお
いて、コレクタ部１９の内部に磁場を形成するコイルＳ
２をコレクタ部１９の内部に設け、コイルＳ２にコレク
タの外部電源から通電するように構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ジャイロトロンや
クライストロン、進行波管などのマイクロ波管におい
て、電子ビ−ムを捕捉するコレクタ部の内部に磁場形成
用のコイルを設けたマイクロ波管装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波管、例えばジャイロトロン装
置はサイクロトロンメ―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の高周波大電力源として利
用されている。そして、ジャイロトロン装置の１つとし
て、電子ビ−ムの進路と高周波の通路をブラソフ変換器
で分離する、いわゆるブラソフ変換器内蔵型ジャイロト
ロン装置が提案されている。

【０００３】ここで、ブラソフ変換器内蔵型ジャイロト
ロン装置を例にとり、従来のマイクロ波管装置について
図２を参照して説明する。符号２１はジャイロトロン装
置を構成する外囲器で、外囲器２１の下端に、中空の電
子ビ―ムを図の上方向に発生する電子銃部２２が設けら
れている。電子ビ―ムの進行方向には電子ビ―ム導入部
２３が配置され、その内部空間はテ―パ状で、電子ビ―
ムの進行方向に進むにつれて徐々に径が小さくなってい
る。また、電子ビ―ム導入部２３の上方には共振空胴部
２４が設けられ、さらに、共振空胴部２４に連続するよ
うにブラソフ変換器２５が設けられている。また、ブラ
ソフ変換器２５の上方には、高周波を反射する反射鏡２
６が設けられている。

【０００４】そして、反射鏡２６で反射された高周波
は、図の左方向に進み高周波出力部２７から外部に取り
出される構成になっている。なお、高周波出力部２７は
管軸に対して直角方向に突設した構造になっており、高
周波を通過する気密窓２８によって封止されている。ま
た、反射鏡２６の上方には電子ビ−ムを捕捉するコレク
タ部２９が配置されている。

【０００５】そして、電子銃部２２からブラソフ変換器
２５にかけて、外囲器２１内に所定の磁界を与える外部
磁石Ｍ１、Ｍ２が配置され、また、コレクタ部２９の外
囲器２１の外側には、スイープコイルＳが配置されてい
る。

【０００６】上記した構成のジャイロトロン装置におい
て、動作時は、電子銃部２２から出射した電子ビ−ム
は、外部磁石Ｍ１、Ｍ２で形成された磁界や、電子銃部
２２のアノ−ド・カソ−ド間に形成された電界によって
サイクロトロン周波数を持つ旋回運動を行なう。そし
て、電子銃部２２から共振空胴部２４に向かって緩やか
に増大する磁界によって、旋回速度を高めながら共振空
胴部２４へ入射する。共振空胴部２４では、励起された
高周波磁界との相互作用で、電子の運動エネルギが高周
波エネルギに変換される。なお、高周波磁界との相互作
用を行った電子ビ−ムは図の上方に進み、コレクタ部２
９に捕捉される。

【０００７】一方、共振空胴部２４で発生した高周波は
ブラソフ変換器２５によってガウシアンビ−ムに変換さ
れ、その後、反射鏡２６で反射されて進行方向を変え、
高周波出力部２７から外部回路へ導かれる。

【０００８】ところで、大電力のジャイロトロン装置で
は、コレクタ部２９で捕捉される電子ビームがコレクタ
部２９内面の特定の領域に集中すると、その領域に損傷
を発生させる。このため、コレクタ部２９の外側にスイ
ープコイルＳを配置している。そして、スイープコイル
Ｓに交流電流を流してコレクタ部２９内に交流磁界を発
生し、コレクタ部２９内面の特定の領域に電子ビームが
集中しないようにしている。この場合、スイープコイル
Ｓに流れる交流電流は、例えば、空胴磁場を打消すよう
な値に交流電流を重畳させた大きさにしている。

【０００９】しかし、上記した構造の場合、スイープコ
イルＳがコレクタ部２９の外側に設置されている。この
ため、スイープコイルＳに流す交流電流の周波数が高く
なると、ステンレス製のコレクタジャケットや、銅製の
コレクタ等の金属構体に渦電流が流れ、これによってコ
レクタ部２９内部の磁場が打ち消されてしまう。このた
め、スイープコイルＳに流す交流電流の周波数は１Ｈｚ
程度と低い値に設定される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ジャイロト
ロン装置などマイクロ波管装置を製造する場合、動作中
のガス発生を少なくするための枯化工程がある。ジャイ
ロトロン装置では、枯化は、コレクタ部２９内面の全体
にわたて電子ビームを衝突させることによって行われ
る。このとき、スイープコイルＳに流す交流電流の周波
数が１Ｈｚ程度と低いと、コレクタ部２９内面に衝突す
る電子ビームの位置の変化はゆっくりしたものになる。
したがって、枯化の時間が短いとコレクタ部２９内面に
電子ビームが当たらない領域が残ってしまう。このた
め、枯化の時間が長くなり、また、枯化の時間が短いと
枯化が十分に行われない。枯化が不十分な領域が残る
と、そこに電子ビームが当たり多量のガスが発生するこ
とがある。

【００１１】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、コレクタ部内面に衝突する電子ビームの位置を早く
変化できるマイクロ波管装置を提供することを目的とす
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビ―ムを
発生する電子銃部と、前記電子ビ―ムの進路に沿って配
置された高周波相互作用部と、この高周波相互作用部の
電子ビーム下流に配置されたコレクタ部とを具備してな
るマイクロ波管装置において、前記コレクタ部の内部に
磁場を形成するコイルを前記コレクタ部の内部に設け、
前記コイルにコレクタの外部電源から通電するように構
成している。

【００１３】また、コイルが、所定の間隔で複数か所に
設けられたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波
管装置。

【００１４】上記した構成によれば、磁場を形成するコ
イルがコレクタ部に内蔵されている。この場合、コイル
に流す交流電流を例えば１０Ｈｚ程度に高くしても、ス
テンレス製のコレクタジャケットや銅製のコレクタ等の
金属構体に発生する渦電流によって、コレクタ内部の磁
場が打ち消されるようなことがなくなる。このため、例
えば枯化する際などにコイルに流す交流電流の周波数を
高くし、コレクタ内面に衝突する電子ビームの位置を早
く変化できる。このため、枯化時間を短くでき、枯化効
率が向上する。

【００１５】また、コイルを、所定の間隔で複数か所に
設けている。この場合、コレクタが長い場合でも電子ビ
ームを良好に制御でき、コレクタ内面に照射し、あるい
はコレクタ内面に捕捉される電子ビームを早く分散でき
る。なお、コイルをコレクタの上部や下部に設置した場
合は、コイルに対する電子ビームの直撃を避けることが
できる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の１つの実施形態につい
て、ジャイロトロン装置を例にとり図１を参照して説明
する。

【００１７】符号１１はジャイロトロン装置を構成する
外囲器で、外囲器１１の下端に、中空の電子ビ―ムを図
の上方向に発生する電子銃部１２が設けられている。そ
して、電子ビ―ムの進行方向には電子ビ―ム導入部１３
が配置されている。電子ビ―ム導入部１３の内部空間は
テ―パ状で、電子ビ―ムの進行方向にしたがい徐々に径
が小さくなっている。また、電子ビ―ム導入部１３の上
方には、高周波との相互作用を行う共振空胴部１４が設
けられ、さらに、共振空胴部１４に連続するようにブラ
ソフ変換器１５が設けられている。ブラソフ変換器１５
の上方には、高周波を反射する反射鏡１６が設けられて
いる。

【００１８】そして、反射鏡１６の反射面に対向する位
置に高周波出力部１７が配置され、高周波出力部１７は
高周波を通過する気密窓１８で封止されている。高周波
出力部１７は管軸に対して直角方向に突設され、また、
反射鏡１６の上方には電子ビ−ムを捕捉するコレクタ部
１９が配置されている。

【００１９】そして、電子銃部１２からブラソフ変換器
１５にかけて、外囲器１１内に所定の磁界を与える外部
磁石Ｍ１、Ｍ２が外囲器の外側に配置されている。ま
た、コレクタ部１９の外部および内部にそれぞれ第１お
よび第２のスイープコイルＳ１、Ｓ２が配置されてい
る。なお、コレクタ部１９内部に配置された第２のスイ
ープコイルＳ２は、コレクタ部１０内部の上端と下端の
２か所に配置され、そして、コレクタ部１９外部に設け
られた電源（図示せず）から通電される構成になってい
る。この場合、第１のスイープコイルＳ１によって、空
胴磁場を打ち消すような定常磁場を作り、コレクタ部１
９が電子ビームを捕捉しやすくしている。また、第２の
スイープコイルＳ２は、コレクタ部１９に入ってきた電
子ビームを点線Ｂのように上下方向に振り、電子ビーム
が分散するようにしている。

【００２０】上記した構造のジャイロトロン装置は、そ
の動作時において、電子銃部１２から電子ビ−ムが出射
される。出射した電子ビ−ムは、外部磁石Ｍ１、Ｍ２で
形成された磁界、そして、電子銃部１２のアノ−ド・カ
ソ−ド間に形成された電界によってサイクロトロン周波
数を持つ旋回運動を行う。その後、電子銃部１２から共
振空胴部１４に向かって緩やかに増大する磁界によっ
て、旋回速度を増加しながら共振空胴部１４へ入射す
る。共振空胴部１４において、励起された高周波磁界と
相互作用を行ない、電子の運動エネルギが高周波エネル
ギに変換される。

【００２１】このようにして共振空胴部１４で高周波が
発生し、発生した高周波はブラソフ変換器１５によって
ガウシアンビ−ムに変換される。なお、ガウシアンビ−
ムは反射鏡１６で反射されて進行方向を変え、高周波出
力部１７から外部回路へ導かれる。

【００２２】上記した構成によれば、第２のスイープコ
イルＳ２がコレクタ部１９に内蔵されている。この場
合、第２のスイープコイルＳ２に流す交流電流を例えば
１０Ｈｚ程度に高くしても、ステンレス製のコレクタジ
ャケットや銅製のコレクタ等の金属構体に発生する渦電
流によってコレクタ部１９内部の磁場が打ち消されるよ
うなことがなくなる。したがって、枯化する際などにス
イープコイルＳ２に流す交流電流の周波数を高くでき、
電子ビームがコレクタ部１９内面に衝突する位置を早く
変化させることができる。

【００２３】このため、枯化時間が短い場合でも、コレ
クタ部１９内面にまんべんなく電子ビームを照射でき、
枯化工程が効率化される。例えば、パルス幅が５０ｍｓ
程度でもコレクタ部１９内面を十分に枯化できる。

【００２４】なお、枯化工程に限らず、例えば、通常の
動作状態においても、第２のスイープコイルＳ２に流す
交流電流の周波数を高くできるため、電子ビームがコレ
クタ部１９内面に衝突する位置を早く変化でき、コレク
タ部１９に衝突する電子ビームの分散が図られる。

【００２５】また、上記した実施形態では、第２のスイ
ープコイルＳ２がコレクタ部１９の上下２か所に設置さ
れている。しかし、スイープコイルＳ２を配置する位置
は上下のいずれか一方の端部の１か所でもよく、また、
コレクタ部１９が長い場合などは３か所以上に分けて配
置することもできる。

【００２６】また、上記した実施形態では、ジャイロト
ロン装置の例で説明している。しかし、この発明は、ク
ライストロンや進行波管など電子ビームを補足するコレ
クタ部を備えた他のマイクロ波管にも適用できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、コレクタ部に入射する
電子ビームの位置を早く変化できるマイクロ波管装置を
実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態を説明する概略の断面図であ
る。

【図２】従来例を説明する概略の断面図である。

【符号の説明】

１１…外囲器１２…電子銃部１３…電子ビ―ム導入部１４…共振空胴部１５…ブラソフ変換器１６…反射鏡１７…高周波出力部１８…気密窓１９…コレクタ部Ｍ１、Ｍ２…外部磁石Ｓ１、Ｓ２…スイープコイル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビ―ムを発生する電子銃部と、前記
電子ビ―ムの進路に沿って配置された高周波相互作用部
と、この高周波相互作用部の電子ビーム下流に配置され
たコレクタ部とを具備してなるマイクロ波管装置におい
て、前記コレクタ部の内部に磁場を形成するコイルを前
記コレクタ部の内部に設け、前記コイルにコレクタの外
部電源から通電するように構成したことを特徴とするマ
イクロ波管装置。
【請求項２】コイルが、所定の間隔で複数か所に設け
られたことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波管装
置。