JPH1167110A - ビ−ム直進形マイクロ波管装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】この発明は、電子の入射条件を十分に揃え、安
定した電子ビ−ムが得られるビ−ム直進形マイクロ波管
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】この発明のビ−ム直進形マイクロ波管装置
は、電子銃部１，遅波回路部，コレクタ部，周期磁界装
置１２が備えられ、周期磁界装置は複数の永久磁石１と
磁極片２とが交互に配設されてなり、更に複数の永久磁
石のうち最も電子銃部に近い永久磁石３の磁化方向が、
管軸に対して垂直になるように設定されていることによ
り、上記の目的を達成することが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明はビ−ム直進形マイ
クロ波管装置に係り、特にその周期磁界装置の改良に関
する。

【０００２】

【従来の技術】一般にビ−ム直進形マイクロ波管装置、
例えば進行波管装置は、電子ビ−ムを射出する電子銃部
と、電子ビ−ムとマイクロ波が相互作用する遅波回路部
と、マイクロ波との相互作用を終了した電子を捕獲する
コレクタ部と、マイクロ波を遅波回路部に導くためのマ
イクロ波入力部と、増幅されたマイクロ波を外部回路に
取出すためのマイクロ波出力部と、電子ビ−ムを集束す
るための磁界を与える周期磁界装置とを備えている。

【０００３】ところで、従来の進行波管装置における電
子銃部と周期磁界装置付近を示すと図４上部のようにな
り、１１が電子銃部、１２が周期磁界装置である。この
周期磁界装置１２は管軸に沿って複数の永久磁石１と磁
極片２とが交互に並べて配設されている。永久磁石１の
磁化方向は管軸に沿っており、隣り合う永久磁石１とは
互いに反発する向きなので、管軸上の管軸に沿う磁束密
度は図４下部に示すように周期的な曲線を描く。電子銃
部１１のカソ−ド７から放出された電子ビ−ム９は、こ
の周期磁界によって集束されるが、その磁束密度のピ−
ク値６は、電子ビ−ム９を集束するのに最適値が選ば
れ、電子ビ−ム９が細くなるほど、ピ−ク値６は大きな
値が要求される。更に、電子銃部１１に最も近い磁極片
４は、カソ−ド７への漏洩磁界を遮蔽するために外径の
大きなものが配置されている。

【０００４】

【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、次のような不具合がある。電子銃部１１から
放出された電子ビ−ム９は、管軸に沿って配置された永
久磁石１によって最適な径に集束されるが、電子ビ−ム
９の周期磁界への入射条件は電子ビ−ム９の安定性に大
きな影響を与える。

【０００５】カソ−ド７から放出された電子は、アノ−
ド８を通過するまでに空間電荷力が小さく、弱い磁力線
にも巻き付いて運動する。ところが、図５に示すよう
に、永久磁石１周りの磁力線は、永久磁石１から離れる
ほど外側をまわる磁力線１０（反転磁界）が広く分布す
る。

【０００６】一般に、カソ−ド７と永久磁石１との距離
は、管軸上の磁界が反転するのに十分大きいため、図４
に示すようにカソ−ド７から放出された電子は、反転磁
界の力を受けて理想的な入射軌道から外側にずれる。こ
の反転磁界を遮蔽するため、電子銃部１１に最も近い磁
極片４の外径は大きく設計されるので、カソ−ド７面を
通る磁力線は弱く（数ガウス）、結局ブリルアン集束に
近い状態となり、熱速度を持った電子の入射条件を十分
に揃えることが出来ない。

【０００７】この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、電子の入射条件を十分に揃え、安定した電子ビ−ム
が得られるビ−ム直進形マイクロ波管装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明は、電子銃部，
遅波回路部，コレクタ部，周期磁界装置が備えられ、周
期磁界装置は複数の永久磁石と磁極片とが交互に配設さ
れてなり、更に複数の永久磁石のうち最も電子銃部に近
い永久磁石の磁化方向が、管軸に対して垂直になるよう
に設定されている。

【０００９】又、最も電子銃部に近い永久磁石は、３つ
以上の平板状の永久磁石単体がサ−クル状に組合せられ
ている。従って、この発明によれば、熱電子の入射条件
が揃えられ、安定した電子ビ−ムが得られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態を詳細に説明する。この発明のビ−ム直
進形マイクロ波管装置、例えば進行波管装置は図１に示
すように構成され、図１上部は電子銃部と周期磁界装置
付近を示す半断面図であり、図１下部は対応する管軸上
磁束密度を示している。従来例（図４）と同一部分は、
同一符号を用いて説明する。即ち、電子ビ−ムを射出す
る電子銃部１１と、電子ビ−ムとマイクロ波が相互作用
する遅波回路部（図示せず）と、マイクロ波との相互作
用を終了した電子を捕獲するコレクタ部（図示せず）
と、マイクロ波を遅波回路部に導くためのマイクロ波入
力部（図示せず）と、増幅されたマイクロ波を外部回路
に取出すためのマイクロ波出力部（図示せず）と、電子
ビ−ムを集束するための磁界を与える周期磁界装置１２
とを備えている。

【００１１】この場合、電子銃部１１はカソ−ド７とア
ノ−ド８からなり、９は電子ビ−ムである。又、周期磁
界装置１２は、管軸に沿って複数の永久磁石１と磁極片
２とが交互に並べて配設されているが、複数の永久磁石
１の最も電子銃部１１に近く配置される永久磁石３は、
その磁化方向が管軸に対して垂直になるように設定され
ている。そのため、この発明では、永久磁石３は、図３
（ａ），（ｂ）に示すように３つ以上の平板状の永久磁
石単体３ａ又は３ｂが、サ−クル状に組合せられてい
る。図２はこれらの永久磁石単体３ａ又は３ｂの磁力線
５を示しているが、管軸に対して垂直に磁化した永久磁
石単体３ａ又は３ｂの磁力線５は、磁石の外周（内周）
から磁石の両側を通って磁石の内周（外周）に向い、こ
の分布は永久磁石３からの距離で変わらない。従って、
カソ−ド７を通る磁力線は必ず永久磁石３の内面に流れ
込むため、アノ−ド８を通過するまでは、理想的な電子
ビ−ムの入射軌道に近似したものとなる。

【００１２】これは、従来例で説明した反転磁界の遮蔽
が不要であることを意味し、界浸磁界（カソ−ド面の磁
束密度）が大きくても磁力線を入射軌道に一致させるこ
とが出来るため、熱速度を持った電子の入射条件を理想
的な軌道に合わせることが出来る。

【００１３】一方、管軸に対して垂直に磁化した永久磁
石は、サ−クル状の永久磁石を放射状に磁化することで
得られるが、現在の製造技術では放射状の磁化が困難で
あるため、現実的には、図３（ａ），（ｂ）に示すよう
に、一様磁化した３個以上の平板状永久磁石単体３ａ又
は３ｂを、磁化方向が管軸に対して垂直になるように組
合わせて作る。

【００１４】尚、従来は電子銃部１１に最も近い磁極片
４の外径は大きく設計されていたが、この発明では、既
述のように反転磁界の遮蔽が不要であるため、電子銃部
１１に最も近い磁極片も他の磁極片２と同じ外径のもの
で良い。

【００１５】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、周期磁界装置の複数の永久磁石のうち最も電子銃部
に近い永久磁石の磁化方向が、管軸に対して垂直になる
ように設定されているので、電子の入射条件が揃えら
れ、安定した電子ビ−ムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施の形態に係るビ−ム直進形マ
イクロ波管装置の要部を、対応する管軸上磁束密度と共
に示す半断面図。

【図２】図１のビ−ム直進形マイクロ波管装置の要部に
おける電子銃部に最も近い永久磁石単体の磁力線を示す
特性図。

【図３】図１のビ−ム直進形マイクロ波管装置における
電子銃部に最も近い永久磁石の２例を示す斜視図。

【図４】従来のビ−ム直進形マイクロ波管装置の要部
を、対応する管軸上磁束密度と共に示す半断面図。

【図５】図４のビ−ム直進形マイクロ波管装置の要部に
おける永久磁石の磁力線を示す特性図。

【符号の説明】

１…永久磁石、２…磁極片、３…（電子銃に最も近い）
永久磁石、３ａ，３ｂ…永久磁石単体、５…磁力線、６
…（磁束密度の）ピ−ク値、７…カソ−ド、８…アノ−
ド、９…電子ビ−ム、１１…電子銃部、１２…周期磁界
装置。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子銃部，遅波回路部，コレクタ部，周
   期磁界装置が備えられ、該周期磁界装置は複数の永久磁
   石と磁極片とが交互に配設されてなるビ−ム直進形マイ
   クロ波管装置において、 上記複数の永久磁石のうち最も上記電子銃部に近い第１
   の永久磁石の磁化方向が、管軸に対して垂直になるよう
   に設定されてなることを特徴とするビ−ム直進形マイク
   ロ波管装置。
2. 【請求項２】 上記第１の永久磁石は、３つ以上の平板
   状の永久磁石単体がサ−クル状に組合せられていること
   を特徴とする請求項１記載のビ−ム直進形マイクロ波管
   装置。