EP0281858B1 - Hochleistungs-Gyrotron zur Erzeugung elektromagnetischer Millimeter- oder Submillimeterwellen - Google Patents

Hochleistungs-Gyrotron zur Erzeugung elektromagnetischer Millimeter- oder Submillimeterwellen Download PDF

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EP0281858B1
EP0281858B1 EP88102786A EP88102786A EP0281858B1 EP 0281858 B1 EP0281858 B1 EP 0281858B1 EP 88102786 A EP88102786 A EP 88102786A EP 88102786 A EP88102786 A EP 88102786A EP 0281858 B1 EP0281858 B1 EP 0281858B1
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EP
European Patent Office
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housing
concave reflectors
intensity
gyrotron
section
Prior art date
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EP88102786A
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Anders Prof. Bondeson
Bernhard Dr. Isaak
André Perrenoud
Minh Quang Dr. Tran
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Centre de Recherches en Physique des Plasmas
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Centre de Recherches en Physique des Plasmas
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/025—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path

Definitions

  • the invention relates to a device for generating electromagnetic millimeter or submillimeter waves of high intensity. It relates in particular to a high-performance gyrotron according to the preamble of claim 1.
  • the high-performance gyrotron is intended for use in nuclear fusion for heating the fusion plasma.
  • a gyrotron of the type mentioned is known, for example, from an article by TA Hargeaves et al., Int. J. Electronics 57, 977 (1984) or also from an article by A. Perrenoud et al., Int. J. Electronics 57, 985 (1984).
  • the resonator of the known gyrotron formed by the two concave mirrors is a so-called open resonator.
  • the two concave mirrors are, at least in their immediate vicinity, not surrounded by a housing or the like.
  • a generator for UHF waves emerges from the published patent application EP-A1-0 124 396 (Mourier).
  • an electron beam runs along an x direction.
  • Two mirrors form a quasi-optical resonator, the axis of which lies in the y direction.
  • a static magnetic field acts in the z direction.
  • This generator works on a completely different principle than the gyrotron according to Hargreaves or Perrenoud. Mourier does disclose a cylindrical housing that completely encloses the quasi-optical resonator. However, the axis of the housing lies in the z direction and is equipped with absorbers to prevent parasitic resonances.
  • a high-energy electron beam passes through the resonator along a magnetic field.
  • the electrons of the electron beam move along the magnetic field on spiral tracks with an orbital frequency corresponding to the cyclotron frequency, which is proportional to the strength of the magnetic field. They interact with an alternating electromagnetic field built up in the resonator.
  • the modes excited in the resonator are of the TEM mnp type, the indices m and n denoting transverse modes and the index p denoting longitudinal modes (see also H. Kogelnik, 1966, Modes in Optical Resonators; Lasers, Vol. 1, edited by AK Levine, New York: Marcel Dekker, p. 295).
  • the longitudinal TEM oop modes are selected because they have the lowest diffraction losses.
  • the thermal load on the concave mirrors does not become too great in the envisaged application for nuclear fusion (the field power in the resonator can be a few megawatts), they must have a certain minimum size that is significantly (up to two orders of magnitude) larger than the wavelength of the electromagnetic radiation to be generated.
  • the p of the modes excited in the resonator is therefore in the range between 40 and 400. This has the consequence that the frequency spacing between two adjacent modes TEM oop and TEM oo (p + 1) is significantly smaller than the instability frequency band of the gyrotron, which raises the problem of mode competition (see, for example, Bondeson et al., Infrared and Millimeter Waves 9 , 309 (1984)).
  • the open, quasi-optical resonator has been designed such that it is mode-selective is, that a TEM oop mode is excited in it alone or at least preferably over other neighboring modes TEM oop ⁇ 1 (see A. Perrenoud et al., Int. Journal of Infrared and Millimeter Waves 7 , 427 (1986) and A. Perrenoud et al., Int. Journal of Infrared and Millimeter Waves 7 , 1813 (1986)).
  • non-Gaussian modes additionally excited by the housing provided according to the invention are related their intensity is relatively weak and tolerable compared to the desired Gaussian TEM oop modes.
  • the coupling efficiency is increased to 100% by the invention.
  • the radiation to the environment is practically completely prevented by the housing provided according to the invention.
  • Other devices such as Deflection coils for the electron beam or a prebuncher can be set up in the immediate vicinity of the resonator.
  • Fig. 1 and 2 denote two concave mirrors, which are arranged opposite one another at a distance d on an optical axis.
  • the optical axis coincides with a coordinate axis or direction Y in FIG. 1.
  • the two concave mirrors 1 and 2 together form a quasi-optical resonator.
  • a high-energy electron beam 3 passes through the quasi-optical resonator in the middle between the two concave mirrors 1, 2 in the direction of a coordinate axis Z perpendicular to the direction Y.
  • a largely homogeneous magnetic field (not shown in FIG. 1) between the two concave mirrors is also oriented in this way 1 and 2.
  • the electrons of the electron beam 3 move in spiral paths around the magnetic field lines. This is indicated by the spiral line in Fig. 1.
  • the quasi-optical resonator of FIG. 1 is arranged in a housing 4.
  • the housing 4 is a cylinder, the axis of which coincides with the optical axis of the concave mirror 1, 2. It is, at least predominantly, electrically conductive.
  • the length of the housing extends over a little more than the spacing range d between the concave mirrors 1, 2.
  • the ratio of the diameter of the housing 4 to the diameter of the mirrors 1, 2 is a parameter dependent on the respective application. In the case of a resonator with 2% diffraction losses according to a value of approximately 1.4 for this ratio, in order to suppress the undesirable, non-Gaussian modes. The same applies if the electromagnetic field power is only coupled out at one end.
  • the cylindrical housing 4 has connecting flanges 4.1. Only microwave sections 5 shown in sections are flanged to the connecting flanges. The electromagnetic waves generated in the quasi-optical resonator are fed to the output of the gyrotron via the microwave conductor 5. Finally, the housing 4 also has through openings 4.2 for the electron beam 3.
  • the housing 4 Due to the housing 4, the radiation of electromagnetic radiation into the surroundings of the quasi-optical resonator or the high-energy gyrotron is practically completely prevented and an optimal decoupling efficiency is achieved.
  • the desired mode purity can be improved in particular by using concave mirrors 1, 2 with high negative g factors down to -.8.
  • the mode purity can be further improved by selective damping of the undesirable, non-Gaussian modes.
  • Calculations show that the strongest of these modes are primarily reflected once in a section in the region in the middle between the two concave mirrors 1, 2 on the inner wall of the housing 4.
  • the undesired non-Gaussian modes can thus be selectively suppressed in a simple manner.
  • the extension D of the named, specially designed section of the housing 4 in the direction Y of the optical axis of the two concave mirrors 1, 2 should preferably extend over a maximum of about 1/5 of the distance range (d) between the concave mirrors.
  • concave mirrors 1, 2 which have a stepped structure, as is shown for example for concave mirror 1 in FIG. 1.
  • the concave mirror should in particular have two mirror surfaces which are offset in steps from one another by one or more very multiples of half the wavelength of the desired radiation.
  • the radii of the staggered mirror surfaces, designated in Fig. 1 with r11 and r12, should be dimensioned relative to each other so that the same energy flow is applied to all mirror surfaces.
  • the aforementioned measures could also be used to optimize other parameters, for example to reduce the radius r4 of the housing 4.
  • concave mirrors 1, 2 With a geometry deviating from the spherical geometry, the electromagnetic efficiency of the gyrotron according to the invention can be improved.
  • concave mirrors are advantageous which, as shown for example in FIG. 2, have different radii of curvature in two mutually perpendicular directions X and Z. R X , R Z have. The direction Z of FIG. 2 should coincide with the Z direction of FIG. 1.

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung elektromagnetischer Millimeter- oder Submillimeterwellen hoher Intensität. Sie betrifft insbesondere ein Hochleistungs-Gyrotron gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Hochleistungs-Gyrotron ist vorgesehen zur Verwendung bei der Kernfusion zur Heizung des Fusionsplasmas.
  • Ein Gyrotron der genannten Art ist beispielsweise bekannt aus einem Artikel von T.A. Hargeaves et al., Int. J . Electronics 57, 977 (1984) oder auch aus einem Artikel von A. Perrenoud et al., Int. J. Electronics 57, 985 (1984).
  • Der durch die beiden Hohlspiegel gebildete Resonator des bekannten Gyrotrons ist ein sogenannter offener Resonator. Die beiden Hohlspiegel sind, zumindest in ihrer näheren Umgebung, nicht von einem Gehäuse oder dergleichen umgeben.
  • Aus der veröffentlichten Patentanmeldung EP-A1-0 124 396 (Mourier) geht ein Generator für UHF-Wellen hervor. In diesem Generator läuft ein Elektronenstrahl entlang einer x-Richtung. Zwei Spiegel bilden einen quasi-optischen Resonator, dessen Achse in y-Richtung liegt. Ein statisches Magnetfeld wirkt in z-Richtung. Dieser Generator arbeitet damit nach einem völlig anderen Prinzip als das Gyrotron nach Hargreaves oder Perrenoud. Mourier offenbart zwar ein zylindrisches Gehäuse, das den quasi-optischen Resonator vollständig umschliesst. Die Achse des Gehäuses liegt jedoch in z-Richtung und ist mit Absorbern ausgestattet um parasitäre Resonanzen zu verhindern.
  • In dem Gyrotron durchsetzt ein Hochenergie-Elektronenstrahl den Resonator entlang eines magnetischen Feldes. Dabei bewegen sich die Elektronen des Elektronenstrahls entlang des Magnet-feldes auf spiralförmigen Bahnen mit einer der Zyklotronfrequenz entsprechenden Umlauffrequenz, die zur Stärke des Magnetfeldes proportional ist. Sie wechselwirken mit einem im Resonator aufgebauten elektromagnetischen Wechselfeld.
  • Die im Resonator angeregten Moden sind vom Typ TEMmnp, wobei die Indizes m und n Transversalmoden und der Index p Longitudinalmoden bezeichnen (vgl. auch H. Kogelnik, 1966, Modes in Optical Resonators; Lasers, Vol. 1, herausgegeben von A.K. Levine, New York: Marcel Dekker, S. 295). In dem bekannten Gyrotron werden nur die longitudinalen TEMoop -Moden selektiert, da sie die geringsten Diffraktionsverluste aufweisen.
  • Damit die thermische Belastung der Hohlspiegel bei der in Aussicht genommenen Anwendung bei der Kernfusion nicht zu gross wird (die Feldleistung im Resonator kann einige Megawatt betragen) müssen diese eine gewisse Mindestgrösse aufweisen, die wesentlich (um bis zu zwei Grössenordnungen) grösser als die Wellenlänge der zu erzeugenden elektromagnetischen Strahlung ist. Das p der im Resonator angeregten Moden liegt dadurch im Bereich zwischen 40 und 400. Dies hat zur Folge, dass der Frequenzabstand zwischen zwei benachbarten Moden TEMoop und TEMoo(p+1) wesentlich kleiner ist als das Instabilitäts-Frequenzband des Gyrotrons, was das Problem einer Moden-Konkurrenz aufwirft (vgl. z.B. Bondeson et al., Infrared and Millimeter Waves 9, 309 (1984)).
  • Bei dem bekannten Gyrotron ist es jedoch gelungen, den offenen, quasi-optischen Resonator derart auszubilden, dass er modenselektiv ist, d.h. dass in ihm eine TEMoop -Mode allein oder zumindest bevorzugt gegenüber anderen, benachbarten Moden TEM oop±1 angeregt wird (vgl. A. Perrenoud et al., Int. Journal of Infrared and Millimeter Waves 7, 427 (1986) and A. Perrenoud et al., Int. Journal of Infrared and Millimeter Waves 7, 1813 (1986)).
  • Dem Vorteil der erzielbaren Moden-Selektivität der offenen Resonatorstruktur stehen jedoch vor allem zwei Nachteile entgegen:
    • Die Auskopplungs-Effizienz des Resonators ist durch hohe Abstrahlverluste an die Umgebung relativ schlecht;
    • die hohe Abstrahlung des Resonators beeinflusst störend andere in seiner Umgebung installierte Vorrichtung;
    • die in der Umgebung des Resonators installierte Vorrichtung kann sich störend auf die Wirkungsweise des Resonators auswirken.
  • Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Hochleistungs-Gyrotron der eingangs genannten Art anzugeben, das hinsichtlich seiner Auskopplungs-Effizienz verbessert ist, in geringerem Masse seine Umgebung störend beeinflusst und dessen Moden-Selektivität dennoch nicht wesentlich beeinträchtigt oder sogar besser ist.
  • Diese sowie weitere Aufgaben werden gemäss der vorliegenden Erfindung gelöst durch die Angabe eines neuen Hochleistungs-Gyrotrons mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.
  • Die Vorteile der Erfindung sind im wesentlichen darin zu sehen, dass es gelungen ist, eine geschlossene Resonatorstruktur anzugeben, welche hinsichtlich ihren Moden-Selektivität mit der bekannten offenen Resonatorstruktur vergleichbar ist.
  • Die durch das erfindungsgemäss vorgesehene Gehäuse zusätzlich angeregten, sogenannten nichtgaus'schen Moden sind bezüglich ihrer Intensität gegenüber der oder den gewünschten gaus'schen TEMoop -Moden verhältnismässig schwach und tolerierbar.
  • Durch die Erfindung wird die Auskopplungseffizienz auf 100 % erhöht.
  • Die Abstrahlung an die Umgebung wird durch das erfindungsgemäss vorgesehene Gehäuse praktisch vollständig verhindert. Andere Geräte, wie z.B. Ablenkspulen für den Elektronenstrahl oder ein Prebuncher können in unmittelbarer Nähe des Resonators aufgestellt werden.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen gekennzeichnet.
  • Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung insbesondere unter Berücksichtigung der beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
    • Fig. 1
    in geschnittener Darstellung den Resonatorteil eines Hochleistungs-Gyrotrons nach der Erfindung in einem Gehäuse angeordnet und
    Fig. 2
    in schematisch-perspektivischer Darstellung eine vorteilhafte Geometrie der Hohlspiegel.
  • Es wird nunmehr auf die Zeichnung Bezug genommen. In Fig. 1 sind mit 1 und 2 zwei Hohlspiegel bezeichnet, welche einander gegenüberliegend in einem Abstand d auf einer optischen Achse angeordnet sind. Die optische Achse fällt in Fig. 1 mit einer Koordinatenachse oder Richtung Y zusammen. Die beiden Hohlspiegel 1 und 2 bilden gemeinsam einen quasi-optischen Resonator.
  • Den quasi-optischen Resonator durchsetzt in der Mitte zwischen den beiden Hohlspiegeln 1, 2 ein Hochenergie-Elektronenstrahl 3 in Richtung einer Koordinatenachse Z senkrecht zur Richtung Y. Derart ausgerichtet ist auch ein in Fig. 1 nicht dargestelltes, weitgehend homogenes Magnetfeld zwischen den beiden Hohlspiegeln 1 und 2. Die Elektronen des Elektronenstrahls 3 bewegen sich auf spiralförmigen Bahnen um die Magnetfeldlinien. Dies ist durch die spiralförmige Linie in Fig. 1 angedeutet.
  • Der quasi-optische Resonator von Fig. 1 ist in einem Gehäuse 4 angeordnet. Das Gehäuse 4 ist ein Zylinder, dessen Achse mit der optischen Achse der Hohlspiegel 1, 2 zusammenfällt. Es ist, wenigstens überwiegend, elektrisch leitfähig. Die Länge des Gehäuses erstreckt sich über etwas mehr als den Abstandsbereich d zwischen den Hohlspiegeln 1, 2. Das Verhältnis vom Durchmesser des Gehäuses 4 zum Durchmesser der Spiegel 1, 2 ist ein von der jeweiligen Anwendung abhängiger Parameter. Bei einem Resonator mit 2 % Diffraktionsverlusten gemäss einem Wert von ca. 1,4 für dieses Verhältnis, um die unerwünschten, nicht gaus'schen Moden zu unterdrücken. Gleiches gilt, falls die elektromagnetische Feldleistung nur an einem Ende ausgekoppelt wird. An seinen Enden weist das zylindrische Gehäuse 4 Anschlussflansche 4.1 auf. An die Anschlussflansche sind nur abschnittsweise dargestellte Mikrowellenleiter 5 angeflanscht. Ueber den Mikrowellenleiter 5 werden die im quasi-optischen Resonator erzeugten elektromagnetischen Wellen dem Ausgang des Gyrotrons zugeführt. Das Gehäuse 4 weist schliesslich noch Durchtrittsöffnungen 4.2 für den Elektronenstrahl 3 auf.
  • Durch das Gehäuse 4 wird die Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung in die Umgebung des quasi-optischen Resonators bzw. des Hochenergie-Gyrotrons praktisch vollständig verhindert und eine optimale Auskopplungs-Effizienz erreicht.
  • Durch den gewählten Radius des zylindrischen Gehäuses 4 und den dadurch sich ergebenden Abstand der Gehäusewand von den Hohlspiegeln 1 und 2 sind die durch das Vorhandensein des Gehäuses 4 zusätzlich angeregten nicht gaus'schen Moden gegenüber den gewünschten gaus'schen TEMoop -Moden tolerierbar klein.
  • Die erstrebte Modenreinheit lässt sich insbesondere dadurch verbessern, dass Hohlspiegel 1, 2 mit hohen negativen g-Faktoren bis zu -.8 verwendet werden. Der g-Faktor ist definiert durch g := 1-d/R, wobei d den gegenseitigen Abstand der Hohlspiegel 1 und 2 und R ihren Krümmungsradius bedeuten.
  • Weiter verbessern lässt sich die Modenreinheit durch selektive Dämpfung der unerwünschten, nichtgaus'schen Moden. Rechnungen zeigen, dass die stärksten dieser Moden vornehmlich in einem Abschnitt im Bereich der Mitte zwischen den beiden Hohlspiegeln 1, 2 an der inneren Wand des Gehäuses 4 einmal reflektiert werden. Durch Ausbildung zumindest der inneren Oberfläche des Gehäuses 4 in diesem Abschnitt in der Mitte zwischen den beiden Hohlspiegeln 1, 2 in einer elektromagnetische Wellen dämpfenden Weise, können demnach in einfacher Weise die unerwünschten nichtgaus'schen Moden selektiv unterdrückt werden.
  • In Fig. 1 sind mehrere Möglichkeiten dargestellt, wie das Gehäuse 4 bzw. seine innere Oberfläche im genannten Abschnitt in der Mitte zwischen den beiden Hohlspiegeln 1, 2 ausgebildet werden kann. Es soll jedoch verstanden werden, dass jeweils nur eine der vier dargestellten Möglichkeiten tatsächlich verwendet wird. Die Möglichkeiten sind:
    • Zur Erzielung einer Absorption kann die innere Oberfläche des Gehäuses 4 im genannten Abschnitt mit einer elektromagnetische Wellen gut absorbierenden Schicht 4.3 versehen sein. Die Absorptionsfähigkeit dieser Schicht sollte jedenfalls wesentlich grösser als die Absorptionsfähigkeit der Gehäusewand ausserhalb dieser Schicht sein. Alternativ kann die ganze Gehäusewand im genannten Abschnitt aus einem solchen Material bestehen, vgl. 4.4.
    • Zur Erzielung eines Streuungseffektes kann die innere Oberfläche des Gehäuses 4 im genannten Abschnitt mit einer grösseren Rauhigkeit als ausserhalb dieses Abschnitts versehen sein, vgl. 4.5. Die Oberfläche könne auch gezahnt, profiliert oder in noch anderer Weise strukturiert sein.
    • Die Gehäusewand kann im genannten Abschnitt auch mit Löchern oder Bohrungen 4.6 versehen sein.
  • Die Ausdehnung D des genannten, in besonderer Weise ausgebildeten Abschnitts des Gehäuses 4 in Richtung Y der optischen Achse der beiden Hohlspiegel 1, 2 sollte sich vorzugsweise über maximal etwa 1/5 des Abstandsbereiches (d) zwischen den Hohlspiegeln erstrecken.
  • Eine entscheidende Verbesserung der Modenreinheit kann schliesslich noch dadurch erzielt werden, dass Hohlspiegel 1, 2 verwendet werden, die eine stufige Struktur aufweisen, wie dies für den Hohlspiegel 1 in Fig. 1 beispielsweise dargestellt ist . Die Hohlspiegel sollten insbesondere zwei um ein oder mehrere ganz Vielfache der halben Wellenlänge der gewünschten Strahlung stufenförmig gegeneinander versetzte Spiegelflächen aufweisen. Die Radien der gegeneinander versetzten Spiegelflächen, in Fig. 1 mit r₁₁ und r₁₂ bezeichnet, sollten relativ zueinander so bemessen sein, dass auf alle Spiegelflächen der gleiche Energiefluss entfällt.
  • Zusätzlich zur Verbesserung der Modenreinheit könnten die vorgenannten Massnahmen auch zu einer Optimierung anderer Parameter, beispielsweise zu einer Verringerung des Radius r₄ des Gehäuses 4 dienen.
  • Durch Verwendung von Hohlspiegeln 1, 2 mit einer von der sphärischen Geometrie abweichenden Geometrie lässt sich der elektromagnetische Wirkungsgrad des Gyrotrons nach der Erfindung verbessern. Insbesondere sind Hohlspiegel von Vorteil, welche, wie in Fig. 2 beispielsweise dargestellt, in zwei zueinander senkrechten Richtungen X und Z unterschiedliche Krümmungsradien RX, RZ aufweisen. Die Richtung Z von Fig. 2 soll mit der Z-Richtung von Fig. 1 übereinstimmen.
  • Andererseits können die Hohlspiegel 1, 2 wie anhand des Hohlspiegels 2 in Fig. 1 beispielsweise dargestellt, in zwei Hälften in Z-Richtung unterschiedliche Krümmungsradien R₂₁, R₂₂ aufweisen.

Claims (9)

  1. Hochleistungs-Gyrotron zur Erzeugung elektromagnetischer Millimeter- oder Submillimeterwellen mit
    a) einem quasi-optischen Resonator, welcher durch zwei auf einer optischen Achse einander gegenüberliegend angeordnete Hohlspiegel (1, 2) gebildet ist, und
    b) einem den Resonator umgebenden zylindrischen Gehäuse (4), welches wenigstens abschnittsweise elektrisch leitfähig ist,
       dadurch gekennzeichnet, dass
    c) die Achse des Gehäuses mit der optischen Achse der beiden Hohlspiegel (1, 2) zusammenfällt, so dass die Abstrahlung von elektromagnetischer Strahlung in die Umgebung des quasi-optischen Resonators praktisch vollständig verhindert und eine optimale Auskopplungs-Effizienz erreicht ist.
  2. Hochleistungs-Gyrotron nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des Gehäuses (4) von der optischen Achse der beiden Hohlspiegel (1, 2) einen Abstand aufweist, der etwa dem 1,4-fachen des Radius (r₁₁, r₂) des Hohlspiegels entspricht an dessem Ende die Feldleistung ausgekoppelt wird.
  3. Hochleistungs-Gyrotron nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die g-Faktoren der Hohlspiegel (1, 2) negative Werte bis -.8 aufweisen.
  4. Hochleistungs-Gyrotron nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Gehäuse (4) in Richtung der optischen Achse der beiden Hohlspiegel (1, 2) mindestens über den Abstandsbereich (d) zwischen den Hohlspiegeln erstreckt.
  5. Hochleistungs-Gyrotron nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an das Gehäuse (4) zumindest einseitig in Richtung der optischen Achse der beiden Hohlspiegel (1, 2) ein Mikrowellenleiter (5) anschliessbar ist.
  6. Hochleistungs-Gyrotron nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4) in einem sich in Richtung der optischen Achse der beiden Hohlspiegel (1, 2) erstreckenden, in der Mitte zwischen den Hohlspiegeln angeordneten Abschnitt in einer der nachfolgenden Weisen ausgebildet ist:
    - Die innere Oberfläche des genannten Abschnittes ist mit einer Schicht (4.3) aus einem Material versehen, welches elektromagnetische Wellen stärker absorbiert als das Material des Gehäuses ausserhalb des genannten Abschnittes;
    - die innere Oberfläche des genannten Abschnittes ist profiliert, z.B. in Form einer sphärischen Einbuchtung, deren Radius mehrere Wellenlängen beträgt, oder mit einer grösseren Rauhigkeit versehen als die Oberfläche des Gehäuses (4) ausserhalb des genannten Abschnittes;
    - im genannten Abschnitt sind Löcher (4.6) in der Gehäusewand vorgesehen.
  7. Hochleistungs-Gyrotron nach Anspruchs 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschnitt sich maximal über etwa 1/5 des Abstandsbereiches (d) zwischen den Hohlspiegeln (1, 2) erstreckt.
  8. Hochleistungs-Gyrotron nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspiegel (1, 2) zur Begünstigung der Ausbildung einer einzelnen, gewünschten TEMoop -Mode jeweils mindestens zwei um ein oder mehrere ganze Vielfach der halben Wellenlänge der gewünschten TEMoop-Mode stufenförmig gegeneinander versetzte, zueinander konzentrisch angeordnete Spiegelflächen aufweisen, deren Flächen relativ zueinander so bemessen sind, dass auf sie etwa der gleiche Energiefluss entfällt.
  9. Hochleistungs-Gyrotron nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Hohlspiegel (1, 2) eine von der sphärischen Geometrie abweichende Geometrie aufweisen, welche durch zwei unterschiedliche Krümmungsradien (RX,RZ) in zwei zueinander senkrechten Richtungen charakterisiert ist und/oder bei welcher die Krümmungsradien in (R₂₁, R₂₂) in Richtung des magnetischen Feldes in zwei Hälften der Hohlspiegel unterschiedlich sind.
EP88102786A 1987-03-03 1988-02-25 Hochleistungs-Gyrotron zur Erzeugung elektromagnetischer Millimeter- oder Submillimeterwellen Expired - Lifetime EP0281858B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CH799/87 1987-03-03
CH79987 1987-03-03

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EP0281858A1 EP0281858A1 (de) 1988-09-14
EP0281858B1 true EP0281858B1 (de) 1991-07-17

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EP (1) EP0281858B1 (de)
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