JP2000090842A - ジャイロトロン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １台のジャイロトロン用永久磁石によって発
生する磁場を用いて複数のジャイロトロンを作動させる
こと。 【解決手段】 第１のジャイロトロン２００ａと、第２
のジャイロトロン２００ｂと、第１の磁場分布と第２の
磁場分布とを発生させる磁場発生装置とを備え、上記第
１の磁場分布に第１のジャイロトロン２００ａを設置
し、上記第２の磁場分布に第２のジャイロトロン２００
ｂを設置したジャイロトロン装置である。

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、サイクロトロン
共鳴メーザ相互作用を利用したジャイロトロン装置に関
するものである。尚、本明細書では、ジャイロトロン装
置について説明するが、ジャイロクライストロン、ジャ
イロＴＷＴ（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｔｕｂ
ｅ）、ジャイロペニオロトロン等の電子管の場合であっ
てもよく、同様の効果を奏する。

【０００２】

【従来の技術】従来例１．電子ビームと空胴共振器の固
有モードの高周波電磁場との間のサイクロトロン共鳴メ
ーザ相互作用を利用したジャイロトロン装置は、例えば
特開昭５６−１０２０４５号公報に示されている。この
様な従来のジャイロトロン装置の概略を図８に示す。図
８において、１はカソード２、このカソード２上の電子
放出部３、第１のアノード４、第２のアノード５から構
成される電子ビーム９を射出する電子銃である。６は電
子ビーム９と高周波電磁場とが共鳴的に相互作用を起こ
し電磁波１０を発生する空胴共振器、７は相互作用を終
えた電子ビーム９を回収するコレクタ、８は電磁波１０
を取り出す出力窓、３００はこれら電子銃１、空胴共振
器６、コレクタ７、出力窓８等によりなるジャイロトロ
ン２００と、電子ビーム９に旋回運動を与えるためにジ
ャイロトロン２００のビーム軸方向に磁場を発生する主
電磁石１１と電子銃電磁石１２より構成されるジャイロ
トロン装置である。

【０００３】ここでいうビーム軸方向とは、電子銃１か
ら中空状電子ビーム９が射出される方向、つまり電子銃
１から出力窓８へ向かう方向を指しており、図８におけ
るＺ軸のことである。以下、簡単のため軸方向と呼ぶこ
とにする。

【０００４】次に動作について説明する。電子銃１のカ
ソード２上の電子放出部３から射出された電子ビーム９
は、カソード２と第１のアノード４との間の電場により
加速され、電子銃電磁石１２によって発生された軸方向
の磁場成分により、旋回運動しながら軸方向にドリフト
する。更に、主電磁石１１によって発生された強力な軸
方向の磁場成分の大きさが空胴共振器６の中心部で最大
となるため、電子ビーム９は空胴共振器６に向けて進む
につれ軸方向磁場に対して垂直方向の速度を増大させ、
同時に平行方向速度を減少させながら空胴共振器６に入
る。

【０００５】主電磁石１１が発生する軸方向磁場によっ
てサイクロトロン運動している電子は、通常円筒状の空
胴共振器６における固有モードの高周波電磁場とサイク
ロトロン共鳴メーザ相互作用し、それによって電子の軸
方向磁場に対して垂直方向の速度成分によるエネルギー
の一部が電磁波１０のエネルギーに変換される。空胴共
振器６で相互作用を終えた電子ビーム９は、コレクタ７
に回収され、空胴共振器６で励起された電磁波１０は、
出力窓８を透過して外部に取り出される。

【０００６】従来例２．ジャイロトロン２００の発振動
作、つまりサイクロトロン共鳴メーザ相互作用には磁場
が本質的な役割を果たしている。その為、空胴共振器６
において発振させたい固有モードの発振周波数に合わせ
て、軸方向磁場を精度良く調整することがジャイロトロ
ン装置３００を効率良く運転する上で重要である。

【０００７】高周波数の発振を得るためには、空胴共振
器６において高磁場が必要であることから、従来のジャ
イロトロン装置３００の主電磁石１１や電子銃電磁石１
２には、常電導電磁石、又は超電導電磁石、あるいはそ
の両方が用いられてきた。電磁石は、発生させる磁場を
容易に調整できるため、電子ビーム９の加速電圧やビー
ム電流値に合わせて発振出力を制御する上で便利であ
る。

【０００８】しかし、常電導電磁石の励磁には大容量の
励磁電源が必要で、消費電力も大きく、また励磁電源や
電磁石を水冷するなどにより冷却する必要がある。一
方、超電導電磁石は一般に高価であり、液体ヘリウム等
を用いて極低温にまで冷却する必要があるなど、いずれ
の電磁石を使用するにおいても初期コストやランニング
コストが高く、取扱い上の手間もかかるという問題があ
った。

【０００９】尚、本明細書において、電子ビーム９の軌
道を決める為の磁場やサイクロトロン共鳴メーザ相互作
用を起こすための磁場を発生する装置を磁場発生装置と
呼ぶことにする。この場合は、主電磁石１１と電子銃電
磁石１２を合わせて指す。

【００１０】しかし、磁場発生装置に電磁石のほかに永
久磁石を併用することにより上述したコスト高や取扱上
の問題を解消した。特開平８−６４１４２号公報には、
電磁石と共に併用した従来のジャイロトロン用永久磁石
が示されている。これを図９と図１０に示す。

【００１１】図９は従来例２のジャイロトロン用永久磁
石を軸方向の平面で切ったときの断面図、図１０は従来
例２のジャイロトロン用永久磁石を軸方向に垂直な平面
で切ったときの断面図である。２４は中空状永久磁石２
５から構成された円筒状磁石、２６は磁石片であり、こ
の磁石片２６を放射状に並べ図９における中空状永久磁
石２５を形成している。ここで、図９及び図１０に記載
されている矢印は磁石の磁化の方向を表しており、矢印
の始点がＮ極、終点がＳ極を意味している。

【００１２】ここで、図９と図１０に示した円筒状磁石
２４について簡単に説明する。この場合は、例えば台形
状の磁石片２６を複数個各々径方向に磁化した後、ドー
ナツ状に組みあわせて、外部形状及び内部形状が多角形
であり、磁化方向が略径方向の中空状永久磁石２５を構
成し、更にこの中空状永久磁石を軸方向に複数個配置す
る構成で軸方向磁場を発生する。

【００１３】つまり、従来のジャイロトロン用永久磁石
は、図９と図１０に示すように軸方向と円周方向に何枚
かに分割されて組み立てられている。そのため、組立て
る際に生じる磁石片２６若しくは中空状永久磁石２５の
ばらつき、又は分割されたことによる中空状永久磁石２
５若しくはジャイロトロン用永久磁石の平滑性の欠如の
ため、ジャイロトロン用永久磁石の作る磁場は、図９に
記載しているような軸方向の成分（以下、Ｂｚと略す）
のほかに軸方向に対して垂直方向の成分（以下、Ｂｒと
略す）が必然的に生じてくる。このＢｚは、個々の永久
磁石のばらつきによるものであるから、Ｚ軸の場所に依
存した量となる。即ち、ＢｒがＺ軸のあらゆる場所で一
定の向きと値を取っているのではない。勿論、完全なジ
ャイロトロン用永久磁石が作成できればそれにこしたこ
とはない。尚、軸方向に対して垂直方向を径方向と呼ぶ
ことにする。

【００１４】結局、ジャイロトロン装置３００は、電子
ビーム９がＢｚにより旋回運動しながら軸方向にドリフ
トするように設計されているが、作動時に有限のＢｒが
存在するため、電子のドリフト軌道がＢｚとＢｒの合成
ベクトル方向に導かれ、結果的に所定の軌道からずれる
ことになる。

【００１５】次に、特開平８−６４１４２号公報に記載
されている従来例２で用いられている磁場発生装置が作
るＢｚの大きさＺ軸に対して示したグラフを図１１に示
す。従来のジャイロトロン装置３００では、図１１にお
いて磁場分布がＢｚ＞０の部分のみを用いて運転してい
た。ここで、Ｂｚ＞０とは、電子ビーム９の射出される
方向に磁場が向いている領域のことであり、Ｂｚ＜０と
は、電子ビーム９が射出される方向と逆方向に磁場が向
いている領域のことを指している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】従来のジャイロトロン
装置においては１台のジャイロトロン用永久磁石に対し
て、１台のジャイロトロンしか使用できなかった。

【００１７】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、資源を有効に活用したジャイロ
トロン装置を得ることを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
のこの発明は、第１の電子ビームを射出する第１の電子
銃を有する第１のジャイロトロン、第２の電子ビームを
射出する第２の電子銃を有する第２のジャイロトロン、
上記第１の電子ビームのビーム軸上に上記第１の電子ビ
ームの射出方向と平行方向に分布し、上記第１の電子ビ
ームとの相互作用により電磁波を発生させる第１の磁場
と、上記第２の電子ビームのビーム軸上に上記第１の磁
場の磁場方向とは逆向きに分布し、上記第２の電子ビー
ムとの相互作用により電磁波を発生させる第２の磁場と
を発生させる共通の永久磁石を有する磁場発生装置、を
備えるものである。

【００１９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明に
おいて１台の磁場発生装置で２台以上のジャイロトロン
を作動させる一実施の形態について説明する。図１はこ
の発明の一実施の形態の考え方を説明する概念図であ
る。図１（ａ）は図６に斜視図で示した永久磁石２０の
断面図であり、中心をＺ軸、Ｚ軸に垂直な軸をｒ軸とす
る。ここでＺ軸とは、電子銃１から中空状電子ビーム９
が射出される方向、つまり電子銃１から出力窓８へ向か
う方向である。永久磁石２０は、中空状磁石２５をＺ軸
方向に沿って複数個配置することにより構成されてい
る。中空状磁石２５は、図７に示された台形状の磁石片
２６を複数個各々径方向に磁化した後ドーナツ状に組み
合わされて構成されている。

【００２０】図１（ｂ）は図１（ａ）の永久磁石２０が
作る磁場強度、図１（ｃ）は図１（ｂ）の様に磁場分布
が生じているときのジャイロトロン２００の並べ方の模
式図、図２は従来のジャイロトロン装置３００に用いら
れていた電磁石（図８の主電磁石１１及び電子銃電磁石
１２）が作るＺ軸方向の磁場分布である。各図１におい
て、２０は中空状磁石２５で構成されジャイロトロン内
に磁場を発生する永久磁石、２００はジャイロトロンで
ある。図１（ａ）において各円筒状磁石２５に記載され
ているＮ及びＳは夫々磁石のＮ極及びＳ極を意味してお
り、図のように磁化されていることを意味する。

【００２１】尚、この実施の形態における円筒状磁石と
は、請求項で用いた筒状磁石に相当するものである。更
に、後述する各実施の形態における円筒状磁石も同様に
請求項における筒状磁石に相当する。

【００２２】従来例２に記載したように、従来のジャイ
ロトロン装置３００の磁場発生装置にはソレノイドコイ
ルの電磁石が使用されていた。このソレノイドコイルが
Ｚ軸上に作るＢｚ成分の磁場分布を図２に示してある。
この場合のＢｚの磁場分布には、Ｂｚ＞０の１種類の領
域しか存在していなかった。

【００２３】しかし、磁場発生装置に永久磁石２０が用
いられるようになり、Ｂｚの磁場分布は図１（ｂ）の様
に反転磁場を含んだ３つの領域が出現した。しかし、従
来のジャイロトロン装置３００は（ＩＩ）の領域だけを
使用し、１台のジャイロトロンのみを作動していた。こ
の発明の一実施の形態では、（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩ
Ｉ）（夫々（Ｉ）Ｂｚ＜０、（ＩＩ）Ｂｚ＞０、（ＩＩ
Ｉ）Ｂｚ＜０）３つの領域を使用し、３台のジャイロト
ロン２００を作動させている。

【００２４】これらの永久磁石２０が作る３つの領域の
磁場は、ジャイロトロン動作に必要な磁場の条件を満た
している。即ち、図１（ｃ）に示したように、永久磁石
２０の中心軸（Ｚ軸）上に３台のジャイロトロン２００
を設置することにより、１台の永久磁石２０で２台以上
のジャイロトロンを動かすことができる。３台のジャイ
ロトロンを並べたときに中央に配置されるジャイロトロ
ン２００から射出される電磁波１０は、ベンド等を用い
て曲げて取り出せば、両端のジャイロトロン２００に邪
魔されること無く取り出すことができる。

【００２５】これにより、初期コストを下げることがで
きると共に永久磁石の資源の有効利用を図ることができ
るという効果がある。

【００２６】尚、この実施の形態では、３台のジャイロ
トロン２００を作動させる方法について述べたが、特に
３台に限定されるものではない。即ち、Ｚ軸上のＢｚの
磁場分布には少なくとも正の分布領域と負の分布領域が
存在するので、各々の領域をジャイロトロン２００に適
用するということである。つまり、この実施の形態では
Ｚ軸上にＢｚの磁場分布の正の分布領域と負の分布領域
が合計３つ存在したため、３台のジャイロトロンを作動
させただけであり、領域の数だけジャイロトロン２００
を作動させることができる。例えば、磁場の領域が合計
５つ存在すれば理論的には５台のジャイロトロン２００
を作動させることができる。勿論、５つの領域ともジャ
イロトロン２００を作動させるに十分な磁場が発生して
いることが必要である。

【００２７】また、この実施の形態で用いた円筒状磁石
とは、内形と外形が円形を指している場合、内径と外形
が多角形の場合、内形と外形が円形と多角形の組合せの
場合の何れにも適応でき、後述する各実施の形態につい
ても同様である。

【００２８】実施の形態２．この発明において１台の磁
場発生装置で２台以上のジャイロトロン２００を作動さ
せる一実施の形態について説明する。図３はこの発明の
一実施の形態の永久磁石を示す。図３（ａ）は永久磁石
をＺ軸に平行で且つＺ軸を含んだ平面で切ったときの断
面図、図３（ｂ）はこの実施の形態に用いた永久磁石が
作るＢｚの磁場分布図、図３（ｃ）はジャイロトロン２
００の配置の仕方の一実施の形態、図３（ｄ）はジャイ
ロトロン２００の配置の仕方の全組合せの一覧である。

【００２９】図３において、図１と同符号を付したもの
は、同一又は相等の部分を表す。１は電子ビームを射出
する電子銃、８はジャイロトロンから電磁波を出力する
出力窓、２４ａは第１の円筒状磁石、２４ｂは第２の円
筒状磁石、２４ｃは第３の円筒状磁石、２００ａは第１
の電子ビームを射出する第１の電子銃を有する第１のジ
ャイロトロン、２００ｂは第２の電子ビームを射出する
第２の電子銃を有する第２のジャイロトロンである。図
中のＺ軸とは第１のビーム軸方向と同様である。ここで
いうビーム軸方向とは電子ビームが射出される方向のこ
とであり、第１の電子ビームに対しては第１のビーム軸
方向、第２の電子ビームに対しては第２のビーム軸方向
と定める。

【００３０】永久磁石２０は、３つの円筒状磁石２４
ａ、２４ｂ、２４ｃからなっている。第１の円筒状磁石
２４ａは第１のビーム軸方向に磁化されており、第２の
円筒状磁石２４ｂは第１のビーム軸方向に垂直で第１の
ビーム軸の中心方向に向かって磁化されており、第３の
円筒状磁石２４ｃは第１のビーム軸方向と逆方向に磁化
されており、第１の円筒状磁石２４ａ、第２の円筒状磁
石２４ｂ、第３の円筒状磁石２４ｃの順に配置されてい
る。各円筒状磁石２４ａ、２４ｂ、２４ｃは夫々図１の
ような中空状磁石から構成されている。

【００３１】ここで、各円筒状磁石の大きさは図に記載
したように第２の円筒状磁石２４ｂが一番大きくなって
いるが、大きさは特に問題ではない。重要なのは、各円
筒状磁石の磁化の大きさであり、所望の磁場分布を作る
ように各円筒状磁石を磁化すれば良い。即ち、磁化させ
る割合の大きさをいろいろと変えて、使用時に見合った
大きさに決めれば良い。尚、第１のビーム軸の中心方向
とは、第１のビーム軸に向かう方向である。

【００３２】次に、第１のジャイロトロン２００ａと第
２のジャイロトロン２００ｂの配置の仕方について説明
する。本実施の形態では第１のジャイロトロン２００ａ
をＺ軸上の第１の磁場分布に配置したが、第１のジャイ
ロトロン２００ａをＺ軸上の第２の磁場分布に配置して
もよい。更に、各ジャイロトロン２００ａ、２００ｂを
配置する際の各ジャイロトロン２００ａ、２００ｂの向
きも図において左右どちらでも良い。即ち、図３（ｄ）
に記載するように、この実施の形態では、８通りの配置
のパターンが可能である。しかし、ベンド等を使う必要
の無い組合せの１若しくは組合せの５がより理想的であ
る。

【００３３】次に動作について説明する。この発明の一
実施の形態では、図３（ａ）のように永久磁石２０を構
成するので、Ｚ軸上に図３（ｂ）に示すような（Ｉ）Ｂ
ｚ＞０、（ＩＩ）Ｂｚ＜０の２つの領域ができる。この
２つの領域の磁場分布は、正負が逆なだけで対称であ
る。また、これらの２つの領域の磁場分布はジャイロト
ロンを動かすには十分であり、利用可能である。

【００３４】図３（ｃ）に示したように（Ｉ）Ｂｚ＞
０、（ＩＩ）Ｂｚ＜０の磁場領域にあわせて２台のジャ
イロトロン２００ａ、２００ｂを設置することにより、
１台の永久磁石２０で２台のジャイロトロン２００ａ、
２００ｂを運転することができる。

【００３５】また、図３（ｄ）の組合せのうち出力され
る電磁波が他のジャイロトロンに衝突するような場合
（例えば組合せ２のように第１の電子ビームがジャイロ
トロン２００ｂに衝突する場合）は上述した実施の形態
のときのようにベンド等を用いてジャイロトロンを回避
して取り出せば良い。

【００３６】実施の形態３．この発明において１台の磁
場発生装置で２台以上のジャイロトロン２００を作動さ
せる他の実施の形態について説明する。図４はこの実施
の形態を示したジャイロトロン装置であり、実施の形態
２の第１のジャイロトロン２００ａと第２のジャイロト
ロン２００ｂとの構成を具体的に示した図である。

【００３７】図４において、図３と同符号を付したもの
は、同一又は相等の部分を表す。２はカソード、３はカ
ソード２上の電子放出部、１４はカソード２と対になっ
て電子放出部３から電子ビーム９を取り出し且つ電子ビ
ーム９を加速させるアノード、６は電子ビーム９と高周
波電磁場とが共鳴的に相互作用を起こし電磁波１０を発
生する空胴共振器、７は相互作用を終えた電子ビーム９
を回収するコレクタ、３０は永久磁石２０が作る軸方向
成分を空胴共振器６近傍で微調整するための主磁場微調
整電磁石、５０は永久磁石２０が作る軸方向成分を電子
銃１近傍で微調整するための電子銃磁場微調整電磁石、
３００ａはこれら電子銃１、空胴共振器６、コレクタ
７、出力窓８等によりなる第１のジャイロトロン２００
ａと、電子ビーム９に旋回運動を与えるために第１のジ
ャイロトロン２００ａのビーム軸方向に磁場を発生する
主磁場微調整電磁石３０と電子銃磁場微調整電磁石５０
より構成される第１のジャイロトロン装置、３００ｂは
これら電子銃１、空胴共振器６、コレクタ７、出力窓８
等によりなる第２のジャイロトロン２００ｂと、電子ビ
ーム９に旋回運動を与えるために第２のジャイロトロン
２００ｂのビーム軸方向に磁場を発生する主磁場微調整
電磁石３０と電子銃磁場微調整電磁石５０より構成され
る第２のジャイロトロン装置である。１０の電磁波と
は、一般にマイクロ波及びミリ波の電磁波のことを指し
ている。しかし、これらの周波数領域に限定されるもの
ではない。尚、図中のＺ軸は第１のビーム軸方向と同様
である。

【００３８】永久磁石２０が作るＺ軸上に作る磁場成分
のうち第１の電子ビーム軸方向成分の領域に第１のジャ
イロトロン２００ａを設置し、永久磁石２０が作るＺ軸
上に作る磁場成分のうち第１の電子ビーム軸方向成分と
逆方向成分の領域に第２のジャイロトロン２００ｂを設
置し、夫々のジャイロトロン２００ａ、２００ｂから出
力される電磁波１０が互いにぶつからず且つ正反対に出
力されるようになっている。ジャイロトロン２００ａと
ジャイロトロン２００ｂの配置の仕方は、実施の形態２
に記載したとおりであり、特にこの実施の形態に限定さ
れるものではない。

【００３９】次に動作について説明する。電子銃１のカ
ソード２上の電子放出部３から射出された電子ビーム
は、カソード２とアノード１４の間の電場により加速さ
れ、永久磁石２０によって発生した磁場により、旋回運
動しながら軸方向にドリフトする。更に、永久磁石２０
と主磁場微調整電磁石３０によって発生した強力な磁場
によって電子ビームは圧縮され、電子は磁場に対して垂
直方向の速度を増大させると共に、平行方向速度を減少
させながら空胴共振器６に入る。そのとき、磁石が発生
する軸方向磁場によってサイクロトロン運動している電
子と通常円筒状の空胴共振器６における固有モードの高
周波電磁場とのサイクロトロン共鳴メーザ相互作用が起
こる。その結果、電子の磁場に対して垂直方向の速度成
分によるエネルギーの一部は電磁波１０のエネルギーに
変換される。

【００４０】空胴共振器６で相互作用を終えた電子ビー
ムは、コレクタ７に回収され、空胴共振器６で励起され
た電磁波１０は、出力窓８を透過して外部に取り出され
る。この場合、永久磁石２０の両端にある２つの出力窓
８より取り出される。これにより、従来のジャイロトロ
ン装置２台分が１台にまとまり省スペース化が図られ、
且つ永久磁石１台分で２台分のジャイロトロンを作動す
ることができるためコスト削減や磁石資源の有効利用が
図れる。

【００４１】実施の形態４．この発明において１台の磁
場発生装置で２台以上のジャイロトロン２００を作動さ
せる他の実施の形態について説明する。図５はこの発明
の一実施の形態の考え方を説明する概念図である。図５
（ａ）は永久磁石２０をＺ軸に平行で且つＺ軸を含んだ
平面で切ったときの断面図であり、中心をＺ軸とする。
このときのＺ軸上の磁場強度を図５（ｂ）に、またジャ
イロトロンの配置の仕方を図５（ｃ）に記載する。ま
た、図５（ｂ）において、実線はこの実施の形態におけ
る磁場分布を表しており、破線は実施の形態３における
磁場分布を表している。

【００４２】図５において、図３と同符号を付したもの
は、同一又は相等の部分を表す。２４ｄは第１の円筒状
磁石、２４ｅは第２の円筒状磁石、２４ｆは第３の円筒
状磁石、２４ｇは第４の円筒状磁石、２４ｈは第５の円
筒状磁石、２００ａは第１のジャイロトロン、２００ｂ
は第２のジャイロトロンである。

【００４３】永久磁石２０は、５つの円筒状磁石からな
っており、第１の円筒状磁石２４ｄは第１のビーム軸方
向に垂直で第１のビーム軸の中心方向と逆方向に磁化さ
れており、第２の円筒状磁石２４ｅは第１のビーム軸方
向に磁化されており、第３の円筒状磁石２４ｆは第１の
ビーム軸方向に垂直で第１のビーム軸の中心方向に向か
って磁化されており、第４の円筒状磁石２４ｇは第１の
ビーム軸方向と逆方向に磁化されており、第５の円筒状
磁石２４ｈは第１のビーム軸方向に垂直で第１のビーム
軸の中心方向と逆方向に磁化されており、第１の円筒状
磁石２４ｄ、第２の円筒状磁石２４ｅ、第３の円筒状磁
石２４ｆ、第４の円筒状磁石２４ｇ、第５の円筒状磁石
２４ｈの順に配置されている。

【００４４】即ち、図３で説明した磁石の両端にＺ軸か
ら径方向へ磁化された円筒状磁石２４ｄ、２４ｈを付け
加えたものである。これにより、Ｂｚ＞０、及びＢｚ＜
０の領域のＢｚ＝０へ漸近する部分（図における
（ｉ）、（ｉｉ）の部分）が、図３（ｄ）の例よりも緩
やかにＢｚ＝０へ漸近するようになる（図５（ｂ））。
この永久磁石２０により夫々のジャイロトロン２００
ａ、２００ｂの動作に必要な磁場強度の大部分を賄うこ
とができる。尚、第１のビーム軸の中心方向とは、第１
のビーム軸に向かう方向である。

【００４５】各ジャイロトロン２００ａ、２００ｂの配
置の仕方については実施の形態２（図３（ｄ））で説明
したことと同様である。

【００４６】次に動作について説明する。この実施の形
態では、Ｂｚ＝０への漸近が緩やかになるので、電子ビ
ームがコレクタ７に捕捉される距離が長くとれるように
なる。そのため、図３に示したジャイロトロンよりも大
きな電力のジャイロトロンの動作が可能となる（図５
（ｃ））。

【００４７】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、第１の
ジャイロトロンおよび第２のジャイロトロンを共通の永
久磁石により発生された第１および第２の磁場分布にそ
れぞれ設置するから、装置の製造コストを削減できると
ともに、磁場発生装置の資源を有効に利用できる。

【００４８】また、第１ないし第３の筒状磁石を第１の
ビーム軸方向に沿ってこの順に配置する場合には、１台
の磁場発生装置の作る第１の磁場分布と第２の磁場分布
を利用して２台のジャイロトロンを作動させることがで
きる。そのため、装置のコストを削減できるとともに磁
場発生装置の資源を有効に利用できる。

【００４９】さらに、第１ないし第５の筒状磁石を第１
のビーム軸方向に沿ってこの順に配置する場合には、３
つの筒状磁石を配置する場合に比べて、ビーム軸方向に
より広い磁場領域をジャイロトロンに使用することがで
きる。そのため、高出力の高周波を出力することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を示す概念図である。

【図２】 従来例１の電磁石が作る軸方向の磁束密度の
グラフである。

【図３】 本発明の実施の形態２を示す概念図である。

【図４】 本発明の実施の形態３によるジャイロトロン
装置である。

【図５】 本発明の実施の形態４を示す概念図である。

【図６】 ジャイロトロン用永久磁石の斜視図である。

【図７】 ジャイロトロン用永久磁石の磁石片の斜視図
である。

【図８】 従来例１のジャイロトロン装置である。

【図９】 従来例２の永久磁石の軸に平行な平面による
断面図である。

【図１０】 従来例２の永久磁石の軸に垂直な平面によ
る断面図である。

【図１１】 従来例２の永久磁石による磁場分布であ
る。

【符号の説明】

１ 電子銃、２ カソード、３ 電子放出部、４ 第１
のアノード、５ 第２のアノード、６ 空胴共振器、７
コレクタ、８ 出力窓、９ 電子ビーム、１０ 電磁
波、１１ 主電磁石、１２ 電子銃電磁石、１４ アノ
ード、２０ 永久磁石、２４ 円筒状磁石、２４ａ、２
４ｄ 第１の円筒状磁石、２４ｂ、２４ｅ 第２の円筒
状磁石、２４ｃ、２４ｆ 第３の円筒状磁石、２４ｇ
第４の円筒状磁石、２４ｈ 第５の円筒状磁石、２５
中空状磁石、２６ 磁石片、２００ ジャイロトロン、
２００ａ 第１のジャイロトロン、２００ｂ 第２のジ
ャイロトロン、３００ ジャイロトロン装置。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の電子ビームを射出する第１の電子
   銃を有する第１のジャイロトロン、 第２の電子ビームを射出する第２の電子銃を有する第２
   のジャイロトロン、 上記第１の電子ビームのビーム軸上に上記第１の電子ビ
   ームの射出方向と平行方向に分布し、上記第１の電子ビ
   ームとの相互作用により電磁波を発生させる第１の磁場
   と、上記第２の電子ビームのビーム軸上に上記第１の磁
   場の磁場方向とは逆向きに分布し、上記第２の電子ビー
   ムとの相互作用により電磁波を発生させる第２の磁場と
   を発生させる共通の永久磁石を有する磁場発生装置、を
   備えることを特徴とするジャイロトロン装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、上記永久磁石は、 第１の電子ビームの射出方向と平行な第１のビーム軸方
   向に磁化された第１の筒状磁石と、 上記第１のビーム軸方向に対して垂直でかつ上記第１の
   電子ビームのビーム軸の中心方向に磁化された第２の筒
   状磁石と、 上記第１のビーム軸方向と逆方向に磁化された第３の筒
   状磁石と、を上記第１のビーム軸方向に順に配置して構
   成されたものであることを特徴とするジャイロトロン装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、上記永久磁石は、 第１の電子ビームの射出方向と平行な第１のビーム軸方
   向に対して垂直でかつ上記第１の電子ビームのビーム軸
   の中心方向と逆方向に磁化された第１の筒状磁石と、 上記第１のビーム軸方向に磁化された第２の筒状磁石
   と、 上記第１のビーム軸方向に対して垂直でかつ上記第１の
   電子ビームのビーム軸の中心方向に磁化された第３の筒
   状磁石と、 上記第１のビーム軸方向と逆方向に磁化された第４の筒
   状磁石と、 上記第１のビーム軸方向に対して垂直でかつ上記第１の
   電子ビームのビーム軸の中心方向と逆方向に磁化された
   第５の筒状磁石と、を上記第１のビーム軸方向に順に配
   置して構成されたものであることを特徴とするジャイロ
   トロン装置。