JP2001338587A - ジャイロトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】安定な動作が可能なジャイロトロンを提供す
る。 【解決手段】この発明のジャイロトロン１のビームトン
ネル部６の周囲には、電磁波８を透過可能でビームトン
ネル部内を真空に保持するためのセラミックス等の誘電
体円筒１８が気密接合され、誘電体円筒のビームトンネ
ル部の外周に誘電体パイプ１９がらせん状に巻かれてい
る。さらに、これらの周りに、金属円筒の電磁波シール
ド部材２０が取り付けられている。

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、核融合炉のプラ
ズマ加熱等に利用されるミリ波帯の大電力電磁波を出力
するジャイロトロンに関する。

【０００２】

【従来の技術】核融合等においてプラズマを加熱する手
段として、例えばミリ波帯の電磁波を用いる方法が知ら
れている。なお、ミリ波帯の電磁波を発振させるための
発振源として、ジャイロトロンが有望視されている。

【０００３】図３に示されるように、ジャイロトロン１
０１においては、マグネトロン型電子銃１０３で生成さ
れた旋回電子ビーム１０２は、ビームトンネル１０６を
通って、共振空胴すなわちキャビティ１０７に導かれ
る。

【０００４】キャビティ１０７で生成されたミリ波１０
８は、放射器１０９と反射器１１０からなる準光学的モ
ード変換器すなわち反射型モード変換器１１１で平行ビ
ーム状に変換され、出射ミラー１１２により反射され
て、出力導波管１１３の出力窓１１４から外部へ導出さ
れる。

【０００５】なお、電子銃１０３により生成される旋回
電子ビーム１０２およびキャビティ１０７における電子
ビームとミリ波１０８との相互作用は、電子ビーム加速
電圧とともに、磁界装置１１５，１１６により、それぞ
れ適正に設定される。なお、コレクタ１０５の外周には
用済後の電子ビームを広範囲に分散させるスイープコイ
ル１０４が配置されてる。

【０００６】また、ビームトンネル１０６の内面に炭化
珪素等の電磁波吸収体１１７が付着されている、このビ
ームトンネル内に波及する不要電磁波を吸収するように
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ビームトン
ネル部での電磁波の吸収効率が低いと、安定な動作が妨
げられる。また、電磁波吸収体がビームトンネル部の内
壁に付設されている構造の場合、電磁波吸収による温度
上昇によってガス放出が起こり、同様に安定な動作が妨
げられる。

【０００８】この発明の目的は、ガス放出などの不都合
を生じないで、不要電磁波を効率よく確実に吸収するこ
とにより安定動作を維持できるジャイロトロンを提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、上記問題点
に基づきなされたもので、電子ビームを出射する電子銃
と、この電子銃から出射された電子ビームを捕捉するコ
レクタと、前記電子銃と前記コレクタとの間に設けら
れ、前記電子ビームとの相互作用により電磁波を生成す
るキャビティと、このキャビティと前記電子銃と間に設
けられ、前記電子ビームを前記電子銃から前記キャビテ
ィに案内するビームトンネル部と、少なくとも前記キャ
ビティ内に磁界を形成するように設けられた磁界装置と
を具備するジャイロトロンにおいて、前記ビームトンネ
ル部は、前記電子ビームの通路に面するビームトンネル
壁に電磁波を通過可能な多数のスリットが形成されると
ともに、前記スリットを取り巻いて真空保持用誘電体筒
が設けられ、且つ前記誘電体筒の外周に電磁波吸収部材
が配置されていることを特徴とするジャイロトロン装置
である。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、図面を用いてこの発明の実
施の形態であるジャイロトロンについて詳細に説明す
る。

【００１１】図１は、ジャイロトロン１を示す概略図で
ある。図１に示されるように、ジャイロトロン１は、中
空の旋回電子ビーム２を生成するマグネトロン型電子銃
３と、この電子銃３により生成されたキャビティを経た
用済後の電子ビーム２を捕捉するコレクタ５を有する。

【００１２】電子銃３とコレクタ５との間には、電子銃
３で生成された電子ビーム２を利用してミリ波またはマ
イクロ波を生起させるキャビティ７と、このキャビティ
７に向けて電子ビーム２を案内するビームトンネル部６
が設けられている。

【００１３】キャビティ７とコレクタ５との間には、放
射器９と反射器１０を含み、キャビティ７で生起された
電磁波ビーム８を平行ビーム状に変換する準光学的モー
ド変換器１１と、モード変換器１１により平行ビーム状
に変換された電磁波ビーム８をジャイロトロン１の外部
に反射する出射ミラー１２が設けられている。

【００１４】なお、出射ミラー１２により反射された平
行ビーム状の電磁波ビーム８は、出力導波管１３の出力
窓１４を通じて導出される。

【００１５】また、電子銃３により生成される旋回電子
ビーム２およびキャビティ７における電子ビームとミリ
波８との相互作用は、電子ビーム加速電圧とともに、磁
界装置１５，１６により、それぞれ適正に設定される。
また、コレクタ５のまわりには、スイープコイル４が配
置されている。

【００１６】ビームトンネル部６には、キャビティ７か
ら漏れだしてビームトンネル部６内に達した不要電磁波
を通過させる多数の細長いスリット６ａ，６ｂ、及びこ
の不要電磁波を吸収する電磁波吸収部材１７が設けられ
ている。

【００１７】図２は、その要部を説明する拡大図であ
る。

【００１８】図２に示されるように、ビームトンネル部
６は、キャビティ７に接続される側の直径が電子銃３に
接続される側の直径よりも細く形成されたテーパ状の管
状導体であって、これに管軸方向に細長く形成された複
数のスリット群６ａおよび６ｂが設けられている。な
お、それぞれのスリット６ａ，６ｂは、外周を等分する
ように、キャビティ７側に、例えば１６個（６ａ）、電
子銃３側に、例えば２２個（６ｂ）、設けられている。

【００１９】ビームトンネル部６のまわりには、電磁波
８を透過可能でビームトンネル部６内を真空に保持する
ためのセラミックス等の誘電体円筒１８が気密接合さ
れ、この誘電体円筒１８のビームトンネル部６の外周に
誘電体パイプ１９がらせん状に巻かれている。さらに、
これらの周りに、金属円筒の電磁波シールド部材２０が
取り付けられている。

【００２０】誘電体パイプ１９は、電磁波が透過可能
な、例えばテフロン（登録商標）チューブ等がキャビテ
ィ領域の冷媒通路７ａと直列に接続され、さらに電子銃
側の冷媒通路３ａに接続され、矢印のように冷媒が流通
される。なお、冷媒としては、例えば水（工業用水）等
が利用される。

【００２１】ビームトンネル部６内にあらわれた不要電
磁波は、スリット６ａ，６ｂおよび誘電体円筒１８を通
って誘電体パイプ１９の中を流れる水等の吸収体に吸収
される。

【００２２】電磁波シールド２０は、吸収部材１７で吸
収し切れない電磁波８を誘電体パイプ１９側に反射して
再び吸収させるとともに、ジャイロトロン管本体の外部
に電磁波が漏洩することを防止し、且つ万一誘電体パイ
プ１９から水が漏れるような事態が生じた場合であって
も、水が管外に漏出することを防止する機能を備えてい
る。

【００２３】なお、スリット群は、２組に限らず、ビー
ムトンネル部６の軸方向に１群または３群あるいはそれ
以上設けられてもよい。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように、この発明のジャイ
ロトロンは、電子ビームの通路に面するビームトンネル
壁に電磁波を通過可能な多数のスリットが形成されると
ともに、スリットを取り巻いて真空保持用誘電体筒が設
けられ、且つ誘電体筒の外周に電磁波吸収部材が配置さ
れているビームトンネル部を有することから、キャビテ
ィにより生起されて電子銃側に向かう不要電磁波を、確
実に吸収できる。

【００２５】また、電磁は吸収部材は、真空領域の外に
設けられているので、管外にガス放出が生じる不都合も
なく、安定な動作のジャイロトロンが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態が適用されるジャイロト
ロンを示す概略図。

【図２】図１に示したジャイロトロンのビームトンネル
部を示す要部拡大縦断面図。

【図３】周知のジャイロトロンを示す概略図。

【符号の説明】

１ ・・・ジャイロトロン、 ３ ・・・電子銃、 ６ ・・・ビームトンネル部、 ７ ・・・キャビティ、 １１ ・・・モード変換器、 １７ ・・・電磁波吸収部材、 １８ ・・・誘電体円筒、 １９ ・・・誘電体パイプ、 ２０ ・・・シールド円筒。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子ビームを出射する電子銃と、この電子
   銃から出射された電子ビームを捕捉するコレクタと、前
   記電子銃と前記コレクタとの間に設けられ、前記電子ビ
   ームとの相互作用により電磁波を生成するキャビティ
   と、このキャビティと前記電子銃と間に設けられ、前記
   電子ビームを前記電子銃から前記キャビティに案内する
   ビームトンネル部と、少なくとも前記キャビティ内に磁
   界を形成するように設けられた磁界装置とを具備するジ
   ャイロトロンにおいて、 前記ビームトンネル部は、前記電子ビームの通路に面す
   るビームトンネル壁に電磁波を通過可能な多数のスリッ
   トが形成されるとともに、前記スリットを取り巻いて真
   空保持用誘電体筒が設けられ、且つ前記誘電体筒の外周
   に電磁波吸収部材が配置されていることを特徴とするジ
   ャイロトロン。
2. 【請求項２】前記ビームトンネル部は、さらに前記電磁
   波吸収部材を取り巻く電磁波シールド部材により覆われ
   ていることを特徴とする請求項１記載のジャイロトロ
   ン。
3. 【請求項３】前記電磁波吸収部材は、前記真空保持用誘
   電体筒の外周に電磁波吸収性の流体が流れる構成による
   ものであることを特徴とする請求項１記載のジャイロト
   ロン。
4. 【請求項４】前記電磁波吸収部材は、前記真空保持用誘
   電体筒の外周に誘電体製パイプがまかれ、前記誘電体製
   パイプに電磁波吸収性の流体が流される構成であること
   を特徴とする請求項３記載のジャイロトロン。
5. 【請求項５】前記ビームトンネル部は、前記電子ビーム
   の通路に面する前記ビームトンネル壁に間隔を置いて形
   成された複数のスリット群を備えていることを特徴とす
   る請求項１記載のジャイロトロン。