JP2002289105A - クライストロンの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不良品の発生が少なく、コストが軽減するク
ライストロンの製造方法を提供すること。 【解決手段】 電子ビームを発生する電子銃部と、電子
ビームが通過する複数の共振空胴がドリフト管を介して
連結された空胴共振回路部と、ポールピースおよびスペ
ーサを積み重ねて構成され、空胴共振回路部の外側に位
置する集束磁界部と、電子ビームを捕捉するコレクタ部
とを具備したクライストロンの製造方法において、複数
の第２構造体４１１〜４１４を接合して構成され、冷却
用通路２３が形成された集束磁界部の内側に、複数の空
胴がドリフト管１７で連結された空胴共振回路部を接合
する工程を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波の増幅に使用
されるクライストロンの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】クライストロンは電子ビームと高周波の
相互作用を利用して高周波を増幅する電子管で、高エネ
ルギー粒子加速器の励振源などに利用されている。

【０００３】従来のクライストロンは、電子ビームを放
出する電子銃部および電子ビームと高周波が相互作用す
る高周波作用部、高周波との相互作用に関与した電子ビ
ームを捕捉するコレクタ部などから構成されている。高
周波作用部は高周波を増幅する領域で、複数の共振空胴
をドリフト管で連結した空胴共振回路部および電子ビー
ムを集束する集束磁界部などから構成されている。

【０００４】空胴共振回路部は、高周波が入力する入力
空胴および中間空胴、増幅した高周波を出力する出力空
胴、これらの各共振空胴を連結するドリフト管などから
構成されている。入力空胴には高周波を入力する入力部
が接続され、出力空胴には増幅した高周波を取り出す出
力部が接続されている。

【０００５】集束磁界部は空胴共振回路部の外側に設け
られ、強磁性体リングのポールピースおよび非磁性体リ
ングのスペーサを交互に積み重ねたインテグラルポール
ピース（ＩＰＰ）構造に形成されている。また、ポール
ピース間に永久磁石が配置され、ポールピースおよびス
ペーサの部分に冷却水などを通す冷却用通路が形成され
ている。

【０００６】ここで、従来のクライストロンたとえばそ
の高周波作用部の製造方法について図６を参照して説明
する。高周波作用部は、通常、製造上の都合から複数の
構造体６１１〜６１４に分割して製造される。それぞれ
の構造体６１１〜６１４は、複数のポールピース６２お
よび複数のスペーサ６３を交互に積み重ね互いにろう接
して構成されている。それぞれの端部には、入力空胴や
中間空胴などを構成する共振空胴の一部たとえば空胴部
６４ａや上壁部６４ｂが接合されている。また、構造体
６１１〜６１４のそれぞれの中心部分には断面が円形の
空間たとえばドリフト管６５が形成されている。

【０００７】上記の構造体６１１は図示上端に筒状の空
胴部６４ａが設けられている。構造体６１２は図示下端
に板状の上壁部６４ｂが設けられ、図示上端に空胴部６
４ａが設けられている。構造体６１３は構造体６１２と
同様に、図示下端に上壁部６４ｂが設けられ、図示上端
に空胴部６４ａが設けられている。構造体６１４は図示
下端に上壁部６４ｂが設けられている。また、各構造体
６１１〜６１４のポールピース６２およびスペーサ６３
の部分に、冷却水などを通す冷却用通路６６が形成され
ている。

【０００８】次に、分割して製造された構造体６１１〜
６１４どうしを、図示の順序で、隣り合う空胴部６４ａ
および上壁部６４ｂの部分で接合して一体化し、図７で
示すように、全体が真空容器となっている高周波作用部
が組み立てられる。このとき、構造体６１１〜６１４ど
うしの接合部分に共振空胴６７が形成される。

【０００９】その後、一体化した各構造体６１１〜６１
４のポールピース６２間に磁石（図示せず）が配置され
る。

【００１０】構造体６１１〜６１４どうしを接合する場
合、たとえば構造体６１２では、図示下端の上壁部６４
ｂが構造体６１１の図示上端の空胴部６４ａと接合さ
れ、同時に、図示上端の空胴部６４ａが構造体６１３の
上壁部６４ｂと接合される。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】従来のクライストロン
の製造方法は、分割して製造した構造体どうしをろう接
する場合に、共振空胴と冷却用通路間および共振空胴と
大気間、冷却用通路と大気間などに真空リークが生じな
いようにする必要がある。

【００１２】しかし、接合に使用するろう材は種類に限
りがあり、通常、複数の構造体は同時にろう接される。
したがって、ろう接時に空胴と冷却用通路間などに真空
リークが発生すると、複数の構造体に使用された部材が
すべて不良品となる。その結果、不良品が多くなり、コ
ストを上昇させる原因となる。

【００１３】本発明は、上記した欠点を解決し、不良品
の発生が少なく、コストが軽減するクライストロンの製
造方法を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビームを
発生する電子銃部と、前記電子ビームが通過する複数の
共振空胴がドリフト管を介して連結された空胴共振回路
部と、ポールピースおよびスペーサを積み重ねて構成さ
れ、前記空胴共振回路部の外側に位置する集束磁界部
と、前記電子ビームを捕捉するコレクタ部とを具備した
クライストロンの製造方法において、冷却用通路が形成
された前記集束磁界部の内側に前記空胴共振回路部を接
合する工程を有することを特徴としている。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。まず、本発明が適用されるクライストロンに
ついて、一部を断面で示した図１を参照して説明する。
符号１１は電子ビームを放出する電子銃部で、電子銃部
１１が放出した電子ビームの進行方向に、電子ビームと
高周波が相互作用する高周波作用部１２が設けられ、高
周波作用部１２の先に、高周波との相互作用に関与した
電子ビームを捕捉するコレクタ部１３が設けられてい
る。高周波作用部１２は高周波を増幅する領域で、空胴
共振回路部および集束磁界部などから構成されている。

【００１６】空胴共振回路部は、高周波が入力する入力
空胴１４および複数の中間空胴１５ａ、１５ｂ、増幅し
た高周波を出力する出力空胴１６、これらの各共振空胴
を連結するドリフト管１７などから構成されている。入
力空胴１４には高周波を入力する入力部１８が接続さ
れ、出力空胴１６には、増幅した高周波を取り出すたと
えば複数の出力部１９が接続されている。入力部１８お
よび出力部１９は導波管などで構成されている。

【００１７】集束磁界部は空胴共振回路部の外側に設け
られ、強磁性体リングのポールピース２０および非磁性
体リングのスペーサ２１を交互に積み重ね互いに接合し
たインテグラルポールピース（ＩＰＰ）構造に形成され
ている。ポールピース２０間には、電子ビームを集束す
るための周期磁界を形成する永久磁石２２が配置されて
いる。ポールピース２０およびスペーサ２１の部分に
は、冷却水などの冷却媒体を通す冷却用通路２３が電子
ビームの進行方向、たとえば管軸方向に形成されてい
る。

【００１８】次に、上記したクライストロンたとえばそ
の高周波作用部の製造方法について図２〜図５を参照し
て説明する。図２〜図５では、図１に対応する部分には
同じ符号を付し重複する説明を一部省略する。

【００１９】高周波作用部を製造する場合、空胴共振回
路部および集束磁界部が別々に組み立てられる。空胴共
振回路部は、図２に示すように、たとえば共振空胴の部
分で分割された複数の第１構造体３１１〜３１４として
製造される。複数の第１構造体３１１〜３１４はドリフ
ト管１７および共振空胴の一部たとえば空胴部３３ａや
上壁部３３ｂなどから構成されている。空胴部３３ａや
上壁部３３ｂはドリフト管１７の一方の端部あるいは両
端部に接合されている。また、ドリフト管１７はドリフ
ト管用リング１７ａを積み重ねろう接して形成されてい
る。空胴部３３ａや上壁部３３ｂはたとえば所定の形状
に加工された後にドリフト管１７の端部に接合される。

【００２０】上記の構造体３１１は図示上端に空胴部３
３ａが設けられている。構造体３１２は図示下端に上壁
部３３ｂが設けられ、図示上端に空胴部３３ａが設けら
れている。構造体３１３は、構造体２１２と同様に、図
示下端に上壁部３３ｂが設けられ、図示上端に空胴部３
３ａが設けられている。構造体３１４は図示下端に上壁
部３３ｂが設けられている。

【００２１】その後、分割して製造された第１構造体３
１１〜３１４どうしが、図示の順序で、隣り合う空胴部
３３ａおよび上壁部３３ｂの部分で接合されて一体化さ
れ、空胴共振回路部に組み立てられる。たとえば構造体
３１２の場合、図示下端の上壁部３３ｂが構造体３１１
の図示上端の空胴部３３ａと接合され、同時に、図示上
端の空胴部３３ａが構造体３１３の上壁部３３ｂと接合
される。

【００２２】このとき、第１構造体３１１〜３１４どう
しの接合で共振空胴が形成されるが、共振空胴の部分に
真空リークが生じないように接合される。

【００２３】上記した方法で複数の第１構造体３１１〜
３１４を一体化した状態が図４の符号Ａに示されてい
る。第１構造体３１１〜３１４どうしの接合部分には空
胴部３３ａと上壁部３３ｂの接合で共振空胴３４が形成
されている。

【００２４】集束磁界部は、図３に示すように、空胴共
振回路部と同様、複数の第２構造体４１１〜４１４に分
割して製造される。第２構造体４１１〜４１４は、交互
に積み重ね互いにろう接されたポールピース２０および
スペーサ２１、スペーサ２１の一部たとえば厚さの大き
い円筒状スペーサ２１ａや厚さの小さい平板状スペーサ
２１ｂなどから構成されている。円筒状スペーサ２１ａ
や平板状スペーサ２１ｂは、第２構造体４１１〜４１４
の一方の端部あるいは両端部に接合される。また、第２
構造体４１１〜４１４の内部に筒状空間４２が設けら
れ、筒状空間４２の内径Ｄｉは空胴共振回路部の外径Ｄ
ｏとほぼ等しい値に形成されている。

【００２５】上記の構造体４１１は図示上端に円筒状ス
ペーサ２１ａが設けられている。構造体４１２は図示下
端に平板状スペーサ２１ｂが設けられ、図示上端に円筒
状スペーサ２１ａが設けられている。構造体４１３は、
構造体４１２と同様に、図示下端に平板状スペーサ２１
ｂが設けられ、図示上端に円筒状スペーサ２１ａが設け
られている。構造４１４は図示下端に平板状スペーサ２
１ｂが設けられている。

【００２６】また、第２構造体４１１〜４１４のポール
ピース２０およびスペーサ２１の部分を貫通して、それ
ぞれに冷却水などの冷却媒体を通す冷却用通路２３が形
成されている。冷却用通路２３は構造体に組み立てる前
にポールピース２０やスペーサ２１に予め形成しておい
てもよく、あるいは、構造体に組み立てた後にポールピ
ース２０やスペーサ２１の部分に形成することもでき
る。

【００２７】次に、分割して製造された第２構造体４１
１〜４１４どうしを、図示の順序で、たとえば隣り合う
円筒状スペーサ２１ａと平板状スペーサ２１ｂの部分で
接合して一体化し、集束磁界部が形成される。この場
合、冷却用通路２３どうしの接合部および円筒状スペー
サ２１ａと平板状スペーサ２１ｂの接合部に真空リーク
が生じないように接合される。

【００２８】なお、複数の第２構造体４１１〜４１４を
接合した状態が図４の符号Ｂで示されている。

【００２９】その後、図４の矢印Ｙで示すように、一体
化された複数の第１構造体３１１〜３１４を、一体化さ
れた複数の第２構造体４１１〜４１４の内部空間に嵌合
し、ろう接を行い、全体が真空容器となる高周波作用部
に組み立てられる。その後、一体化した構造体４１１〜
４１４のポールピース２０間に永久磁石（図示せず）が
配置される。

【００３０】上記した製造方法により、複数の第１構造
体３１１〜３１４および複数の第２構造体４１１〜４１
４を接合し一体化した状態が図５に示されている。

【００３１】なお、上記の製造方法の場合、たとえば第
１構造体３１１〜３１４どうしの接合および第２構造体
４１１〜４１４どうしの接合に使用するろう材と、一体
化された第１構造体３１１〜３１４と第２構造体４１１
〜４１４との接合に使用するろう材を相違させ、たとえ
ば、前者の接合には接合温度の高いろう材を使用し、後
者の接合にはそれよりも接合温度が低いろう材を使用し
ている。

【００３２】上記した構成によれば、空胴共振回路部と
集束磁界部を別々に組み立て、その後、空胴共振回路部
と集束磁界部を接合して高周波作用部を製造している。
したがって、空胴共振回路部の組み立て時に共振空胴に
真空リークが発生し、あるいは、集束磁界部の組み立て
時に冷却用通路やスペーサなどに真空リークが発生して
も、空胴共振回路部あるいは集束磁界部のいずれか一方
の部材が不良品となるだけで、高周波作用部を構成する
全部の部材が不良品になるようなことがない。その結
果、歩留まりが向上しコストが削減する。

【００３３】また、空胴共振回路部と集束磁界部を接合
する場合に、第１構造体どうしあるいは第２構造体どう
しを接合する場合よりも接合温度が低いろう材を使用し
ている。そのため、空胴共振回路部と集束磁界部の接合
時に、共振空胴や冷却用通路などに真空リークが発生す
るようなこともない。

【００３４】また、空胴共振回路部と集束磁界部を別々
に組み立てる方法の場合、空胴共振回路部や集束磁界部
の組み立ての際に真空リークが発生しても修理などの対
応が容易になる。

【００３５】

【発明の効果】本発明によれば、不良品の発生が少な
く、コストが軽減するクライストロンの製造方法を実現
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるクライストロンを説明する
ための一部断面図である。

【図２】本発明の空胴共振回路部の製造方法を説明する
ための断面図である。

【図３】本発明の集束磁界部の製造方法を説明するため
の断面図である。

【図４】本発明の高周波作用部の製造方法を説明するた
めの断面図である。

【図５】本発明の方法で製造された高周波作用部を説明
するための断面図である。

【図６】従来の製造方法を説明するための断面図であ
る。

【図７】従来の方法で製造された高周波作用部を説明す
るための断面図である。

【符号の説明】

１１…電子銃部 １２…高周波作用部 １３…コレクタ部 １４…入力空胴 １５ａ、１５ｂ…中間空胴 １６…出力空胴 １７…ドリフト管 １８…入力部 １９…出力部 ２０…ポールピース ２１…スペーサ ２２…永久磁石 ２３…冷却用通路 ３１１〜３１４…高周波作用部の空胴共振回路部を構成
する第１構造体 ４１１〜４１４…高周波作用部の集束磁界部を構成する
第２構造体

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを発生する電子銃部と、前記
   電子ビームが通過する複数の共振空胴がドリフト管を介
   して連結された空胴共振回路部と、ポールピースおよび
   スペーサを積み重ねて構成され、前記空胴共振回路部の
   外側に位置する集束磁界部と、前記電子ビームを捕捉す
   るコレクタ部とを具備したクライストロンの製造方法に
   おいて、冷却用通路が形成された前記集束磁界部の内側
   に前記空胴共振回路部を接合する工程を有することを特
   徴とするクライストロンの製造方法。
2. 【請求項２】 それぞれが空胴共振回路部の一部を構成
   し、少なくとも一方の端部に共振空胴の一部が設けられ
   た複数の構造体を製造する第１工程と、この複数の構造
   体どうしをその接合部分に共振空胴が形成されるように
   前記共振空胴の一部の部分で接合する第２工程とが設け
   られた請求項１記載のクライストロンの製造方法。
3. 【請求項３】 電子ビームを発生する電子銃部と、前記
   電子ビームが通過する複数の共振空胴がドリフト管を介
   して連結された空胴共振回路部と、ポールピースおよび
   スペーサを積み重ねて構成され、前記空胴共振回路部の
   外側に位置する集束磁界部と、前記電子ビームを捕捉す
   るコレクタ部とを具備したクライストロンの製造方法に
   おいて、それぞれが前記空胴共振回路部の一部を構成す
   る複数の第１構造体を製造する第１工程と、この複数の
   第１構造体どうしを接合し一体化する第２工程と、それ
   ぞれが集束磁界部の一部を構成する複数の第２構造体を
   製造する第３工程と、この複数の第２構造体どうしを接
   合し一体化する第４工程と、前記ポールピースおよび前
   記スペーサそれぞれの一部に冷却用通路を形成する第５
   工程と、前記第４工程で一体化された複数の第２構造体
   の内側に前記第２工程で一体化された複数の第１構造体
   を接合する第６工程とからなることを特徴とするクライ
   ストロンの製造方法。
4. 【請求項４】 第２工程および第４工程、第６工程の接
   合がろう接で行われ、前記第６工程のろう接が、前記第
   ２工程および前記第４工程のろう接よりも低い温度で行
   われる請求項３記載のクライストロンの製造方法。
5. 【請求項５】 電子ビームを発生する電子銃部と、前記
   電子ビームが通過する複数の共振空胴がドリフト管を介
   して連結された空胴共振回路部と、ポールピースおよび
   スペーサを積み重ねて構成され、前記空胴共振回路部の
   外側に位置する集束磁界部と、前記電子ビームを捕捉す
   るコレクタ部とを具備したクライストロンの製造方法に
   おいて、それぞれが前記空胴共振回路部の一部を構成
   し、少なくとも一方の端部に共振空胴の一部が設けられ
   た複数の第１構造体を製造する第１工程と、この複数の
   第１構造体どうしをその接合部分に共振空胴が形成され
   るように前記共振空胴の一部の部分で接合し一体化する
   第２工程と、それぞれが集束磁界部の一部を構成し、少
   なくとも一方の端部に前記スペーサの一部が設けられた
   複数の第２構造体を製造する第３工程と、この複数の第
   ２構造体どうしを前記スペーサの一部の部分で接合し一
   体化する第４工程と、前記ポールピースおよび前記スペ
   ーサそれぞれの一部に冷却用通路を形成する第５工程
   と、前記第４工程で一体化された複数の第２構造体の内
   側に前記第２工程で一体化された複数の第１構造体を接
   合する第６工程とからなることを特徴とするクライスト
   ロンの製造方法。