JP2007188670A

JP2007188670A - マイクロ波管のコレクタ

Info

Publication number: JP2007188670A
Application number: JP2006003744A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Tsuchida; 弘土田
Original assignee: NEC Microwave Tube Ltd
Current assignee: NEC Microwave Tube Ltd
Priority date: 2006-01-11
Filing date: 2006-01-11
Publication date: 2007-07-26
Also published as: FR2896089A1; US20070159106A1

Abstract

【課題】マイクロ波管のコレクタの耐電圧の劣化を防止する。
【解決手段】本発明のマイクロ波管のコレクタ１は、コレクタ電極１１と、絶縁体１２と、放熱体１３とから構成されている。コレクタ１においては、コレクタ電極１１を覆っている絶縁体１２は、管軸方向にテーパとなる円すい管構造となっている。これに伴い、絶縁体１２の内周面に接触して配置されるコレクタ電極１１の外径は、絶縁体１２とは逆の管軸方向にテーパとなっている。また、絶縁体１２の外周面に接触して配置される放熱体１３の内径は、絶縁体１２とは逆の管軸方向にテーパとなっている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子銃から放射され、高周波回路を通過した電子ビームを捕捉するマイクロ波管のコレクタに関する。

図２は、一般的なマイクロ波管の構造を示す断面図である。

図２を参照すると、一般的なマイクロ波管は、電子ビームを発射する電子銃５１と、入力されたＲＦ信号（マイクロ波）を、電子銃５１から発射された電子ビームと相互作用させることで増幅して出力する高周波回路５２と、高周波回路５２を通過した電子ビームを捕捉するコレクタ５３と、電子銃５１から発射された電子ビームを高周波回路５２内に導くアノード電極５４とから構成されている。

コレクタ５３は、コレクタ電極にて電子ビームを捕捉し、その電子ビームの運動エネルギーを熱エネルギーに変換する。したがって、コレクタ電極には膨大な熱が発生するとともに、高電圧がかかることになる。

そこで、コレクタ電極の耐電圧を高めるために絶縁体で覆い、さらに、コレクタ電極で発生した熱を絶縁体の外側に配置されたヒートシンクへ放散させるようにしたコレクタが採用されている（例えば、特許文献１〜５参照）。

以下、この種のコレクタの従来の構造について説明する。

図３は、従来のマイクロ波管のコレクタの構造を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った横断面図である。

図３を参照すると、従来のマイクロ波管のコレクタ４は、コレクタ電極４１（図中のコレクタ電極４１ａ，４１ｂ）と、絶縁体４２と、放熱体４３とから構成されている。このコレクタ４においては、コレクタ電極４１を覆うために、セラミック等からなる円管構造の絶縁体４２をコレクタ電極４１の外周面に接触して配置している。

また、耐電圧を高めるためには、絶縁体４２によってコレクタ電極４１を全面的に覆う必要がある。そのため、絶縁体４２の一部は、コレクタ電極４１の沿面から突出している。以下、絶縁体４２の突出している部分の上面、下面、および側面の各距離の合計を沿面放電距離と称す。ただし、沿面放電距離を必要以上に長くすると、コレクタ４の大型化、ひいてはマイクロ波管全体の大型化につながる。よって、耐電圧を高めることと、コレクタ４の大型化を防止することとの両立を図るために、沿面放電距離は、許容範囲で短くしている。

絶縁体４２の外周面の図中上側および下側には、金属等からなる放熱体４３が接触して配置され、さらに、下側の放熱体４３の外側には、ヒートシンク３が接触して配置されている。このため、高周波回路２を通過した電子ビームを捕捉することでコレクタ電極４１にて熱が発生すると、その熱は、絶縁体４２から放熱体４３へと導かれ、さらに、ヒートシンク３へと放散されることになる。

また、絶縁体４２は、放熱効果を高めるために、その一部に管軸方向に沿ってすり割り部４５が設けられている。その反面、すり割り部４５を設けることで、絶縁体４２とコレクタ電極４１および放熱体４３との接触性が悪くなる。そのため、放熱体４３を、ネジ４４による締付構造を有する部材とし、放熱体４３をネジ４４で締め付けることにより、絶縁体４２とコレクタ電極４１および放熱体４３との接触性を高めている。
実開平０５−０８７７８８号公報特開平０５−２７５０１８号公報特開平０７−０４５２０７号公報特開２００３−１６２９６５号公報特開２００５−０９３１７６号公報

ところで、図３に示した従来のマイクロ波管のコレクタ４においては、通常、電子ビームは、最奥のＸ部分で捕捉される。しかし、マイクロ波管動作のＯＮ／ＯＦＦや、高周波回路２に入力されるＲＦ信号のＯＮ／ＯＦＦによって、電子ビームは、Ｘ部分だけでなくＹ部分でも捕捉される。それにより、コレクタ電極４１における熱が発生する部分である発熱源の位置が移動する。

絶縁体４２は、ネジ４４により締め付けられてコレクタ電極４１および放熱体４３に接触しているものの、断面がストレートな円管構造であるため、各部品同士の熱膨張差により管軸方向に移動しやすい構造になっている。

そのため、上述したようにコレクタ電極４１の発熱源の位置が移動すると、それに伴い、絶縁体４２が管軸方向に移動し、電子ビームの進行方向の上流側または下流側のいずれか一方の沿面放電距離が短くなり、一定の距離を維持できなくなる場合がある。その場合、コレクタ電極４１を絶縁体４２で十分に覆うことができず、耐電圧が劣化してしまう。

そこで、本発明の目的は、耐電圧の劣化を防止することができるマイクロ波管のコレクタを提供することにある。

上記目的を達成するために本発明は、
電子銃から放射され、高周波回路を通過した電子ビームを捕捉するコレクタ電極と、前記コレクタ電極の外周面に接触して配置された絶縁体と、前記絶縁体の外周面に接触して配置された放熱体とを有してなるマイクロ波管のコレクタにおいて、
前記絶縁体、前記コレクタ電極の外径、および前記放熱体の内径は、管軸方向にテーパとなっていることを特徴とする。

この構成によれば、絶縁体が管軸方向にテーパとなっているため、コレクタ電極の発熱源の移動に伴い、絶縁体が管軸方向に移動しようとしても、絶縁体の内周面および外周面にそれぞれ接触するコレクタ電極または放熱体によって、絶縁体が一定の位置で停まるように絶縁体の移動が抑制される。したがって、コレクタ電極の発熱源の移動に伴い、絶縁体が管軸方向に移動しようとしても、絶縁体は一定の位置で停まることになるため、絶縁体の沿面放電距離を一定の距離に維持することができ、それにより、耐電圧が劣化することを防止することができる。

なお、前記絶縁体は、電子ビームの進行方向下流側に向かって径が小さくなるように管軸方向にテーパとなっていても良い。

この構成によれば、コレクタの製造に際して、高周波回路の後段にコレクタ電極および放熱体を設置してから絶縁体を設置する場合に、絶縁体を電子ビームの進行方向下流側から容易に挿入して設置することができる。

上述したように本発明によれば、絶縁体が管軸方向にテーパとなっているため、絶縁体が管軸方向に移動しようとしても、絶縁体の内周面および外周面にそれぞれ接触するコレクタ電極または放熱体によって、絶縁体が一定の位置で停まるように絶縁体の移動が抑制される。

したがって、コレクタ電極の発熱源の移動に伴い、絶縁体が管軸方向に移動しようとしても、絶縁体は一定の位置で停まることになるため、絶縁体の沿面放電距離を一定の距離に維持することができ、それにより、耐電圧が劣化することを防止することができるという効果が得られる。

以下に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態によるマイクロ波管のコレクタの構造を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った横断面図である。なお、図１において、図３と同一の部分については同一の符号を付す。

図１を参照すると、本実施形態によるマイクロ波管のコレクタ１は、コレクタ電極１１（図中のコレクタ電極１１ａ，１１ｂ）と、絶縁体１２と、放熱体１３とから構成されている。このコレクタ１においては、コレクタ電極１１を覆っているセラミック等からなる絶縁体１２は、管軸方向にテーパとなる円すい管構造となっている。

これに伴い、絶縁体１２の内周面に接触して配置されるコレクタ電極１１の外径は、絶縁体１２とは逆の管軸方向にテーパとなっている。また、絶縁体１２の外周面の図中上側および下側に接触して配置される金属等からなる放熱体１３の内径は、絶縁体１２とは逆の管軸方向にテーパとなっている。

なお、従来と同様に、コレクタ１においても、絶縁体１２によってコレクタ電極１１を全面的に覆うために、コレクタ電極１１の沿面から突出している絶縁体１２の沿面放電距離は、許容範囲で短くしている。

また、図中下側の放熱体１３の外側には、ヒートシンク３が接触して配置されている。このため、コレクタ電極１１にて発生した熱は、絶縁体１２から放熱体１３へと導かれ、さらに、ヒートシンク３へと放散されることになる。

また、絶縁体１２には、放熱効果を高めるために、一部に管軸方向に沿ってすり割り部１５が設けられている。また、絶縁体１２とコレクタ電極１１および放熱体１３との接触性を高めるために、放熱体１３を、ネジ１４による締付構造を有する部材とし、放熱体１３をネジ１４で締め付けている。

上記のように構成された本実施形態においても、従来と同様に、マイクロ波管動作のＯＮ／ＯＦＦ等によって、電子ビームは、Ｘ部分だけでなくＹ部分でも捕捉され、コレクタ電極１１の発熱源の位置が移動する。そのため、コレクタ電極１１の発熱源の移動に伴い、絶縁体１２は管軸方向に移動しようとする。

しかし、絶縁体１２は、電子ビームの進行方向下流側に向けて径が小さくなるようにテーパとなる円すい管構造となっている。そのため、絶縁体１２が電子ビームの進行方向上流側に向けて移動しようとしても、コレクタ電極１１によって、絶縁体１２が一定の位置で停まるように絶縁体１２の移動が抑制される。また、絶縁体１２が電子ビームの進行方向下流側に向けて移動しようとしても、放熱体１３によって、絶縁体１２が一定の位置で停まるように絶縁体１２の移動が抑制される。

したがって、コレクタ電極１１の発熱源の移動に伴い、絶縁体１２が管軸方向に移動しようとしても、絶縁体１２は一定の位置で停まることになるため、絶縁体１２の沿面放電距離を一定の距離に維持することができ、それにより、耐電圧が劣化することを防止することができる。

なお、本実施形態においては、絶縁体１２は、電子ビームの進行方向下流側に向けて径が小さくなるようにテーパとなる円すい管構造となっているが、電子ビームの進行方向上流側に向けて径が小さくなるようにテーパとなる円すい管構造としても良い。

しかし、コレクタ１の製造方法としては、高周波回路２の後段にコレクタ電極１１および放熱体１３を設置してから絶縁体２を設置する方法が一般的である。その際、絶縁体１２を電子ビームの進行方向上流側から挿入して設置しようとすると、高周波回路２が邪魔となって設置が困難となるため、絶縁体１２は、電子ビームの進行方向下流側から挿入して設置する。したがって、絶縁体１２の電子ビームの進行方向下流側からの挿入を容易にするためには、絶縁体１２は、図１に示したように、電子ビームの進行方向下流側に向けて径が小さくなるようにテーパとなる円すい管構造とすることが好ましい。

また、本実施形態においては、図２に示すように、コレクタ電極１１が２段であるが、１段でも多段でも同様の効果が得られる。

本発明の一実施形態によるマイクロ波管のコレクタの構造を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った横断面図である。一般的なマイクロ波管の構造を示す断面図である従来のマイクロ波管のコレクタの構造を示す図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った横断面図である。

符号の説明

１コレクタ
２高周波回路
３ヒートシンク
１１コレクタ電極
１２絶縁体
１３放熱体
１４ネジ

Claims

電子銃から放射され、高周波回路を通過した電子ビームを捕捉するコレクタ電極と、前記コレクタ電極の外周面に接触して配置された絶縁体と、前記絶縁体の外周面に接触して配置された放熱体とを有してなるマイクロ波管のコレクタにおいて、
前記絶縁体、前記コレクタ電極の外径、および前記放熱体の内径は、管軸方向にテーパとなっているマイクロ波管のコレクタ。
前記絶縁体は、電子ビームの進行方向下流側に向かって径が小さくなるように管軸方向にテーパとなっている、請求項１に記載のマイクロ波管のコレクタ。