JP2009231291A - マグネトロン - Google Patents

Abstract

【課題】アーク放電を阻止する新規な構造のマグネトロンの提供。
【解決手段】マグネトロンが、ヒータ９を含む管状の中空の陰極４を取り囲む陽極３を有する。陰極は、個々の端部において放射状のアームにより支持される。陰極の一方の端部側には、放射状のアーム５によって、ヒータに直流を供給する１つの端子が設けられ、この端子は、上記陰極の端部を支持する役割も果たす。アームは、陰極へ向けてオフセットされた部分５ａを有し、ヒータの接続部と隣接する真空エンベロープの端壁１との間に導電材料のカバーが置かれる。カバーは、アームがカバーを担持できるように折り重ねた部分を有していてもよい。
【選択図】図５

Description

本発明はマグネトロンに関する。

図面の図１及び図２を参照しながら、公知のマグネトロンについて以下説明する。図１は、マグネトロンの陽極の軸線を貫いて切り取った部分断面図であり、図２は、図１に示す陽極及び陰極の拡大図である。図１を参照してわかるように、マグネトロンは端壁１及び２を有する真空チャンバを備え、これらの端壁は、マグネトロンの陽極３及び陰極４の軸線に対して直角である。陽極内に、或いは翼により共振キャビティ（図示せず）が定められる。電磁石又は永久磁石（図示せず）により、端壁１、２の平面に対して垂直に磁場が印加される。

陰極４は管状であり、その軸線に沿って延びるヒータを有し、陰極に対する負の高電圧とともに、導電性支持体５、６によってヒータへの直流の供給が陰極に行われ、これらの導電性支持体はマグネトロンの上部領域７内へ延び、この上部領域の内部は真空エンベロープ内に存在する。これらの導電性支持体は、図示していない上部領域の外部の一部に設けられた端子と接続する。共振キャビティの中へカプラー（図示せず）が延び、導波管に結合することができる出力部８内に電力を引き出す。

管状の陰極４をさらに詳細に示す図２を参照してわかるように、ヒータ９のための小さな直流電源電圧が支持体５、６間に供給され、大きなパルス化された負のＤＣ電圧が支持体６のみに印加される。ヒータ９は、（図２で解るように）管状の陰極の端部に右側終端を接続され、支持体６は陰極と直接接続する。その左側終端では、ヒータ９は、絶縁スリーブ１０により陰極内に支持され、支持体５に接続される。

陰極は放射状のアーム５、６上に支持され、このアームが個々の電磁石（図示せず）によって磁場を直接印加できるようにする。電磁石を可能なかぎり小型にして最少電力を使用するように、磁場を印加するギャップを最小化することが望ましい。陽極、及び端壁を含むマグネトロン本体と比較して、管状の陰極構造の端部とマグネトロンの端壁１、２との間の真空ギャップは、陰極に印加される通常５０ＫＶの負電圧を阻止できるほど十分なものでなければならない。経験上、陰極から端壁までのギャップは、（特にラインタイプ変調器で駆動した場合）すべての条件下においてアーク放電を阻止するのに十分なものではなく、非常にまれにこのことが原因でアーク放電が端壁に穴を開けるという深刻な結果が生じることがある。

特に陽極にストラップ１１を設けたような場合に突起部が存在すると、陰極を横切って側壁ギャップにまで印加されるパルス電圧に加えて、陰極の支持体が陽極の近くを通る場所からＲＦ電圧が拾われるようになると考えられる。これらの拾われる電圧は、陰極の支持体における共振によって、或いは終板と陽極との間の空間において増加する場合がある。

陰極におけるヒータ接続部１２は尖った先端であり、これがこの範囲における電圧ストレスをさらに高める。この結果、ヒータ接続部がアーク放電の源を形成し、この部分が、発生する任意のアーク放電を直接隣接する壁１の領域に限定し、ひいては穿孔の危険性を高めるという可能性がある。

本願出願人は、側壁と陰極との間のギャップを大きくする方法によりこの危険性を弱めることを企図したが、これはマグネトロンの外形を変更する必要があることを意味する。しかしながら、マグネトロンの現在の外形を必要とする現在使用中の何千もの装置が存在するため、このような変更は不都合なことになる。いずれの変更もその動作を狂わせる危険性があるため、マグネトロンの内部に対して最低限を上回る変更を行うことも望ましくない。

本発明は、陰極と、陰極を取り囲む陽極と、真空チャンバ内に存在する陽極と陰極との間の領域と、陰極の端部に直流供給接続部を有する陰極用のヒータと、直流供給接続と隣接する真空チャンバの端部との間に置かれた導電材料のカバーとを備えたマグネトロンを提供する。

陰極におけるヒータ端子に対するカバーが尖った先端を隠すことにより、電圧ストレスを低減させる。

真空管と互換性のある任意の導体でカバープレートを作ることができる。可用性、機械加工の容易さ及び接合の容易さという理由で、ニッケル又はニッケル合金が適している。

以下、添付図面を参照しながら、例示として本発明について詳細に説明する。

陰極の軸線を貫いて部分的に切り取った公知のマグネトロンの概略断面図である。 図１のマグネトロンの一部をさらに詳細に示す図である。 本発明による、図２の公知のマグネトロンの一部の修正点を示す図である。 図３において矢印４−４の方向に見た図である。 本発明によるマグネトロンの一部を貫通いた横断面である。 図５に示すマグネトロンで使用するカバーの透視図である。

すべての図面を通じて、同様の部分には同様の参照番号を付している。

図２と併せて、公知のマグネトロンに対して行った本発明による修正を示す図３及び図４を考察することにより、本発明を最も良く理解することができる。図３を図２と比較することにより、陰極へ向けてオフセットされた領域５ａを支持アーム５に設けることにより、ヒータと支持アーム５との間の接続ポイント１２が、従来技術のマグネトロンの場合よりも陰極の近くに変位されていることが理解できるであろう。また、本発明によれば、接続ポイント１２と、隣接する真空チャンバの端壁１との間に導電材料のカバー１３が置かれる。このカバーは、ニッケル又はニッケル合金でできでいるが、所望であれば別の導電材料を使用することもできる。アーム５の上部のカバーが延びる領域は、事実上２本の狭い間隔で並んだ導線によって形成され、これらの導線は、接続ポイント１２の領域において分岐して、ヒータの端部との接続を容易にする。アームに溶接又は半田付けされるカバーを確実に固定するために、カバーの上端は支持体５の後ろに折り曲げられるが、所望であれば、カバーをアームに機械的に取り付けることもできる。

（プレートの面は元の支持体５の輪郭に従うので）カバー１３と真空チャンバの隣接する壁１との間には言うまでもなく同じ電圧が存在することになるが、今や尖った先端１２は静電的に遮蔽されているため、発生し得るアーク放電が、接続部１２と直接隣接する壁１の領域において優先的に起こる傾向はない。発生するアーク放電は、カバーの表面全体及び対応する壁の範囲全体に広がるようになる。この結果、壁に穴が開く危険性が低減され、或いは取り除かれる。

図５及び図６は、本発明の実用的な実施形態を示す図である。ヒータ９は、絶縁スリーブ１０ａ及び絶縁リング１０ｂにより管状の陰極４から絶縁されたカラー１４で囲まれたリード線９ａで終端する。支持アーム５は、５ｂ及び５ｃの２つの部分に分かれる。後者は、１つの長さの導線によって形成され、部品を接合した２つの狭い間隔で並んだ素線状に曲げられる。この素線は、ヒータリード線の端部の反対側に接続される。カバーを図６に示しており、この上側部分は１３ａにおいてそれ自体に折り重ねられ、アームはカバーの前面と折り重ねた部分との間に挟まれ、カバーは溶接又は半田付けによりアームに固着されることが解るであろう。

本発明は、特に高出力マグネトロン、すなわちピーク出力パワーが１ＭＷを超えるマグネトロンに対して適用可能である。通常の動作周波数の範囲は１ＧＨｚから２０ＧＨｚまでであり、この設計は、特にＳバンドでの動作、すなわち２ＧＨｚから４ＧＨｚまでに適している。このようなマグネトロンは、線形アクセラレータにおいて使用するのに適している。

１ 端壁
３ 陽極
４ 陰極
５ 支持アーム
５ａ 支持アームの陰極へ向けてオフセットされた領域
５ｂ 支持アーム
５ｃ 支持アーム
９ ヒータ
９ａ リード線
１０ａ 絶縁スリーブ
１０ｂ 絶縁リング
１１ ストラップ
１３ カバー
１３ａ 折り重ねた部分
１４ カラー

Claims (8)

1. 陰極と、
   該陰極を取り囲む陽極と、
   真空チャンバ内に存在する、前記陽極と前記陰極との間の領域と、
   前記陰極の端部に直流供給接続部を有する前記陰極用のヒータと、
   前記直流供給接続部と、隣接する真空チャンバの端部との間に置かれた導電材料のカバーと、
   を備えることを特徴とするマグネトロン。
2. 前記カバーは、前記ヒータに直流を供給するアーム上に支持される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
3. 前記カバーは、前記アーム上に確実に支持されるように折り重ねた領域を有する、
   ことを特徴とする請求項２に記載のマグネトロン。
4. 前記直流供給接続部は、前記陰極へ向けてオフセットされた前記アームの一部に存在する、
   ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載のマグネトロン。
5. 前記カバーはニッケル又はニッケル合金でできている、
   ことを特徴とする請求項１から請求項４に記載のマグネトロン。
6. 前記ヒータは、前記陰極の中空の内部に沿って延びる、
   ことを特徴とする請求項１から請求項５に記載のマグネトロン。
7. 前記ヒータから延びるとともに前記陰極の前記端部における絶縁スリーブを貫通するリード線を含む、
   ことを特徴とする請求項６に記載のマグネトロン。
8. 添付図面を参照しながら実質的に本明細書で説明したようなマグネトロン。

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