JP2014506712A - 電子管 - Google Patents

Abstract

マグネトロンは、アノード本体（１）を有し、セラミックのスリーブ（７）を含む。より高出力の発電機においては、アンテナから導波管（２）の中に放出される主な電力に加えて、スリーブから迷放射線が放出され、ＲＦ吸収材料が設けられる。しかし、かかる吸収体は、周波数選択性である傾向があり、過熱しかねない。本発明によると、水等の誘電性液体を含有する非金属ジャケット（１３）がスリーブを取り囲む。これによって、広帯域の周波数にわたり吸収が与え、例えば、液体がジャケットを通って流れるように構成することにより、ジャケットに十分に高い熱容量を持たせることは容易である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子管、特に、そこからの迷放射線を低減させる手段を有する電子管に関する。

内部動作を阻害する望ましくないマイクロ波を発生させるジャイロトロンの場合は、迷マイクロ波がジャイロトロンから発生しないようにする周囲金属壁と組み合わせて、マイクロ波を吸収する内部ウォータージャケットを提供することが提案されている（特許文献１）。

クライストロンの場合は、クライストロンのコレクタとＲＦ出力回路との間の領域を取り囲むらせん形態の管を提供し、この管に水を通して、この領域から漏れるマイクロ波電力を吸収することも提案されている（特許文献２）。

米国特許第５，１８７，４０８号明細書 日本国特許第６１２８４０３１号公報 国際公開第２０１１／１１７６５４号

本発明は、マグネトロンから生じる迷マイクロ波放射を吸収する吸収体を有し、吸収体は、誘電性液体を含有する非金属ジャケットを含む、マグネトロンを提供する。

かかる吸収体は、広い熱範囲にわたり吸収することができ、高い熱容量を有するように構成することができる。

有利なことに、ジャケットは、真空エンベロープの部分を形成する絶縁スリーブを取り囲み、カソードを支持することもできるカソードの電源リード線はスリーブを通って延びることができる。

ジャケットは、液体がジャケットを通って流れることを可能にする冷却回路を含むことができる。マグネトロンが主要磁場を与えるための水冷電磁石を含む場合は、単一の電源を、電磁石の冷却回路、及びジャケットの冷却回路に接続することができる。

ここで、添付図面を参照して、例示の方法により、本発明を実行する方法をより詳細に説明する。

ウォータージャケットが軸方向断面で示される、一部を切り欠いた導波管において示される第１のマグネトロンの概略正面図である。 図１の構成の詳細の平面図である。 第２のマグネトロンの部分の概略正面図である。 図３及び図５における平面４−４を通ってとられた第２のマグネトロンの一部の概略的な軸方向断面である。 図３に示す第２のマグネトロンの詳細の概略正面図である。

図面の図１及び図２を参照すると、第１のマグネトロンは、中をカソード（図示せず）が通って延びる、導波管２に取り付けられたアノード本体１を有する。マグネトロンを通る軸方向の磁場は、磁極片３、４と共に、アノード本体を取り囲む電磁石（図示せず）により生成される。付加的な磁極片（図示せず）は磁極片３を取り囲み、電磁石にボルト留めされる。カソードの一端は電源端子５に接続され、一方、電子を放出するカソードのフィラメント領域は、アノード本体の通常の相互作用領域を通って延びる。アノード本体はベーン（図示せず）を含み、その下端は、マグネトロンの真空エンベロープの一部を形成するセラミックドーム６内に収容されたアンテナに接続され、このアンテナは、一部を切り欠いて示される導波管２の中に、マグネトロンにより発生したマイクロ波を放出する。

マグネトロンの本体は、典型的に接地され、カソード電源端子は、典型的に、数十キロボルトの負電位である。マグネトロンの真空エンベロープは、電位差を遠ざけるセラミック材料のスリーブ７を含み、スリーブは、フィラメント領域を支持し、電源端子に接続するカソードの部分と同一の広がりをもつ。

カソード及び電磁石の両方に起因して相当量の熱がアノード本体１に発生するため、本体に冷却通路を用いた水冷を有することは通例である。冷却回路への入口は水管８であり、出口は、図１では管８の後ろに隠れている同じ管９である。管の底端は、アノード本体の冷却通路と連通する。管は、ボルト１１、１２により磁極片３上にボルト留めされたブラケット１０に固定され、その間にＯリングを圧縮して、漏れを防ぐ。

上述のように、マグネトロンにより発生したマイクロ波は導波管２の中に放出されるが、セラミックのスリーブ７は本質的にマイクロ波電力を透過するので、マグネトロンのアノード本体１の上の領域も電力を放射し得る。スリーブ７内のマグネトロンの領域にチョークを設け、アンテナから離れる方向に、カソードに沿って放射される迷電力を低減させることが普通であるが、必ずしも放射された電力を十分に低いレベルまで低減させるのに十分ではない。マグネトロンは、出願人による特許文献３に説明されるように、アノードの軸が直立方向に延び（本特許出願の図１に見られるように）、カソードがアノードの軸に対して平行に延びるらせん状フィラメントにより形成され、フィラメントにはスリーブ７を通って延びる同軸の供給／支持アームにより電圧が供給される。より高いマグネトロン電力では、スリーブ７を通る迷放射線は深刻な問題になりかねない。

実際には、マイクロ波周波数で動作する装置が放射し得る帯域幅及び電力レベルには、非常に厳しい要件がある。迷放射線は、マグネトロンの動作周波数で、マグネトロンの上端（図面に見られるように）において放射され得るが、他の周波数でも放射される。これは、一方では、フィラメント領域を支持するスリーブ７を通って延び、他方では、電源端子５に接続するカソードの部分が、マグネトロンの基本設計周波数以外の周波数において共振を発生させることがあるためである。例えば、熱を逃すために設けられる構成要素等、マグネトロンの他の構成要素も同じ影響を生じることがある。結果的に、スリーブ７は、多くの異なる周波数において迷放射線を放射してしまう場合がある。迷放射線は、近傍の電子装置を動作不能にしかねない。

本発明によると、スリーブ７は、水含有非金属中空ジャケット１３により取り囲まれる。水含有ジャケットは、コイル状入口管１４と、コイル状出口管１５と、を有する冷却回路を含む。水は、広い周波数範囲にわたり放射線を吸収することができる。

コイル状入口管１４及び出口管１５の他端は、アノード本体の入口管８におけるＴ字接合部１６、１７にそれぞれ接続される。

中空ジャケット内で、冷却回路は、ジャケット内の周囲空間も水で充填されていても、入口において管１４と接続し、出口において管１５と接続するコイル状管１８を含む。これは、ジャケットが破損し、漏れが発生した場合に、漏れてしまう水が比較的少量になるので、安全機能である。対照的に、流れる水は、完全に管１４−１８内に収容される。これらの管は、全て、漏れの危険なしで高圧に耐えることができるように、例えば銅などの金属で作成することができる。さらに、管の直径は、流量を制限するために、管８の直径よりはるかに小さく、流量絞りをＴ接合部１６に設けて、ジャケット１３を通る流量をさらに制限することができる。

凝縮によって生成された水分が蓄積してしまうような近すぎる配置を有するのは望ましくないので、中空ジャケット１３は、半径方向においてスリーブ７から離間される。

中空ジャケット１３は、プラスチック材料で作成することができる。

本発明の遮蔽されたマグネトロン構成に加えて、本発明は、更新用構成としても適用可能であり、これは、マグネトロンに既にアノード本体の冷却回路のためのブラケット１０が設けられている場合には、達成するのが特に簡単である。

連続的な水流があることは必須ではない。所望であれば、管１４−１８を省き、ジャケットに、循環なしで、水を充填させることができる。

もちろん、本発明の範囲から逸脱することなく、変形を作成することができる。従って、ジャケット１３は、例えば、セラミック材料等、プラスチック材料とは別の他の非金属材料で作成することができる。流れが生じない場合は、ジャケットは、スリーブ１１を取り囲むように合わせられる２つの半体で作成することができる。これは、アノード本体の冷却回路を全く改修する必要がないので、更新用構成において特に有利である。塩等の添加剤を水に加え、誘電体の吸収特性を変更することができる。さらに、ジャケット内の誘電性材料は水である必要はなく、他の誘電性液体を用いることができる。

図面の図３乃至図５を参照すると、第２のマグネトロンは、入口管２０と、図３においては入口管によって隠されている出口管とで構成された水回路により水冷されたアノードブロック１９を含む。アンテナを収容するセラミックドームは図示されず、一般にサイドアームと呼ばれる、ＨＴ電源端子につながるセラミックスリーブは概略的に示され、参照番号２１により示される。第１のマグネトロンとは対照的に、全体が参照番号２２により示される非金属水含有ジャケットは、入口管２０とサイドアーム２１との間に配置される。水含有ジャケット２２は、冷却回路を収容し、冷却回路への入口は管２３からであり、出口は管２４からである。これらの管は、それぞれアノード冷却入口管及び出口管からタップされる。

ウォータージャケットへの及びウォータージャケットからの管の直径は、アノード冷却回路への及びアノード冷却回路からの管の直径よりはるかに小さい。従って、流入流量は、アノード冷却回路へは低インピーダンス経路を有し、放射線吸収ジャケット２２における冷却回路へは高インピーダンス冷却経路を有する。吸収体の冷却は比較的少量でよく、主流量はアノードブロックに向けられる。

図４及び図５を参照すると、ウォータージャケット２２は、水を含有する外壁２２ａと内壁２２ｂと、を有する。高インピーダンス冷却回路２２ｃは波状形状で、円筒形構成で成形されるので、内壁２２ａと外壁２２ｂとの間の空間に押し嵌めすることができる。この空間は水で充填され、上部を環体２２ｄでシールされる。

１：アノード本体
２：導波管
３、４：磁極片
５：電源端子
６：セラミックドーム
７：スリーブ
８、９：水管
１０：ブラケット
１１、１２：ボルト
１３、２２：ジャケット
１４：コイル状入口管
１５：コイル状出口管
１６、１７：Ｔ字接合部
１８：コイル状管
１９：アノードブロック
２０：入口管
２１：サイドアーム
２２ａ：外壁
２２ｂ：内壁
２２ｃ：冷却回路
２２ｄ：環体
２３、２４：管

Claims (9)

1. マグネトロンから生じる迷マイクロ波放射を吸収する吸収体を有するマグネトロンであって、前記吸収体は誘電性液体を含有する非金属ジャケットを含むことを特徴とするマグネトロン。
2. 前記ジャケットは、真空エンベロープの部分を形成する絶縁スリーブを取り囲むことを特徴とする、請求項１に記載のマグネトロン。
3. 前記マグネトロンのカソードの電源リード線は、前記絶縁スリーブを通って延びることを特徴とする、請求項２に記載のマグネトロン。
4. 前記ジャケットは、液体が前記ジャケットを通って流れることを可能にする冷却回路を含むことを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のマグネトロン。
5. 前記冷却回路は、前記流れる液体を含有するコイル状パイプを含むことを特徴とする請求項４に記載のマグネトロン。
6. 前記冷却回路は、前記マグネトロンの軸に対して平行な区画を含む波状部を有し、前記ジャケットの周りに延びる管を含むことを特徴とする、請求項４に記載のマグネトロン。
7. 前記誘電性液体は水であることを特徴とする、請求項１〜請求項６のいずれかに記載のマグネトロン。
8. 前記ジャケットはプラスチック材料で作成されることを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のマグネトロン。
9. 前記マグネトロンは、主要磁場を与えるための水冷電磁石を含み、単一の電源が、前記電磁石の前記冷却回路と、前記ジャケットの冷却回路と、に接続されることを特徴とする、請求項１〜請求項８のいずれかに記載のマグネトロン。

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