JP2017079443A

JP2017079443A - マイクロ波電子管用気密窓構体

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Publication number: JP2017079443A
Application number: JP2015207744A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　健一郎; Kenichiro Suzuki; 健一郎鈴木; 俊郎阿武; Toshiro Anno
Original assignee: Toshiba Electron Tubes and Devices Co Ltd
Current assignee: Canon Electron Tubes and Devices Co Ltd
Priority date: 2015-10-22
Filing date: 2015-10-22
Publication date: 2017-04-27
Anticipated expiration: 2035-10-22
Also published as: JP6674175B2

Abstract

【課題】組立時にセラミック窓に応力集中を生じにくいマイクロ波電子管用気密窓構体を提供する。
【解決手段】マイクロ波電子管用気密窓構体20は、第１導波管31、第２導波管32および第３導波管33を備える。第１導波管31は、マイクロ波伝送路34をなし、第１フランジ31aが端部に設けられる。第２導波管32は、第１導波管31とともにマイクロ波伝送路34をなし、第２フランジ32aが端部に設けられる。第３導波管33は、第１導波管31と第２導波管32との間を気密に仕切りマイクロ波を透過するセラミック窓35を有する。第１フランジ31aと第３導波管33、および第２フランジ32aと第３導波管33はそれぞれ別個に締結されている。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、概してマイクロ波電子管に用いられるマイクロ波電子管用気密窓構体に関する。

マイクロ波を増幅するクライストロンなどのマイクロ波電子管は、内部を真空に保ちながら外部へマイクロ波を出力するため、その出力部にマイクロ波電子管用気密窓構体を備えている。

マイクロ波電子管用気密窓構体は、第１フランジが端部に設けられた第１導波管と、この第１導波管とともに共通の出力伝送路を構成しかつ第２フランジが端部に設けられた第２導波管と、第１フランジと第２フランジとの間の第３導波管の管内を気密に仕切りマイクロ波を透過するセラミック窓と、それら導波管を締結するための例えばねじなどの締結体により構成されている。セラミック窓は例えばアルミナであり、例えば銅などの金属で構成される第３導波管と例えばろう付けにより接合されている。

マイクロ波電子管用気密窓構体は、従来、第１フランジと第２フランジをともに貫通する例えばねじなどの締結体により締結されている。このような締結方法をとる場合、第３導波管は全体が圧縮力を受けるため、セラミック窓の周囲にも力が及び、第３導波管とセラミック窓との接合部には応力集中が生じやすい。

さらに、マイクロ波電子管は組み立てた後に内部を真空にするため加熱しながら排気するが、このときマイクロ波電子管用気密窓構体は例えば４００度以上の高温にさらされる。セラミック窓と、金属の第３導波管では材料の熱膨張率が異なる。そのため、温度変化により第３導波管とセラミック窓との接合部には熱応力によるさらなる応力集中が生じる。その結果、第３導波管とセラミック窓との接合面の端部を起点とし、セラミック窓の内部に向かってクラックが発生することがあった。このクラックがセラミック窓を貫通した場合、マイクロ波電子管の気密を保てなくなるという課題がある。

特開平１１−１８６８０２号公報

本発明が解決しようとする課題は、組立時にセラミック窓に応力集中を生じにくいマイクロ波電子管用気密窓構体を提供することである。

本実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体は、第１導波管、第２導波管および第３導波管を備える。第１導波管は、マイクロ波伝送路をなし、第１フランジが端部に設けられる。第２導波管は、第１導波管とともにマイクロ波伝送路をなし、第２フランジが端部に設けられる。第３導波管は、第１導波管と第２導波管との間を気密に仕切りマイクロ波を透過するセラミック窓を有する。第１フランジと第３導波管、および第２フランジと第３導波管はそれぞれ別個に締結されている。

第１の実施形態を示すマイクロ波電子管用気密窓構体の断面図である。同上マイクロ波電子管用気密窓構体を用いたマイクロ波電子管の断面図である。第２の実施形態を示すマイクロ波電子管用気密窓構体の断面図である。

以下、第１の実施形態を、図１および図２を参照して説明する。

まず、図２はマイクロ波電子管用気密窓構体を用いたマイクロ波電子管の断面図である。マイクロ波電子管10は、例えばクライストロンである。マイクロ波電子管10は、電子銃部11を備えている。電子銃部11は、電子ビーム12を発生する陰極13aおよび電子ビーム12を加速する陽極13bを備えている。

電子ビーム12の進行方向に対し、電子銃部11の前方には高周波相互作用部14が設けられている。高周波相互作用部14は、電子ビーム12の進行方向に配列された例えば５個の共振空胴15a〜15eを備えている。

高周波相互作用部14のさらに前方には、電子ビーム12を捕捉するコレクタ16が設けられている。

高周波相互作用部14を構成する複数の共振空胴15a〜15eのうち、電子銃部11側に位置する共振空胴15aには、高周波信号の入力部17、例えば同軸線路が接続されている。コレクタ16側に位置する共振空胴15eには、増幅した高周波の出力部18、例えば導波管19が接続されている。導波管19には、マイクロ波電子管10の内部を真空に保ちながら外部へ高周波を出力するためのマイクロ波電子管用気密窓構体20が設けられている。

電子銃部11と高周波相互作用部14との間、複数の共振空胴15a〜15e間、高周波相互作用部14とコレクタ16との間は、それぞれドリフト管21で連結されている。

また、図１はマイクロ波電子管用気密窓構体20の断面図である。マイクロ波電子管用気密窓構体20は、第１導波管31、第２導波管32および第３導波管33を備えている。これら第１導波管31、第２導波管32、および第３導波管33は、例えば銅などの金属で構成されている。

第１導波管31および第２導波管32は、いずれもマイクロ波を伝送するための一連のマイクロ波伝送路34をなし、マイクロ波電子管10と接続されている。第１導波管31および第２導波管32の端部には、それぞれ第１フランジ31aおよび第２フランジ32aが設けられている。

第３導波管33は、第１導波管31と第２導波管32との間に配置されている。第３導波管33の両端には、第１フランジ31aおよび第２フランジ32aとそれぞれ接続するための第３フランジ33aが設けられている。なお、第３フランジ33aは、第１フランジ31aおよび第２フランジ32aとそれぞれ接続されていれば、両端で同一形状でなくてもよい。

第３導波管33の断面積は、第１導波管31および第２導波管32の断面積よりも大きく設けられている。第３導波管33の内部には、気密を保ちマイクロ波を透過させるセラミック窓35が設けられている。セラミック窓35には例えばアルミナなどの材料が用いられている。

第１フランジ31aと第３フランジ33a、および第２フランジ32aと第３フランジ33aは、それぞれ別個に締結具36により締結されている。締結具36は、例えばボルト36aとナット36bで構成されている。

ところで、マイクロ波電子管用気密窓構体20を組み立てる際に、第３導波管33が両側から圧縮される構造をとる場合、セラミック窓35の周囲にも力が及び、第３導波管33とセラミック窓35との接合部に応力集中が生じることになる。また、マイクロ波電子管10は組み立てた後には内部を真空にするため加熱しながら排気するが、このとき、マイクロ波電子管用気密窓構体20は例えば４００度以上の高温にさらされる。セラミック窓35と金属からなる第３導波管33では材料の熱膨張率が異なるため、温度変化により第３導波管33とセラミック窓35との接合部には熱応力によりさらに応力集中が生じる。その結果、第３導波管33とセラミック窓35との接合面の端部を起点とし、セラミック窓35の内部に向かってクラックが発生することがある。このクラックがセラミック窓35を貫通した場合、マイクロ波電子管10の気密を保てなくなる。

そして、第１の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20では、第１フランジ31aと第３導波管33、および第２フランジ32aと第３導波管33はそれぞれ別個に締結されていることにより、第３導波管33はその全体が圧縮されることがなく、第３導波管33とセラミック窓35との接合部に生じる応力集中を低減し、セラミック窓35にクラックを生じにくくすることが可能となる。

また、第３導波管33が第１フランジ31aおよび第２フランジ32aとに締結するためのフランジ33aを備えていることにより、第１フランジ31aと第３導波管33のフランジ33a、および第２フランジ32aと第３導波管33のフランジ33aをそれぞれ個別に締結することが可能となる。

次に、第２の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20について、図３を参照して説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果の説明を省略する。

図３は第２の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20の断面図である。

第１フランジ31aおよび第２フランジ32aは、円形に形成され、端面には環状の第１溝部31bおよび第２溝部32bがそれぞれ設けられている。

第３導波管33は、円筒導波管である。第３導波管33の断面積は、第１導波管31および第２導波管32の断面積よりも大きく設けられている。第３導波管33の両端には第１フランジ31aの第１溝部31bおよび第２フランジ32aの第２溝部32bにそれぞれ嵌り込む環状の突出部33bが設けられている。

第３導波管33の周囲には、第１フランジ31aまたは第２フランジ32aと同径以上の外径となる肉厚を有する厚肉部33cが設けられている。この厚肉部33cには、第１フランジ31aおよび第２フランジ32aをそれぞれ挿通される締結具36のボルト36aが螺着する雌ねじ33dが設けられている。

そして、第２の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20では、第１フランジ31aと第３導波管33、および第２フランジ32aと第３導波管33はそれぞれ別個に締結されていることにより、第３導波管33はその全体が圧縮されることがなく、第３導波管33とセラミック窓35との接合部に生じる応力集中を低減し、セラミック窓35にクラックを生じにくくすることが可能となる。

それに加えて、第２の実施形態では、第１導波管31および第２導波管32をそれぞれ第３導波管33の雌ねじ33dに螺着されるねじ36aで直接締結するため、締結に用いる部品点数を削減することができる。

また、第２の実施形態において、厚肉部33cが第３導波管33の全長の半分以上にわたる場合、第３導波管33の機械的強度が高まり、第３導波管33の変形を小さくすることができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

20 マイクロ波電子管用気密窓構体
31 第１導波管
31a 第１フランジ
32 第２導波管
32a 第２フランジ
33 第３導波管
33a 第３フランジ
34 マイクロ波伝送路
35 セラミック窓

Claims

マイクロ波伝送路をなし、第１フランジが端部に設けられた第１導波管と、
前記第１導波管とともに前記マイクロ波伝送路をなし、第２フランジが端部に設けられた第２導波管と、
前記第１導波管と前記第２導波管との間を気密に仕切りマイクロ波を透過するセラミック窓を有する第３導波管と
を具備し、
前記第１フランジと前記第３導波管、および前記第２フランジと前記第３導波管はそれぞれ別個に締結されている
ことを特徴とするマイクロ波電子管用気密窓構体。
前記第３導波管は、少なくともその一部に、前記第１フランジと前記第２フランジとに締結するための第３フランジを備える
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波電子管用気密窓構体。
前記第１フランジと前記第２フランジは円形であり、前記第３導波管は少なくとも一部が前記第１フランジと前記第２フランジのいずれかと同径以上の外径を有する円筒導波管である
ことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波電子管用気密窓構体。
前記第３導波管は、その全長の半分以上の長さにわたり、前記第１フランジと前記第２フランジのいずれかと同径以上の外径を有する
ことを特徴とする請求項３記載のマイクロ波電子管用気密窓構体。