JP2020173959A - マイクロ波管及びマイクロ波管の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 製品歩留まりの高いマイクロ波管及びマイクロ波管の製造方法を提供する。又は、製造歩留まりの高いマイクロ波管及びマイクロ波管の製造方法を提供する。【解決手段】 マイクロ波管は、第１管部を備える。上記第１管部は、それぞれ金属によって形成された第１部材及び第２部材と、第１部材と第２部材との間に位置するろう材と、を備える。上記第１部材は、第１面Ｆ１１と、第１面Ｆ１１に形成された第１溝ＷＧ１と、を有する。上記第２部材は、第２面Ｆ２２と、第２面Ｆ２２に形成され第１溝ＷＧ１と対向した第２溝ＷＧ２と、を有する。ろう材は、第１部材と第２部材とを気密に接合する。０．５ａ＜ｂ＜０．７ａである。【選択図】 図６

Description

本発明の実施形態は、マイクロ波管及びマイクロ波管の製造方法に関する。

一般に、電波を増幅するマイクロ波管として、クライストロン、ジャイロトロン、進行波管などが知られている。例えは、クライストロンは、電子ビームを放出する電子銃と、用済みの電子ビームを捕捉するコレクタと、高周波相互作用部と、電子銃から放出される電子ビームを集束する集束磁界ユニットと、出力導波管と、入力導波管と、を備えている。

マイクロ波管は内部を電波が伝送するため、通常、材料として抵抗損失の少ない銅材が使用される。そして、高周波相互作用部や出力導波管は多数の部品を組み合わせて製造されるため、高周波相互作用部や出力導波管の製造には部品同士の接合のためにろう付け作業を必要としている。このときのろう材にはシートろうとワイヤろうがある。

ワイヤろうは部品の外側や部品内部のろう溝にセットし、ろう材が溶けたときに部品嵌合面を毛細管現象で液体のろう材を拡散させて接合する方法が一般的である。また、部品のろう接面にシートろうを挟むことで、確実にろう材で嵌合面を充填させる方法もある。

特開平５−２５１００１号公報 特開２００４−１４２０１号公報

本実施形態は、製品歩留まりの高いマイクロ波管及びマイクロ波管の製造方法を提供する。又は、製造歩留まりの高いマイクロ波管及びマイクロ波管の製造方法を提供する。

一実施形態に係るマイクロ波管は、
空胴を囲む内壁と、前記内壁の反対側の外壁と、を有する第１管部を備え、前記第１管部は、それぞれ金属によって形成され、それぞれ前記内壁の一部及び前記外壁の一部を構成する第１部材及び第２部材と、前記第１部材と前記第２部材との間に位置するろう材と、を備え、前記第１部材は、第１面と、前記第１面に形成された第１溝と、を有し、前記第２部材は、前記第１部材と嵌合される方向において前記第１面と対向した第２面と、前記第２面に形成され前記第１溝と対向した第２溝と、を有し、前記ろう材は、前記第１面及び前記第２面に付着し、前記第１部材と前記第２部材とを気密に接合し、前記第１溝及び前記第２溝の一方は収容溝であり、他方は対向溝であり、前記収容溝において、幅をａ、深さをｂ、とした場合、０．５ａ＜ｂ＜０．７ａである。

また、一実施形態に係るマイクロ波管の製造方法は、
空胴を囲む内壁と、前記内壁の反対側の外壁と、を有する第１管部を備えるマイクロ波管の製造方法において、それぞれ金属によって形成され、それぞれ前記内壁の一部及び前記外壁の一部を構成する第１部材及び第２部材を用意し、ここで、前記第１部材は、第１面と、前記第１面に形成された第１溝と、を有し、前記第２部材は、第２面と、前記第２面に形成された第２溝と、を有し、前記第１溝及び前記第２溝の一方の溝である収容溝にろう材の基材を配置し、前記基材を配置した後、前記第１面と前記第２面とが対向し、前記第１溝と前記第２溝とが対向するよう、前記第２部材及び前記第１部材を嵌合し、前記嵌合した後、前記基材を融解し前記第１面及び前記第２面に付着させ、前記ろう材によって前記第１部材と前記第２部材とを気密に接合し、前記収容溝において、幅をａ、深さをｂ、とした場合、０．５ａ＜ｂ＜０．７ａである。

図１は、一実施形態に係るクライストロンを示す概略断面図である。 図２は、図１に示したドリフト管の一部を示す断面図である。 図３は、図１及び図２に示したドリフト管の外壁の一部を示す正面図である。 図４は、図１に示した出力導波管を示す断面図である。 図５は、図１及び図４に示した出力導波管の外壁の一部を示す側面図である。 図６は、上記実施形態に係るクライストロンの製造方法において、ろう材の基材がセットされた部材と他の部材とを嵌合させた状態を示す断面図である。 図７は、図６に続く上記製造方法において、融解したろう材が上記部材の隙間に拡散される状態を示す断面図である。 図８は、図７に続く上記製造方法において、拡散されたろう材が固まり、第１溝や第２溝にろう材が存在していない状態を示す断面図である。 図９は、比較例１に係るクライストロンの製造方法において、ろう材の基材がセットされた部材と他の部材とを嵌合させた状態を示す断面図である。 図１０は、比較例２に係るクライストロンの製造方法において、ろう材の基材が部材と他の部材とで挟まれた状態を示す断面図である。

（一実施形態）
以下に、本発明の一実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

本実施形態においては、マイクロ波管の一例として、クライストロンについて説明する。なお、本実施形態にて開示する主要な構成は、ジャイロトロン、進行波管などの他のマイクロ波管にも適用可能である。

図１は、一実施形態に係るクライストロン１００を示す概略断面図である。
図１に示すように、第１方向Ｘ、第２方向Ｙ、及び、第３方向Ｚは、互いに直交している。
クライストロン１００は、電子銃部１と、コレクタ２と、高周波相互作用部３と、集束磁界ユニット４と、出力導波管５と、入力導波管６と、を備えている。コレクタ２、高周波相互作用部３、出力導波管５及び入力導波管６は、それぞれ金属と絶縁体で形成されている。

電子銃部１は、電子ビームを放出する電子銃１ａと、電子銃１ａから放出された電子ビームを加速させ、電子の流れをコレクタ２方向に作るアノード１ｃと、を有している。電子銃１ａは、電子ビームを１本放出するものである。この実施形態において、電子銃部１は、１個の電子銃１ａを有している。複数本の電子ビームを放出させたい場合、電子銃部１は、複数個の電子銃１ａを有していればよい。

コレクタ２は、高周波相互作用部３を通過した使用済みの電子ビーム（スペントビーム）を捕捉し、残ったエネルギーを熱エネルギーに変換するものである。コレクタ２は、図示しない冷却機構により冷却されている。ここでは、冷却機構の主冷却方式は水冷式である。

高周波相互作用部３は、クライストロン１００のボディ部である。高周波相互作用部３は、電子銃部１及びコレクタ２間に気密に接続されている。高周波相互作用部３は、ドリフト管３ｄを有している。本実施形態において、ドリフト管３ｄは第１管部として機能している。ドリフト管３ｄは、電子銃部１とコレクタ２との間に位置した入力空胴３ａと、入力空胴３ａとコレクタ２との間に位置した少なくとも１つの中間空胴３ｂと、中間空胴３ｂとコレクタ２との間に位置し、穴部Ｏが形成された出力空胴３ｃと、を有している。

また、ドリフト管３ｄは、第３方向Ｚに延在し電子ビームが通る空胴３ｅを有している。入力空胴３ａ、中間空胴３ｂ、及び出力空胴３ｃは、それぞれ空胴３ｅを囲み、それぞれ空胴３ｅに気密に連通している。この実施の形態において、ドリフト管３ｄは、中間空胴３ｂを３つ有している。また、ドリフト管３ｄの空胴ＣＶ３は、入力空胴３ａ、中間空胴３ｂ、出力空胴３ｃ、及び空胴３ｅを含んでいる。

ここで、高周波相互作用部３の動作原理について詳述する。入力空胴３ａには増幅したい入力信号が導入される。入力信号は、電波（マイクロ波）である。入力空胴３ａを電子ビームが通過するとき、電子ビームは導入された入力信号により速度変調される。その後、電子ビームが一様電界中を通過する間、電子ビームに密度変調が生じ、電子ビームは次第に集群（バンチ）される。さらに、集群された電子ビームは、中間空胴３ｂで囲まれた空間を通過する度に相互作用により空胴に高周波電界を発生する。これにより、電子ビームはその電界により再度速度変調を受ける。

そして最後に集群された電子ビームは、出力空胴３ｃで囲まれた空間を通過する時、大きな交流電界を誘起し、増幅された高周波（大電力マイクロ波）の出力信号として出力空胴３ｃから外部に取り出される。
すなわち、高周波相互作用部３は、入力空胴３ａに入力信号を入力することにより、出力空胴３ｃから増幅された高周波の出力信号を出力するものである。

集束磁界ユニット４は、筒状に形成され、高周波相互作用部３の外周を囲んでいる。集束磁界ユニット４は磁石もしくはコイルを有し、電子銃部１から放出される電子ビームを集束するものである。

入力導波管６は、高周波相互作用部３に接合され、入力空胴３ａに連通されている。入力導波管６には、誘電体で形成された入力窓６ａが気密に取り付けられている。入力導波管６は、入力空胴３ａに入力信号を入れるものである。
出力導波管５は、高周波相互作用部３に接合され、穴部Ｏに連通されている。出力導波管５には、誘電体で形成された出力窓５ａが気密に取り付けられている。出力導波管５は、穴部Ｏを通して出力空胴３ｃから出力信号を取り出すものである。出力導波管５は、空胴ＣＶ３に連通する空胴ＣＶ５を有している。

図２は、図１に示したドリフト管３ｄの一部を示す断面図である。
図２に示すように、ドリフト管３ｄは、第３方向Ｚに延在している。ドリフト管３ｄは、空胴ＣＶ３を囲む内壁ＩＷ３と、内壁ＩＷ３の反対側の外壁ＯＷ３とを有している。なお、内壁ＩＷ３及び外壁ＯＷ３がドリフト管３ｄの全体にわたっていることを示すため、図２において、複数の符号ＩＷ３、及び複数の符号ＯＷ３を付している。

ドリフト管３ｄは、部材１０、部材２０、及び部材３０を含む複数の部材と、複数の溶接部ＭＡと、複数のろう材ＷＡとを備えている。本実施形態において、部材１０は第１部材として機能し、部材２０は第２部材として機能し、部材３０は第３部材として機能している。ドリフト管３ｄは、各部材を各溶接部ＭＡ及び各ろう材ＷＡによって接合し形成されている。図２において、溶接部ＭＡとろう材ＷＡには異なる斜線を付している。

ドリフト管３ｄの複数の部材のうち、部材１０、部材２０、及び部材３０に注目する。部材１０、部材２０及び部材３０はそれぞれ筒状に形成され、それぞれ内壁ＩＷ３の一部及び外壁ＯＷ３の一部を構成している。部材１０と、部材２０と、部材３０とは、この順に第３方向Ｚに並んでいる。

ドリフト管３ｄを構成する複数の部材のうち、隣り合う部材同士は、同様の手段及び手法にて接合されている。ここでは、部材１０と部材２０との接合部に注目する。
溶接部ＭＡは、例えば、部材１０と部材２０とをレーザ溶接又は電子ビーム溶接することにより形成されている。ドリフト管３ｄの半径方向において、溶接部ＭＡの深さは外壁ＯＷ３から計測して最大で数ｍｍである。溶接部ＭＡは、外壁ＯＷ３において、部材１０と部材２０との間に位置している。溶接部ＭＡは、部材１０及び２０と同一物質である。

ろう材ＷＡは、空胴ＣＶ３と溶接部ＭＡとの間に位置している。ろう材ＷＡは、部材１０と部材２０とを気密に接合している。ろう材ＷＡは、例えば、ＢＡｇ−８である。

部材１０は、第１面として機能する面Ｆ１１を有している。面Ｆ１１は、溶接部ＭＡから連続的に延在し、ろう材ＷＡに接し、第３方向Ｚにおいて部材２０に対向している。部材２０は、第２面として機能する面Ｆ２２を有している。面Ｆ２２は、溶接部ＭＡから連続的に延在し、ろう材ＷＡに接し、第３方向Ｚにおいて面Ｆ１１に対向している。ろう材ＷＡは、面Ｆ１１及び面Ｆ２２に付着している。ろう材ＷＡは、部材１０と部材２０とが対向する全周にわたって連続的に設けられている。

面Ｆ１１には、収容溝として機能する第１溝ＷＧ１が形成されている。第１溝ＷＧ１は、製造時にろう材ＷＡの基材を収容するための溝であり、Ｘ−Ｙ平面において環状に形成されている。第１溝ＷＧ１は、溶接部ＭＡから離れて位置している。図示した例では、面Ｆ１１には、複数の第１溝ＷＧ１（ここでは、２個の第１溝ＷＧ１）が形成されている。２個の第１溝ＷＧ１は、内壁ＩＷ３から外壁ＯＷ３に向かう方向に間隔を置いて設けられている。本実施形態において、２個の第１溝ＷＧ１は部材１０の半径方向に間隔を置いて位置している。そのため、第１溝ＷＧ１は面Ｆ１１に二重に設けられている。
なお、面Ｆ１１に単個の第１溝ＷＧ１を設けるより、二重に第１溝ＷＧ１を設けた方が望ましい。なぜなら、部材１０と部材２０の接着信頼性を高めることができるためである。

部材２０が部材１０と嵌合される方向において、面Ｆ２２は面Ｆ１１と対向している。面Ｆ２２には、対向溝として機能する第２溝ＷＧ２が形成されている。第２溝ＷＧ２は、第１溝ＷＧ１と対向している。図示した例では、面Ｆ２２には、複数の第２溝ＷＧ２（ここでは、２個の第２溝ＷＧ２）が形成されている。２個の第２溝ＷＧ２は、第１溝ＷＧ１に一対一で対向している。なお、面Ｆ１１には単個又は３個以上の第１溝ＷＧ１が形成されていてもよく、面Ｆ２２には第１溝ＷＧ１とペアとなるように第２溝ＷＧ２が形成されていればよい。

融解したろう材ＷＡの基材が、毛細管現象により第１溝ＷＧ１から部材１０と部材２０との間に拡散し、部材１０と部材２０とを気密に接合することで、空胴ＣＶ３の気密性が保たれる。なお、第１溝ＷＧ１や第２溝ＷＧ２にろう材ＷＡが残らないことが望ましい。

部材１０は外壁ＯＷ３に形成された溶接溝ＭＧ１を有し、部材２０は外壁ＯＷ３に形成された溶接溝ＭＧ２を有している。溶接溝ＭＧ１及びＭＧ２は、それぞれドリフト管３ｄの半径方向において、内壁ＩＷ３側に向かって凹んだ凹部である。溶接溝ＭＧ１と溶接溝ＭＧ２とは、溶接部ＭＡを挟んで隣り合っている。溶接部ＭＡは溶接溝ＭＧ１と溶接溝ＭＧ２との間に位置している。突出部ＥＡは、部材１０の溶接溝ＭＧ１より部材２０側の部分と部材２０の溶接溝ＭＧ２より部材１０側の部分とによって形成されている。突出部ＥＡは、ドリフト管３ｄの周方向に延在した環状の凸部である。溶接部ＭＡは、突出部ＥＡに形成されている。

また、本実施形態において、ろう材ＷＡは、ドリフト管３ｄの半径方向に対向する部材１０と部材２０との隙間にも位置している。
なお、本実施形態と異なるが、第２溝ＷＧ２が収容溝として機能し、第１溝ＷＧ１が対向溝として機能してもよい。何れにおいても、互いに対向する第１溝ＷＧ１及び第２溝ＷＧ２のうち、一方が収容溝であり、他方が対向溝であればよい。

部材２０と部材３０との接合は、部材１０と部材２０との接合と同様の手段及び手法にて行われている。部材２０は、第２面Ｆ２２と異なる第１面Ｆ２１と、第１面Ｆ２１に形成された第１溝ＷＧ１と、を有している。部材３０は、部材２０と嵌合される方向において第１面Ｆ２１と対向した第２面Ｆ３２と、第２面Ｆ３２に形成され第１溝ＷＧ１と対向した第２溝ＷＧ２と、を有している。部材２０と部材３０との間に位置するろう材ＷＡは、部材１０と部材２０との間に位置するろう材ＷＡとは独立して位置し、第１面Ｆ２１及び第２面Ｆ３２に付着し、部材２０と部材３０とを気密に接合している。複数のろう材ＷＡは、同一材料で形成されている。

図３は、図１及び図２に示したドリフト管３ｄの外壁ＯＷ３の一部を示す正面図である。
図３に示すように、複数の溶接部ＭＡは、ドリフト管３ｄの周方向において、互いに間隔を置いて位置している。溶接部ＭＡは、点在している。溶接溝ＭＧ１，ＭＧ２などの溶接溝ＭＧは、それぞれドリフト管３ｄの周方向に延在している。但し、本実施形態と異なり、溶接部ＭＡは、ドリフト管３ｄの周方向において、突出部ＥＡの全周にわたって連続的に形成されていてもよい。

図４は、図１に示した出力導波管５を示す断面図である。
図４に示すように、出力導波管５は空胴ＣＶ５を囲む内壁ＩＷ５と、内壁ＩＷ５の反対側の外壁ＯＷ５とを有している。内壁ＩＷ５は他の内壁として機能し、外壁ＯＷ５は他の外壁として機能している。なお、内壁ＩＷ５及び外壁ＯＷ５が出力導波管５の全体にわたっていることを示すため、図４において、複数の符号ＩＷ５、及び複数の符号ＯＷ５を付している。

出力導波管５は、第２管部として機能している。出力導波管５は、部材４０と、部材５０と、部材６０と、部材７０と、複数の溶接部ＭＢと、複数のろう材ＷＢとを備えている。部材４０は他の第１部材として機能し、部材５０は他の第２部材として機能している。出力導波管５は、各部材を各溶接部ＭＢ及び各ろう材ＷＢによって複数の部材が接合され形成されている。図４において、溶接部ＭＢとろう材ＷＢには異なる斜線を付している。

部材４０、部材５０、部材６０、及び部材７０は、それぞれ第１方向Ｘに延在し板状に形成され、それぞれ出力導波管５の内壁ＩＷ５及び外壁ＯＷ５を構成している。部材４０、部材５０、部材６０、及び部材７０は、一例として、銅又は銅合金によって形成されている。

出力導波管５を構成する隣り合う部材同士は、同様の手段及び手法にて接合されている。ここで、部材４０と部材５０との接合部に注目する。
溶接部ＭＢは、外壁ＯＷ５において、部材４０と部材５０との間に位置している。溶接部ＭＢは、部材４０と部材５０とをレーザ溶接又は電子ビーム溶接することにより形成されている。ろう材ＷＢは、空胴ＣＶ５と溶接部ＭＢとの間に位置している。ろう材ＷＢは、ろう材ＷＡと同一のろう材であり、例えば、ＢＡｇ−８である。

部材４０は、他の第１面として機能する面Ｆ４１を有している。面Ｆ４１は、溶接部ＭＢから連続的に延在し、ろう材ＷＢに接し、第３方向Ｚにおいて部材５０に対向している。面Ｆ４１には、第１方向Ｘに延在する他の第１溝ＷＧ４が形成されている。第１溝ＷＧ４は、製造時にろう材ＷＢの基材を収容するための溝であり、溶接部ＭＢから離れて位置している。図示した例では、面Ｆ４１は単個の第１溝ＷＧ４を有している。

部材５０は、他の第２面として機能する面Ｆ５２を有している。面Ｆ５２は、溶接部ＭＢから連続的に延在し、ろう材ＷＢに接し、部材５０が部材４０と嵌合される方向において面Ｆ４１と対向している。本実施形態において、面Ｆ５２は、第３方向Ｚにおいて面Ｆ４１に対向している。面Ｆ５２には、他の第２溝ＷＧ５が形成されている。第２溝ＷＧ５は、第１溝ＷＧ４と対向している。

図示した例では、面Ｆ４１には単個の第１溝ＷＧ４が形成されているが、面Ｆ４１には、複数の第１溝ＷＧ４が内壁ＩＷ５から外壁ＯＷ５に向かう方向に間隔を置いて設けられていてもよい。その場合、面Ｆ５２には第１溝ＷＧ４とペアとなるように第２溝ＷＧ５形成されていればよい。本実施形態において、第１溝ＷＧ４が他の収容溝として機能し、第２溝ＷＧ５が他の対向溝として機能している。

融解したろう材ＷＢの基材が、毛細管現象により第１溝ＷＧ４から部材４０と部材５０との間に拡散し、部材４０と部材５０とを気密に接合することで、空胴ＣＶ５の気密性が保たれる。なお、第１溝ＷＧ４及び第２溝ＷＧ５にろう材ＷＢが残らないことが望ましい。部材４０と部材５０との間に位置するろう材ＷＢは、面Ｆ４１及び面Ｆ５２に付着し、部材４０と部材５０とを気密に接合している。

なお、本実施形態と異なるが、第２溝ＷＧ５が収容溝として機能し、第１溝ＷＧ４が対向溝として機能してもよい。何れにおいても、互いに対向する第１溝ＷＧ４及び第２溝ＷＧ５のうち、一方が収容溝であり、他方が対向溝であればよい。

部材４０は外壁ＯＷ５に形成された溶接溝ＭＧ４を有し、部材５０は外壁ＯＷ５に形成された溶接溝ＭＧ５を有している。溶接溝ＭＧ４及びＭＧ５は、それぞれ第２方向Ｙに凹んだ凹部である。溶接溝ＭＧ４と溶接溝ＭＧ５とは、溶接部ＭＢを挟んで隣り合っている。溶接部ＭＢは、溶接溝ＭＧ４と溶接溝ＭＧ５との間に位置している。突出部ＥＢは、部材４０の溶接溝ＭＧ４より部材５０側の部分と部材５０の溶接溝ＭＧ５より部材４０側の部分とによって形成されている。突出部ＥＢは、第１方向Ｘに延在した直線状の凸部である。溶接部ＭＢは、突出部ＥＢに形成されている。

また、本実施形態において、ろう材ＷＢは、第２方向Ｙに対向する部材４０と部材５０との隙間にも位置している。なお、ろう材ＷＢは、第２方向Ｙに対向する部材４０と部材５０との隙間にのみ位置していてもよい。
部材４０と部材５０とが第２方向Ｙに嵌合される場合、第１溝ＷＧ４が形成された面Ｆ４１と第２溝ＷＧ５が形成された面Ｆ５２とは第２方向Ｙに対向していてもよい。

なお、部材４０と部材７０との接合、部材６０と部材５０との接合、部材６０と部材７０との接合は、それぞれ部材４０と部材５０との接合と同様の手段及び手法にて行われている。

図５は、図１及び図４に示した出力導波管５の外壁ＯＷ５の一部を示す側面図である。図５に示すように、複数の溶接部ＭＢは、第１方向Ｘにおいて、互いに間隔を置いて位置している。溶接溝ＭＧ４及びＭＧ５はそれぞれ第１方向Ｘに延在している。但し、本実施形態と異なり、溶接部ＭＢは、第１方向Ｘにおいて、出力導波管５の全長にわたって連続的に形成されていてもよい。
クライストロン１００は、上記のように構成されている。

次に、クライストロン１００の製造方法について説明する。
図２及び図６に示すように、高周波相互作用部３のドリフト管３ｄの製造が開始されると、まず、部材１０、部材２０、部材３０などの複数の部材と、ろう材ＷＡの基材ＷＡ１とを用意し、その後、これらをドリフト管３ｄに組み立てる。ここでは、基材ＷＡ１として、ワイヤ状に形成された弾性のろう材（ワイヤろう）を用意する。

続いて、第１溝ＷＧ１及び第２溝ＷＧ２の一方の溝である収容溝に基材ＷＡ１を配置する。本実施形態において、収容溝である第１溝ＷＧ１にワイヤろうを配置する。その後、第３方向Ｚにおいて、第１面Ｆ１１と第２面Ｆ２２とが対向し、第１溝ＷＧ１と第２溝ＷＧ２とが対向するように、部材２０及び部材１０を嵌合させる。

ここで、収容溝である第１溝ＷＧ１において、幅をａ、深さをｂとする。第１溝ＷＧ１の断面形状は四角形である。幅ａは、部材１０（ドリフト管３ｄ）の半径方向における第１溝ＷＧ１の長さである。深さｂは、第３方向Ｚにおける第１溝ＷＧ１の長さである。すると、深さｂは、幅ａの０．５倍を超え、幅ａの０．７倍未満である（０．５ａ＜ｂ＜０．７ａ）。

また、収容溝である第１溝ＷＧ１に配置するろう材ＷＡの基材ＷＡ１は、ワイヤろうであり、真円の断面形状を有している。ここで、基材ＷＡ１の断面における直径をｃとする。直径ｃは、幅ａより僅かに小さい。詳しくは、直径ｃは、幅ａの０．９倍以上であり、幅ａ未満である（０．９ａ≦ｃ＜ａ）。

対向溝である第２溝ＷＧ２において、深さをｄとする。第２溝ＷＧ２の断面形状は四角形である。深さｄは、第３方向Ｚにおける第２溝ＷＧ２の長さである。例えば、第２溝ＷＧ２は、深さｄ以外、第１溝ＷＧ１と同様の形状を有している。すると、直径ｃは、深さｂと深さｄの和未満である方が望ましい。すなわち、ｃ＜（ｂ＋ｄ）である方が望ましい。ここで、ｃ≒ａであるため、ａ＜（ｂ＋ｄ）である方が望ましい。なぜなら、部材２０及び部材１０を嵌合させた際、第２溝ＷＧ２の底面に基材ＷＡ１が当接し、基材ＷＡ１に部材２０などの荷重が加わっていると、基材ＷＡ１が溶けた際に部材２０と部材１０の隙間が変化し、ドリフト管３ｄの寸法誤差が大きくなってしまうためである。

続いて、部材１０と部材２０とを外壁ＯＷ３の突出部ＥＡにおいてレーザ溶接又は電子ビーム溶接にて溶接する。同様に、各部材同士を嵌合及び溶接していき、部材同士が仮固定されたドリフト管３ｄを形成する。第１溝ＷＧは溶接部ＭＡから離れているため、第１溝ＷＧ内のワイヤろう（ろう材ＷＡの基材）は溶けていない。また、溶接部ＭＡは突出部ＥＡに形成することができるため、レーザビームや電子ビームを効率よく照射することができる。

図４に示すように、出力導波管５の製造が開始されると、まず、部材４０と、部材５０と、部材６０と、部材７０と、ろう材ＷＢとを用意し、その後、これらを出力導波管５に組み立てる。ここでは、ろう材ＷＢの基材として、ワイヤ状に形成された弾性のろう材（ワイヤろう）を用意する。

出力導波管５を組み立てる際、部材４０及び部材５０に注目すると、部材４０の第１溝ＷＧ４内にワイヤろうを設け、第３方向Ｚにおいて部材４０の面Ｆ４１と部材５０の面Ｆ５２とが対向するように、部材４０と部材５０とを篏合させる。
図示しないが、出力導波管５においても、収容溝である第１溝ＷＧ４において、幅は上記ａであり、深さは上記ｂである。ろう材ＷＢの基材の断面における直径は上記ｃである。対向溝である第２溝ＷＧ５において、深さは上記ｄである。すると、出力導波管５に関しても、０．５ａ＜ｂ＜０．７ａであり、０．９ａ≦ｃ＜ａである。また、出力導波管５に関しても、ｃ＜（ｂ＋ｄ）である方が望ましく、ａ＜（ｂ＋ｄ）である方が望ましい。

続いて、部材４０と部材５０とを外壁ＯＷ５の突出部ＥＢにおいてレーザ溶接又は電子ビーム溶接にて溶接する。同様に、各部材同士を溶接していき、部材同士が仮固定された出力導波管５を形成する。第１溝ＷＧ４は溶接部ＭＢから離れているため、第１溝ＷＧ４内のワイヤろう（ろう材ＷＢの基材）は溶けていない。また、溶接部ＭＢは突出部ＥＢに形成することができるため、レーザビームや電子ビームを効率よく照射することができる。

上記のようにドリフト管３ｄ及び出力導波管５を組み立てた後、ドリフト管３ｄと出力導波管５との間にワイヤろうを配置し、ドリフト管３ｄと出力導波管５とを、図１に示すドリフト管３ｄの空胴ＣＶ３と出力導波管５の空胴ＣＶ５とが穴部Ｏにおいて連結するようにレーザ溶接又は電子ビーム溶接にて溶接し、クライストロン１００を組み立てる。ドリフト管３ｄと出力導波管５との間に配置するワイヤろうとしては、ろう材ＷＡの基材及びろう材ＷＢの基材と同じＢＡｇ−８を使用している。

クライストロン１００を組み立てた後、クライストロン１００を加熱する。その際、例えば、クライストロン１００を電気炉の内部に搬入し、クライストロン１００を加熱し、各々のワイヤろう（基材）が融解する温度まで加熱する。本実施形態において、面Ｆ２２が重力方向を向くようにクライストロン１００が配置されているが、面Ｆ１１が重力方向を向くようにクライストロン１００が配置されていてもよい。なぜなら、第１溝ＷＧ１の内面と基材ＷＡ１との間に摩擦力が働き、クライストロン１００の姿勢を変えても、第１溝ＷＧ１に対する基材ＷＡ１の相対位置は殆ど変わらないためである。
図７に示すように、ドリフト管３ｄの部材１０，２０に注目すると、ろう材ＷＡの基材ＷＡ１が、毛細管現象により第１溝ＷＧ１から部材１０と部材２０との隙間に拡散する。

その後、ろう材ＷＡの加熱を終了する。このような１回のろう付け（加熱）により、例えば、ろう材ＷＡを面Ｆ１１及び面Ｆ２２に付着させ、ろう材ＷＡによって部材１０と部材２０とを気密に接合することができる。ろう材ＷＡを面Ｆ２１及び面Ｆ３２に付着させ、ろう材ＷＡによって部材２０と部材３０とを気密に接合することができる。

また、ろう材ＷＢを面Ｆ４１及び面Ｆ５２に付着させ、ろう材ＷＢによって部材４０と部材５０とを気密に接合することができる。ろう材ＷＢによって、部材５０と部材６０、部材６０と部材７０、部材７０と部材４０のそれぞれを気密に接合することができる。また、ドリフト管３ｄと出力導波管５とを気密に接合することができる。
図８に示すように、ドリフト管３ｄの部材１０，２０に注目すると、ろう材ＷＡは、第１溝ＷＧ１や第２溝ＷＧ２に残っていない。

上記のように構成された一実施形態に係るクライストロン１００、及びクライストロン１００の製造方法によれば、ドリフト管３ｄの内部や出力導波管５の内部を電波が伝送するため、隣り合った部材どうしの嵌合面に隙間があると高周波電流による放電が発生し、クライストロン１００の動作が不安定になる原因になる。そこで、本実施形態において、ろう材ＷＡ又はろう材ＷＢを利用し、部材同士をろう接により接合している。

第１溝ＷＧ１にセットしたろう材ＷＡが確実に第１溝ＷＧ１から流れ出て部材と部材の隙間に拡散するようにするためには、第１溝ＷＧ１の形状を適切に設計する必要がある。第１溝ＷＧ１にセットした基材ＷＡ１を溶かしたとき、液体になったろう材ＷＡはセットされていた第１溝ＷＧ１の壁面に濡れる。ろう材ＷＡが部材と部材の隙間へ流れだすためには、第１溝ＷＧ１の深さｂが重要になる。

第１溝ＷＧ１の深さｂが大きすぎると、溶けたろう材ＷＡが第１溝ＷＧ１を這い上がっても部材と部材の隙間に到達できないことがある。一方、第１溝ＷＧ１の深さｂが小さすぎると、第１溝ＷＧ１に基材ＷＡ１をセットし難かったり、セットした基材ＷＡ１が外れたりする。溶けたろう材ＷＡが第１溝ＷＧ１をどの位まで充たすのかは、ろう材ＷＡと第１溝ＷＧ１の断面積を計算することで推定することができる。

図６において、基材ＷＡ１の断面積が第１溝ＷＧ１の断面積より大きければ、溶けたろう材ＷＡは、第１溝ＷＧ１からあふれ、毛細管現象により、面Ｆ１１と面Ｆ２２の隙間を拡散し、第１溝ＷＧ１に残ることはない。基材ＷＡ１の直径ｃと第１溝ＷＧ１の幅ａの関係に注目すると、ａ＞ｃでなければ、基材ＷＡ１を第１溝ＷＧ１の内部にセットできない。

ここで、基材ＷＡ１の断面積はπ（ｃ／２）^２である。第１溝ＷＧ１の断面積は、幅ａと深さｂの積であり、ａｂである。基材ＷＡ１の断面積を第１溝ＷＧ１の断面積より大きくするには、π（ｃ／２）^２＞ａｂであればよい。計算すると、０．７８５ｃ^２＞ａｂとなる。また、直径ｃが幅ａより僅かに小さいことから、直径ｃを幅ａに近似する。すると、０．７８５ａ^２＞ａｂとなり、０．７８５ａ＞ｂとなり、０．７ａ＞ｂとなる。

一方、第１溝ＷＧ１に基材ＷＡ１をセットするときの作業性から、第１溝ＷＧ１の深さｂは基材ＷＡ１の半径ｃ／２より大きい方が望ましいため、ｂ＞ｃ／２である。直径ｃを幅ａに近似すると、ｂ＞ａ／２（すなわち、ｂ＞０．５ａ）となる。

従って、０．５ａ＜ｂ＜０．７ａである。ろう材ＷＡは、第１溝ＷＧ１からあふれ、部材１０と部材２０とを良好に接合することができる。上記のことは、ドリフト管３ｄだけではなく、出力導波管５に関しても同様である。これにより、製品歩留まりの高いクライストロン１００及びクライストロン１００の製造方法を得ることができる。また、製造歩留まりの高いクライストロン１００及びクライストロン１００の製造方法を得ることができる。

基材ＷＡ１が面Ｆ１１からはみ出るため、面Ｆ２２に第２溝ＷＧ２を形成している。ａ＜（ｂ＋ｄ）である。基材ＷＡ１に起因して面Ｆ１１と面Ｆ２２の隙間の大きさにばらつきが生じる事態を回避することができるため、高い寸法精度でドリフト管３ｄ及び出力導波管５を製造することができる。

ドリフト管３ｄを製造する際に使用するろう材ＷＡは全て同一材料であり、出力導波管５を製造する際に使用するろう材ＷＢは全て同一材料である。さらに、ろう材ＷＡ及びろう材ＷＢは同一材料である。１種類のろう材のみ使用することで、１回のろう付けのみでクライストロン１００を組み立てることができる。融点の異なる複数の種類のろう材を使用して複数回のろう付けを必要とするクライストロンと比較して、製造時間（リードタイム）を短縮することができ、安価に製造することができる。

高周波相互作用部３や出力導波管５において、部材の間にはろう材ＷＡ又はＷＢが位置している。ろう材により、部材の間に形成され得る空間を低減することができる。そのため、部材の間にろう材が存在していない場合と比較して、クライストロン１００の動作を安定させることができ、コンダクタンスの低下を抑制することができ、空胴における真空度の低下を抑制することができる。
なぜなら、高周波相互作用部３や出力導波管５の部材表面には高周波電流が流れるため、部材の間にろう材が存在していない場合、高周波放電が発生し、クライストロン１００の動作が不安定になるためである。また、部材の間にろう材が存在していない場合、その隙間の部分のコンダクタンスが低下するためである。また、部材の間にろう材が存在していない場合、その隙間に存在する残留ガスにより、空胴における真空度の低下を招くことになるためである。

（比較例１）
次に、比較例１に係るクライストロン１００について説明する。
図９に示すように、深さｂが幅ａと実質的に同一である点（ａ≒ｂ）で、本比較例１に係るクライストロン１００は上記実施形態と相違している。比較例１では、基材ＷＡ１の断面積は第１溝ＷＧ１の断面積より小さい。そのため、基材ＷＡ１を溶かした際、ろう材ＷＡが、第１溝ＷＧ１に留まり、部材１０と部材２０との間に拡散しない恐れがある。

（比較例２）
次に、比較例２に係るクライストロン１００について説明する。
図１０に示すように、面Ｆ１１と面Ｆ２２との間に挟まれるようにろう材の基材ＷＡ１をセットする点で、本比較例２に係るクライストロン１００は上記実施形態と相違している。比較例２では、面Ｆ１１及び面Ｆ２２に溝が形成されていない。基材ＷＡ１は、シート状のろう材である。

本比較例２においても、面Ｆ１１と面Ｆ２２との間に確実にろう材ＷＡを設けることができる。しかしながら、ろう材の基材ＷＡ１に荷重が加わるため、ろう材の基材ＷＡ１が溶けた際、ろう材ＷＡの厚みが小さくなり、ドリフト管３ｄの内寸法が変化する恐れがある。上記のことは、出力導波管５に関しても同様である。

なお、本発明の上記実施形態を説明したが、上記の実施形態は、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。上記の新規な実施形態は、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。上記の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。

例えば、ろう材ＷＡ，Ｗｂは、ＢＡｇ−８に限らず、ＢＡｇ−８以外のろう材であってもよい。ろう材ＷＡと、ろう材ＷＢは、互いに異なるろう材（互いに融点の異なるろう材）であってもよい。
ドリフト管３ｄや出力導波管５を製造する際に行った溶接は、必須ではなく、必要に応じて行えばよい。

本実施形態は、上記クライストロン１００及びクライストロン１００の製造方法に限らず、各種のマイクロ波管及びマイクロ波管の製造方法に適用可能である。

１…電子銃部、２…コレクタ、３…高周波相互作用部、３ｄ…ドリフト管、
４…集束磁界ユニット、５…出力導波管、ＩＷ…内壁、ＯＷ…外壁、ＣＶ…空胴、
１０，２０，３０，４０，５０，６０，７０…部材、Ｆ…面、ＷＧ…溝、
ＷＡ，ＷＢ…ろう材、ＷＡ１…基材、ＭＡ，ＭＢ…溶接部、ａ…幅、ｂ，ｄ…深さ、
ｃ…直径、Ｘ…第１方向、Ｙ…第２方向、Ｚ…第３方向。

Claims (11)

1. 空胴を囲む内壁と、前記内壁の反対側の外壁と、を有する第１管部を備え、
   前記第１管部は、
   それぞれ金属によって形成され、それぞれ前記内壁の一部及び前記外壁の一部を構成する第１部材及び第２部材と、
   前記第１部材と前記第２部材との間に位置するろう材と、を備え、
   前記第１部材は、第１面と、前記第１面に形成された第１溝と、を有し、
   前記第２部材は、前記第１部材と嵌合される方向において前記第１面と対向した第２面と、前記第２面に形成され前記第１溝と対向した第２溝と、を有し、
   前記ろう材は、前記第１面及び前記第２面に付着し、前記第１部材と前記第２部材とを気密に接合し、
   前記第１溝及び前記第２溝の一方は収容溝であり、他方は対向溝であり、
   前記収容溝において、幅をａ、深さをｂ、とした場合、
   ０．５ａ＜ｂ＜０．７ａである、
   マイクロ波管。
2. 前記対向溝において、深さをｄ、とした場合、
   ａ＜（ｂ＋ｄ）である、
   請求項１に記載のマイクロ波管。
3. 前記第１部材は、前記第１溝を含む２個以上の第１溝をさらに有し、
   前記２個以上の第１溝は、それぞれ前記第１面に形成され、前記内壁から前記外壁に向かう方向に間隔を置いて設けられ、
   前記第２部材は、前記第２溝を含む２個以上の第２溝をさらに有し、
   前記２個以上の第２溝は、それぞれ前記第２面に形成され、前記第１溝に一対一で対向し、
   互いに対向する前記第１溝及び前記第２溝の一方は収容溝であり、他方は対向溝であり、
   各々の前記収容溝において、幅は前記ａであり、深さは前記ｂである、
   請求項１に記載のマイクロ波管。
4. 前記第１管部は、
   金属によって形成され、前記内壁の一部及び前記外壁の一部を構成する第３部材と、
   前記第２部材と前記第３部材との間に位置するろう材と、をさらに備え、
   前記第２部材は、前記第２面と異なる第１面と、前記第２部材の前記第１面に形成された第１溝と、を有し、
   前記第３部材は、前記第２部材と嵌合される方向において前記第２部材の前記第１面と対向した第２面と、前記第３部材の前記第２面に形成され前記第１溝と対向した第２溝と、を有し、
   前記ろう材は、前記第２部材の前記第１面及び前記第３部材の前記第２面に付着し、前記第２部材と前記第３部材とを気密に接合し、
   互いに対向する前記第１溝及び前記第２溝の一方は収容溝であり、他方は対向溝であり、
   各々の前記収容溝において、幅は前記ａであり、深さは前記ｂである、
   請求項１に記載のマイクロ波管。
5. 前記複数のろう材は、同一材料で形成されている、
   請求項４に記載のマイクロ波管。
6. 前記ろう材は、ＢＡｇ−８である、
   請求項１に記載のマイクロ波管。
7. 前記外壁に位置し、前記第１部材と前記第２部材とを溶接した溶接部をさらに備える、
   請求項１に記載のマイクロ波管。
8. 電子銃部と、
   コレクタと、
   前記電子銃部と前記コレクタとの間に位置するドリフト管を備えている高周波相互作用部と、
   前記高周波相互作用部の外周を囲み、磁石もしくはコイルを有する集束磁界ユニットと、
   前記高周波相互作用部に接合された出力導波管と、をさらに備え、
   前記ドリフト管又は前記出力導波管は、前記第１管部によって構成されている、
   請求項１乃至７の何れか１項に記載のマイクロ波管。
9. 他の空胴を囲む他の内壁と、前記他の内壁の反対側の他の外壁と、を有する第２管部を備え、
   前記第２管部は、
   それぞれ金属によって形成され、それぞれ前記他の内壁の一部及び前記他の外壁の一部を構成する他の第１部材及び他の第２部材と、
   前記他の第１部材と前記他の第２部材との間に位置するろう材と、を備え、
   前記他の第１部材は、他の第１面と、前記他の第１面に形成された他の第１溝と、を有し、
   前記他の第２部材は、前記他の第１部材と嵌合される方向において前記他の第１面と対向した他の第２面と、前記他の第２面に形成され前記他の第１溝と対向した他の第２溝と、を有し、
   前記ろう材は、前記他の第１面及び前記他の第２面に付着し、前記他の第１部材と前記他の第２部材とを気密に接合し、
   前記他の第１溝及び前記他の第２溝の一方は他の収容溝であり、他方は他の対向溝であり、
   前記他の収容溝において、幅は前記ａであり、深さは前記ｂであり、
   前記ドリフト管は、前記第１管部によって構成され、
   前記出力導波管は、前記第２管部によって構成されている、
   請求項８に記載のマイクロ波管。
10. 空胴を囲む内壁と、前記内壁の反対側の外壁と、を有する第１管部を備えるマイクロ波管の製造方法において、
    それぞれ金属によって形成され、それぞれ前記内壁の一部及び前記外壁の一部を構成する第１部材及び第２部材を用意し、ここで、前記第１部材は、第１面と、前記第１面に形成された第１溝と、を有し、前記第２部材は、第２面と、前記第２面に形成された第２溝と、を有し、
    前記第１溝及び前記第２溝の一方の溝である収容溝にろう材の基材を配置し、
    前記基材を配置した後、前記第１面と前記第２面とが対向し、前記第１溝と前記第２溝とが対向するよう、前記第２部材及び前記第１部材を嵌合し、
    前記嵌合した後、前記基材を融解し前記第１面及び前記第２面に付着させ、前記ろう材によって前記第１部材と前記第２部材とを気密に接合し、
    前記収容溝において、幅をａ、深さをｂ、とした場合、
    ０．５ａ＜ｂ＜０．７ａである、
    マイクロ波管の製造方法。
11. 前記収容溝に配置する前記ろう材の基材は、ワイヤ状に形成されたろう材であり、真円の断面形状を有し、
    前記基材の断面における直径をｃとした場合、
    ０．９ａ≦ｃ＜ａである、
    請求項１０に記載のマイクロ波管の製造方法。

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