JP2804157B2 - Gyrotron device - Google Patents
Gyrotron deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はジャイロトロン装置に係り、特に安定動作
を確保する構成に関する。The present invention relates to a gyrotron device, and more particularly to a configuration for ensuring stable operation.
（従来の技術） ジャイロトロン装置は、周知のようにサイクロトロン
メーザ作用を動作原理とする電子管で、ミリ波からサブ
ミリ波帯における高周波大電力源として利用されつつあ
る。(Prior Art) As is well known, a gyrotron device is an electron tube whose operation principle is a cyclotron maser operation, and is being used as a high-frequency large power source in a millimeter wave to submillimeter wave band.
このようなジャイロトロン装置特に同軸型ジャイロト
ロン装置は、電子ビームを発生する電子銃部、螺旋運動
する電子ビームと相互作用を行なう共振空胴部、相互作
用を行なった後の電子ビームを捕捉するコレクタ部、電
磁波を外部に取出すと共に管内の真空を維持するように
気密封止された誘電体気密窓を備えた出力窓部、及び電
子ビームに螺旋運動を与える磁石等より構成されてい
る。このような同軸型ジャイロトロン装置では、動作時
に共振空胴部で発生して全てのマイクロ波電力は円形導
波路を伝播し、出力窓部での或る程度の反射を除き、出
力窓部から外部に出力される。Such a gyrotron device, particularly a coaxial gyrotron device, has an electron gun section for generating an electron beam, a resonance cavity section for interacting with a spirally moving electron beam, and capturing an electron beam after the interaction. It comprises a collector section, an output window section having a dielectric hermetically sealed window hermetically sealed so as to take out electromagnetic waves to the outside and maintain a vacuum in the tube, a magnet for giving a helical motion to the electron beam, and the like. In such a coaxial gyrotron device, during operation, all microwave power generated in the resonant cavity propagates through the circular waveguide and, except for some reflection at the output window, from the output window. Output to the outside.
ところで最近、ブラゾフ変換器によって電子ビームと
高周波の行路を分離することが可能なブラゾフ変換器内
蔵型ジャイロトロン装置が提案されている。この種のジ
ャイロトロン装置では、ブラゾフ変換器でモード変換さ
れた高周波を幾つかの反射鏡を用いて光学的に伝送し、
電子ビームとは別の方向例えば管軸に直交する方向に出
力している。Recently, a gyrotron device with a built-in Brazov converter capable of separating an electron beam and a high-frequency path by a Brazov converter has been proposed. In this type of gyrotron device, the high frequency mode-converted by the Brazov converter is optically transmitted using several reflecting mirrors,
The beam is output in a direction different from the electron beam, for example, a direction orthogonal to the tube axis.
（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来のブラゾフ変換器内蔵型ジャイロト
ロン装置では、モード変換後のサイドロープ電力の一部
や共振空胴部で発生した不要モード波は、出力窓部から
直接出力されることはなく、かなりの高電力のマイクロ
波が管内に蓄積され、共振空胴部での主モードの発振を
抑制する可能性がある。それによって不安定な動作に陥
る恐れがある。(Problems to be Solved by the Invention) In the conventional gyrotron device with a built-in Brazov converter as described above, a part of the side-lop power after the mode conversion and the unnecessary mode wave generated in the resonance cavity are output from the output window. There is no direct output from the part, and rather high power microwaves can accumulate in the tube and suppress main mode oscillations in the resonant cavity. This can lead to unstable operation.
この発明は、以上のような不都合を解消し、不安定動
作を抑制出来るジャイロトロン装置を提供することを目
的とする。An object of the present invention is to provide a gyrotron device that can solve the above-mentioned inconveniences and suppress unstable operation.
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、コレクタ部に補助誘電体窓が設けられる
と共に、その外部にダミーロード又は動作検知部材が設
けられたジャイロトロン装置である。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) The present invention is a gyrotron device in which an auxiliary dielectric window is provided in a collector portion, and a dummy load or an operation detecting member is provided outside the auxiliary dielectric window.
（作 用） この発明によれば、不要モード波を管外に取出し、管
内に蓄積されるのを未然に防止したり、管内アーク放電
等を検知して動作制御するなど、安定な動作を保つこと
が出来る。(Operation) According to the present invention, a stable operation is maintained by taking out unnecessary mode waves out of the tube and preventing it from being accumulated in the tube, or detecting an arc discharge in the tube and controlling the operation. I can do it.
（実施例） 以下、図面を参照して、この発明の一実施例を詳細に
説明する。Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
この発明のジャイロトロン装置は第１図に示すように
構成され、同図の符号１は中空電子ビームを発生する電
子銃部である。この電子銃部１の電子ビーム下流には、
次第に径小となるテーパ状電子ビーム導入部２が配置さ
れ、この電子ビーム導入部２の下流には、共振空胴部３
が連続的に設けられている。この共振空胴部３の下流に
は、ブラゾフ変換器４が設けられ、このブラゾフ変換器
４の下流に複数の反射鏡５、６、７が設けられ、最後の
反射鏡７に対応して気密窓８を有する高周波出力部９が
管軸に直交する方向に突設されている。更に、反射鏡７
の下流にはコレクタ部10が配置され、このコレクタ部10
の管軸方向のビーム下流には、補助誘電体窓11が設けら
れると共に、その外部にはチャンバ12を介して例えば水
負荷からなるダミーロード13が設けられ、不要モード波
を吸収させるように構成されている。又、チャンバ12の
一部には方向性結合器14が設けられ、この方向性結合器
14には周波数計15、可変抵抗減衰器16、検波器17等の動
作検知部材が接続されている。又、電子銃部１からブラ
ゾフ変換器４へかけての外側には、外部磁石18、19が配
置され、各部に所定の磁界を与えている。The gyrotron apparatus according to the present invention is configured as shown in FIG. 1, and reference numeral 1 in the figure denotes an electron gun unit for generating a hollow electron beam. Downstream of the electron beam from the electron gun section 1,
A tapered electron beam introducing section 2 having a gradually decreasing diameter is arranged, and a downstream of this electron beam introducing section 2 is a resonance cavity section 3.
Are provided continuously. Downstream of the resonance cavity 3, a Brazov converter 4 is provided, and a plurality of reflecting mirrors 5, 6, and 7 are provided downstream of the Brazov converter 4, and the airtightness corresponding to the last reflecting mirror 7 is provided. A high-frequency output section 9 having a window 8 is provided so as to project in a direction perpendicular to the tube axis. Further, the reflecting mirror 7
A collector unit 10 is arranged downstream of the
An auxiliary dielectric window 11 is provided downstream of the beam in the tube axis direction, and a dummy load 13 composed of, for example, a water load is provided outside the chamber via a chamber 12 so as to absorb unnecessary mode waves. Have been. Further, a directional coupler 14 is provided in a part of the chamber 12, and this directional coupler is provided.
Operation detecting members such as a frequency meter 15, a variable resistance attenuator 16, and a detector 17 are connected to 14. External magnets 18 and 19 are arranged outside from the electron gun unit 1 to the Brazov converter 4, and apply a predetermined magnetic field to each unit.
さて動作時には、電子銃部１から出射した電子ビーム
は、外部磁石18、19により発生した磁界及び電子銃部１
のアノード・カソード間に印加された電界により、サイ
クロトロン周波数を持つ旋回運動を行なうようになる。
そして、電子銃部１から共振空胴部３に向かって緩やか
に増大する磁界により旋回速度を増加させながら共振空
胴部３へ入射する。共振空胴部３において、励起された
高周波電磁界と相互作用を行ない、電子の運動エネルギ
は高周波エネルギに変換される。共振空胴部３で発生し
た高周波は、ブラゾフ変換器４によってガウシアンビー
ムに変換される。そして、反射鏡５、６、７により高周
波の進行方向を変えて、出力部９を通って外部回路へ導
かれる。この時、ブラゾフ変換器４で主ローブに変換さ
れなかった電力や共振空胴部３で発生した不要モード波
は、出力部９から直接出力されない。At the time of operation, the electron beam emitted from the electron gun 1 is caused by the magnetic field generated by the external magnets 18 and 19 and the electron gun 1
An electric field applied between the anode and the cathode causes a circular motion having a cyclotron frequency.
Then, the light enters the resonance cavity 3 while increasing the turning speed by the magnetic field that gradually increases from the electron gun 1 toward the resonance cavity 3. The resonant cavity 3 interacts with the excited high-frequency electromagnetic field, and the kinetic energy of the electrons is converted to high-frequency energy. The high frequency generated in the resonance cavity 3 is converted into a Gaussian beam by the Brazov converter 4. Then, the traveling direction of the high frequency wave is changed by the reflecting mirrors 5, 6, and 7, and is guided to an external circuit through the output unit 9. At this time, the power not converted into the main lobe by the Brazov converter 4 and the unnecessary mode wave generated in the resonance cavity 3 are not directly output from the output unit 9.
この発明では、これらの不要モード波は管内に蓄積さ
せないように、コレクタ部10の補助誘電体窓11から外部
へ取出されダミーロードに吸収される。従って、共振空
胴部３での主モードの発振に悪影響を与えることがな
い。In the present invention, these unnecessary mode waves are taken out of the auxiliary dielectric window 11 of the collector unit 10 and absorbed by the dummy load so as not to accumulate in the tube. Therefore, the main mode oscillation in the resonance cavity 3 is not adversely affected.
又、チャンバ12に到達した高周波を方向性結合器14を
介し、周波数計15、可変抵抗減衰器16、検波器17等より
なる計測器により検知し、管内マイクロ波の諸パラメー
タの測定に利用して動作を検知することが出来る。計測
系としては、スペクトラムアナライザー等、他の計測器
を使用することも出来る。Further, the high frequency reaching the chamber 12 is detected by a measuring instrument including a frequency meter 15, a variable resistance attenuator 16, a detector 17 and the like via a directional coupler 14, and is used for measuring various parameters of the microwave in the tube. Motion can be detected. Other measuring instruments such as a spectrum analyzer can be used as the measuring system.
尚、不要モード波を取出す補助誘電体窓11は、可能な
限り大きな口径とすることが有効である。又、同軸導波
路では、マイクロ波の伝送方向は管軸に対しθ＝sin-1l
c/kcであるから、ジャイロトロン装置の端部管軸上に設
けるのが有効である。It is effective that the auxiliary dielectric window 11 for extracting the unnecessary mode wave has a diameter as large as possible. In a coaxial waveguide, the direction of microwave transmission is θ = sin −1 l with respect to the tube axis.
Since it is c / kc, it is effective to provide it on the end tube axis of the gyrotron device.
（他の実施例） 第２図はこの発明の他の実施例を示したもので、上記
実施例と同様効果が得られる。(Other Embodiment) FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, and the same effects as in the above embodiment can be obtained.
即ち、補助誘電体窓20をサファイヤ等の透明窓とし、
この補助誘電体窓20の外側にチャンバ21を介して電磁波
吸収体即ちダミーロード22を設け、このダミーロード22
の近くにCCDカメラ、分光器、或いはＸ線測定器等の検
知部材23を設け、管内アーク、放出ガス、電子ビームパ
ラメータなどの諸量を観測・測定することも出来る。That is, the auxiliary dielectric window 20 is a transparent window such as sapphire,
An electromagnetic wave absorber, that is, a dummy load 22 is provided outside the auxiliary dielectric window 20 via a chamber 21.
A detection member 23 such as a CCD camera, a spectroscope, or an X-ray measurement device can be provided near the device to observe and measure various quantities such as arcs in the tube, emitted gas, and electron beam parameters.
［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、コレクタ部に
補助誘電体窓が設けられると共に、その外部にダミーロ
ード又は動作検知部材が設けられているので、不要モー
ド波の吸収により管内に蓄積されるのを未然に防止した
り、動作状態を検知して安定な動作を保つことが出来
る。[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, since the auxiliary dielectric window is provided in the collector portion and the dummy load or the operation detection member is provided outside the collector window, unnecessary mode waves are absorbed. Accumulation in the pipe can be prevented beforehand, and the operation state can be detected to maintain stable operation.
【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明の一実施例に係るジャイロトロン装置
を示す概略縦断面図、第２図はこの発明の他の実施例に
係るジャイロトロン装置を示す概略縦断面図である。 １……電子銃部、２……電子ビーム導入部、３……共振
空胴部、４……ブラゾフ変換器、５、６、７……反射
鏡、９……出力部、10……コレクタ部、11……補助誘電
体窓、13……ダミーロード。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a gyrotron apparatus according to one embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing a gyrotron apparatus according to another embodiment of the present invention. FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electron gun part, 2 ... Electron beam introduction part, 3 ... Resonant cavity part, 4 ... Brazoff converter, 5, 6, 7 ... Reflecting mirror, 9 ... Output part, 10 ... Collector Section, 11 ... Auxiliary dielectric window, 13 ... Dummy load.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 假家 強 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式 会社東芝 那須電子管工場内 (56)参考文献 特開 昭60−195840（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 25/00──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Tsuyoshi Kariya 1385-1 Shimoishigami, Otawara-shi, Tochigi Pref. Nasu Electron Tube Factory, Toshiba Corporation (56) References ) Surveyed field (Int.Cl. 6 , DB name) H01J 25/00
Claims (1)
の電子銃部の下流に設けられた共振空胴部と、この共振
空胴部の下流に設けられたコレクタ部と、このコレクタ
部と上記共振空胴部との間から電子ビーム進行方向と異
なる方向に電磁波を取出す手段とを備えてなるジャイロ
トロン装置において、 上記コレクタ部に補助誘電体窓が設けられると共に、そ
の外部にダミーロード又は動作検知部材が設けられてな
ることを特徴とするジャイロトロン装置。1. An electron gun for generating a hollow electron beam, a resonance cavity provided downstream of the electron gun, a collector provided downstream of the resonance cavity, and a collector provided below the resonance cavity. A gyrotron device comprising means for extracting an electromagnetic wave in a direction different from the traveling direction of the electron beam from between the resonance cavity and the resonance cavity. An auxiliary dielectric window is provided in the collector, and a dummy load is provided outside the auxiliary dielectric window. Alternatively, a gyrotron device provided with an operation detecting member.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15396590A JP2804157B2 (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Gyrotron device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP15396590A JP2804157B2 (en) | 1990-06-14 | 1990-06-14 | Gyrotron device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0447645A JPH0447645A (en) | 1992-02-17 |
| JP2804157B2 true JP2804157B2 (en) | 1998-09-24 |
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1990
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| JPH0447645A (en) | 1992-02-17 |
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