JP2892151B2 - ジャイロトロン装置 - Google Patents
ジャイロトロン装置Info
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- JP2892151B2 JP2892151B2 JP2323747A JP32374790A JP2892151B2 JP 2892151 B2 JP2892151 B2 JP 2892151B2 JP 2323747 A JP2323747 A JP 2323747A JP 32374790 A JP32374790 A JP 32374790A JP 2892151 B2 JP2892151 B2 JP 2892151B2
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- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
- H01J25/025—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path
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- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/36—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
- H01J23/54—Filtering devices preventing unwanted frequencies or modes to be coupled to, or out of, the interaction circuit; Prevention of high frequency leakage in the environment
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/10—Nuclear fusion reactors
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- Microwave Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、準光学的モード変換器を内蔵したジャイロ
トロン装置に関する。
トロン装置に関する。
（従来の技術） 核融合炉のブラズマを加熱する手段として、ミリ波帯
の電磁波を用いる方法が検討されている。そして、ミリ
波帯の大電力高周波発振源として回廊モードのジャイロ
トロン装置が有望視されている。
の電磁波を用いる方法が検討されている。そして、ミリ
波帯の大電力高周波発振源として回廊モードのジャイロ
トロン装置が有望視されている。
しかし、回廊モードは導波管での伝送損失が大きい。
このため、発振源から数10メートル離れた核融合炉まで
の大電力伝送には不向きである。
このため、発振源から数10メートル離れた核融合炉まで
の大電力伝送には不向きである。
そこで、このような不具合を解消するための１つの方
法として、回廊モードミリ波を平行ビーム状に変換し、
これを反射鏡で集束、発散させながら準光学的に伝送す
ることが提案されている。この方法では回廊モードを平
行ビーム状に変換するために、たとえばVlasov,S.N.et
al.,1975,Radio Engineering and Electronic Physics,
vol.21,No.10,pp.14−17、または、電子情報通信学会技
術研究報告VoL.88,No.67,MW88−８に示されているよう
な準光学的モード変換器（反射型アンテナ、VLASOV Con
verter）を使用する。また、他の１つの方法として、特
願平１−83506号に示されているように、ミリ波ビーム
を収束させる形状の反射器を備えた準光学的モード変換
器を用いて伝送損失の少ない導波管モードに変換して伝
送することが提案されている。
法として、回廊モードミリ波を平行ビーム状に変換し、
これを反射鏡で集束、発散させながら準光学的に伝送す
ることが提案されている。この方法では回廊モードを平
行ビーム状に変換するために、たとえばVlasov,S.N.et
al.,1975,Radio Engineering and Electronic Physics,
vol.21,No.10,pp.14−17、または、電子情報通信学会技
術研究報告VoL.88,No.67,MW88−８に示されているよう
な準光学的モード変換器（反射型アンテナ、VLASOV Con
verter）を使用する。また、他の１つの方法として、特
願平１−83506号に示されているように、ミリ波ビーム
を収束させる形状の反射器を備えた準光学的モード変換
器を用いて伝送損失の少ない導波管モードに変換して伝
送することが提案されている。
このような方法で伝送するときに用いられる準光学的
モード変換器は、その一部または全部をジャイロトロン
装置に内蔵することが可能である。
モード変換器は、その一部または全部をジャイロトロン
装置に内蔵することが可能である。
ところで、上述した準光学的モード変換器を内蔵した
回廊モードジャイロトロン装置は第３図に示すように構
成される。すなわち、このジャイロトロン装置では、電
子銃１で生成された旋回電子ビーム２を空胴共振器３へ
導いて発振を行なわせる。そして、空胴共振器３で生成
されたミリ波を空胴共振器３に接続された円形導波管４
を介して放射器５と反射器６とからなる反射型モード変
換器、つまり準光学的モード変換器７へ導き、この準光
学的モード変換器７を通ったミリ波ビーム８を出力窓９
を介して外部へ送出する。なお、図中10は真空状態を保
持するための器壁を示し、11は旋回電子ビーム２の生成
に必要な磁界を印加するための電磁石を示し、12は発振
に必要な磁界を印加するための電磁石を示し、13は電子
ビームを回収するための電子ビームコレクタを示してい
る。
回廊モードジャイロトロン装置は第３図に示すように構
成される。すなわち、このジャイロトロン装置では、電
子銃１で生成された旋回電子ビーム２を空胴共振器３へ
導いて発振を行なわせる。そして、空胴共振器３で生成
されたミリ波を空胴共振器３に接続された円形導波管４
を介して放射器５と反射器６とからなる反射型モード変
換器、つまり準光学的モード変換器７へ導き、この準光
学的モード変換器７を通ったミリ波ビーム８を出力窓９
を介して外部へ送出する。なお、図中10は真空状態を保
持するための器壁を示し、11は旋回電子ビーム２の生成
に必要な磁界を印加するための電磁石を示し、12は発振
に必要な磁界を印加するための電磁石を示し、13は電子
ビームを回収するための電子ビームコレクタを示してい
る。
しかしながら、上記のように構成されるジャイロトロ
ン装置にあっては次のような問題が発生する虞があっ
た。すなわち、一般的に、準光学的モード変換器７の回
折損失を零にすることは極めて困難である。このため、
円形導波管４を介して送り出されたミリ波の一部は、ジ
ャイロトロン装置から出ることができず、内部で乱反射
を繰返しながら蓄積される。そして、その一部が空胴共
振器３や電子銃１の位置まで到達する虞がある。もし、
ミリ波が空胴共振器３の位置まで到達すると、発振状態
に悪影響を与える虞がある。また、ミリ波が電子銃１の
位置まで到達すると、このミリ波によって電子銃１が加
熱され、電子銃１の温度コントロールが困難となる。こ
の結果、電子銃１のビーム出力が変化し、これが原因し
てジャイロトロン装置から出力されるミリ波エネルギが
変動し、プラズマの加熱制御に支障をきたす虞がある。
ン装置にあっては次のような問題が発生する虞があっ
た。すなわち、一般的に、準光学的モード変換器７の回
折損失を零にすることは極めて困難である。このため、
円形導波管４を介して送り出されたミリ波の一部は、ジ
ャイロトロン装置から出ることができず、内部で乱反射
を繰返しながら蓄積される。そして、その一部が空胴共
振器３や電子銃１の位置まで到達する虞がある。もし、
ミリ波が空胴共振器３の位置まで到達すると、発振状態
に悪影響を与える虞がある。また、ミリ波が電子銃１の
位置まで到達すると、このミリ波によって電子銃１が加
熱され、電子銃１の温度コントロールが困難となる。こ
の結果、電子銃１のビーム出力が変化し、これが原因し
てジャイロトロン装置から出力されるミリ波エネルギが
変動し、プラズマの加熱制御に支障をきたす虞がある。
（発明が解決しようとする課題） 上述の如く、準光学的モード変換器を内蔵したジャイ
ロトロン装置にあっては、準光学的モード変換器での回
折損失が原因して動作および出力が不安定になる虞があ
った。
ロトロン装置にあっては、準光学的モード変換器での回
折損失が原因して動作および出力が不安定になる虞があ
った。
そこで本発明は、準光学的モード変換器での回折損失
の影響を緩和でき、もって動作および出力の安定化を図
れるジャイロトロン装置を提供することを目的としてい
る。
の影響を緩和でき、もって動作および出力の安定化を図
れるジャイロトロン装置を提供することを目的としてい
る。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明は、空胴共振器で
生成された回廊モードのミリ波をモード変換する準光学
的モード変換器を内蔵したジャイロトロン装置におい
て、準光学的モード変換器の回折損失によって発生する
不要なミリ波を吸収するミリ波吸収手段を設けているこ
とを特徴としている。
生成された回廊モードのミリ波をモード変換する準光学
的モード変換器を内蔵したジャイロトロン装置におい
て、準光学的モード変換器の回折損失によって発生する
不要なミリ波を吸収するミリ波吸収手段を設けているこ
とを特徴としている。
ミリ波を吸収させるための具体的な手段としては、ミ
リ波を吸収し易い炭化珪素等の固体誘電体層をモード変
換器の周辺に設けたり、誘電体で形成された真空隔壁を
介してミリ波吸収流体をモード変換器の周辺に通流させ
たりすることが効果的である。
リ波を吸収し易い炭化珪素等の固体誘電体層をモード変
換器の周辺に設けたり、誘電体で形成された真空隔壁を
介してミリ波吸収流体をモード変換器の周辺に通流させ
たりすることが効果的である。
（作 用） 準光学的モード変換器の回折損失によって発生した不
要なミリ波は、ミリ波吸収手段によって吸収される。し
たがって、不要なミリ波によって発振動作や出力が不安
定になるのを防止することが可能となる。
要なミリ波は、ミリ波吸収手段によって吸収される。し
たがって、不要なミリ波によって発振動作や出力が不安
定になるのを防止することが可能となる。
（実施例） 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
第１図には本発明の一実施例に係るジャイロトロン装
置の概略構成が示されている。この図では第３図と同一
部分が同一符号で示されている。したがって、重複する
部分の詳しい説明は省略する。
置の概略構成が示されている。この図では第３図と同一
部分が同一符号で示されている。したがって、重複する
部分の詳しい説明は省略する。
この実施例に係るジャイロトロン装置が、従来のもの
と異なる点は、準光学的モード変換器７を収容する空間
を形成している器壁10の内周面で、準光学的モード変換
器７を取囲む領域およびミリ波ビーム８の送出を邪魔し
ない領域にミリ波を吸収し易い炭化珪素等の固体誘電体
層からなるミリ波吸収材層21を設けたものとなってい
る。
と異なる点は、準光学的モード変換器７を収容する空間
を形成している器壁10の内周面で、準光学的モード変換
器７を取囲む領域およびミリ波ビーム８の送出を邪魔し
ない領域にミリ波を吸収し易い炭化珪素等の固体誘電体
層からなるミリ波吸収材層21を設けたものとなってい
る。
このような構成であると、準光学的モード変換器７の
回折損失によって発生した不要なミリ波の大部分は、ミ
リ波吸収材層21によって吸収される。したがって、不要
なミリ波が、空胴共振器３や電子銃１に到達するのを抑
制でき、発振動作や出力の安定化を図ることができる。
回折損失によって発生した不要なミリ波の大部分は、ミ
リ波吸収材層21によって吸収される。したがって、不要
なミリ波が、空胴共振器３や電子銃１に到達するのを抑
制でき、発振動作や出力の安定化を図ることができる。
なお、ミリ波吸収材層21は器壁10の内側のどの位置に
設けてもよい。また、ミリ波吸収材層21の外側に、この
ミリ波吸収材層21を冷却するための冷却系を設けること
もできる。
設けてもよい。また、ミリ波吸収材層21の外側に、この
ミリ波吸収材層21を冷却するための冷却系を設けること
もできる。
第２図には本発明の別の実施例に係るジャイロトロン
装置の概略構成が示されている。この図では第１図と同
一部分が同一符号で示されている。したがって、重複す
る部分の詳しい説明は省略する。
装置の概略構成が示されている。この図では第１図と同
一部分が同一符号で示されている。したがって、重複す
る部分の詳しい説明は省略する。
この実施例では、準光学的モード変換器７を収容する
空間を形成している器壁10の内側で、かつミリ波ビーム
８の送出を邪魔しない領域に、器壁10とで環状の流路22
a,22bを形成する関係に誘電体で形成された真空隔壁23
a,23bを設けている。そして、流路22a,22bを流体導入管
24a,24bおよび流体排出管25a,25bに接続し、これらを通
して図示しない流体供給源で流路22a,22bに水や水蒸気
等の、いわゆるミリ波吸収流体を強制的に通流させるよ
うにしている。
空間を形成している器壁10の内側で、かつミリ波ビーム
８の送出を邪魔しない領域に、器壁10とで環状の流路22
a,22bを形成する関係に誘電体で形成された真空隔壁23
a,23bを設けている。そして、流路22a,22bを流体導入管
24a,24bおよび流体排出管25a,25bに接続し、これらを通
して図示しない流体供給源で流路22a,22bに水や水蒸気
等の、いわゆるミリ波吸収流体を強制的に通流させるよ
うにしている。
このような構成であると、準光学的モード変換器７の
回折損失によって発生した不要なミリ波の大部分は、誘
電体で形成された真空隔壁23a,23bを透過して流路22a,2
2b内に進み、ここでミリ波吸収流体に吸収される。した
がって、前記実施例と同様の効果が得られることにな
る。
回折損失によって発生した不要なミリ波の大部分は、誘
電体で形成された真空隔壁23a,23bを透過して流路22a,2
2b内に進み、ここでミリ波吸収流体に吸収される。した
がって、前記実施例と同様の効果が得られることにな
る。
この実施例の場合、真空隔壁23a,23bを炭化珪素等の
ようにミリ波を吸収し易い材料で形成してもよいし、ま
た内周面にミリ波を吸収し易い層を設けた金属材で形成
してもよい。いずれの場合も、流体を冷却材として用い
ることができる。
ようにミリ波を吸収し易い材料で形成してもよいし、ま
た内周面にミリ波を吸収し易い層を設けた金属材で形成
してもよい。いずれの場合も、流体を冷却材として用い
ることができる。
なお、流路22a,22bは器壁10により一部が形成される
必要はなく、別の真空隔壁部位を利用して形成すること
もできる。
必要はなく、別の真空隔壁部位を利用して形成すること
もできる。
上述した各実施例は、反射器６がミリ波ビームを収束
させる形状に形成された準光学的モード変換器７を内蔵
してなるジャイロトロン装置に本発明を適用している
が、本発明は縦方向の曲率が無限大の反射器を持つ準光
学的モード変換器を内蔵したジャイロトロン装置にも適
用できることは勿論である。
させる形状に形成された準光学的モード変換器７を内蔵
してなるジャイロトロン装置に本発明を適用している
が、本発明は縦方向の曲率が無限大の反射器を持つ準光
学的モード変換器を内蔵したジャイロトロン装置にも適
用できることは勿論である。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、準光学的モー
ド変換器の回折損失によって発生した不要なミリ波を吸
収することができるので、動作および出力を安定させる
ことができる。
ド変換器の回折損失によって発生した不要なミリ波を吸
収することができるので、動作および出力を安定させる
ことができる。
第１図は本発明の一実施例に係るジャイロトロン装置の
概略構成図、第２図は本発明の別の実施例に係るジャイ
ロトロン装置の概略構成図、第３図は従来のジャイロト
ロン装置の概略構成図である。 １……電子銃、２……電子ビーム、３……空胴共振器、
７……準光学的モード変換器、８……ミリ波ビーム、９
……出力窓、10……器壁、11,12……電磁石、13……電
子ビームコレクタ、21……ミリ波吸収材層、22a,22b…
…流路、23a,23b……真空隔壁。
概略構成図、第２図は本発明の別の実施例に係るジャイ
ロトロン装置の概略構成図、第３図は従来のジャイロト
ロン装置の概略構成図である。 １……電子銃、２……電子ビーム、３……空胴共振器、
７……準光学的モード変換器、８……ミリ波ビーム、９
……出力窓、10……器壁、11,12……電磁石、13……電
子ビームコレクタ、21……ミリ波吸収材層、22a,22b…
…流路、23a,23b……真空隔壁。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 満仲 義加 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭62−184740（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−195840（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 25/00
Claims (3)
- 【請求項１】空胴共振器で生成された回廊モードのミリ
波をモード変換する準光学的モード変換器を内蔵したジ
ャイロトロン装置において、上記準光学的モード変換器
の回折損失によって発生する不要なミリ波を吸収するミ
リ波吸収手段を設けてなることを特徴とするジャイロト
ロン装置。 - 【請求項２】前記ミリ波吸収手段は、前記準光学的モー
ド変換器の周辺に配置されてミリ波を吸収する固体誘電
体層を含んでいることを特徴とする請求項１に記載のジ
ャイロトロン装置。 - 【請求項３】前記ミリ波吸収手段は、前記準光学的モー
ド変換器の周辺に誘電体で形成された真空隔壁を介して
設けられた流路と、この流路を介してミリ波吸収流体を
流通させる手段とで構成されていることを特徴とする請
求項１に記載のジャイロトロン装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2323747A JP2892151B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ジャイロトロン装置 |
| US07/799,309 US5266868A (en) | 1990-11-27 | 1991-11-27 | Gyrotron including quasi-optical mode converter |
| FR919114680A FR2669772B1 (fr) | 1990-11-27 | 1991-11-27 | Gyrotron contenant un convertisseur de mode quasi-optique. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2323747A JP2892151B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ジャイロトロン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04192240A JPH04192240A (ja) | 1992-07-10 |
| JP2892151B2 true JP2892151B2 (ja) | 1999-05-17 |
Family
ID=18158171
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2323747A Expired - Lifetime JP2892151B2 (ja) | 1990-11-27 | 1990-11-27 | ジャイロトロン装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5266868A (ja) |
| JP (1) | JP2892151B2 (ja) |
| FR (1) | FR2669772B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6476558B2 (en) | 2000-05-29 | 2002-11-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mode converter and gyrotron tube provided with mode converter for converting mode of millimeter waves |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2688342B1 (fr) * | 1992-03-06 | 2001-10-05 | Thomson Tubes Electroniques | Tube electronique hyperfrequence. |
| GB9313265D0 (en) * | 1993-06-28 | 1993-08-11 | Eev Ltd | Electron beam tubes |
| JPH08102263A (ja) * | 1994-08-05 | 1996-04-16 | Japan Atom Energy Res Inst | ジャイロトロン装置 |
| JP4617420B2 (ja) * | 2000-11-22 | 2011-01-26 | 独立行政法人 日本原子力研究開発機構 | ジャイロトロン装置の製造方法 |
| US8963424B1 (en) | 2011-01-29 | 2015-02-24 | Calabazas Creek Research, Inc. | Coupler for coupling gyrotron whispering gallery mode RF into HE11 waveguide |
| CN108269723B (zh) * | 2016-12-30 | 2023-08-15 | 核工业西南物理研究院 | 一种四维可调大功率回旋管管座 |
| CN110749956B (zh) * | 2019-11-04 | 2020-07-03 | 兰州大学 | 一种兼容波分复用的可重构光模式转换器 |
| CN113345778B (zh) * | 2021-05-31 | 2023-09-26 | 安徽华东光电技术研究所有限公司 | 回旋管输能系统 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2096392B (en) * | 1981-04-06 | 1985-04-03 | Varian Associates | Collector-output for hollow beam electron tubes |
| US4371854A (en) * | 1981-04-27 | 1983-02-01 | Varian Associates, Inc. | Broadband high-power microwave window assembly |
| EP0141525B1 (en) * | 1983-09-30 | 1991-01-16 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Gyrotron device |
| JPS61153924A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Toshiba Corp | ジヤイロトロン装置 |
| ES2023680B3 (es) * | 1987-03-03 | 1992-02-01 | Centre De Rech En Physique Des Plasmas | Girotron de alto rendimiento para obtencion de ondas electromagneticas milimetricas o submilimetricas |
| JPH02261201A (ja) * | 1989-03-31 | 1990-10-24 | Toshiba Corp | 反射型モード変換器 |
| DE59006432D1 (de) * | 1990-01-15 | 1994-08-18 | Asea Brown Boveri | Quasi-optische Komponente für Mikrowellenstrahlung. |
-
1990
- 1990-11-27 JP JP2323747A patent/JP2892151B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-11-27 US US07/799,309 patent/US5266868A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-11-27 FR FR919114680A patent/FR2669772B1/fr not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6476558B2 (en) | 2000-05-29 | 2002-11-05 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Mode converter and gyrotron tube provided with mode converter for converting mode of millimeter waves |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5266868A (en) | 1993-11-30 |
| FR2669772A1 (fr) | 1992-05-29 |
| JPH04192240A (ja) | 1992-07-10 |
| FR2669772B1 (fr) | 1994-10-14 |
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