JP2904555B2 - ジャイロトロン装置 - Google Patents

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、電磁波ビームを光学的に方向変換して伝
送、放出出来るブラゾフ変換器内蔵型あるいは準光学型
ジャイロトロン装置に係り、特に管内のミラーを可動に
した構造に関する。

（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。

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部、及び電子
ビームに螺旋運動を与える磁石で構成されている。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
胴部で発生した全てのマイクロ波電力は円形導波路を伝
播し、出力部でのある程度の反射を除き、出力部から外
部に出力される。

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ミラーを用いて光学的に方向変換
して伝送し、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。

即ち、ブラゾフ変換器内蔵型ジャイロトロン装置の１
例を示すと第２図のようになり、同図の符号21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21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22が配置され、この電子ビーム導入部22の下
流には、共振空胴部23が連続的に設けられている。この
共振空胴部23の下流には、ブラゾフ変換器24が設けら
れ、このブラゾフ変換器24の下流に複数のミラー25、2
6、27が設けられ、最終段のミラー27に対応して気密窓2
8を有する高周波出力部29が管軸に直交する方向に突設
されている。更に、ミラー27の下流にはコレクタ部30が
配置されている。又、電子銃部21からブラゾフ変換器24
へかけての外側には、外部磁石31、32が配置され、各部
に所定の磁界を与えている。

さて動作時には、電子銃部21から出射した電子ビーム
は、外部磁石31、32により発生した磁界、及び、電子銃
部21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21から共振空胴部23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23へ入射する。共振空胴部23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23で
発生した高周波は、ブラゾフ変換器24によってガウシア
ンビームに変換される。そして、ミラー25、26、27によ
り電磁波ビームの進行方向を変えて、出力部29を通って
外部回路へ導かれる。この時、ブラゾフ変換器24で主ロ
ーブに変換されなかった成分や共振空胴部23で発生した
不要モード波は、出力部29から直接出力されない。

（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、動作条件により発振周波数が僅かに変化
する。又、共振空胴部23の製作精度により発振周波数が
変化すると、電磁波の放射角が変化し、高周波出力部29
の気密窓28における出力電磁波33の通過位置がずれる。
この出力電磁波33の位置ずれは、ブラゾフ変換器24から
気密窓８迄の光路長が長い程、顕著になる。ミラー25、
26、27系が固定されていると、上記の位置ずれを調整す
ることが出来ない。又、ミラー27は出力電磁波33の形
状、位相を調整するための曲面ミラーとすることがあ
り、上記の発振周波数ずれや組立て・ベーキング等によ
るミラー25、26、27系の配列ずれにより、曲面ミラーで
反射する伝送電磁波の位相がずれると、曲面ミラーの機
能を十分果たせなくなる。

この発明は、以上のような不都合を解消し、電磁波の
周波数ずれ、組立て・ベーキング等によるミラー系の配
列ずれ等による出力電磁波の位置ずれを未然に防止し得
るジャイロトロン装置を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、電子ビームを発生する電子銃部と、この
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に設けられた電子ビーム進行方
向と異なる方向に電磁波を取出すミラーとを備えてなる
ジャイロトロン装置において、ミラーが可動に構成さ
れ、その前後方向、回転方向あるいは傾斜角が管外から
微調整可能なジャイロトロン装置である。

（作用） この発明によれば、ミラーが可動にしてその前後方
向、回転方向あるいは傾斜角が装置外から微調整可能に
構成されているので、ジャイロトロンの動作状態に応じ
各ミラーで電磁波ビームの位置を調整し、電磁波の周波
数ずれ、ミラー系の配列ずれ等による出力電磁波の位置
ずれ等を補正することが出来る。

（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
説明するが、最終段ミラーを可動構成にした例について
説明する。

即ち、この発明のジャイロトロン装置における最終段
ミラー付近は第１図に示すように構成され、図中の符号
１は軸心に対し斜めに配置された最終段ミラーであり、
第２図のミラー27に相当するものである。この最終段ミ
ラー１の裏面には、ミラー中心２を中心にした半球状の
可動部３とそれを囲むミラー保持筒４が固着されてい
る。このミラー保持筒４は筒状ベロー５を介してジャイ
ロトロン取付けフランジ15に固定されている。つまり、
最終段ミラー１は、ミラー保持筒４及び筒状ベロー５を
介してジャイロトロン取付けフランジ15に固定されてい
ることになるが、ベロー５の伸縮性により最終段ミラー
１は可動になっており、後述のようにその前後方向、回
転方向あるいは傾斜角が装置外から微調整可能に構成さ
れている。

そして、ジャイロトロンの気密は最終段ミラー１、ミ
ラー保持筒４、筒状ベロー５及びフランジ15により維持
され、図においてフランジ15の左側が大気側にして、右
側がジャイロトロンの内部であり真空側となる。

更に、半球状の可動部３は、筒状可動部押さえ６に接
触して保持されている。即ち、この可動部押さえ６の一
端はミラー中心２を中心にした球面状にして、他端の鍔
部6aはボルト13及びナット14でジャイロトロン取付けフ
ランジ15に固定されている。可動部押さえ６の鍔部6aは
ジャイロトロンの外に露出しているが、この鍔部6aに球
面ガイド10とこれに接する球面ガイド押さえ11が設けら
れている。そして、可動部押さえ６の内側にはミラー可
動用レバー７が同軸的に設けられ、その一端が可動部３
に固着され、他端は球面ガイド10と球面ガイド押さえ11
を貫通してナット12により球面ガイド押さえ11に固定さ
れている。球面ガイド押さえ11もミラー中心２を中心に
した半球面状にして、ナット12を調整することにより最
終段ミラー１の位置を固定している。又、ミラー可動用
レバー７の途中には、筒状可動部押さえ６との間にスプ
リング８及びスプリング押さえナット９が設けられてい
る。この場合、スプリング８はミラー可動用レバー７に
取付けられたスプリング押さえナット９により、筒状可
動部押さえ６との間で圧縮することにより可動部３を筒
状可動部押さえ６に押し付ける方向に力を生じる。従っ
て、装置外からスプリング押さえナット９を調整するこ
とにより、最終段ミラー１に働く大気圧を相殺すると共
に、可動部３に働く力を調整することが出来る。

尚、このような機能を有するスプリング８を設けるこ
とは、この発明の請求範囲を限定するものではない。そ
して、この実施例では、スプリング８を圧縮してその反
作用を利用しているが、逆にスプリング８を引っ張る構
造とし、その反作用を利用する構造であっても良い。
又、スプリング８を用いないで、ナット12でミラー可動
用レバー７、可動部３、最終段ミラー１を可動部押さえ
６に押し付ける方向に引っ張る構造であっても良い。

以上の構造により、最終段ミラー１は３つの自由度で
移動可能となる。即ち、ナット14を調整し、可動部押さ
え６をｘ′方向に動かすことにより、最終段ミラー１は
ｘ方向に平行移動する。又、ミラー可動用レバー７をθ
あるいは′方向に動かすことにより、球面ガイド押さ
え11は球面ガイド10上を滑り、可動部３は可動部押さえ
６の半球面に沿って動き、最終段ミラー１はミラー中心
２を中心にそれぞれθあるいは方向に回転する。

尚、第１図において、最終段ミラー１の裏面周縁部と
ジャイロトロン取付けフランジ15との間に、ミラー保持
治具16、治具用ベロー17、治具用ボルト18、治具用ナッ
ト19が設けられているが、これらはベーキング時に焼き
付きを防ぐために、可動部押さえ６、ミラー可動用レバ
ー７、スプリング８、スプリング押さえナット９、球面
ガイド10、球面ガイド押さえ11、ナット12、ボルト13、
ナット14を取外した時や、スプリング押さえナット９を
調整する時などに、最終段ミラー１を固定するための治
具であり、最終段ミラー１の可動時にはボルト18を取外
すか、又は緩める。

又、第１図はベーキング時における焼き付きを防止す
るため、可動・接触部を取り外し可能とし、可動部に潤
滑油を使用出来るように可動部をジャイロトロン装置外
に設けた場合の一例である。この発明は、その役割を果
たせば、ベアリング、歯車、モータ等を用いた他の可動
構造である場合、可動部がジャイロトロン装置内部にあ
る場合等も包括するものであり、上記実施例に限定され
るものではない。

この発明のジャイロトロン装置は、上記説明の最終段
ミラーに限らず、他のミラーを同様に管外から動かすこ
とが出来るようにしてもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、ミラーが可動
にしてその前後方向、回転方向あるいは傾斜角が装置外
から微調整可能に構成されているので、ジャイロトロン
の動作状態に応じミラーと電磁波の位置を調整し、電磁
波の周波数ずれ、ミラー系の配列ずれ等による出力電磁
波の位置ずれを微細に補正することが出来る。

【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
の最終段ミラー付近を示す縦断面図、第２図は従来のジ
ャイロトロン装置の全体を示す概略縦断面図である。 １……最終段ミラー、３……可動部、４……ミラー保持
筒、５……ベロー、６……可動部押さえ、７……ミラー
可動用レバー、８……スプリング、９……スプリング押
さえナット、10……球面ガイド、11……球面ガイド押さ
え、12……ナット、13……ボルト、14……ナット、15…
…ジャイロトロン取付けフランジ、21……電子銃部、22
……電子ビーム導入部、23……共振空胴部、24……ブラ
ゾフ変換器、25、26、27……ミラー、29……出力部、30
……コレクタ部。

───────────────────────────────────────────────────── 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番地の１ 株 式会社東芝那須電子管工場内 (56)参考文献 特開 昭64−27142（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 25/00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】中空電子ビームを発生する電子銃部と、こ
   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に設けられ電磁波を電子ビー
   ム進行方向と異なる方向に光学的に方向変換して取出す
   ためのミラーとを備えてなるジャイロトロン装置におい
   て、 上記ミラーが管外から動かすことが出来るように構成さ
   れてなることを特徴とするジャイロトロン装置。
2. 【請求項２】ミラーは、その前後方向、回転方向あるい
   は傾斜角が微調整可能である請求項１記載のジャイロト
   ロン装置。