JP3077658B2 - ジャイロトロン装置に適用される永久磁石の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、サイクロトロン
共鳴メーザ相互作用を利用したジャイロトロン装置に関
するものである。尚、本明細書では、ジャイロトロン装
置について説明するが、ジャイロクライストロン、ジャ
イロＴＷＴ（Ｔｒａｖｅｌｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｔｕｂ
ｅ）、ジャイロペニオロトロン等の電子管の場合であっ
てもよく、同様の効果を奏する。

【０００２】

【従来の技術】従来例１．電子ビームと空胴共振器の固
有モードの高周波電磁場との間のサイクロトロン共鳴メ
ーザ相互作用を利用したジャイロトロン装置は、例えば
特開昭５６−１０２０４５号公報に示されている。この
様な従来のジャイロトロン装置の概略を図１７に示す。
図１７において、１はカソード２、このカソード２上の
電子放出部３、第１のアノード４、第２のアノード５か
ら構成される電子ビーム９を射出する電子銃である。６
は電子ビーム９と高周波電磁場とが共鳴的に相互作用を
起こし電磁波１０を発生する空胴共振器、７は相互作用
を終えた電子ビーム９を回収するコレクタ、８は電磁波
１０を取り出す出力窓、３００はこれら電子銃１、空胴
共振器６、コレクタ７、出力窓８等によりなるジャイロ
トロン２００と、電子ビーム９に旋回運動を与えるため
にジャイロトロン２００のビーム軸方向に磁場を発生す
る主電磁石１１と電子銃電磁石１２より構成されるジャ
イロトロン装置である。ここでいうビーム軸方向とは、
電子銃１から中空状電子ビーム９が射出される方向、つ
まり電子銃１から出力窓８へ向かう方向を指しており、
図１７におけるＺ軸のことである。以下、簡単のため軸
方向と呼ぶことにする。

【０００３】次に動作について説明する。電子銃１のカ
ソード２上の電子放出部３から射出された電子ビーム９
は、カソード２と第１のアノード４との間の電場により
加速され、電子銃電磁石１２によって発生された軸方向
の磁場成分により、旋回運動しながら軸方向にドリフト
する。更に、主電磁石１１によって発生された強力な軸
方向の磁場成分の大きさが空胴共振器６の中心部で最大
となるため、電子ビーム９は空胴共振器６に向けて進む
につれ軸方向磁場に対して垂直方向の速度を増大させ、
同時に平行方向速度を減少させながら空胴共振器６に入
る。主電磁石１１が発生する軸方向磁場によってサイク
ロトロン運動している電子は、通常円筒状の空胴共振器
６における固有モードの高周波電磁場とサイクロトロン
共鳴メーザ相互作用し、それによって電子の軸方向磁場
に対して垂直方向の速度成分によるエネルギーの一部が
電磁波１０のエネルギーに変換される。空胴共振器６で
相互作用を終えた電子ビーム９は、コレクタ７に回収さ
れ、空胴共振器６で励起された電磁波１０は、出力窓８
を透過して外部に取り出される。

【０００４】従来例２．ジャイロトロン２００の発振動
作、つまりサイクロトロン共鳴メーザ相互作用には磁場
が本質的な役割を果たしている。その為、空胴共振器６
において発振させたい固有モードの発振周波数に合わせ
て、軸方向磁場を精度良く調整することがジャイロトロ
ン装置３００を効率良く運転する上で重要である。高周
波数の発振を得るためには、空胴共振器６において高磁
場が必要であることから、従来のジャイロトロン装置３
００の主電磁石１１や電子銃電磁石１２には、常電導電
磁石、又は超電導電磁石、あるいはその両方が用いられ
てきた。電磁石は、発生させる磁場を容易に調整できる
ため、電子ビーム９の加速電圧やビーム電流値に合わせ
て発振出力を制御する上で便利である。しかし、常電導
電磁石の励磁には大容量の励磁電源が必要で、消費電力
も大きく、また励磁電源や電磁石を水冷するなどにより
冷却する必要がある。一方、超電導電磁石は一般に高価
であり、液体ヘリウム等を用いて極低温にまで冷却する
必要があるなど、いずれの電磁石を使用するにおいても
初期コストやランニングコストが高く、取扱い上の手間
もかかるという問題があった。尚、本明細書において、
電子ビーム９の軌道を決める為の磁場やサイクロトロン
共鳴メーザ相互作用を起こすための磁場を発生する装置
を磁場発生装置と呼ぶことにする。この場合は、主電磁
石１１と電子銃電磁石１２を合わせて指す。

【０００５】しかし、磁場発生装置に電磁石のほかに永
久磁石を併用することにより上述したコスト高や取扱上
の問題を解消した。特開平６−２８４１３２号公報に
は、電磁石と共に併用した従来のジャイロトロン用永久
磁石が示されている。これを図１８と図１９に示す。図
１８は従来例２のジャイロトロン用永久磁石を軸方向の
平面で切ったときの断面図、図１９は従来例２のジャイ
ロトロン用永久磁石を軸方向に垂直な平面で切ったとき
の断面図である。２４は中空状永久磁石２５から構成さ
れた円筒状磁石、２６は磁石片であり、この磁石片２６
を放射状に並べ図１８における中空状永久磁石２５を形
成している。ここで、図１８及び図１９に記載されてい
る矢印は磁石の磁化の方向を表しており、矢印の始点が
Ｎ極、終点がＳ極を意味している。

【０００６】ここで、図１８と図１９に示した円筒状磁
石２４について簡単に説明する。この場合は、例えば台
形状の磁石片２６を複数個各々径方向に磁化した後、ド
ーナツ状に組みあわせて、外部形状及び内部形状が多角
形であり、磁化方向が略径方向の中空状永久磁石２５を
構成し、更にこの中空状永久磁石を軸方向に複数個配置
する構成で軸方向磁場を発生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】 つまり、従来のジャイ
ロトロン用永久磁石は、図１８と図１９に示すように軸
方向と円周方向に何枚かに分割されて組み立てられてい
る。そのため、組立てる際に生じる磁石片２６若しくは
中空状永久磁石２５のばらつき、又は分割されたことに
よる中空状永久磁石２５若しくはジャイロトロン用永久
磁石の平滑性の欠如のため、ジャイロトロン用永久磁石
の作る磁場は、図１８に記載しているような軸方向の成
分（以下、Ｂｚと略す）のほかに軸方向に対して垂直方
向の成分（以下、Ｂｒと略す）が必然的に生じてくる。
このＢｚは、個々の永久磁石のばらつきによるものであ
るから、Ｚ軸の場所に依存した量となる。即ち、Ｂｒが
Ｚ軸のあらゆる場所で一定の向きと値を取っているので
はない。勿論、完全なジャイロトロン用永久磁石が作成
できればそれにこしたことはない。尚、軸方向に対して
垂直方向を径方向と呼ぶことにする。

【０００８】結局、ジャイロトロン装置３００は、電子
ビーム９がＢｚにより旋回運動しながら軸方向にドリフ
トするように設計されているが、作動時に有限のＢｒが
存在するため、電子のドリフト軌道がＢｚとＢｒの合成
ベクトル方向に導かれ、結果的に所定の軌道からずれる
ことになる。

【０００９】

【００１０】

【００１１】この発明は上記の問題点を解消するために
なされたもので、ビーム軌道をほぼ所望通りとすること
ができるジャイロトロン装置に適用される永久磁石の製
造方法を得ることを目的とする。

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【課題を解決するための手段】第１の発明に係る永久磁
石製造方法は、電子ビームを射出する電子銃を有するジ
ャイロトロンを備えるジャイロトロン装置に適用され、
上記電子ビームとの間で相互作用を起こして電磁波を発
生させるための磁場を発生する永久磁石を製造するため
の方法であって、台形状の磁石片を磁化する磁化ステッ
プ、上記磁石片を複数個組み合わせてドーナツ状の中空
状永久磁石を作る中空状磁石形成ステップ、上記中空状
永久磁石を軸方向に複数個配置して永久磁石を作る円筒
状磁石形成ステップ、 上記永久磁石における軸方向の磁
場成分に対して垂直方向の磁場成分の割合が０．２０未
満または０．０５以下であるとの所定の条件を満たして
いるかどうかを調べる調査ステップ、この調査ステップ
において上記所定の条件を満たしていない場合に、上記
円筒状磁石形成ステップの製造条件を満たしているかを
確認し、この製造条件を満たしているときに、次に上記
中空状磁石形成ステップの製造条件を満たしているかを
確認し、この製造条件を満たしているときに、次に上記
磁化ステップの製造条件を満たしているかを確認する確
認ステップ、およびこの確認ステップにおいてそれらの
製造条件を満たしていない上記円筒状磁石形成ステッ
プ、上記中空状磁石形成ステップ、または上記磁化ステ
ップにおける製造条件を満たすように修正する修正ステ
ップを含むことを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．以下、この発明に
おいて１台の磁場発生装置で２台以上のジャイロトロン
を作動させる一実施の形態について説明する。図１はこ
の発明の一実施の形態の考え方を説明する概念図であ
る。図１（ａ）は図１０に斜視図で示した永久磁石２０
の断面図であり、中心をＺ軸、Ｚ軸に垂直な軸をｒ軸と
する。ここでＺ軸とは、電子銃１から中空状電子ビーム
９が射出される方向、つまり電子銃１から出力窓８へ向
かう方向である。図１（ｂ）は図１（ａ）の永久磁石２
０が作る磁場強度、図１（ｃ）は図１（ｂ）の様に磁場
分布が生じているときのジャイロトロン２００の並べ方
の模式図、図２は従来のジャイロトロン装置３００に用
いられていた電磁石（図１７の主電磁石１１及び電子銃
電磁石１２）が作るＺ軸方向の磁場分布である。各図１
において、２０は中空状磁石２５で構成されジャイロト
ロン内に磁場を発生する永久磁石、２００はジャイロト
ロンである。図１（ａ）において各円筒状磁石２５に記
載されているＮ及びＳは夫々磁石のＮ極及びＳ極を意味
しており、図のように磁化されていることを意味する。
尚、この実施の形態における円筒状磁石とは、請求項で
用いた筒状磁石に相当するものである。更に、後述する
各実施の形態における円筒状磁石も同様に請求項におけ
る筒状磁石に相当する。従来例２に記載したように、従
来のジャイロトロン装置３００の磁場発生装置にはソレ
ノイドコイルの電磁石が使用されていた。このソレノイ
ドコイルがＺ軸上に作るＢｚ成分の磁場分布を図１
（ｂ）に示してある。この場合のＢｚの磁場分布には、
Ｂｚ＞０の１種類の領域しか存在していなかった。しか
し、磁場発生装置に永久磁石２０が用いられるようにな
り、Ｂｚの磁場分布は図１（ｂ）の様に反転磁場を含ん
だ３つの領域が出現した。しかし、従来のジャイロトロ
ン装置３００は（ＩＩ）の領域だけを使用し、１台のジ
ャイロトロンのみを作動していた。この発明の一実施の
形態では、（Ｉ）、（ＩＩ）、（ＩＩＩ）（夫々（Ｉ）
Ｂｚ＜０、（ＩＩ）Ｂｚ＞０、（ＩＩＩ）Ｂｚ＜０）３
つの領域を使用し、３台のジャイロトロン２００を作動
させている。これらの永久磁石２０が作る３つの領域の
磁場は、ジャイロトロン動作に必要な磁場の条件を満た
している。即ち、図１（ｃ）に示したように、永久磁石
２０の中心軸（Ｚ軸）上に３台のジャイロトロン２００
を設置することにより、１台の永久磁石２０で２台以上
のジャイロトロンを動かすことができる。３台のジャイ
ロトロンを並べたときに中央に配置されるジャイロトロ
ン２００から射出される電磁波１０は、ベンド等を用い
て曲げて取り出せば、両端のジャイロトロン２００に邪
魔されること無く取り出すことができる。これにより、
初期コストを下げることができると共に永久磁石の資源
の有効利用を図ることができるという効果がある。

【００１６】尚、この実施の形態では、３台のジャイロ
トロン２００を作動させる方法について述べたが、特に
３台に限定されるものではない。即ち、Ｚ軸上のＢｚの
磁場分布には少なくとも正の分布領域と負の分布領域が
存在するので、各々の領域をジャイロトロン２００に適
用するということである。つまり、この実施の形態では
Ｚ軸上にＢｚの磁場分布の正の分布領域と負の分布領域
が合計３つ存在したため、３台のジャイロトロンを作動
させただけであり、領域の数だけジャイロトロン２００
を作動させることができる。例えば、磁場の領域が合計
５つ存在すれば理論的には５台のジャイロトロン２００
を作動させることができる。勿論、５つの領域ともジャ
イロトロン２００を作動させるに十分な磁場が発生して
いることが必要である。また、この実施の形態で用いた
円筒状磁石とは、内形と外形が円形を指している場合、
内径と外形が多角形の場合、内形と外形が円形と多角形
の組合せの場合の何れにも適応でき、後述する書く実施
の形態についても同様である。

【００１７】実施の形態２．この発明において１台の磁
場発生装置で２台以上のジャイロトロン２００を作動さ
せる一実施の形態について説明する。図３はこの発明の
一実施の形態の永久磁石を示す。図３（ａ）は永久磁石
をＺ軸に平行で且つＺ軸を含んだ平面で切ったときの断
面図、図３（ｂ）はこの実施の形態に用いた永久磁石が
作るＢｚの磁場分布図、図３（ｃ）はジャイロトロン２
００の配置の仕方の一実施の形態、図３（ｄ）はジャイ
ロトロン２００の配置の仕方の全組合せの一覧である。
図３において、図１と同符号を付したものは、同一又は
相等の部分を表す。１は電子ビームを射出する電子銃、
８はジャイロトロンから電磁波を出力する出力窓、２４
ａは第１の円筒状磁石、２４ｂは第２の円筒状磁石、２
４ｃは第３の円筒状磁石、２００ａは第１の電子ビーム
を射出する第１の電子銃を有する第１のジャイロトロ
ン、２００ｂは第２の電子ビームを射出する第２の電子
銃を有する第２のジャイロトロンである。図中のＺ軸と
は第１のビーム軸方向と同様である。ここでいうビーム
軸方向とは電子ビームが射出される方向のことであり、
第１の電子ビームに対しては第１のビーム軸方向、第２
の電子ビームに対しては第２のビーム軸方向と定める。

【００１８】永久磁石２０は、３つの円筒状磁石２４
ａ、２４ｂ、２４ｃからなっている。第１の円筒状磁石
２４ａは第１のビーム軸方向に磁化されており、第２の
円筒状磁石２４ｂは第１のビーム軸方向に垂直で第１の
ビーム軸の中心方向に向かって磁化されており、第３の
円筒状磁石２４ｃは第１のビーム軸方向と逆方向に磁化
されており、第１の円筒状磁石２４ａ、第２の円筒状磁
石２４ｂ、第３の円筒状磁石２４ｃの順に配置されてい
る。各円筒状磁石２４ａ、２４ｂ、２４ｃは夫々図１の
ような中空状磁石から構成されている。ここで、各円筒
状磁石の大きさは図に記載したように第２の円筒状磁石
２４ｂが一番大きくなっているが、大きさは特に問題で
はない。重要なのは、各円筒状磁石の磁化の大きさであ
り、所望の磁場分布を作るように各円筒状磁石を磁化す
れば良い。即ち、磁化させる割合の大きさをいろいろと
変えて、使用時に見合った大きさに決めれば良い。尚、
第１のビーム軸の中心方向とは、第１のビーム軸に向か
う方向である。

【００１９】次に、第１のジャイロトロン２００ａと第
２のジャイロトロン２００ｂの配置の仕方について説明
する。本実施の形態では第１のジャイロトロン２００ａ
をＺ軸上の第１の磁場分布に配置したが、第１のジャイ
ロトロン２００ａをＺ軸上の第２の磁場分布に配置して
もよい。更に、各ジャイロトロン２００ａ、２００ｂを
配置する際の各ジャイロトロン２００ａ、２００ｂの向
きも図において左右どちらでも良い。即ち、図３（ｄ）
に記載するように、この実施の形態では、８通りの配置
のパターンが可能である。しかし、ベンド等を使う必要
の無い組合せの１若しくは組合せの８がより理想的であ
る。

【００２０】次に動作について説明する。この発明の一
実施の形態では、図３（ａ）のように永久磁石２０を構
成するので、Ｚ軸上に図３（ｂ）に示すような（Ｉ）Ｂ
ｚ＞０、（ＩＩ）Ｂｚ＜０の２つの領域ができる。この
２つの領域の磁場分布は、正負が逆なだけで対称であ
る。また、これらの２つの領域の磁場分布はジャイロト
ロンを動かすには十分であり、利用可能である。図３
（ｃ）に示したように（Ｉ）Ｂｚ＞０、（ＩＩ）Ｂｚ＜
０の磁場領域にあわせて２台のジャイロトロン２００
ａ、２００ｂを設置することにより、１台の永久磁石２
０で２台のジャイロトロン２００ａ、２００ｂを運転す
ることができる。また、図３（ｄ）の組合せのうち出力
される電磁波が他のジャイロトロンに衝突するような場
合（例えば組合せ２のように第１の電子ビームがジャイ
ロトロン２００ｂに衝突する場合）は上述した実施の形
態のときのようにベンド等を用いてジャイロトロンを回
避して取り出せば良い。

【００２１】実施の形態３．この発明において１台の磁
場発生装置で２台以上のジャイロトロン２００を作動さ
せる他の実施の形態について説明する。図４はこの実施
の形態を示したジャイロトロン装置であり、実施の形態
２の第１のジャイロトロン２００ａと第２のジャイロト
ロン２００ｂとの構成を具体的に示した図である。図４
において、図３と同符号を付したものは、同一又は相等
の部分を表す。２はカソード、３はカソード２上の電子
放出部、１４はカソード２と対になって電子放出部３か
ら電子ビーム９を取り出し且つ電子ビーム９を加速させ
るアノード、６は電子ビーム９と高周波電磁場とが共鳴
的に相互作用を起こし電磁波１０を発生する空胴共振
器、７は相互作用を終えた電子ビーム９を回収するコレ
クタ、３０は永久磁石２０が作る軸方向成分を空胴共振
器６近傍で微調整するための主磁場微調整電磁石、５０
は永久磁石２０が作る軸方向成分を電子銃１近傍で微調
整するための電子銃磁場微調整電磁石、３００ａはこれ
ら電子銃１、空胴共振器６、コレクタ７、出力窓８等に
よりなる第１のジャイロトロン２００ａと、電子ビーム
９に旋回運動を与えるために第１のジャイロトロン２０
０ａのビーム軸方向に磁場を発生する主磁場微調整電磁
石３０と電子銃磁場微調整電磁石５０より構成される第
１のジャイロトロン装置、３００ｂはこれら電子銃１、
空胴共振器６、コレクタ７、出力窓８等によりなる第２
のジャイロトロン２００ｂと、電子ビーム９に旋回運動
を与えるために第２のジャイロトロン２００ｂのビーム
軸方向に磁場を発生する主磁場微調整電磁石３０と電子
銃磁場微調整電磁石５０より構成される第２のジャイロ
トロン装置である。１０の電磁波とは、一般にマイクロ
波及びミリ波の電磁波のことを指している。しかし、こ
れらの周波数領域に限定されるものではない。尚、図中
のＺ軸は第１のビーム軸方向と同様である。永久磁石２
０が作るＺ軸上に作る磁場成分のうち第１の電子ビーム
軸方向成分の領域に第１のジャイロトロン２００ａを配
置し、永久磁石２０が作るＺ軸上に作る磁場成分のうち
第１の電子ビーム軸方向成分と逆方向成分の領域に第２
のジャイロトロン２００ｂを設置し、夫々のジャイロト
ロン２００ａ、２００ｂから出力される電磁波１０が互
いにぶつからず且つ正反対に出力されるようになってい
る。ジャイロトロン２００ａとジャイロトロン２００ｂ
の配置の仕方は、実施の形態２に記載したとおりであ
り、特にこの実施の形態に限定されるものではない。

【００２２】次に動作について説明する。電子銃１のカ
ソード２上の電子放出部３から射出された電子ビーム
は、カソード２とアノード１４の間の電場により加速さ
れ、永久磁石２０によって発生した磁場により、旋回運
動しながら軸方向にドリフトする。更に、永久磁石２０
と主磁場微調整電磁石３０によって発生した強力な磁場
によって電子ビームは圧縮され、電子は磁場に対して垂
直方向の速度を増大させると共に、平行方向速度を減少
させながら空胴共振器６に入る。そのとき、磁石が発生
する軸方向磁場によってサイクロトロン運動している電
子と通常円筒状の空胴共振器６における固有モードの高
周波電磁場とのサイクロトロン共鳴メーザ相互作用が起
こる。その結果、電子の磁場に対して垂直方向の速度成
分によるエネルギーの一部は電磁波１０のエネルギーに
変換される。空胴共振器６で相互作用を終えた電子ビー
ムは、コレクタ７に回収され、空胴共振器６で励起され
た電磁波１０は、出力窓８を透過して外部に取り出され
る。この場合、永久磁石２０の両端にある２つの出力窓
８より取り出される。これにより、従来のジャイロトロ
ン装置２台分が１台にまとまり省スペース化が図られ、
且つ永久磁石１台分で２台分のジャイロトロンを作動す
ることができるためコスト削減や磁石資源の有効利用が
図れる。

【００２３】実施の形態４．この発明において１台の磁
場発生装置で２台以上のジャイロトロン２００を作動さ
せる他の実施の形態について説明する。図５はこの発明
の一実施の形態の考え方を説明する概念図である。図５
（ａ）は永久磁石２０をＺ軸に平行で且つＺ軸を含んだ
平面で切ったときの断面図であり、中心をＺ軸とする。
このときのＺ軸上の磁場強度を図５（ｂ）に、またジャ
イロトロンの配置の仕方を図５（ｃ）に記載する。ま
た、図５（ｂ）において、実線はこの実施の形態におけ
る磁場分布を表しており、破線は実施の形態３における
磁場分布を表している。図５において、図３と同符号を
付したものは、同一又は相等の部分を表す。２４ｄは第
１の円筒状磁石、２４ｅは第２の円筒状磁石、２４ｆは
第３の円筒状磁石、２４ｇは第４の円筒状磁石、２４ｈ
は第５の円筒状磁石、２００ａは第１のジャイロトロ
ン、２００ｂは第２のジャイロトロンである。 永久磁
石２０は、５つの円筒状磁石からなっており、第１の円
筒状磁石２４ｄは第１のビーム軸方向に垂直で第１のビ
ーム軸の中心方向と逆方向に磁化されており、第２の円
筒状磁石２４ｅは第１のビーム軸方向に磁化されてお
り、第３の円筒状磁石２４ｆは第１のビーム軸方向に垂
直での第１のビーム軸の中心方向に向かって磁化されて
おり、第４の円筒状磁石２４ｇは第１のビーム軸方向と
逆方向に磁化されており、第５の円筒状磁石２４ｈは第
１のビーム軸方向に垂直で第１のビーム軸の中心方向と
逆方向に磁化されており、第１の円筒状磁石２４ｄ、第
２の円筒状磁石２４ｅ、第３の円筒状磁石２４ｆ、第４
の円筒状磁石２４ｇ、第５の円筒状磁石２４ｈの順に配
置されている。即ち、図３で説明した磁石の両端にＺ軸
から径方向へ磁化された円筒状磁石２４ｄ、２４ｈを付
け加えたものである。これにより、Ｂｚ＞０、及びＢｚ
＜０の領域のＢｚ＝０へ漸近する部分（図における
（ｉ）、（ｉｉ）の部分）が、図３（ｄ）の例よりも緩
やかにＢｚ＝０へ漸近するようになる（図５（ｂ））。
この永久磁石２０により夫々のジャイロトロン２００
ａ、２００ｂの動作に必要な磁場強度の大部分を賄うこ
とができる。尚、第１のビーム軸の中心方向とは、第１
のビーム軸に向かう方向である。各ジャイロトロン２０
０ａ、２００ｂの配置の仕方については実施の形態２
（図３（ｄ））で説明したことと同様である。

【００２４】次に動作について説明する。この実施の形
態では、Ｂｚ＝０への漸近が緩やかになるので、電子ビ
ームがコレクタ７に捕捉される距離が長くとれるように
なる。そのため、図３に示したジャイロトロンよりも大
きな電力のジャイロトロンの動作が可能となる（図５
（ｃ））。

【００２５】実施の形態５．以下、この発明におけるジ
ャイロトロン装置に用いられる永久磁石の一実施の形態
をジャイロトロン１台を作動させる場合について説明す
る。図６はこの実施の形態におけるジャイロトロン装置
の概略図、図７はＢｚに対するＢｒの割合（｜Ｂｒ｜／
｜Ｂｚ｜）に対して事故発生件数をグラフにしたもので
ある。図６において、１はカソード２、このカソード２
上の電子放出部３、アノード１４から構成される電子ビ
ーム９を射出する電子銃である。６は電子ビーム９と高
周波電磁場とが共鳴的に相互作用を起こし電磁波１０を
発生する空胴共振器、７は相互作用を終えた電子ビーム
９を回収するコレクタ、８は電磁波１０を取り出す出力
窓、２０は電子ビームの軌道を決めるための磁場を発生
する磁場発生装置に用いる永久磁石、３０は永久磁石２
０が作る軸方向成分を空胴共振器６近傍で微調整するた
めの主磁場微調整電磁石、５０は永久磁石２０が作る軸
方向成分を電子銃１近傍で微調整するための電子銃磁場
微調整電磁石、３００はこれら電子銃１、空胴共振器
６、コレクタ７、出力窓８等によりなるジャイロトロン
２００と、電子ビーム９に旋回運動を与えるためにジャ
イロトロン２００のビーム軸方向に磁場を発生する主磁
場微調整電磁石３０と電子銃磁場微調整電磁石５０より
構成されるジャイロトロン装置である。１０の電磁波と
は、一般にマイクロ波及びミリ波の電磁波のことを指し
ている。しかし、これらの周波数領域に限定されるもの
ではない。尚、ここでいうビーム軸方向とは、電子銃１
から中空状電子ビーム９が射出される方向、つまり電子
銃１から出力窓８へ向かう方向を指しており、図１７に
おけるＺ軸のことである。以下、簡単のためビーム軸方
向を軸方向と呼ぶことにする。永久磁石２０は、例えば
台形状の磁石片２６を複数個各々径方向に磁化した後、
ドーナツ状に組みあわせて、外部形状及び内部形状が多
角形であり、磁化方向が略径方向の中空状永久磁石２５
を構成し、更にこの中空状永久磁石を軸方向に複数個配
置する構成で軸方向磁場を発生するものである。この永
久磁石２０はジャイロトロン２００の軸方向の全長にわ
たって、ジャイロトロン２００の発振動作に必要な磁場
を発生し、更にこの永久磁石２０と空胴共振器６付近に
置かれた主磁場微調整電磁石３０の両方でジャイロトロ
ン２００の発振動作に必要な軸方向の磁束密度を空胴共
振器６内に発生させる。主磁場微調整電磁石３０は、電
子ビーム９の加速電圧の大きさなどの様々な作動条件に
合わせて軸方向の磁場成分を微調整するためのものであ
る。また、電子銃磁場微調整電磁石５０は永久磁石２０
とともに電子銃１から射出された電子ビームを旋回運動
させ、空胴共振器６へと導くために必要な軸方向の磁場
成分をカソード２の電子放出部３付近で発生させるもの
である。この電子銃磁場微調整電磁石５０は、主磁場微
調整電磁石３０と同様な働きをするもので、電子ビーム
９の加速電圧の大きさなどの様々な作動条件に合わせて
電子銃１近傍での磁場を微調整するためのものである。
また、ジャイロトロン装置３００は、ジャイロトロン２
００と、永久磁石２０及び電磁石３０、５０から構成さ
れる磁場発生装置とから構成されている。

【００２６】この発明の一実施の形態においては、従来
例２で述べたような平滑性が損なわれているために生じ
る永久磁石２０の作るＢｒ成分により、電子ビーム９の
軌道が乱され、その結果出力窓割れ事故の発生等による
ジャイロトロン２００の破損などの問題を解決するた
め、次の（１）式に示すような条件を満たした磁石、つ
まりＢｒ成分がＢｚに比べて充分小さい磁石を用いてい
る。 ｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜＜０．２０ ・・・・・・ （１） （１）式の左辺、｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜の値が小さいほど
Ｂｒが電子ビームに与える影響は小さい。勿論、ジャイ
ロトロン２００で使用する範囲全般に渡って｜Ｂｒ｜／
｜Ｂｚ｜の値がゼロになっているのが理想である。しか
し、先程も述べたようにＢｒは各中空状永久磁石２５の
磁石片２６の個々のばらつきに起因しており、各々のば
らつきを無くす、即ち｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜の値をゼロに
するには、製作過程においてかなりの精密さが求められ
るので困難である。結局、ＢｒはＺ軸上において一定で
はないため、Ｚ軸上で｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜の値がゼロの
部分も有り得るが、通常はＺ軸全体にわたってゼロにな
らず有限の値となる。また、この｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜の
値はＺ軸上で一定ではなく場所に依存した値となる。

【００２７】次に動作について説明する。電子ビーム９
は、Ｂｚにより生ずる磁力線に巻きついて螺旋運動を行
う。しかし、Ｂｒ成分が存在すると、本来ベクトル量で
あるＢｚとＢｒのベクトルの和（Ｂｚ＋Ｂｒ）の方向に
磁力線が生じ、この磁力線に沿って電子ビームは螺旋運
動することになる。これにより設計段階で予測される所
望のビーム軌道からずれることになる。この発明におい
て種々の試験を重ねた結果、図７に示すように、０．２
０未満のときは、出力窓割れ事故が発生していないこと
が分かる。つまり、（１）式の条件を満足すれば、ビー
ム軌道は大きく乱されることなくほぼ所望通りとなるこ
とが判明した。こうすることにより、出力窓割れ等の事
故を防げるとともに、ジャイロトロン装置の信頼性を向
上させることができる。このようにして作られた永久磁
石２０は、上述した実施の形態１、実施の形態２、実施
の形態３または実施の形態４に用いた永久磁石に適応す
ることができる。この様にすればジャイロトロン装置の
コスト削減等以外に信頼性をあげることもできる。

【００２８】実施の形態６．次にこの実施の形態におけ
るジャイロトロン装置に用いられる永久磁石の他の実施
の形態について説明する。この発明の実施の形態５にお
いて、更に試験を重ねた結果、０．２未満のときに比
べ、０．０５以下のときのほうが電子銃１や出力窓８の
温度の上昇が少なかった。 ｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜≦０．０５ ・・・・・ （２） を満足する永久磁石２０を用いた場合、ジャイロトロン
装置３００の信頼性は（１）式を満たす場合に比べ更に
向上し、ビーム軌道にＢｒの存在の影響がほぼ無視でき
ることが判明した。即ち、０．２未満の場合は、電子ビ
ームの軌道は所望の軌道から多少はずれているが、事故
を起こすまでは至らず、結果的に事故は起こっていない
状態であり、０．０５以下の場合は、電子ビームがほと
んど所望の軌道を描いている状態である。よって、０．
０５以下にすれば０．２未満の場合に比べ更にジャイロ
トロン２００の信頼性が向上する。（２）式を満足する
永久磁石２０を実際製作し、実際に試験した結果、良好
であった。

【００２９】実施の形態７．次に、永久磁石２０が、
（１）式若しくは（２）式を満足する為の製造方法の一
実施の形態について説明する。この永久磁石２０は、複
数の磁石片２６を放射状に並べ中空状磁石２５を形成
し、この中空状磁石２５を複数個配置して作られてい
る。図８は実施の形態５における永久磁石２０の断面
図、図９は図８における中空状磁石２５を構成する磁石
片２６の斜視図、図１０は永久磁石２０の斜視図、図１
１は図７の永久磁石２０の製造過程の流れをフローチャ
ートで示したものである。図８において、図１と同符号
を付したものは、同一又は相等の部分を表す。２４は中
空状磁石２５から構成される円筒状磁石である。尚、２
４は複数の磁石片２６を放射状に並べ中空状磁石２５を
形成し、この中空状磁石２５を複数個配置して作られる
円筒状磁石であり、この場合は１つの円筒状磁石で永久
磁石２０が形成されている。即ち、結果的には永久磁石
２０と同じである。これ以降、磁場発生装置の一つとし
て指す場合は永久磁石２０、磁石片２６や中空状磁石２
５と同様に構成の一つとして指す場合は円筒状磁石２４
と呼ぶことにする。例えば、前述した実施の形態のよう
に複数の円筒状磁石２４から構成される永久磁石２０の
場合に区別する利点がある。図９において、２６は磁石
片であり、図８における中空状磁石２５はこの磁石片２
６を放射状に配置して構成されている。図１０におい
て、図８及び図９と同符号を付したものは、同一又は相
等の部分を表す。２７は各磁石片同士の隙間（合わせ
目）である。図１１において、６０は製造ステップ、Ｓ
Ｐ１は製造ステップ６０の開始、ＳＰ２は各磁石片２６
の磁石強度のばらつきを２％以内の誤差に抑える（製造
条件Ａ）磁化ステップ、ＳＰ３は磁化ステップＳＰ２に
よって磁化された磁石片２６同士の隙間（あわせ目）を
あけないように、又は、磁石片２６同士の隙間が３ｍｍ
以内で同程度になるように並べる（製造条件Ｂ）中空状
磁石形成ステップ、ＳＰ４は軸方向より見た磁石片２６
の隙間（あわせ目）を各中空状磁石２５同士で合わせ円
筒状にする（製造条件Ｃ）円筒状磁石形成ステップであ
る。製造ステップ６０は、磁化ステップＳＰ２、中空状
磁石形成ステップＳＰ３、円筒状磁石形成ステップＳＰ
４からなる。

【００３０】図１１のフローチャートに沿って説明す
る。まず、ＳＰ１より製造ステップを開始し、磁化ステ
ップＳＰ２にて台形状の磁石片２６を径方向に磁化す
る。次に、中空状磁石形成ステップＳＰ３にて磁石片２
６を複数個組み合わせて、ドーナツ状とし、中空状永久
磁石２５を作る。次に、円筒状磁石形成ステップＳＰ４
にて中空状永久磁石２５を軸方向に複数個配置して永久
磁石２０を作り上げる。図１０では円筒状磁石形成ステ
ップＳＰ４での隙間の合わせ方を分かりやすくする為、
各中空状磁石２５の間隔をあけて記載しているが、勿論
通常は間隔をあけずに製造する。しかし、各中空状磁石
２５の間隔があいていても若しくは意図的にあけたとし
ても｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜の値が所定の条件を満たしてい
れば特に問題はない。以上、磁化ステップＳＰ２、中空
状磁石形成ステップＳＰ３、円筒状磁石形成ステップＳ
Ｐ４の各ステップの製造条件Ａ、Ｂ、Ｃに注意しながら
順に行うことにより、永久磁石２０は（１）式を、更に
は（２）式をも満足する。尚、これらの過程における各
ステップＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４は、製造上の誤差を含
んでいることを明記しておく。

【００３１】このように、上記の方法によってジャイロ
トロン用永久磁石２０を製造すれば、Ｂｒが小さくな
り、信頼性の高い永久磁石２０を効率良く製造すること
ができる。尚、図１０の磁石片２６や中空状磁石２５の
個数は特に限定しているものではなく、使用時の条件に
最適な個数を使用すれば良い。また、本文中で永久磁石
２０は複数個の磁石片２６を放射状に並べた中空状磁石
２５を幾つか組上げ円筒状磁石２４から構成されている
と述べたが、始めからドーナツ状の磁石を用いて構成し
てもよく同様の効果を得ることができる。また、この実
施の形態における永久磁石２０の製造方法は、前述した
各実施の形態の永久磁石２０に適応することができる。

【００３２】実施の形態８．次に実施の形態７における
ジャイロトロン用永久磁石の製造方法の各ステップＳＰ
２、ＳＰ３、ＳＰ４に加えて更に所定の条件を満たして
いるかを調査する調査ステップ及び修正ステップを有す
るジャイロトロン用永久磁石の製造方法の一実施の形態
について説明する。図１２はジャイロトロン用永久磁石
の製造方法のうち調査及び修正ステップの部分の流れを
フローチャートに示したものである。図１３は図１２と
は異なる実施の形態を表したものである。図１４は図１
１の製造ステップ６０と調査及び修正ステップ６３を融
合させた一実施の形態である。図１２において、６１は
ステップＳＰ６からなる調査ステップ、６２はステップ
ＳＰ７、ＳＰ８、ＳＰ９、ＳＰ１２、ＳＰ１１、ＳＰ１
０からなる修正ステップ、ＳＰ５はこの実施の形態の開
始、ＳＰ６は所定の条件を満たしているか否かを確認す
る確認ステップ、ＳＰ７は円筒状磁石形成ステップＳＰ
４の製造条件Ｃを満たしているかを確認する確認ステッ
プ、ＳＰ８は中空状磁石形成ステップＳＰ３の製造条件
Ｂを満たしているかの確認ステップ、ＳＰ９は磁化ステ
ップＳＰ２の製造条件Ａを満たしているかを確認する確
認ステップ、ＳＰ１０はステップＳＰ９で条件を満たし
ていなかったときに再度磁化ステップＳＰ２を行う再磁
化ステップ、ＳＰ１１はステップＳＰ８で条件を満たし
ていなかったときに再度中空状磁石形成ステップＳＰ３
を行う再中空状磁石形成ステップ、ＳＰ１２はステップ
ＳＰ７で条件を満たしていなかったときに再度円筒状磁
石形成ステップＳＰ４を行う再円筒状磁石形成ステッ
プ、ＳＰ１３は他の修正方法を採用する別の方法、ＳＰ
１４はこの実施の形態の終了である。ここでステップＳ
Ｐ５は、図１１における終了である。つまり、図１１の
全過程を終了した後、図１２の過程に移行するという意
味である。図１３において、図１２と同符号を付したも
のは、同一又は相等の部分を表す。ＳＰ１５はステップ
ＳＰ１と同じ働きをするステップである。図１４におい
て、図１１、図１２及び図１３と同符号を付したもの
は、同一又は相等の部分を表す。６３はステップＳＰ
６、ＳＰ７、ＳＰ８、ＳＰ９、ＳＰ１５からなる調査及
び修正ステップである。

【００３３】次に動作について説明する。先ず、図１２
について説明する。実施の形態７において一通り円筒状
磁石２４の製造が終了した後の流れを以下に記す。円筒
状磁石２４が製造終了した時点“終了”（図１１のステ
ップＳＰ５）が図１２における“開始”（ステップＳＰ
５）である。調査ステップ６１のステップＳＰ６とし
て、組み上がったジャイロトロン用永久磁石２０のＢｒ
成分を測定した結果、所定の条件、例えば（１）式若し
くは（２）式を満足しているかどうかジャイロトロン２
００のＺ軸上での値を調べる。所定の条件を満たしてい
れば、特に修正する必要はない。一方、所定の条件を満
たしていない場合は、次の修正ステップ６２を行う。

【００３４】次に修正ステップ６２では、基本的には実
施の形態７における製造過程のステップの逆の順番（図
１１における磁化ステップＳＰ２、中空状磁石形成ステ
ップＳＰ３、円筒状磁石形成ステップＳＰ４の逆の順
番）に従って製造過程の各ステップの製造条件Ａ、Ｂ、
Ｃを満たしているか否かを調べ、満たさないものを修正
する。以下に詳しく述べる。ステップＳＰ６で条件を満
たしていないと判断された場合ステップＳＰ７に移り、
実施の形態７の円筒状磁石形成ステップＳＰ４の製造条
件Ｃに基づき、軸方向より見たときに磁石片２６の隙間
（あわせ目）が、各中空状永久磁石２５同士で合ってい
るかどうかを確認する。合っている場合（ステップＳＰ
７“ＹＥＳ”）は、ステップＳＰ８に進む。合っていな
い場合（ステップＳＰ７“ＮＯ”）は、再び円筒状磁石
２４を形成する再円筒状磁石形成ステップＳＰ１２を行
う。更に、ステップＳＰ６に基づいて所定の条件を満た
すかどうか確認する。満たしている場合（ステップＳＰ
６“ＹＥＳ”）終了であるが、満たしていない場合（ス
テップＳＰ６“ＮＯ”）は初めからやり直す。ステップ
ＳＰ８として、中空状磁石形成ステップＳＰ３の製造条
件Ｂに基づき、各磁石片２６の隙間が均等であるか否か
調べる。均等である場合（ステップＳＰ８“ＹＥＳ”）
は、ステップＳＰ９に進む。均等でない場合（ステップ
ＳＰ８“ＮＯ”）は、再び均等に修正する再中空状磁石
形成ステップＳＰ１１を行い、ステップＳＰ１２を経て
円筒状磁石２４を形成する。更に、ステップＳＰ６に基
づいて所定の条件を満たすか確認する。満たしている場
合（ステップＳＰ６“ＹＥＳ”）“終了”ステップＳＰ
１４であるが、満たしていない場合（ステップＳＰ６
“ＮＯ”）は初めからやり直す。ステップＳＰ９におい
て、磁化ステップＳＰ２の製造条件Ａに基づき、複数の
各磁石片２６相互の磁石強度の誤差が２％以内であるか
否か調べる。２％以内の場合（ステップＳＰ９“ＹＥ
Ｓ”）は、組立方法自体には問題が無かったわけである
ので、“別の方法”（ステップＳＰ１３）へ移る。“別
の方法”（ステップＳＰ１３）とは、根本的に磁石自体
別のものにするか、若しくは実施の形態９又は１０に記
載する修正方法で修正することである。２％以内でなか
った場合（ステップＳＰ９“ＮＯ”）は、２％以内にな
るように再び磁化する再磁化ステップＳＰ１０を行い、
再中空状磁石形成ステップＳＰ１１と再円筒状磁石形成
ステップＳＰ１２を経て円筒状磁石２４を形成し、ステ
ップＳＰ６に基づいて所定の条件を満たすかどうか調べ
る。満たしている場合（ステップＳＰ６“ＹＥＳ”）は
終了であり、満たしていない場合（ステップＳＰ６“Ｎ
Ｏ”）は初めからやり直す。以上のように、調べてみて
は修正し又調べるといった様に試行錯誤をしながら所定
の条件を満たすまで繰り返す。

【００３５】この実施の形態では、所定の条件として
（１）式や（２）式を取り上げているが、特にこれらに
限定されるものではなく、場合に応じて決定した所定の
条件を調査しステップに組み込めば良い。

【００３６】次に、ジャイロトロン用永久磁石２０の製
造方法のうちの別の調査及び修正方法を述べる。先に述
べた図１２の調査及び修正方法は、修正ステップ６２と
して円筒状磁石形成ステップＳＰ４、中空状磁石形成ス
テップＳＰ３、磁化ステップＳＰ２の各ステップの製造
条件Ｃ、Ｂ、Ａを満たしているか否かを調査修正して一
度完全な円筒状磁石２４を組立てた後に、調査ステップ
６１で所定の条件を満たすかどうかをステップＳＰ６で
調べている。この方法で修正すると、修正毎に永久磁石
２０を一通り組み上げる必要があるので効率が悪い。

【００３７】そこで、一通り組上げる前に調査ステップ
６１を盛り込み、永久磁石２０を修正する方法を次に述
べる。図１３にその方法についてのフローチャートを示
している。図１３において図１２と同一の符号を付した
ものは同一又は相等の部分を表す。図１２の方法との違
いのみを説明する。ステップＳＰ８までは同様である。
ステップＳＰ８で製造条件Ｂを満たしていなかった場合
はステップＳＰ１１を行い、その後に調査するステップ
ＳＰ１５に基づき調査し、所定の条件を満たしていれば
ステップＳＰ１２ヘと進み、満たしていなかったら再び
ステップＳＰ８を行う。つまり、調査するステップＳＰ
１５の条件を満たすまで繰り返されるということであ
る。このように、随時調査するステップＳＰ１５を挿入
することで修正ステップをより効率的に行うことができ
る。

【００３８】次に、磁化ステップＳＰ２、中空状磁石形
成ステップＳＰ３、円筒状磁石形成ステップＳＰ４とか
らなる実施の形態７記載の製造するステップと、調査ス
テップ６１、修正ステップ６２とからなる修正するステ
ップを融合した場合について説明する。図１４にその流
れをフローチャートで示している。

【００３９】今までの図１２と図１３の２つの場合では
一通り円筒状磁石２４を製造した段階がフローチャート
の“開始”の位置（ステップＳＰ５）であったが図１４
場合は製造の初期の状態が“開始”の位置（図１１のス
テップＳＰ１）である。先ず、磁化ステップＳＰ２と中
空状磁石形成ステップＳＰ３を行う。ステップＳＰ６に
おいてこの段階で所定の条件を満たしているか否かを確
認する。満たしていない場合（ステップＳＰ６“Ｎ
Ｏ”）はステップＳＰ８によって中空状磁石形成ステッ
プの製造条件Ｂを満たしているか否か確認する。満たし
ていない場合（ステップＳＰ８“ＮＯ”）は、再び中空
状磁石形成ステップＳＰ３を繰り返す。満たしている場
合（ステップＳＰ８“ＹＥＳ”）は、ステップＳＰ９に
よって磁化ステップＳＰ２の製造条件Ａを満たしている
か否か確認する。満たしていない場合（ステップＳＰ９
“ＮＯ”）は、再び磁化ステップＳＰ２を行う。満たし
ている場合（ステップＳＰ９“ＹＥＳ”）については、
“別の方法”（ステップＳＰ１３）となる。この“別の
方法”（ステップＳＰ１３）とは図１１と図１２のとき
に述べたものと同等であり、根本的に磁石自体別のもの
にするか、若しくは実施の形態９又は６に記載する修正
方法で修正することである。ステップＳＰ６で所定の条
件を満たしている場合は、円筒状磁石形成ステップＳＰ
４を経て２回目の所定の条件を満たすかどうか否かの確
認ステップＳＰ１５を行う。ここで、所定の条件を満た
している場合（ステップＳＰ１５“ＹＥＳ”）は製造過
程は終了する（ステップＳＰ１４）。満たしていない場
合（ステップＳＰ１５“ＮＯ”）は、円筒状磁石形成ス
テップＳＰ４の製造条件Ｃを満たしているか否かを確認
する（ステップＳＰ７）。満たしていない場合（ステッ
プＳＰ７“ＮＯ”）は、再び円筒状磁石形成ステップＳ
Ｐ４を行う。満たしている場合（ステップＳＰ７“ＹＥ
Ｓ”）は、ステップＳＰ８ヘと進む。その後は先程と同
じ行程をたどることになるので省略する。

【００４０】このように、実施の形態７で述べたジャイ
ロトロン用永久磁石２０の製造過程に本実施の形態で述
べたジャイロトロン用永久磁石２０の製造過程の中の調
査ステップと修正ステップを融合することにより短い行
程で製造することが可能となる。以上、本実施の形態を
３つの場合について説明したが、本実施の形態では、磁
化ステップＳＰ２、中空状磁石形成ステップＳＰ３、円
筒状磁石形成ステップＳＰ４からなる製造ステップ６０
とこれらのステップＳＰ２、ＳＰ３、ＳＰ４の各ステッ
プの製造条件Ａ、Ｂ、Ｃを満たしているか否かの確認ス
テップとＳＰ９、ＳＰ８、ＳＰ７と所定の条件を満たし
ているかを調査する調査ステップ６１を有していれば良
いので、上記の３つの実施の形態に限定される必要はな
い。また、この実施の形態における永久磁石２０の製造
方法は、前述した各実施の形態の永久磁石２０に適応す
ることができる。

【００４１】実施の形態９．ジャイロトロン内の垂直磁
場成分を増加減少する手段を永久磁石２０に直接設置す
ることにより、永久磁石２０のＢｒをＢｚに比べ充分小
さくする発明の一実施の形態について説明する。ここで
は、垂直磁場成分を増加減少する手段として鉄片を用い
た。図１５において、図６と同符号を付したものは、同
一又は相等の部分を表す。４１は円筒状磁石２４の内周
面に設けられた鉄片である。大きさは１つに決める必要
はないが、作業性を考慮すると２．０ｃｍから３．０ｃ
ｍ程度の円形が妥当である。勿論、円形でなくてもよ
く、都合のよい形、大きさでもって使用すれば良い。ま
た、個数も必要なだけ用いればよい。

【００４２】次に動作について説明する。鉄片４１を永
久磁石２０に貼り付けることにより、その周辺の磁場強
度を弱めることができる。ここで、鉄片４１を永久磁石
２０に貼り付けるということは、円筒状磁石２４や磁石
片２６に貼り付けるということであり、鉄片４１によっ
て１個の磁石片２６レベルまでの細かさでＢｒを修正す
ることができる。図１０に示すようにジャイロトロン用
永久磁石２０は多数の磁石片２６若しくは中空状磁石２
５から構成されているが、一般には磁石片２６の磁化の
バランス又は磁石片２６や中空状磁石２５の構成のバラ
ンス等が損なわれているためにＢｒが生じている。更
に、Ｂｒの生じ方は個々の磁石片２６や中空状磁石２５
に起因しているため、Ｚ軸上において不規則である。よ
って、一括してＢｒを修正するような方法、例えばジャ
イロトロン２００等へ一律に磁場を加えて修正する方法
等は適さない。しかし、この実施の形態のような方法を
用いれば、ジャイロトロン用永久磁石２０の細部にわた
る微調整が可能であり、製造後の調整を行いやすい。即
ち、永久磁石２０の構成のバランス若しく磁化のバラン
スが悪い部分に鉄片４１を貼り付け周辺の磁場を弱め、
バランスを整えることにより、Ｂｒを小さくすることが
できる。鉄片４１を貼り付ける場所は、例えばＺ軸上で
Ｂｒが大きいところにおいて、ベクトルＢｒの延長線と
永久磁石２０との交点であるが、特に決まってはいな
い。鉄片４１を貼り付けては｜Ｂｒ｜／｜Ｂｚ｜の値を
測定しその結果によって鉄片４１をずらすといった試行
錯誤を繰り返し、丁度良い場所を決定すれば良い。

【００４３】この実施の形態におけるジャイロトロン用
永久磁石の製造方法に基づいて永久磁石２０を製造すれ
ば、永久磁石２０の組立後の修正を効率良く行うことが
でき、且つ実施の形態８で修正できなかった場合におい
ても容易に修正が可能となる。また、次に述べる実施の
形態１０のように鉄片４１をジャイロトロン２００に貼
り付ける場合に比べて磁場を弱める効果が大きい。更
に、この実施の形態のような永久磁石２０に貼り付ける
場合のほうが、ジャイロトロン２００を取り替えた場合
においても継続して使用でき、取り替えるごとに調節し
直す手間も省ける。

【００４４】尚、この実施の形態では径方向の磁場成分
を弱めるために鉄片４１を使用したが、特に鉄（キュリ
ー温度は約１０４３Ｋ）でなくてもニッケル（キュリー
温度は約６３１Ｋ）のように装置の動作温度領域におい
て強磁性を示す物質であればどのような物質でも良い。
勿論、それらを磁化させ磁石とした物質でも構わない
し、電磁石を用いても構わない。また、磁場を弱めるだ
けでなく、不足している部分を補うような方法でも良
い。例えば、周囲より磁力が弱い部分に磁石を貼り付け
て磁力を補い、周囲とのバランスを整え、｜Ｂｒ｜／｜
Ｂｚ｜の値を小さくする方法でも良い。この場合も先程
と同様に、永久磁石でも電磁石でもどちらでも良い。ま
た、この実施の形態による垂直磁場成分を調節する方法
は、上述した各実施の形態に適用することができる。即
ち、例えば図１のジャイロトロン用永久磁石２０の内周
面に図１５と同様に鉄片４１を貼り付け不要なＢｒを抑
えることにより、出力窓割れ等のジャイロトロン装置の
事故を少なくし、ジャイロトロン装置３００の信頼性を
高めることができる。

【００４５】実施の形態１０．ジャイロトロン内の垂直
磁場成分を増加減少する手段をジャイロトロンに設置す
ることにより、永久磁石２０のＢｒをＢｚに比べ充分小
さくする発明の一実施の形態について説明する。ここで
は、垂直磁場成分を増加減少する手段に鉄片を用いた。
図１６において図６と同符号を付したものは、同一又は
相等の部分を表す。４２は鉄片であり、ジャイロトロン
２００の外周面に取り付けられている。尚、実施の形態
９と同様に鉄片４２の大きさや形は特に決める必要はな
い。また個数も１つに限ることはない。

【００４６】次に動作について説明する。ジャイロトロ
ン２００に鉄片４２を貼り付けると、貼り付けた部分を
透過する磁力線が減少し、ジャイロトロン２００内に永
久磁石２０によって生じているＢｒを調節することがで
きる。即ち、ジャイロトロン２００内のＺ軸上の全領域
においてＢｒを測定し、Ｂｒが生じている部分はそのＢ
ｒを抑えるようにジャイロトロン２００に鉄片４２を貼
り付ける。その様にして、所定の条件（例えば、｜Ｂｒ
｜／｜Ｂｚ｜＜０．２０）を満たすようにジャイロトロ
ン２００内のＢｒを調節することができる。

【００４７】この実施の形態におけるジャイロトロン用
永久磁石２０の製造方法に基づいて永久磁石２０を製造
すれば、実施の形態９と同様に永久磁石２０の組立後の
修正が効率良く行うことができ、且つ実施の形態８で修
正できなかった場合においても容易に修正が可能とな
る。また、ジャイロトロン２００に起因したＢｒを補正
する場合は、実施の形態９のように調整するよりはこの
実施の形態のようにジャイロトロン２００に鉄片等を貼
り付けて修正すれば、永久磁石２０の取り替え等のよう
な状況の変化に対しても、特に調節は必要とせず手間が
かからない。更に、永久磁石２０に貼り付けるよりも磁
場に与える影響が少ないため、ジャイロトロン２００に
貼り付けるほうが微調整が行いやすい。

【００４８】尚、垂直磁場成分を増加減少する手段は、
この実施の形態のような鉄片４２に限定されるものでは
なく、実施の形態９と同様に、ジャイロトロン２００の
動作温度領域において強磁性を示す物質であればどのよ
うな物質でも構わないし、永久磁石や電磁石を用いても
構わない。また、実施の形態９と同様に磁場を弱めるだ
けでなく、不足している部分を補うような方法でも良
い。貼り付ける場所は、実施の形態９で述べたように試
行錯誤して決定すれば良い。また、この実施の形態によ
る垂直磁場成分を調節する方法は、上述した実施の形態
１から実施の形態５に適用することができる。即ち、例
えば図４のジャイロトロン２００に図１６と同様に鉄片
４２を貼り付け不要なＢｒを抑えることにより、出力窓
割れ等のジャイロトロン装置の事故を少なくし、ジャイ
ロトロン装置３００の信頼性を高めることができる。

【００４９】

【発明の効果】この発明によれば、磁場の軸方向の成分
に対する軸方向に対して垂直方向の成分の割合が０．２
０未満または０．０５以下であるとの所定の条件を満足
する信頼性の高い永久磁石を効率良く製造することがで
きる。そのため、このようにして製造された永久磁石を
ジャイロトロン装置に適用した場合、ビーム軌道をほぼ
所望通りとすることができるジャイロトロン装置を得る
ことができる。

【００５０】第２の発明に係るジャイロトロン装置は、
磁場発生装置は、第１の電子ビームの射出方向と平行な
第１のビーム軸方向に磁化された第１の筒状磁石と、第
１のビーム軸方向に対して垂直で且つ第１の電子ビーム
のビーム軸の中心方向に磁化された第２の筒状磁石と、
第１のビーム軸方向と逆方向に磁化された第３の永久磁
石と、を第１のビーム軸方向に順に配置した為、１台の
磁場発生装置の作る第１の磁場分布と第２の磁場分布を
利用して２台のジャイロトロンを作動させることがで
き、装置のコストが削減できるとともに磁場発生装置の
資源が有効に利用できる。

【００５１】第３の発明に係るジャイロトロン装置は、
磁場発生装置は、第１の電子ビームの射出方向と平行な
第１のビーム軸方向に対して垂直で且つ第１の電子ビー
ムのビーム軸の中心方向と逆方向に磁化された第１の筒
状磁石と、第１のビーム軸方向に磁化された第２の筒状
磁石と、第１のビーム軸方向に対して垂直で且つ第１の
電子ビームのビーム軸の中心方向に磁化された第３の筒
状磁石と、第１のビーム軸方向と逆方向に磁化された第
４の筒状磁石と、第１のビーム軸方向に対して垂直で且
つ第１の電子ビームのビーム軸の中心方向と逆方向に磁
化された第５の筒状磁石と、を第１のビーム軸方向に順
に配置した為、第２の発明のときに比べビーム軸方向に
より広い磁場領域をジャイロトロンに使用することがで
き、高出力の高周波を出力することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１を示す概念図。

【図２】 従来例１の電磁石が作る軸方向の磁束密度の
グラフ。

【図３】 本発明の実施の形態２を示す概念図。

【図４】 本発明の実施の形態３によるジャイロトロン
装置。

【図５】 本発明の実施の形態４を示す概念図。

【図６】 本発明の実施の形態５及び６によるジャイロ
トロン装置。

【図７】 本発明の実施の形態５によるジャイロトロン
装置における出力窓割れ発生件数。

【図８】 本発明の実施の形態７及び８によるジャイロ
トロン用永久磁石の断面図。

【図９】 本発明の実施の形態７及び８によるジャイロ
トロン用永久磁石の磁石片の斜視図。

【図１０】 本発明の実施の形態７及び８によるジャイ
ロトロン用永久磁石の斜視図。

【図１１】 本発明の実施の形態７によるジャイロトロ
ン用永久磁石の製造方法を示すフローチャート。

【図１２】 本発明の実施の形態８によるジャイロトロ
ン用永久磁石の製造方法を示すフローチャート。

【図１３】 本発明の実施の形態８によるジャイロトロ
ン用永久磁石の製造方法を示すフローチャートである。

【図１４】 本発明の実施の形態８によるジャイロトロ
ン用永久磁石の製造方法を示すフローチャートである。

【図１５】 本発明の実施の形態９によるジャイロトロ
ン装置。

【図１６】 本発明の実施の形態１０によるジャイロト
ロン装置。

【図１７】 従来例１のジャイロトロン装置。

【図１８】 従来例２の永久磁石の軸に平行な平面によ
る断面図。

【図１９】 従来例２の永久磁石の軸に垂直な平面によ
る断面図。

【図２０】 従来例２の永久磁石による磁場分布。

【符号の説明】

１ 電子銃、２ カソード、３ 電子放出部、４ 第１
のアノード、５ 第２のアノード、６ 空胴共振器、７
コレクタ、８ 出力窓、９ 電子ビーム、１０ 電磁
波、１１ 主電磁石、１２ 電子銃電磁石、１４ アノ
ード、２０ 永久磁石、２４ 円筒状磁石、２４ａ、２
４ｄ 第１の円筒状磁石、２４ｂ、２４ｅ 第２の円筒
状磁石、２４ｃ、２４ｆ 第３の円筒状磁石、２４ｇ
第４の円筒状磁石、２４ｈ 第５の円筒状磁石、２５
中空状磁石、２６ 磁石片、２７各磁石片の隙間、３０
主磁場微調整電磁石、４１、４２ 鉄片、５０ 電子
銃磁場微調整電磁石、６１ 調査ステップ、６２ 修正
ステップ、６３ 調査及び修正ステップ、２００ ジャ
イロトロン、２００ａ 第１のジャイロトロン、２００
ｂ 第２のジャイロトロン、３００ ジャイロトロン装
置。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを射出する電子銃を有するジ
   ャイロトロンを備えるジャイロトロン装置に適用され、
   上記電子ビームとの間で相互作用を起こして電磁波を発
   生させるための磁場を発生する永久磁石を製造するため
   の方法であって、台形状の 磁石片を磁化する磁化ステップ、上記磁石片を複数個組み合わせてドーナツ状の中空状永
   久磁石を作る中空状磁石形成 ステップ、上記中空状永久磁石を軸方向に複数個配置して永久磁石
   を作る円筒状磁石形成ステップ、 上記永久磁石における 軸方向の磁場成分に対して垂直方
   向の磁場成分の割合が０．２０未満または０．０５以下
   であるとの所定の条件を満たしているかどうかを調べる
   調査ステップ、この調査ステップにおいて上記所定の条件を満たしてい
   ない場合に、上記円筒状磁石形成ステップの製造条件を
   満たしているかを確認し、この製造条件を満たしている
   ときに、次に上記中空状磁石形成ステップの製造条件を
   満たしているかを確認し、この製造条件を満たしている
   ときに、次に上記磁化ステップの製造条件を満たしてい
   るかを確認する 確認ステップ、およびこの確認ステップ
   においてそれらの製造条件を満たしていない上記円筒状
   磁石形成ステップ、上記中空状磁石形成ステップ、また
   は上記磁化ステップにおける製造条件を満たすように修
   正する修正ステップを含むことを特徴とするジャイロト
   ロン装置用永久磁石製造方法。