JP3090323B2 - 高パワーマグネトロン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、大略、連続波（CW）マグネトロンに関する
ものであって、更に詳細には、2450MHzにおいて約3000
ワットの高パワーを出力することが可能な高パワーマグ
ネトロンに関するものである。更に詳細には、本発明
は、高パワーマイクロ波放電光源装置におけるマイクロ
波発生源として使用するのに適した高パワーマグネトロ
ンに関するものである。

従来技術 マグネトロンは、電子レンジやマイクロ波放電光源装
置乃至は無電極UV（紫外線）ランプにおけるマイクロ波
を発生するための発生源として使用されている。この様
なマグネトロンは、通常、寸法が小型のものであること
が望まれ、且つその出力は、しばしば、1.0乃至1.5kVの
範囲内に定格されている。例えば、日立製作所は、モデ
ル2M130、2M120、2M131Aなどのこの出力範囲における種
々のタイプの産業用マグネトロンを製造販売している。
これらのマグネトロンは小型ではあるが、それらのパワ
ー出力はむしろ制限されており、従って小型ではあるが
高出力パワーの改良型マグネトロンを開発する必要性が
存在していた。この様な改良型マグネトロンがあれば、
装置の全体的寸法を増加させることなしに、高光出力の
マイクロ波放電光源装置を提供することが可能となる。

目 的 本発明は、以上の点に鑑みなされたものであって、上
述した如き従来技術の欠点を解消し、改良型連続波（C
W）マグネトロンを提供することを目的とする。本発明
の別の目的とするところは、マグネトロンの全体的な寸
法を著しく増加させることなしに約3000ワットの出力パ
ワーを供給することが可能な小型の高パワーマグネトロ
ンを提供することである。本発明の更に別の目的とする
ところは、マイクロ波放電光源装置のマイクロ波発生源
として使用するのに適した改良型高パワーマグネトロン
を提供することである。本発明の更に別の目的とすると
ころは、コスト低下を図るために市販されているマグネ
トロンから最少の修正を施すだけで容易に得ることが可
能な改良型高パワーマグネトロンを提供することであ
る。本発明の更に別の目的とするところは、小型の高光
出力マイクロ波放電光源装置を提供することである。

構 成 本発明によれば、約3000ワットのオーダー（程度）の
出力パワーを発生することが可能な小型の高パワーマグ
ネトロンが提供される。本マグネトロンは、マグネトロ
ンチューブ内のアノード構成体及びカソード構成体の間
の作用空間に約2400ガウスのオーダーの磁界を与えるた
めの磁石組立体を有している。この磁石組立体は、該マ
グネトロンチューブの両端に位置されている第一磁石副
組立体と第二磁石副組立体とを有している。マグネトロ
ンチューブは、そのアンテナが設けられている第一端部
と、該第一端部と反対側の第二端部とを有している。好
適実施例においては、第一磁石副組立体はマグネトロン
チューブの第一端部に位置されており、単に１個のフェ
ライト磁石を有しており、一方第二磁石副組立体はマグ
ネトロンチューブの第二端部に位置されており、２個以
上（好適には３個）のフェライト磁石を有している。こ
の様なフェライト磁石は、好適には、市販されているス
トロンチュームフェライト磁石乃至はセラミック磁石を
使用するとよい。

従って、好適実施例においては、磁石組立体は、１個
のフェライト磁石からなる第一磁石副組立体と、互いに
積層された３個のフェライト磁石からなる第二磁石副組
立体とを有している。全部で４個のフェライト磁石を有
するこの様な磁石組立体を設けることにより、マグネト
ロンチューブ内のアノード構成体とカソード構成体との
間の作用空間に2400ガウスのオーダーの磁界が確立され
る。この様な磁界条件のもとで、5kVのオーダーのピー
クアノード電圧が維持され、且つ平均アノード電流は84
0mAのオーダーに維持される。これらの条件のもとで、3
000ワットのオーダーのパワー出力をうることが可能で
あることが判明した。注意すべきことであるが、使用す
る磁石組立体が飽和することがないように磁気ヨークを
適宜設計することが必要である。

変形例として、第一磁石副組立体は２個以上（好適に
は３個）のフェライト磁石を有し、且つ第二磁石副組立
体が単に１個のフェライト磁石を有する構成とすること
も可能である。例えば、４個のフェライト磁石を使用し
て磁石組立体を構成する場合には、第一及び第二磁石副
組立体の各々がそれぞれ２個のフェライト磁石を有し対
称的な磁石組立体を構成することも可能である。更に、
上述した如くフェライト磁石を使用することが現在好適
であると考えられるが、所望によりフェライト磁石以外
のその他の磁石を使用することも可能である。

実施例 第１図乃至第３図を参照すると、本発明の一実施例に
基づいて構成された3000ワットのオーダーのパワー出力
を与えることが可能な高パワーマグネトロン１が概略示
されている。図示した如く、マグネトロン１は、マグネ
トロン１の心臓部分を構成し、且つ通常、典型的には円
筒型のベーン付き構成体の形状をしたアノード構成体
と、典型的にはフィラメントを具備するカソード構成体
とを有するマグネトロンチューブ10を有している。これ
らのアノード及びカソード構成体の間には作用空間が画
定されており、印刷された電界及び磁界の影響下で電子
がこの作用空間内を移動することにより高周波数エネル
ギーが発生される。マグネトロンチューブ10内の詳細な
構成は当業者等にとって公知であるのでその説明は割愛
する。マグネトロンチューブ10は、通常、円筒状の外部
形状を有しており、且つそれは、典型的にはマイクロ波
の形態での高周波数エネルギーを発生するアンテナを収
納するアンテナドーム13が設けられている第一端部、及
び前記第一端部の反対側であり円筒状部分17が延在する
第二端部を有している。

マグネトロン１には互いに離隔されている複数個の冷
却用フィン11が設けられており、従ってマグネトロンチ
ューブ10内で発生された熱はこれらの冷却用フィン11を
介して周囲の環境へ散逸される。注意すべきことである
が、本マグネトロン１を所望の動作状態に維持するため
には所定の条件で強制空気流を付与することが必要であ
る。本マグネトロン１をハウジング内に位置させて動作
させる場合、本マグネトロン１を所望の動作状態に維持
するためには、約165乃至203mmH₂Oの範囲内の空気圧力
（ハウジング内）及び約8.5m³/min.のオーダーの空気流
量で強制空気流を付与せねばならないことが判明した。
この強制空気流は、マグネトロンチューブ10を通過して
流れるように指向されねばならず、更に詳細には、冷却
用フィン11の間隙を介して通過するように流されねばな
らない。

マグネトロン１は、更に、マグネトロンチューブ10の
第一端部（下端部）側にそれとの間にスプリングディス
ク12aを介して配設されている下部磁石14aを有してい
る。下部磁石14aは、マグネトロン１の第一端部乃至は
下端部に配設される第一磁石副組立体を構成している。
互いに積層された３個の上部磁石14b乃至14dがスプリン
グディスク12bを介してマグネトロンチューブ10の第二
端部即ち上部端部側に設けられている。これら３個の上
部磁石14b乃至14dは第二磁石副組立体を構成している。
これらの第一及び第二磁石副組立体は、マグネトロン１
の磁石組立体を構成している。注意すべきことである
が、これらの磁石14a乃至14dは、大略、リング形状をし
ており、好適には同一の形状をしている。好適実施例に
おいては、これらの磁石14a乃至14dはフェライト磁石で
あり、更に好適には、産業用マグネトロンに一般的に使
用されるストロンチュームフェライト磁石乃至はセラミ
ック磁石とするとよい。第１図に示した実施例において
は、マグネトロン１は、マグネトロンチューブ10の下端
部に単に１個の磁石14aを有し、且つマグネトロンチュ
ーブ10の上部端部には３個の磁石14b乃至14dを有してい
る。出力パワーを増加させるために第１図に示した実施
例を市販のマグネトロンを修正することによって製造す
る場合には、必要とされる修正の量が最少とされるの
で、この様な磁石配列とすることが特に好適である。即
ち、マグネトロンチューブ10の上部側に１個以上の付加
的な磁石（例えば14c及び14d）を容易に付加させること
が可能であるが、マグネトロンチューブ10の下部側に１
個以上の付加的な磁石を設ける場合には、この様な付加
的な磁石がアンテナ13を被覆してしまうので、主要な修
正を行なうことが必要となる。しかしながら、アンテナ
13が十分に長いものであるとか、及び／又は磁石が十分
に薄いものである場合には、マグネトロンチューブ10の
第一端部即ち下部側に２個以上の磁石を設けることも可
能である。

第４図及び第５図は、３個の磁石14b乃至14dの積層体
からなる第二磁石副組立体がどのように構成されるかを
概略示している。図示例の場合、３個のリング形状をし
た磁石14b乃至14dが互いに積み重ねられており、且つ円
筒形状をした銅箔粘着テープ30が磁石14b乃至14dの積層
体の内側周表面に接着されている。テープ30の端部は軸
方向に切断されてセグメント化された部分30aが形成さ
れており、これらのセグメント化部分30aは半径方向に
曲げられて対応する磁石14b乃至はスプリングディスク1
2bの端部表面へ接着されて磁石／ディスク組立体を構成
している。この場合、銅箔テープ30は、磁石14b乃至14d
及びスプリングディスク12bを一体的に保持すべく機能
すると共に、RF遮蔽体としても機能している。図示例に
おいては３個の磁石14b乃至14dを一体的に保持し第二磁
石副組立体を構成するために銅箔粘着テープ30が使用さ
れているが、所望によりその他の任意の保持手段を使用
することも可能である。

第１図に示したマグネトロン１においては、延長部17
が、マグネトロンチューブ10の第二端部即ち上部端部か
ら上方向へ突出している。一対のフィラメント端子ポス
ト18a及び18bが、延長部17の上端部から上方向へ延在し
ている。シリコンスリーブ17aが延長部17上に嵌め込ま
れており、磁石14b乃至14dを越えて所定の高さに上方向
へ延在している。第１図に示した実施例においては、マ
グネトロンチューブ10内部の作用空間内に約2400ガウス
のオーダーの磁界を与えるために、全部で４個のフェラ
イト磁石14a乃至14dを設けて磁石組立体を構成してい
る。このレベルの磁界の場合、いわゆるハートリー（Ha
rtree）関係式に従って約5kVのオーダーでピークアノー
ド電圧を設定する必要がある。現在入手可能なフェライ
ト磁石を使用してマグネトロンチューブ10内部における
作用空間においてこのレベルの磁界を確立するために
は、この様な磁石を４個使用せねばならず、且つこの様
な４個の磁石の最も好適な配列は第１図に示した如き配
列であり、即ちマグネトロンチューブ10の下部（即ちア
ンテナ側）に１個且つ上部側に３個の配列である。

マグネトロン１は、更に、大略Ｕ形状をした上側及び
下側ヨークから構成される磁気ヨークを有している。図
示例においては、下側ヨークは２部構成を有しており、
即ち下側内側ヨーク15a及び下側外側ヨーク15bを有して
おり、且つ、同様に、上側ヨークも２部構成を有してお
り、上側内側ヨーク15d及び上側外側ヨーク15cを有して
いる。図示例においては、下側内側ヨーク15aは約100mm
の幅を有しており、且つ約2.5mmの厚さを有している。
下側外側ヨーク15bは、下側内側ヨーク15aの外側表面を
覆っており、且つそれは下側内側ヨーク15aと同じ幅を
有しており且つ約0.7mmの厚さを有している。該下側ヨ
ークには、複数個の取付けねじ19が設けられており、そ
れらは下側方向へ外側に延在している。上側ヨークも２
部構成を有しており、且つ上側外側ヨーク15c及び上側
内側ヨーク15dを有している。上側外側及び内側ヨーク1
5c及び15dは、幅及び厚さが、それぞれ、下側内側及び
外側ヨーク15a及び15bと等しくなっている。しかしなが
ら、上側内側ヨーク15dは上側外側ヨーク15cよりも多少
寸法が短くなっており、従って上側及び下側ヨークの間
にピン16を使用してラップ（重ね合わせ）接続部が形成
されている。更に詳細に説明すると、Ｕ形状をした下側
ヨークの各脚部の上部部分が上側外側及び内側ヨーク15
c及び15dの間に設けられた間隙内に所定の長さ嵌め込ま
れており、且つ上側及び下側ヨークがピン16を介して接
続されている。

作用空間内に2400ガウスのオーダーの磁界を設定する
ために４個のフェライト磁石14a乃至14dを使用した図示
例においては、金属ヨーク組立体が飽和することを防止
するために磁石組立体に全周囲に少なくとも0.125イン
チ即ち3.2mmの厚さを持った金属ヨーク組立体を設ける
ことが必要である。従って、飽和の発生を防止するため
に、上側及び下側ヨークの各々の結合厚さは、この臨界
的な厚さと等しいか又はそれより大きな値に選択すべき
である。ヨーク組立体が飽和することは望ましくない。
なぜならば、飽和すると、アノード構成体とカソード構
成体との間の作用空間を介して通り抜ける磁束線がそれ
だけ少なくなるからである。

マグネトロン１には、更に、金属から構成されており
且つマグネトロン１のヨーク組立体上に固着されている
フィルターボックス20が設けられている。フィルターボ
ックス20には、上部壁及び側部壁に多数の貫通孔20aが
設けられており、それらの孔を介して冷却用空気が通り
抜けることを可能としている。フィルターボックス20内
には、一対のチョークコイル22a及び22bが設けられてお
り、該コイルはコンデンサブロック23へ接続されてお
り、更にコンデンサブロック23はフィルターボックス20
の側部壁の一つを貫通して延在すると共にそれに固着さ
れている。チョークコイル22a及び22bの一端側はそれぞ
れリードワイヤ21a及び21bへ電気的に接続されており、
リードワイヤ21a及び21bは、それぞれ、フィラメント端
子ポスト18a及び18bへ電気的に接続されている。後に明
らかになる如く、コンデンサブロック23内には一対のコ
ンデンサが設けられており、且つコンデンサブロック23
を介してそれぞれのチョークコイル22a及び22bへ電気的
に接続されている一対のコネクタ端子24a及び24bがコン
デンサブロック23から延在している。

第６図は、第１図乃至第５図を参照して上に説明した
高パワーマグネトロン１を駆動するために使用するのに
適した電源回路を示している。第６図に示した如く、こ
の電源回路は、大略、フィラメント電圧制御回路40と高
電圧供給回路50とを有しており、これら二つの回路はフ
ィルターボックス20を介してマグネトロン１のマグネト
ロンチューブ10へ接続されている。第６図において、マ
グネトロンチューブ10の内部構造が概略示されており、
且つそれは、大略、アノード構成体31及びカソード構成
体32を有している。典型的には、アノード構成体31は円
筒形状をしており且つカソード構成体32を取り巻くよう
に設けられており、それらの間にギャップが形成されて
電子運動を与えるための作用空間が画定されている。ア
ノード構成体31は、通常、接地接続されており、且つ負
の高電圧がカソード構成体へ付与されて、アノード及び
カソード構成体31及び32の間に所要の電界を確立する。
カソード構成体32は、通常、フィラメントを有してお
り、該フィラメントの電圧は操作中にフィラメント電圧
制御回路40によって適宜制御される。

図示した如く、フィラメント電圧制御回路40はフィラ
メントトランス41を有しており、その二次巻線はコネク
タ端子24a及び24bへ接続されており且つその一次巻線
は、トライアック（triac）の如きスイッチング要素46
及びスイッチを介して商用電源線の如き交流電圧源43へ
接続されている。フィラメント電圧制御回路40は、更
に、フィラメントトランス41の一次巻線を介して流れる
電流のレベルを検知するために、電流トランスの如き電
流検知器44を有している。更に、電流検知器44及びスイ
ッチング要素46と動作結合されたマイクロプロセサ45が
設けられている。本マグネトロン１の動作を開始させる
ためには、カソードフィラメント32へ約交流4.6Vを印加
することが必要である。しかしながら、動作期間中は、
バックボンバードメント（反射衝撃）があるので、それ
がカソードフィラメント32を加熱することとなる。カソ
ードフィラメント32の温度を所望のレベルに維持するた
めには、フィラメント電圧を交流2.2乃至2.4Vへ減少さ
せることが必要である。このようにフィラメント電圧を
制御することによってカソードフィラメント32の温度を
制御するためのプログラムがマイクロプロセサ45内に格
納されており、カソードフィラメント32へ印加されるフ
ィラメント電圧は、電流検知器44を使用してフィラメン
トトランス41の一次巻線への電流の流れを検知しなが
ら、スイッチング要素46の開閉条件を制御することによ
って制御される。

高電圧電源回路50は、カソードフィラメント32へ負の
高電圧、例えば図示例の場合は−5kV（ピーク値）を印
加するためにカソードフィラメント32へ接続されてい
る。高電圧電源回路50は三相構成を有しており、それは
スイッチ53a乃至53cを介して３個の高電圧トランス51a
乃至51aの一次巻線の各々へ接続されている三相電源52
を有している。これらのスイッチ53a乃至53cが同時に閉
塞されると、120゜位相がずれた交流電圧が次々にこれ
ら高電圧トランス51a乃至51cの一次巻線へ印加される。
高電圧トランス51a乃至51cの二次巻線は、それぞれ、コ
ンデンサ54a乃至54c、ダイオード55a乃至55c及びブロッ
キングダイオード56a乃至56cを介して高電圧電源回路50
の出力端へ接続されている。高電圧電源回路50の出力端
は第６図に示した構成においてはコネクタ端子24aへ接
続されている。この様な三相高電圧電源回路50において
は、変動が小さく且つピーク電流が減少された状態で高
電圧を連続的にカソードフィラメント32へ印加すること
が可能であるので好適である。カソードフィラメント32
へ印加すべき高電圧の所要のレベルは、高電圧トランス
51a乃至51cの一次巻線と二次巻線との間の巻線数の比に
よって決定される。

上述した如く、3000ワットのパワー出力を与えるため
のマグネトロン１の本実施例においては、約5kVピーク
の高電圧が高電圧電源回路50から出力されカソードフィ
ラメント32へ供給される。本マグネトロン１において30
00ワットのパワー出力を得るためには、840mAのオーダ
ーの電流Ｉ（アノード電流）をカソードフィラメント32
へ供給せねばならないことが判明した。この場合、3000
ワットの出力パワーは840mAの平均アノード電流及び5kV
のピークアノード電圧を使用することによって得られる
ので、その効率は3000ワットを5kV及び840mAの積で割る
ことによって得られ、即ちその値は71.4％である。この
場合の浪費される熱は約1200ワットであることが判明し
た。840mAの所要の平均アノード電流Ｉを与えるために
は、コンデンサ54a乃至54cの容積（同一の値）を実験的
に決定せねばならない。例えば、商用電源ラインが50Hz
の周波数である場合には、この容量値は0.85μＦであ
り、一方、60Hzの周波数の場合には、0.68μＦである。
その結果、本マグネトロン１は、作用空間内の磁界を24
00ガウスに設定し且つピークアノード電圧及び平均アノ
ード電流を5kV及び840mAにそれぞれ設定した条件下にお
いて3000ワットのオーダーの出力パワーを安定的に供給
することが可能である。又、2400ガウスの磁界を与える
ためには、好適には、４個の市販されているフェライト
磁石を使用することが可能である。

第６図に示した実施例においては、三相高電圧電源回
路50を使用している。しかしながら、注意すべきことで
あるが、例えば米国特許第3,396,342（発明者Feinber
g）及び米国特許第4,156,829（発明者Harada）に示され
る如きその他の任意の単相又は二相電源回路を所望によ
り使用することも可能である。

第７図乃至第10図は、マイクロ波発生源として上述し
たマグネトロン１を２個使用した場合の本発明の一実施
例に基づいて構成されたマイクロ波放電光源装置60を概
略示している。図示した如く、光源装置60は支持プレー
ト61上に装着され並置して配置させた一対のマグネトロ
ン1R及び1Lを有している。光源装置60は、更に、一対の
Ｌ形状型導波管70R及び70Lを有しており、これらの導波
管は互いに並置され且つ対向した関係で支持プレート61
に取付けられている。導波管70R及び70Lには比較的小さ
な寸法の多数の貫通孔70aが設けられており、従って高
圧空気が動作中に導波管70R及び70Lの内部に引き込ませ
ることが可能である。右側及び左側の導波管70R及び70L
の下端部間に架橋して長尺リフレクタ（反射器）72が設
けられている。リフレクタ72は、第10図に示した如く、
例えば円形又は楕円形などの任意の所望の断面形状を有
することが可能である。リフレクタ72は開放した下端部
を有しており、そこにメッシュ78が設けられている。従
って、リフレクタ72及びメッシュ78の両方によって、マ
イクロ波空洞が画定されており、該空洞は動作条件によ
って共振状態又は非共振状態とすることが可能である。
リフレクタ72は、光及びマイクロ波の両方を反射させる
が、メッシュ78はマイクロ波のみを反射させ光を透過さ
せる構成を有している。

直線状のランプ81は、例えば10インチ（25.4cm）の長
さであり、リフレクタ72及びメッシュ78によって画定さ
れるマイクロ波空洞内に配置されており、且つ直線状ラ
ンプ81は、通常、その中に始動ガスとしてのアルゴンの
如き稀ガス、及び発光物質としての水銀の如き充填物を
収納している。ランプ81は、更に、支持ロッド81aが設
けられており、支持ロッド81aはランプ81の各端部から
軸方向に延在しており、従ってこれらの支持ロッド81a
を、マイクロ波空洞の端部壁に設けたスロットなどの係
合部材77と係合させることによって、マイクロ波空洞内
において所定の位置に設定させることが可能である。第
９図に示した如く、リフレクタ72には一対の結合スロッ
ト72R及び72Lが設けられており、該結合スロットの各々
はマイクロ波空洞の対応する端部の近傍に位置されてい
る。例えば、結合スロット72Rは導波管72Rの内部と連通
されており、従ってマグネトロン1Rによって導波管70R
内に供給されたマイクロ波は結合スロット72Rを介して
マイクロ波空洞乃至はマイクロ波室内に供給され、その
際にマイクロ波空洞内部に電磁界を確立する。従って、
マイクロ波がマイクロ波空洞内に供給されると、それは
直線状ランプ81によって吸収されて、ランプ81内におい
て電気的放電を発生させその際に光を射出させる。その
様にしてランプ81から発光された光は、部分的には外側
へ指向されてメッシュ78を介して通過し、且つ部分的に
はリフレクタ72によって反射された後にメッシュ78を介
して外側へ指向される。更に第９図に示した如く、リフ
レクタ72には比較的小さな寸法の多数の貫通光72aが設
けられており、従ってハウジング80内の高圧力空気は部
分的にはこれらの貫通孔を介してマイクロ波空洞内へ指
向される。これらの貫通孔72aは大略直線状ランプ81に
沿って配列されており、従って冷却用空気の直線状ラン
プ81を通過して流れ、ランプ81が加熱することを防止す
る。前述した如く、ハウジング80内の高圧力空気は部分
的には貫通孔70aを介して導波管70R及び70L内に指向さ
れ、従って高圧力空気は結合用スロット72R及び72Lを介
してマイクロ波空洞内に供給され、その際に直線状ラン
プ81の冷却に貢献する。

第７図に示した構成体は、第８図乃至第10図に示した
如く、ハウジング80内に収納されている。コネクタ取付
けプレート75がハウジング80に固着されている。コネク
タ取付けプレート75には、高電圧ケーブル62cを介して
２個のマグネトロン1R及び1Lの各々のカソードフィラメ
ント32へ接続されており且つ高電圧電源回路50の出力端
へ接続されているパワーコネクタ64が設けられている。
コネクタ取付けプレート75には、更に、フィラメント電
流及びインターロック回路（空気圧力及びホトセル）コ
ネクタ65、空気スイッチ66、インジケータ67などが設け
られている。空気スイッチ66は、ハウジング80内に空気
圧力が所定の値、例えば12.7cmH₂O以下に降下すると動
作する通常開の差動スイッチである。動作中、ハウジン
グ80内の空気圧力は大気圧に対して正の状態にある。従
って、このスイッチ66は、ハウジング80内部の冷却用空
気のロスを検知し、ランプ81が損傷される前に本装置を
遮断し停止状態とさせる。インジケータ67は、ガラスベ
ゼルであって、それはランプ81がオン状態にある場合に
輝いて、ランプ81がオンしている場合にランプ81からの
可視光を伝達させる。従って、このインジケータ67は、
ランプ81がオンしている場合にユーザが本装置を取り扱
うことがないように警告を発する警告ランプとして作用
する。

フィラメントトランスリード63a及び63bが、マグネト
ロン1R及び1Lの各々のフィルターボックス20のコネクタ
端子24a及び24bから延在しており、対応するフィラメン
トトランス41R又は41Lへ接続されている。高電圧接続部
をシャシ及びハウジング80から分離させるために、マグ
ネトロン1R、1L及びフィラメントトランスリード63a、6
3bとの間のボルト接続部をカバーするためにPVCチュー
ブ62a及び62bが設けられている。更に、光源装置60に
は、クランプ71bによって所定の位置に設定されている
イグナイタランプ71が設けられている。イグナイタラン
プ71は、電極付きランプであって、その電極は先端部を
導波管70R内に挿通させた導体71aへ接続されている。従
って、始動時において、導波管70Rの内部のマイクロ波
は部分的にイグナイタランプ71内へ供給され、従ってイ
グナイタランプ71から射出される紫外線がリフレクタ72
の冷却用貫通孔72aの幾つかを介して直線状ランプ81へ
指向される。この照射の結果として、直線状ランプ81内
で電気的放電が発生し、従って直線状ランプ81が発光を
開始する。次いで、導体71aを介しての導波管70Rからイ
グナイタランプ71へのマイクロ波の供給が減少し、従っ
てイグナイタランプ71は自動的に消灯する。従って、イ
グナイタランプ71は自己始動的且つ自己消灯的なランプ
である。

更に、本光源装置60には感光性組立体68が設けられて
おり、それは直線状ランプ81の点火を確かめるために使
用される。この構成要素68は、システムインターロック
として機能し、且つ直線状ランプ81が始動時から所定の
期間内に点火されなかった場合、又はそれが動作中に消
灯された場合には、警告信号を発生し、本光源装置をす
ぐに停止させる。リフレクタ72の４つの角部にはセット
スクリュー79が設けられており、従ってリフレクタ72の
取付け位置はこれらのセットスクリュー79によって調節
することが可能である。ハウジング80には、その上部に
開口（不図示）が設けられており、該開口は空気インレ
ット91によって取り囲まれており、空気インレット91は
空気ホース（不図示）へ接続させることが可能である。
従って、矢印で示した如く、空気インレット91を介して
ハウジング80の内部へ高圧空気を供給させることが可能
である。ハウジング80の上部には、本光源装置60の取り
扱いを容易とさせるためにハンドル82a及び82bが設けら
れている。更に注意すべきであるが、簡単化のために特
に図示していないが、ハウジング80には所定の位置にシ
ートメタルからなるバッフル（邪魔板）が設けられてお
り、空気インレット91を介してハウジング80の内部へ導
入された空気の流れはマグネトロン1R及び1Lの各々の冷
却用フィン11を介して水平方向へ向かって流れるべく指
向される。２個のマグネトロン1R及び1Lの間の幾らかの
バイパス洩れを除いて、全ての冷却用空気はマグネトロ
ン1R及び1Lの各々の冷却用フィン11を通過して流れねば
ならない。その後に、該空気はリフレクタ72の貫通孔72
aを介して直接的に又は間接的に導波管70R及び70Lを介
し更に結合用スロット72R及び72Lを介してマイクロ波空
洞内に導かれ、次いで該空気は最終的にメッシュ78を介
して外部へ配置される。

上述した如く、本２マグネトロン型光源装置60は、各
マグネトロン1R及び1Lが3000ワットのパワー出力を与え
ることが可能であるので、最大効率において、印加マグ
ネトロンエネルギーの6000ワットの光出力を無電極ラン
プから供給させることが可能である。従って、本光源装
置は比較的小型であるにもかかわらず、極めて高い光強
度を持った装置である。注意すべきことであるが、上述
した実施例において直線状ランプを使用しておりそれは
任意の長さのものとすることが可能であるが、本光源装
置は例えば球状ランプ又は楕円形ランプなどのその他の
任意の形状の光放電型ランプを使用すべく修正すること
も可能である。更に、所望の光出力分布に依存して、リ
フレクタ72は任意の所望の形状をとることが可能であ
る。例えば、リフレクタ72は例えば円形、放物線形、又
は楕円形などの任意の所望の形状の回転形状を有する表
面を有することが可能である。リフレクタ72は、好適に
は、光出力を更に向上させるための高度に反射性の表面
とすることが可能である。更に、上述した実施例におい
ては２個のマグネトロン1R及び1Lを使用しているが、マ
グネトロン1R又は1Lの何れか一方のみ又は３個以上のマ
グネトロンを所望により使用することも可能である。

効 果 上述した如く、本発明によれば、3000ワットのオーダ
ーのパワー出力を供給することが可能な小型の高パワー
マグネトロンが提供される。本マグネトロンの出力パワ
ーが同等の寸法の従来のマグネトロンの２倍に近いもの
であることは顕著な効果である。換言すると、本発明
は、全体的な寸法、重量及び構成部品の数などを著しく
増加させることなしに、パワー出力をほぼ２倍にさせる
ことを可能としている。特に、本発明は、最少の修正を
施すだけで1000乃至1500ワットの範囲のパワー出力定格
の市販されている従来の小型のマグネトロンに基づいて
容易に製造することが可能なものである。従って、本マ
グネトロンは、その出力パワーが２倍に増加されるにも
かかわらず低コストで得ることが可能である。更に、本
発明によれば、小型の高光強度マイクロ波光源装置が提
供される。本光源装置は、寸法、重量及び構成部品の数
を著しく増加させることなしに、従来の構成のものにお
ける出力パワーをほぼ２倍にしている。特定の電源回路
を使用することにより、本光源装置の動作は極めて安定
しており、光出力におけるフリッカ即ちちらつきは著し
く減少される。

以上、本発明の具体的実施の態様について詳細に説明
したが、本発明はこれら具体例にのみ限定されるべきも
のではなく、本発明の技術的範囲を逸脱することなしに
種々の変形が可能であることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に基づいて構成された高パワ
ーマグネトロンを示した概略正面図、第２図は第１図の
高パワーマグネトロンの概略側面図、第３図は第１図の
高パワーマグネトロンの概略平面図、第４図は第１図乃
至第３図に示した高パワーマグネトロンにおいて設けら
れる磁石組立体の一部を構成する３個のフェライト磁石
からなる積層体を示した概略断面図、第５図は第４図に
示した磁石の積層体の一部概略正面図、第６図は第１図
乃至第３図に示した高パワーマグネトロンを駆動するた
めの駆動回路を示した回路図、第７図は第１図乃至第３
図に示した高パワーマグネトロンを一対使用した場合の
本発明の一実施例に基づいて構成された高パワーマイク
ロ波放電光源装置をそのハウジングを取り除いた状態を
示した概略正面図、第８図は第７図の高パワー光源装置
の概略正面図、第９図は第７図の高パワー光源装置の概
略底面図、第10図は第７図の高パワー光源装置をそのハ
ウジングを一部取り除いて示した概略側面図、である。 （符号の説明） 1:高ワーマグネトロン 10:マグネトロンチューブ 14:磁石 15:磁石ヨーク組立体 20:フィルターボックス 40:フィルター電圧制御回路 50:高電圧電源回路 60:マイクロ波放電光源装置 70:導波管 72:リフレクタ 78:メッシュ 80:ハウジング 81:ランプ

フロントページの続き (72)発明者 モハメッド カマレイ アメリカ合衆国，メリーランド 20852, ロックビル，ブラックスフイールド コ ート 12200，ナンバー ９ (56)参考文献 特開 昭61−230236（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−161756（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭52−41625（ＪＰ，Ｂ１) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 23/10

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】高パワーマグネトロンにおいて、 アノード構成体及び前記アノード構成体との間に作用空
   間を画定すべくそれから離隔したカソード構成体を具備
   するマグネトロンチューブ、 前記マグネトロンチューブを挟んで配置されている第一
   磁石副組立体及び第二磁石副組立体を具備する磁石組立
   体、 前記第一及び第二磁石副組立体の間において磁界の帰路
   を案内するために前記第一及び第二磁石副組立体の回り
   に延在するヨーク組立体、 前記カソード構成体へ所定の高電圧を供給するために前
   記カソード構成体へ接続されている電源回路、 を有しており、前記磁石組立体は実質的に同一のリング
   形状をしたフェライト磁石を少なくとも４個有してお
   り、前記第一及び第二磁石副組立体の各々は少なくとも
   １個のフェライト磁石を有しており且つ２個以上のフェ
   ライト磁石を有する場合には前記２個以上のフェライト
   磁石を一体的に保持し且つRF遮蔽体として機能する円筒
   形状保持体に外挿して積層されて保持されており、前記
   ヨーク組立体が少なくとも3.2mmの厚さを有しているこ
   とを特徴とする高パワーマグネトロン。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項において、前記所定
   の高電圧が5kVであり、且つ前記電源回路が840mAのアノ
   ード電流を供給しその際に3000ワットの出力パワーを供
   給することを可能としたことを特徴とする高パワーマグ
   ネトロン。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項又は第２項におい
   て、前記マグネトロンチューブがマグネトロンアンテナ
   が設けられている第一端部と、前記第一端部の反対側の
   第二端部とを有しており、前記第一磁石副組立体が前記
   マグネトロンチューブの前記第一端部に配設されており
   且つ第一フェライト磁石を有しており、前記第二磁石副
   組立体は前記マグネトロンチューブの前記第二端部に配
   設されており且つ互いに積層されている２個以上のフェ
   ライト磁石を有していることを特徴とする高パワーマグ
   ネトロン。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第３項において、前記第二
   磁石副組立体が互いに積層されている３個のフェライト
   磁石を有していることを特徴とする高パワーマグネトロ
   ン。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第１項乃至第４項のうちの
   いずれか１項において、前記マグネトロンチューブには
   複数個の冷却用フィンが設けられており且つ8.5m³/min.
   の強制空気流及び165乃至203mmH₂Oの範囲内の空気圧力
   で動作されることを特徴とする高パワーマグネトロン。