JP3276994B2 - ジャイロトロン用電源装置 - Google Patents

ジャイロトロン用電源装置

Info

Publication number
JP3276994B2
JP3276994B2 JP22882892A JP22882892A JP3276994B2 JP 3276994 B2 JP3276994 B2 JP 3276994B2 JP 22882892 A JP22882892 A JP 22882892A JP 22882892 A JP22882892 A JP 22882892A JP 3276994 B2 JP3276994 B2 JP 3276994B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power supply
gyrotron
collector
unit
electron beam
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22882892A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0676748A (ja
Inventor
まさき 恒岡
慶司 坂本
孝 永島
Original Assignee
日本原子力研究所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本原子力研究所 filed Critical 日本原子力研究所
Priority to JP22882892A priority Critical patent/JP3276994B2/ja
Publication of JPH0676748A publication Critical patent/JPH0676748A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3276994B2 publication Critical patent/JP3276994B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】ジャイロトロン装置はサイクロト
ロンメーザ作用を動作原理とする電子管である。ジャイ
ロトロン装置は、主としてミリ波からサブミリ波帯にお
ける大電力高周波源として核融合プラズマ加熱装置など
に利用されているものである。本装置については、より
詳細には、例えば、柴田幸男著「電子管・超高周波デバ
イス」の7.6 ジャイロトロン、137〜141頁
(コロナ社刊行)又は電気学会誌の昭和63年、108
巻7号、623〜625頁の塩田勝および後藤正治著
「IV.高周波加熱用高電圧ビーム電源」に記載されてい
る。
【0002】本発明は、このジャイロトロン装置を駆動
する電源の新しい構成に関するものである。
【0003】
【従来の技術】従来のジャイロトロン装置を駆動する電
源には直流高圧電圧で大電力かつ高安定性が求められて
いる。従来のジャイロトロン装置用のビーム電源の構成
について上記電気学会誌に記載されている2つの例を図
4および図5に参照として示す。なお、図5はいわゆる
コンデンサバンク方式といわれるものである。
【0004】初めに、高圧の直列電圧を得る過程までに
ついて説明する。図4においては、高圧の直列電圧は、
サイリスタスイッチTSおよび変圧器TRを介して多相
整流器RECTで整流し、リアクトルLF、抵抗Rおよ
びコンデンサCFからなるフィルタ回路FILで平滑化
して得られる。図5は、図4のサイリスタスイッチT
S、変圧器TR、多相整流器RECTおよびフィルタ回
路FILからなる直流電源部を充電器と充電抵抗RC
1〜RnおよびコンデンサバンクC1〜Cnで置き換えた
ものである。なお、図4および図5におけるクローバ回
路は、ジャイロトロンの負荷短絡の際の保護のためのも
のである。
【0005】次に、ビーム電圧については、図4および
図5に示す構成例共、前述のようにして得られた高圧の
直流電圧を直列電圧制御装置として用いる直列制御真空
管V1より安定化して得ている。しかしながら、得られ
たビーム電圧は、抵抗を介してジャイロトロン装置2の
カソード電極4に印加されており、即ち直列制御真空管
1は、ジャイロトロンと直列に接続されているのであ
るから、ビーム電流を直接扱うものである。そして、直
列制御真空管V1の安定動作領域電圧を常に確保しつつ
かつビーム電圧を安定化するために、結局直列制御真空
管V1は自ら大電力消費をしながら、その出力電圧を安
定化していることになる。このため、直列制御真空管V
1そのものが、高価になるばかりか、直列制御真空管V1
で発する熱の除去対策に余分の費用を必要としている。
【0006】なお、アノード電極6に印加されるアノー
ド電圧はビーム電圧を真空管V2と抵抗DRで分割し
て、更に安定化が図られている。
【0007】さらに、ジャイロトロンの発振効率は30
%程度が一般的であるため、ボディ部10の空胴発振器
で相互作用を終えた残り70%程度のエネルギはコレク
タ部12で発熱となって消費される。このため、コレク
タ部12の除熱や発振電力を供給する直流ビーム電源の
容量やコンデンサバンクC1〜Cnなどの充電装置の容量
が大型化してしまうという課題があった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
の課題を克服して低容量化および高効率化を実現したジ
ャイロトロン用電源装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、電子ビームを発生せる電子銃部を構成するカソード
部及びアノード部と、前記カソード部より発生した電子
ビームと相互作用を行って大電力高周波を発振する空胴
共振器を含むボディ部と、相互作用を行った後の電子ビ
ームを捕捉するコレクタ部とを有するジャイロトロン装
置用の第1の発明の電源装置は、前記カソード部及び前
記ボディ部間に電圧を印加するための加速電源部と、前
記加速電源部とは異なる電源部であって、前記カソード
部及び前記コレクタ部間に電圧を印加するための電力供
給電源部とを備えることを特徴とする。
【0010】
【0011】
【作用】請求項1記載の第1の発明においては、加速電
源部は、ジャイロトロン装置のカソード部とボディ部間
をバイアスする電圧を印加して、ジャイロトロン発振を
行わせる。一方、電力供給電源部は、ジャイロトロン装
置のカソード部とコレクタ部間をバイアスする電圧を印
加して、相互作用を行った後の電子ビームをコレクタ部
に捕捉させる。このように、ジャイロトロン装置に電力
を供給するための電源において、カソード部とボディ部
間にバイアスする加速電源部と、カソード部とコレクタ
部間にバイアスする電力供給電源部の二種に分けること
により、加速電源部を比較的小電力のものすることがで
き、それにより加速電源部はジャイロトロンの発振に必
要な電源の安定度を容易に実現できる構成にすることが
できる。また、電力供給電源部は電子ビームを捕捉でき
ればよいので、高安定化を必要としないため、簡易な構
成とすることができる。
【0012】
【0013】
【実施例】実施例について図面を参照して以下説明す
る。相互作用後の電子ビームを捕捉するためのコレクタ
は単極又は複数極の場合があるが、本実施例においては
二極のものを想定する。なお、本発明は、以下の説明か
ら明らかなようにコレクタの極数は二極に限定されるも
のではなく単極、いずれの複数極にも適用可能である。
図1ないし図3は、コレクタが二極のジャイロトロン装
置の場合に適用した本発明のジャイロトロン用電源装置
の構成例を示したものである。
【0014】ジャイロトロン装置2は、カソード電極4
とアノード電極6の二極の電子銃部8と、空胴共振器を
持つボディ部10と、二極のコレクタ部である第1コレ
クタ12と、第2コレクタ14とから成る。カソード電
極4から発した電子ビーム16は、アノード電極6によ
って形成される電界と、強磁場コイル18によって作ら
れる磁場とによって螺旋運動を始める。さらに、カソー
ド電極4とボディ部10の間の電界により電子ビームは
加速される。その加速された電子ビーム16のエネルギ
は、強磁場コイル18で作られた磁場によって回転エネ
ルギへと変換されていく。こうして得られた螺旋運動を
する電子ビーム16はボディ部10の空胴共振器内で相
互作用を起こし電子ビーム16の持つエネルギの一部が
高周波エネルギへと変換される。その相互作用を終えた
電子ビーム16は、二極に別れた第1コレクタ12およ
び第2コレクタ14で捕捉される。
【0015】ここで本発明の2種に分けた電源構成を説
明する。加速電源20の負端子はジャイロトロン装置2
のカソード電極4に、加速電源20の正端子はジャイロ
トロン装置2のボディ部10にそれぞれ接続され、加速
電源20はカソード電極4とボディ部10間に電圧を印
加する。第1電力供給電源22は、その負端子がジャイ
ロトロン装置2のカソード電極4に、その正端子がジャ
イロトロン装置2の第1コレクタ12に接続される。第
2電力供給電源24は、その負端子がジャイロトロン装
置2のカソード電極4に、その正端子がジャイロトロン
装置2の第2コレクタ14に接続される。第1電力供給
電源22および第2電力供給電源24はジャイロトロン
発振のための電力供給を行うためのもので、第1電力供
給電源22はカソード電極4と第1コレクタ12間を、
第2電力供給電源24はカソード電極4と第2コレクタ
14間を、それぞれバイアスするものである。なお、本
実施例ではジャイロトロン装置2のカソード電極4をコ
モンとする回路としたが、コレクタをコモンとする例も
考えられる。また、そのことが本発明の意図を左右する
ものではない。このように本発明では、ジャイロトロン
装置用電源を、電子ビームを加速するための加速電源
と、ジャイロトロン発振に必要な電力供給を行うための
電力供給電源とに分けて構成する点に特徴を有する。従
って、コレクタの電極の数によって電力供給電源の数が
変わるが、そのことが本発明の意図を左右するものでは
ない。
【0016】分圧抵抗器26および28が加速電源20
の正端子と負端子間に直列に接続され、分圧抵抗器26
と分圧抵抗器28の接続点がアノード電極6に接続され
る。これは、ジャイロトロンは電子ビームに初速を与え
るため電界が必要であり、そのためカソード電極4とア
ノード電極6間にバイアスを与えるための電源が必要と
なるためである。なお、電子ビームに初速を与える回路
構成であればいずれの方式でもよく、図1に示すアノー
ドバイアス方式により本発明の意図が左右されるもので
はない。
【0017】加速電源20は、カソード電極4から放出
された電子ビーム16を加速して、安定な発振を行うた
めの高安定電界をカソード電極4とボディ部10間に形
成するための電源であればよい。図1の実施例では、加
速電源20の出力電圧は−80kVでその安定度を±
0.2%程度にし、電流は、わずかにカソード電極4か
らボディ部10へ流入する電子ビームが供給されればよ
いから100mA程度でよい。従って、加速電源20と
しては8kW程度の電源でよい。このように加速電源2
0の電源容量が小容量ですむため、電圧の安定化も容易
でかつ安定化手段も簡単なものですむ。この加速電源2
0に必要な高安定性や高速の電圧立上げ/立下げ性能を
満足させるためには特開平1−217845号の「保護
装置のいらないビーム加速用電源装置」や、特開平3−
164068号の「LCフィルターを用いない直流平滑
回路」の方式を用いれば満足する。
【0018】第1電力供給電源22と第2電力供給電源
24とは、基本的にカソード電極4からの電子ビーム1
6を第1コレクタ12および第2コレクタ14で捕捉で
きる程度であればよい。
【0019】さらに、加速電源20の電圧を第1電力供
給電源22および第2電力供給電源24の電圧より大き
く取ることによりボディ部10の電位を第1コレクタ1
2および第2コレクタ14の電位より大きくして、ボデ
ィ部10と両コレクタ12、14間に減速電界を生じさ
せ、かつ電子ビーム16がボディ部10を通過して両コ
レクタ12、14で捕捉できる電圧配位とすることで電
子ビーム16の減速化を実現し、これによりコレクタに
おける発熱を従来のものより低減させることができる。
【0020】図1に示す実施例の場合には、第1電力供
給電源22では、電圧が−20kV、安定度が±5%程
度、および電流が15Aであり、また第2電力供給電源
24では、電圧が−40kV、安定度が±5%程度、電
流が15Aである。これらの電力供給電源では上記のよ
うに±5%程度と、特に厳しい安定度を要求されるもの
ではないので、一般的な直流用電子ビーム電源で実現で
きる。
【0021】従って、前述のように加速電源20は小容
量のものでよいこととあいまって、本発明のジャイロト
ロン装置用電源装置では、従来のような直列制御真空管
を用いる必要がない。
【0022】図1に示されるように、コレクタが二極の
場合には、2つの電力供給電源の接続形式は図1に示す
ものに限定されず、種々の接続形式が可能である。以
下、これらの接続例を説明する。
【0023】図2に示す第2実施例は、図1における第
2電力供給電源24が第1電力供給電源22の負端子と
第2コレクタ14間に接続されているのを代替して、第
3電力供給電源30の負端子が第1電力供給電源22の
正端子に、第3電力供給電源30の正端子が第2コレク
タ14にそれぞれ接続されたものである。その他の点
は、図1に示す実施例と同様であるので説明を繰り返さ
ない。
【0024】図3に示す第3実施例は、図1における第
1電力供給電源22がカソード電極4と第1コレクタ1
2間に接続されているのを代替して、第4電力供給電源
32の正端子が第2電力供給電源24の正端子に、第4
電力供給電源32の負端子が第1コレクタ12にそれぞ
れ接続されたものである。この場合には、第2電力供給
電源24により電子ビームが供給されることになる。そ
の他の点は、図1に示す実施例と同様であるので説明を
繰り返さない。
【0025】なお、コレクタ電極数が2つのジャイロト
ロン装置の場合について本発明の実施例を説明してきた
が、前述のようにコレクタ電極が単極の場合、あるいは
2つより多い場合にも本発明の電源構成は適用可能であ
ることは明らかである。
【0026】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で以下のような効果を奏する。即ち、 1)ジャイロトロン装置の運転に従来用いていた高価な
直列制御真空管やその除熱のための冷却設備を必要とし
ない。
【0027】2)加速電源電圧と電力供給電源電圧との
電位差を利用することにより発振を終えた電子ビームを
減速させ、ジャイロトロン発振の効率向上と、コレクタ
での発熱抑制および電源容量を小さいものとすることが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による、ジャイロトロン装置を駆動する
電源で電子ビームを加速する電源と、発振に必要な電力
を供給する電源を分けた電源構成図であり、特にジャイ
ロトロン装置のコレクタが二極の場合に本発明を適用し
たもので、第1コレクタと第2コレクタとにそれぞれ独
立に電力供給電源を備えた回路構成を示す図。
【図2】本発明のジャイロトロン装置用電源装置の第2
の実施例を示す図であって、2つの電力供給電源を直列
化し、中間接続点を第1コレクタへバイアスするように
構成した例を示す図。
【図3】本発明のジャイロトロン装置用電源装置の第3
の実施例を示す図であって、第2電力供給電源で電子ビ
ーム電流を供給するように構成した例を示す図。
【図4】従来のジャイロトロン装置用電源装置の構成例
を示す図であって、交流電力系統より電力供給する構成
を示す図。
【図5】従来のジャイロトロン装置用電源装置の別の構
成例を示す図であって、コンデンサバンクを利用し、充
電エネルギによりジャイロトロンを発振させる構成を示
す図。
【符号の説明】
2 ジャイロトロン装置 4 カソード電極 6 アノード電極 8 電子銃部 10 ボディ部 12 第1コレクタ 14 第2コレクタ 16 電子ビーム 18 強磁場コイル 20 加速電源 22 第1電力供給電源 24 第2電力供給電源 26、28 分圧抵抗器 30 第3電力供給電源 32 第4電力供給電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−195841(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 23/34 H01J 25/00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子ビームを発生せる電子銃部を構成す
    るカソード部及びアノード部と、前記カソード部より発
    生した電子ビームと相互作用を行って大電力高周波を発
    振する空胴共振器を含むボディ部と、相互作用を行った
    後の電子ビームを捕捉するコレクタ部とを有するジャイ
    ロトロン装置用の電源装置であって、 前記カソード部及び前記ボディ部間に電圧を印加するた
    めの加速電源部と、 前記加速電源部とは異なる電源部であって、前記カソー
    ド部及び前記コレクタ部間に電圧を印加するための電力
    供給電源部とを備えることを特徴とするジャイロトロン
    装置用電源装置。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のジャイロトロン装置用電
    源装置において、 前記加速電源部により付与された前記ボディ部の電位が
    前記電力供給電源部により付与された前記コレクタ部の
    電位より高いことを特徴とするジャイロトロン装置用電
    源装置。
JP22882892A 1992-08-27 1992-08-27 ジャイロトロン用電源装置 Expired - Fee Related JP3276994B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22882892A JP3276994B2 (ja) 1992-08-27 1992-08-27 ジャイロトロン用電源装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22882892A JP3276994B2 (ja) 1992-08-27 1992-08-27 ジャイロトロン用電源装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH0676748A JPH0676748A (ja) 1994-03-18
JP3276994B2 true JP3276994B2 (ja) 2002-04-22

Family

ID=16882500

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22882892A Expired - Fee Related JP3276994B2 (ja) 1992-08-27 1992-08-27 ジャイロトロン用電源装置

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3276994B2 (ja)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109671844A (zh) * 2018-12-28 2019-04-23 郑州轻工业学院 一种具有高q值的磁电回旋器
JP2024051743A (ja) * 2022-09-30 2024-04-11 京都フュージョニアリング株式会社 ジャイロトロン用電源装置及び電源制御方法
JP2024051742A (ja) * 2022-09-30 2024-04-11 京都フュージョニアリング株式会社 ジャイロトロン用電源装置及び電源制御方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0676748A (ja) 1994-03-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8723451B2 (en) Accelerator for charged particles
EP0977237B1 (en) System and method for recovering power from a traveling wave tube
JP3276994B2 (ja) ジャイロトロン用電源装置
JPH0698551A (ja) 電力変換装置
US3723798A (en) Traveling wave tube power supply
JP3918996B2 (ja) ジャイロトロン用電源
JP3622423B2 (ja) ジャイロトロン装置
WO2024071104A1 (ja) ジャイロトロン用電源装置及び電源制御方法
JP3414977B2 (ja) ジャイロトロン装置
JPS60161687A (ja) 高速軸流形レーザ発振器
JP3382023B2 (ja) ジャイロトロン・ボディ部の過電圧抑制手段付きジャイロトロン装置用電源装置
RU2278439C1 (ru) Клистрон
CN114360842B (zh) 一种应用于高功率微波源的轻型化周期性磁场线圈
JPH0545013Y2 (ja)
SU818459A1 (ru) Устройство дл резонансного ускорени зар женных частиц
JP3621837B2 (ja) 中性粒子入射装置のイオン源用イオン生成電源
CN117526070A (zh) 一种箍缩装置控制电路及激光器
JP2728442B2 (ja) マグネトロンの電源装置
JPH0750635B2 (ja) 粒子線源
JPH01276783A (ja) ガスレーザ発振装置
JPH05129145A (ja) オゾン発生装置の高周波電源発生方式
JPH08195182A (ja) 高電圧電源装置
JPH05116910A (ja) オゾン発生装置の電源構成方式
JPS62152189A (ja) ガスレ−ザ発振装置
JPS6131935B2 (ja)

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees