JP3400233B2 - マグネトロン及びその駆動方法 - Google Patents
マグネトロン及びその駆動方法Info
- Publication number
- JP3400233B2 JP3400233B2 JP06254196A JP6254196A JP3400233B2 JP 3400233 B2 JP3400233 B2 JP 3400233B2 JP 06254196 A JP06254196 A JP 06254196A JP 6254196 A JP6254196 A JP 6254196A JP 3400233 B2 JP3400233 B2 JP 3400233B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cathode
- magnetron
- potential
- electron
- anode
- 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
Links
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出型電子源
等の冷陰極から成り、高周波加熱機器等に用いられるマ
グネトロン及びその駆動方法に関するものである。
等の冷陰極から成り、高周波加熱機器等に用いられるマ
グネトロン及びその駆動方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】マグネトロンは、マイクロ波を出力する
発振器で、発振効率が高く大出力が得られるので、電子
レンジ等のマイクロ波供給源として用いられている。図
８は、従来から使用されているマグネトロンの構造図
で、円筒状の陽極シリンダ６０の内側から中心軸に向か
って複数のベイン６１が放射状に突出して形成されてお
り、陽極シリンダ６０とベイン６１とで空胴共振器を構
成している。
発振器で、発振効率が高く大出力が得られるので、電子
レンジ等のマイクロ波供給源として用いられている。図
８は、従来から使用されているマグネトロンの構造図
で、円筒状の陽極シリンダ６０の内側から中心軸に向か
って複数のベイン６１が放射状に突出して形成されてお
り、陽極シリンダ６０とベイン６１とで空胴共振器を構
成している。
【０００３】陰極６２は円筒状の陽極シリンダ６０の中
心軸に配置され、陰極６２とベイン６１とで囲まれた空
間が作用空間６３である。陽極シリンダ６０の上下両端
には、作用空間６３に均一磁界を形成するためのポール
ピース６４ａ、６４ｂが固着されており、このポールピ
ース６４ａ、６４ｂにはマグネット６５ａ、６５ｂが密
着して固定されている。また、陽極シリンダ６０とヨー
ク６６との間には放熱板６７が多数配置されている。
心軸に配置され、陰極６２とベイン６１とで囲まれた空
間が作用空間６３である。陽極シリンダ６０の上下両端
には、作用空間６３に均一磁界を形成するためのポール
ピース６４ａ、６４ｂが固着されており、このポールピ
ース６４ａ、６４ｂにはマグネット６５ａ、６５ｂが密
着して固定されている。また、陽極シリンダ６０とヨー
ク６６との間には放熱板６７が多数配置されている。
【０００４】この構成において、陽極シリンダ６０内を
真空にし、マグネット６５ａ、６５ｂによって作用空間
６３に磁界を印加し、陰極６２とベイン６１との間に入
力部６８から高電圧を印加すると、陰極６２からベイン
６１に向かって電子が飛び出す。飛び出した電子は、マ
グネット６５ａ、６５ｂにより受ける磁界の影響によ
り、作用空間６３中を螺旋を描きながらベイン６１に向
かって進む。この作用空間６３中を螺旋を描きながら進
む電子から空胴共振器にエネルギーが与えられ、マイク
ロ波となって出力部６９から取り出される。
真空にし、マグネット６５ａ、６５ｂによって作用空間
６３に磁界を印加し、陰極６２とベイン６１との間に入
力部６８から高電圧を印加すると、陰極６２からベイン
６１に向かって電子が飛び出す。飛び出した電子は、マ
グネット６５ａ、６５ｂにより受ける磁界の影響によ
り、作用空間６３中を螺旋を描きながらベイン６１に向
かって進む。この作用空間６３中を螺旋を描きながら進
む電子から空胴共振器にエネルギーが与えられ、マイク
ロ波となって出力部６９から取り出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の円筒型マグネトロンでは、動作電圧が数千ボルトと
高いために、高圧トランスあるいはインバータが必要で
ありコスト高であり、また、高電圧に対する高い絶縁性
が要求された。
来の円筒型マグネトロンでは、動作電圧が数千ボルトと
高いために、高圧トランスあるいはインバータが必要で
ありコスト高であり、また、高電圧に対する高い絶縁性
が要求された。
【０００６】本発明は、上記のような課題を解決するた
めになされたものであって、低電圧駆動が可能で、高高
率な発振が可能なマグネトロン及びその駆動方法を提供
することを目的としている。
めになされたものであって、低電圧駆動が可能で、高高
率な発振が可能なマグネトロン及びその駆動方法を提供
することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明によるマグネトロンは、平板状の陰極と、該
陰極に対向して平行に配置された高周波の位相速度を調
整する機能を有する陽極と、前記陰極及び前記陽極の印
加電界に直交する方向の磁界を与えるように配置された
マグネットと、アレイ状に形成された冷陰極と前記冷陰
極（以下、エミッタと称している場合もあるが、本発明
において同様の意味で用いている）から電子を引き出す
ゲート電極とを集積して形成されて成る電子放出部とか
ら構成されるマグネトロンであって、前記陰極及び前記
陽極の印加電界及び印加磁界に直交する方向の２πｍＥ
／ｅＢ 2 （ただし、πは円周率、ｍは電子の質量、Ｅは
印加電界、ｅは素電荷量、Ｂは磁界である）以内の長さ
の領域に、前記電子放出部の冷陰極が形成されたことを
特徴とする。
め、本発明によるマグネトロンは、平板状の陰極と、該
陰極に対向して平行に配置された高周波の位相速度を調
整する機能を有する陽極と、前記陰極及び前記陽極の印
加電界に直交する方向の磁界を与えるように配置された
マグネットと、アレイ状に形成された冷陰極と前記冷陰
極（以下、エミッタと称している場合もあるが、本発明
において同様の意味で用いている）から電子を引き出す
ゲート電極とを集積して形成されて成る電子放出部とか
ら構成されるマグネトロンであって、前記陰極及び前記
陽極の印加電界及び印加磁界に直交する方向の２πｍＥ
／ｅＢ 2 （ただし、πは円周率、ｍは電子の質量、Ｅは
印加電界、ｅは素電荷量、Ｂは磁界である）以内の長さ
の領域に、前記電子放出部の冷陰極が形成されたことを
特徴とする。
【０００８】
【０００９】
【００１０】これら本発明によれば、高圧トランスやイ
ンバータが不要で低電圧駆動可能であり、かつ、エミッ
タ電極から電界放出した後に作用空間内に導かれた電子
が、作用空間内で陰極に衝突することを防止するので、
エミッタ電極から放出した電流の利用効率を高め、更に
高周波への変換効率を高めることができる。
ンバータが不要で低電圧駆動可能であり、かつ、エミッ
タ電極から電界放出した後に作用空間内に導かれた電子
が、作用空間内で陰極に衝突することを防止するので、
エミッタ電極から放出した電流の利用効率を高め、更に
高周波への変換効率を高めることができる。
【００１１】また、本発明では、上記のマグネトロンに
おいて、陰極と陽極との間の作用空間の両側又は作用空
間の両端に、電子放出部のエミッタの電位以下の電位に
設定され、電子を反射するための反射電極を設けてい
る。
おいて、陰極と陽極との間の作用空間の両側又は作用空
間の両端に、電子放出部のエミッタの電位以下の電位に
設定され、電子を反射するための反射電極を設けてい
る。
【００１２】本発明によれば、エミッタ電極から電界放
出した後に作用空間内に導かれた電子が、作用空間の側
面から作用空間外に漏れることを防止するので、エミッ
タ電極から放出した電流の利用効率を高め、更に高周波
への変換効率を高めることができる。
出した後に作用空間内に導かれた電子が、作用空間の側
面から作用空間外に漏れることを防止するので、エミッ
タ電極から放出した電流の利用効率を高め、更に高周波
への変換効率を高めることができる。
【００１３】また、本発明では、上記のマグネトロンの
駆動方法として、陰極の電位を電子放出部のエミッタの
電位以下に設定している。
駆動方法として、陰極の電位を電子放出部のエミッタの
電位以下に設定している。
【００１４】本発明によれば、エミッタ電極から電界放
出した後に作用空間内に導かれた電子が、作用空間内で
陰極に衝突することを防止するので、エミッタ電極から
放出した電流の利用効率を高め、更に高周波への変換効
率を高めることができる。
出した後に作用空間内に導かれた電子が、作用空間内で
陰極に衝突することを防止するので、エミッタ電極から
放出した電流の利用効率を高め、更に高周波への変換効
率を高めることができる。
【００１５】さらに、本発明では、上記のマグネトロン
の駆動方法として、陰極に印加する電位と反射電極に印
加する電位とを同一電位としている。
の駆動方法として、陰極に印加する電位と反射電極に印
加する電位とを同一電位としている。
【００１６】本発明によれば、反射電極電位と陰極電位
を同一電位としているので、マグネトロンの入力電極及
び必要な外部電源の数を削減することができる。
を同一電位としているので、マグネトロンの入力電極及
び必要な外部電源の数を削減することができる。
【００１７】さらに、本発明では、上記のマグネトロン
の駆動方法において、反射電極又は陰極と電子放出部の
エミッタとの間の電位差を商用電圧としている。
の駆動方法において、反射電極又は陰極と電子放出部の
エミッタとの間の電位差を商用電圧としている。
【００１８】本発明によれば、反射電極電位又は陰極電
位に必要な外部電源のトランスやインバータ等の変圧回
路を不要とすることができる。
位に必要な外部電源のトランスやインバータ等の変圧回
路を不要とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を参照して説明する。図１、図２、及び図３
は、それぞれ本発明によるマグネトロンの一実施形態の
構造の概略を示す斜視図、側面断面図、正面断面図であ
る。図１、図２、及び図３に示すように、このマグネト
ロンは、陽極１と基板２とが、一定の距離をおいて対向
して平行に配置されている。そして、陽極１の内面に
は、高周波の位相速度を調整するためのベイン３と、高
周波出力を外部に放出するための出力部１２が形成され
ている。一方、基板２の内面には、陽極１に対向して作
用空間７に電界を印加するための陰極４と、作用空間７
に電子を放出するための電子放出部５が形成されてい
る。また、陰極４と電子放出部５には、入力部１２が配
置されている。
いて、図面を参照して説明する。図１、図２、及び図３
は、それぞれ本発明によるマグネトロンの一実施形態の
構造の概略を示す斜視図、側面断面図、正面断面図であ
る。図１、図２、及び図３に示すように、このマグネト
ロンは、陽極１と基板２とが、一定の距離をおいて対向
して平行に配置されている。そして、陽極１の内面に
は、高周波の位相速度を調整するためのベイン３と、高
周波出力を外部に放出するための出力部１２が形成され
ている。一方、基板２の内面には、陽極１に対向して作
用空間７に電界を印加するための陰極４と、作用空間７
に電子を放出するための電子放出部５が形成されてい
る。また、陰極４と電子放出部５には、入力部１２が配
置されている。
【００２０】作用空間７の両側には電子を作用空間７に
閉じ込めておくための反射電極６が配置されており、さ
らに反射電極６の両側には作用空間７に磁界を与えるた
めのマグネット８がポールピース１３を介して配置され
ている。陽極１の外面には、ヨーク１４を介して放熱板
１０が、また、基板２の外面には、絶縁体９を介して放
熱板１０が配置されている。
閉じ込めておくための反射電極６が配置されており、さ
らに反射電極６の両側には作用空間７に磁界を与えるた
めのマグネット８がポールピース１３を介して配置され
ている。陽極１の外面には、ヨーク１４を介して放熱板
１０が、また、基板２の外面には、絶縁体９を介して放
熱板１０が配置されている。
【００２１】図４は、本実施形態のマグネトロンを構成
する電子放出部５の構造の概略を示す図であり、図４
（ａ）が側面断面図、図４（ｂ）が平面図である。図４
に示すように、この電子放出部５は電界放出型冷陰極ア
レイから成っており、多数の微小突起がエミッタ（電子
源）２１として形成されており、その近傍にはエミッタ
２１の先端部に高電界を印加し電子放出させるためのゲ
ート２３が絶縁層２２を介して形成されている。なお、
図４においては、３×４個のエミッタしか記載されてい
ないが、実際には非常に多数のエミッタが形成されるも
のである。
する電子放出部５の構造の概略を示す図であり、図４
（ａ）が側面断面図、図４（ｂ）が平面図である。図４
に示すように、この電子放出部５は電界放出型冷陰極ア
レイから成っており、多数の微小突起がエミッタ（電子
源）２１として形成されており、その近傍にはエミッタ
２１の先端部に高電界を印加し電子放出させるためのゲ
ート２３が絶縁層２２を介して形成されている。なお、
図４においては、３×４個のエミッタしか記載されてい
ないが、実際には非常に多数のエミッタが形成されるも
のである。
【００２２】図５は、この電子放出部５の製造過程を示
す概略断面図である。まず、比抵抗１Ω・ｃｍの〈１０
０〉シリコンウエファＳｉを、１０００℃で熱酸化して
膜厚３００ｎｍの熱酸化膜ＳｉＯ2を形成する（図５
（ａ）。次いで、フォトリソグラフィ技術を用いて直径
３μｍのＳｉＯ2のマスクを形成し（図５（ｂ））、シ
リコンのドライエッチングによりエミッタ基体を形成す
る（図５（ｃ））。
す概略断面図である。まず、比抵抗１Ω・ｃｍの〈１０
０〉シリコンウエファＳｉを、１０００℃で熱酸化して
膜厚３００ｎｍの熱酸化膜ＳｉＯ2を形成する（図５
（ａ）。次いで、フォトリソグラフィ技術を用いて直径
３μｍのＳｉＯ2のマスクを形成し（図５（ｂ））、シ
リコンのドライエッチングによりエミッタ基体を形成す
る（図５（ｃ））。
【００２３】それから、その表面を厚さ４００ｎｍまで
熱酸化して絶縁層の形成及びエミッタの先鋭化を行い
（図５（ｄ））、斜め蒸着によりゲート電極層を形成し
（図５（ｅ））、ＳｉＯ2エッチングによりエミッタ露
出を行う（図５（ｆ））。これら一連のプロセスによっ
て、エミッタ２１の先端とゲート２３の先端との距離を
０．４μｍ以下とすることができた。この製造過程によ
り、シリコン基板上の１ｃｍ×１５０μｍの領域に、エ
ミッタ５をエミッタピッチ５μｍで集積化した冷陰極ア
レイを電子放出部として、前述した図１、図２、及び図
３に示す形状の平面型マグネトロンを作製した。
熱酸化して絶縁層の形成及びエミッタの先鋭化を行い
（図５（ｄ））、斜め蒸着によりゲート電極層を形成し
（図５（ｅ））、ＳｉＯ2エッチングによりエミッタ露
出を行う（図５（ｆ））。これら一連のプロセスによっ
て、エミッタ２１の先端とゲート２３の先端との距離を
０．４μｍ以下とすることができた。この製造過程によ
り、シリコン基板上の１ｃｍ×１５０μｍの領域に、エ
ミッタ５をエミッタピッチ５μｍで集積化した冷陰極ア
レイを電子放出部として、前述した図１、図２、及び図
３に示す形状の平面型マグネトロンを作製した。
【００２４】次に、本実施形態のマグネトロンの動作に
ついて、その説明図である図６を用いて説明する。な
お、図６（ａ）は側面断面図、図６（ｂ）は正面断面図
である。
ついて、その説明図である図６を用いて説明する。な
お、図６（ａ）は側面断面図、図６（ｂ）は正面断面図
である。
【００２５】図６に示すように、陽極１は接地されてお
り、陰極４、エミッタ２１、ゲート２３及び反射電極６
には、それぞれＶC、ＶE、ＶG、及びＶRの電位が印加さ
れている。ここで、ＶG及び磁界Ｂは、電子の速度に関
係し、作用空間内の高周波の位相速度に整合するように
設定されている。そして、ＶC、ＶRは電子を作用空間内
に閉じ込めておくために、ＶE以下の電位に設定されて
いる。また、ＶEは電子のポテンシャルエネルギを与え
るものであり、ＶGはエミッタ２１から電子を電界放出
させるためにＶE以上の電位に放出電流に応じて設定さ
れる。
り、陰極４、エミッタ２１、ゲート２３及び反射電極６
には、それぞれＶC、ＶE、ＶG、及びＶRの電位が印加さ
れている。ここで、ＶG及び磁界Ｂは、電子の速度に関
係し、作用空間内の高周波の位相速度に整合するように
設定されている。そして、ＶC、ＶRは電子を作用空間内
に閉じ込めておくために、ＶE以下の電位に設定されて
いる。また、ＶEは電子のポテンシャルエネルギを与え
るものであり、ＶGはエミッタ２１から電子を電界放出
させるためにＶE以上の電位に放出電流に応じて設定さ
れる。
【００２６】エミッタ２１から構成される電子放出部５
から放出された電子は、マグネットから受ける磁界Ｂに
よって図６（ａ）の図面右方向に曲げられ、作用空間７
に導かれる。電子は、この作用空間７で、高周波との相
互作用により高周波エネルギを放出しながら、ＤＣ電界
と磁界の作用により図６（ａ）の図面右方向に進行す
る。
から放出された電子は、マグネットから受ける磁界Ｂに
よって図６（ａ）の図面右方向に曲げられ、作用空間７
に導かれる。電子は、この作用空間７で、高周波との相
互作用により高周波エネルギを放出しながら、ＤＣ電界
と磁界の作用により図６（ａ）の図面右方向に進行す
る。
【００２７】印加電圧により与えられたポテンシャルエ
ネルギを高周波エネルギとして放出しつくした電子は、
やがて、ベイン３に衝突する。したがって、入力エネル
ギの高周波エネルギへの変換効率を大きくするには、作
用空間７の電子進行方向に対する長さを、エミッタ２１
から放出された電子のほとんど全てがベイン３に到達す
るように十分に長くすれば良い。
ネルギを高周波エネルギとして放出しつくした電子は、
やがて、ベイン３に衝突する。したがって、入力エネル
ギの高周波エネルギへの変換効率を大きくするには、作
用空間７の電子進行方向に対する長さを、エミッタ２１
から放出された電子のほとんど全てがベイン３に到達す
るように十分に長くすれば良い。
【００２８】本実施形態によるマグネトロンの具体例と
しては、作用空間７の電子進行方向に対する長さが６０
ｍｍ、ベイン３のピッチが０．３ｍｍ、陽極１−陰極４
間の距離（図２のｄ）が０．５２ｍｍ、電子放出部５の
領域が１５０μｍ×１ｃｍ、エミッタピッチが５μｍ、
陽極１の電圧が１００Ｖ、エミッタ−ゲート間電圧が１
００Ｖ、エミッタ−陰極間電圧が１００Ｖ、エミッタ−
反射電極間電圧が１００Ｖ、印加磁界が２６００ガウス
のときに、発振周波数２．４ＧＨｚ、高周波出力５００
Ｗが得られた。
しては、作用空間７の電子進行方向に対する長さが６０
ｍｍ、ベイン３のピッチが０．３ｍｍ、陽極１−陰極４
間の距離（図２のｄ）が０．５２ｍｍ、電子放出部５の
領域が１５０μｍ×１ｃｍ、エミッタピッチが５μｍ、
陽極１の電圧が１００Ｖ、エミッタ−ゲート間電圧が１
００Ｖ、エミッタ−陰極間電圧が１００Ｖ、エミッタ−
反射電極間電圧が１００Ｖ、印加磁界が２６００ガウス
のときに、発振周波数２．４ＧＨｚ、高周波出力５００
Ｗが得られた。
【００２９】なお、上記の作製プロセスにおける各プロ
セスで用いられた具体的な数値は上記の数値に限定され
るものではなく、特に印加電圧は１００Ｖに限られるも
のではなく、マグネトロンを使用する地域の商用電圧に
適合するように設計されるべきものである。
セスで用いられた具体的な数値は上記の数値に限定され
るものではなく、特に印加電圧は１００Ｖに限られるも
のではなく、マグネトロンを使用する地域の商用電圧に
適合するように設計されるべきものである。
【００３０】ここで、電子放出部５の電子進行方向に対
する長さを「２πｍＥ／ｅＢ2」（ただし、πは円周
率、ｍは電子の質量、Ｅは印加電界、ｅは素電化量、Ｂ
は磁界である）に設定する根拠について説明する。一般
に、静磁界内を動く電子に作用する力は、磁界に直角な
電子の速度成分ｕと磁界Ｂとの積によって与えられ、磁
界Ｂに平行な成分に対しては何らの力も及ぼさない。静
電界Ｅと静磁界Ｂが存在する界では、電子の運動方程式
は直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）で下記のように表される。
する長さを「２πｍＥ／ｅＢ2」（ただし、πは円周
率、ｍは電子の質量、Ｅは印加電界、ｅは素電化量、Ｂ
は磁界である）に設定する根拠について説明する。一般
に、静磁界内を動く電子に作用する力は、磁界に直角な
電子の速度成分ｕと磁界Ｂとの積によって与えられ、磁
界Ｂに平行な成分に対しては何らの力も及ぼさない。静
電界Ｅと静磁界Ｂが存在する界では、電子の運動方程式
は直交座標（ｘ，ｙ，ｚ）で下記のように表される。
【００３１】
【数１】
【００３２】なお、η＝ｅ／ｍである。
【００３３】いま、図７（ａ）に示すように、間隔ｄな
る平行平面電極間にＶｂなる加速電圧を与え、かつ電極
面に平行に磁束密度Ｂを与えたとき、任意の一点から任
意の初速度で飛び出した電子の運動方程式は、上記式
から各成分について下記のようになる。
る平行平面電極間にＶｂなる加速電圧を与え、かつ電極
面に平行に磁束密度Ｂを与えたとき、任意の一点から任
意の初速度で飛び出した電子の運動方程式は、上記式
から各成分について下記のようになる。
【００３４】
【数２】
【００３５】初期条件として、ｔ＝０で、ｙ＝ｙ0、
（ｄｘ／ｄｔ）＝ｕ0・ｃｏｓθ、（ｄｙ／ｄｔ）＝ｕ0
・ｓｉｎθとすると、式は下記のようになる。
（ｄｘ／ｄｔ）＝ｕ0・ｃｏｓθ、（ｄｙ／ｄｔ）＝ｕ0
・ｓｉｎθとすると、式は下記のようになる。
【００３６】
【数３】
【００３７】なお、ωcはサイクロトロン角周波数であ
る。
る。
【００３８】したがって、電子は角速度ωcで半径、
【００３９】
【数４】
【００４０】の円を描きながら、その中心は、
【００４１】
【数５】
【００４２】の直線上を（Ｅ／Ｂ）なる速度で移動す
る。このような軌道は、トロコイドと呼ばれ、円形板が
回転しながら直進するとき、その円形板上の一点が描く
軌跡と同じである。図７（ｂ）に電子のトロコイド軌跡
を示す。
る。このような軌道は、トロコイドと呼ばれ、円形板が
回転しながら直進するとき、その円形板上の一点が描く
軌跡と同じである。図７（ｂ）に電子のトロコイド軌跡
を示す。
【００４３】上記式から、ある時刻ｔ0からサイクロ
トロンの１周期後の時刻ｔ1（＝ｔ0＋２π／ωc）の間
に電子が移動する距離Ｌは、
トロンの１周期後の時刻ｔ1（＝ｔ0＋２π／ωc）の間
に電子が移動する距離Ｌは、
【００４４】
【数６】
【００４５】となる。したがって、電子の１周期の移動
距離Ｌは、Ｌ＝２πｍＥ／ｅＢ2であり、陰極からの距
離がＬ以上の位置で放出された電子はゲート電極に入射
してしまうが、陰極からの距離がＬ以内の位置で放出さ
れた電子はゲート電極に入射せずに陰極と陽極に挟まれ
た作用空間を走行する。
距離Ｌは、Ｌ＝２πｍＥ／ｅＢ2であり、陰極からの距
離がＬ以上の位置で放出された電子はゲート電極に入射
してしまうが、陰極からの距離がＬ以内の位置で放出さ
れた電子はゲート電極に入射せずに陰極と陽極に挟まれ
た作用空間を走行する。
【００４６】したがって、電子放出部５の電子進行方向
に対する長さを「２πｍＥ／ｅＢ2」以内とする、即
ち、陰極及び陽極の印加電界及び印加磁界に直交する方
向の２πｍＥ／ｅＢ2以内の長さの領域に、電子放出部
のエミッタを形成すれば、放出された電子により高効率
に高周波出力を得ることができる。
に対する長さを「２πｍＥ／ｅＢ2」以内とする、即
ち、陰極及び陽極の印加電界及び印加磁界に直交する方
向の２πｍＥ／ｅＢ2以内の長さの領域に、電子放出部
のエミッタを形成すれば、放出された電子により高効率
に高周波出力を得ることができる。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本発明のマグネトロンに
よれば、陽極−エミッタ間の印加電圧を商用電源電圧以
下にすることにより、従来のマグネトロンの動作に不可
欠な高圧かつ高出力のトランスが不要となり、駆動用電
源回路の大幅なコスト減、装置の小型化及び軽量化を実
現することができる。
よれば、陽極−エミッタ間の印加電圧を商用電源電圧以
下にすることにより、従来のマグネトロンの動作に不可
欠な高圧かつ高出力のトランスが不要となり、駆動用電
源回路の大幅なコスト減、装置の小型化及び軽量化を実
現することができる。
【００４８】また、本発明のマグネトロンによれば、電
子放出源として冷陰極を用いているので、消費電力を低
減することができ、さらに、ウォームアップの必要がな
いので、駆動電圧印加後に即時の動作が可能となる。
子放出源として冷陰極を用いているので、消費電力を低
減することができ、さらに、ウォームアップの必要がな
いので、駆動電圧印加後に即時の動作が可能となる。
【００４９】また、本発明のマグネトロンによれば、陰
極及び陽極の印加電界及び印加磁界に直交する方向の２
πｍＥ／ｅＢ2（ただし、πは円周率、ｍは電子の質
量、Ｅは印加電界、ｅは素電化量、Ｂは磁界である）以
内の長さの領域に電子放出部のエミッタを形成している
ので、エミッタから放出された電子が陰極に衝突するこ
とを防止し、高効率発振が可能となる。
極及び陽極の印加電界及び印加磁界に直交する方向の２
πｍＥ／ｅＢ2（ただし、πは円周率、ｍは電子の質
量、Ｅは印加電界、ｅは素電化量、Ｂは磁界である）以
内の長さの領域に電子放出部のエミッタを形成している
ので、エミッタから放出された電子が陰極に衝突するこ
とを防止し、高効率発振が可能となる。
【００５０】また、本発明のマグネトロンによれば、反
射電極を設けているので、作用空間外にそれることを防
止し、高効率発振が可能となる。
射電極を設けているので、作用空間外にそれることを防
止し、高効率発振が可能となる。
【００５１】また、本発明のマグネトロンの駆動方法に
よれば、反射電極電位と陰極電位とを同一としているの
で、マグネトロンの入力電極及び必要な外部電源の数を
削減することができる。
よれば、反射電極電位と陰極電位とを同一としているの
で、マグネトロンの入力電極及び必要な外部電源の数を
削減することができる。
【００５２】また、本発明のマグネトロンの駆動方法に
よれば、反射電極電位及び陰極電位に必要な駆動用電源
回路のトランスやインバータ等の変圧回路を削減するこ
とができる。
よれば、反射電極電位及び陰極電位に必要な駆動用電源
回路のトランスやインバータ等の変圧回路を削減するこ
とができる。
【図１】本発明による実施形態のマグネトロンの構造を
示す概略斜視図である。
示す概略斜視図である。
【図２】図１のマグネトロンの構造の概略を示す側面断
面図である。
面図である。
【図３】図１のマグネトロンの構造の概略を示す正面断
面図である。
面図である。
【図４】図１のマグネトロンを構成する電子放出部を示
す拡大概略図である。
す拡大概略図である。
【図５】図５の電子放出部の製造過程を示す概略断面図
である。
である。
【図６】図１のマグネトロンの動作を示す概念説明図で
ある。
ある。
【図７】（ａ）は直交静電磁界内の電子の運動開始時を
示す図であり、（ｂ）は電子のトロコイド軌跡を示す図
である。
示す図であり、（ｂ）は電子のトロコイド軌跡を示す図
である。
【図８】従来のマグネトロンの構造を示す概略断面図で
ある。
ある。
１ 陽極
４ 陰極
５ 電子放出部
６ 反射電極
７ 作用空間
８ マグネット
２１ エミッタ
２３ ゲート
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 矢野 盛規
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号
シャープ株式会社内
(56)参考文献 特開 平７−94075（ＪＰ，Ａ)
特公 昭38−4935（ＪＰ，Ｂ１)
特公 昭43−12782（ＪＰ，Ｂ１)
小山次郎著，通研叢書２ 通行波管,
丸善株式会社，1964年 ９月20日，ｐ.
31−33，Ｐ．425−426
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 23/04
H01J 23/18 - 23/22
Claims (4)
- 【請求項１】 平板状の陰極と、該陰極に対向して平行
に配置された高周波の位相速度を調整する機能を有する
陽極と、前記陰極及び前記陽極の印加電界に直交する方
向の磁界を与えるように配置されたマグネットと、アレ
イ状に形成された冷陰極と前記冷陰極から電子を引き出
すゲート電極とを集積して形成されて成る電子放出部と
から構成されるマグネトロンであって、前記陰極及び前
記陽極の印加電界及び印加磁界に直交する方向の２πｍ
Ｅ／ｅＢ 2 （ただし、πは円周率、ｍは電子の質量、Ｅ
は印加電界、ｅは素電荷量、Ｂは磁界である）以内の長
さの領域に、前記電子放出部の冷陰極が形成されたこと
を特徴とするマグネトロン。 - 【請求項２】 前記陰極と前記陽極との間の作用空間の
両側又は作用空間の両端に、前記電子放出部の冷陰極の
電位以下の電位に設定され、電子を反射するための反射
電極を設けたことを特徴とする請求項１記載のマグネト
ロン。 - 【請求項３】 請求項２記載のマグネトロンの駆動方法
であって、前記陰極に印加する電位と前記反射電極に印
加する電位とを同一電位とすることを特徴とするマグネ
トロンの駆動方法。 - 【請求項４】 前記反射電極又は前記陰極と前記電子放
出部の冷陰極との間の電位差を商用電圧とすることを特
徴とする請求項３記載のマグネトロンの駆動方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06254196A JP3400233B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | マグネトロン及びその駆動方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP06254196A JP3400233B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | マグネトロン及びその駆動方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09259777A JPH09259777A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3400233B2 true JP3400233B2 (ja) | 2003-04-28 |
Family
ID=13203199
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06254196A Expired - Fee Related JP3400233B2 (ja) | 1996-03-19 | 1996-03-19 | マグネトロン及びその駆動方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3400233B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3333421B2 (ja) * | 1997-02-28 | 2002-10-15 | シャープ株式会社 | 平板型マグネトロン |
-
1996
- 1996-03-19 JP JP06254196A patent/JP3400233B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 小山次郎著，通研叢書２ 通行波管，丸善株式会社，１９６４年 ９月２０日，ｐ．３１−３３，Ｐ．４２５−４２６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09259777A (ja) | 1997-10-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3390562B2 (ja) | マグネトロンおよび電子レンジ | |
| JP3075024B2 (ja) | 電磁波駆動型スイッチ | |
| AU2004265996B2 (en) | Method and apparatus for bi-planar backward wave oscillator | |
| US4621219A (en) | Electron beam scrambler | |
| JP3400233B2 (ja) | マグネトロン及びその駆動方法 | |
| KR100877436B1 (ko) | 전자기 방사의 위상 어레이 소스 | |
| US7193485B2 (en) | Method and apparatus for bi-planar backward wave oscillator | |
| EP0862198B1 (en) | A plate-type magnetron | |
| US20040245932A1 (en) | Microwave generator with virtual cathode | |
| US2559582A (en) | Microwave generator | |
| McINTYRE et al. | Gigatron | |
| US3305753A (en) | Magnetron having magnetic bias of such strength as to make cyclotron frequency equal to twice pi frequency, useful for cold cathode operation | |
| CA1222563A (en) | Emitron: microwave diode | |
| Yonezawa et al. | Development of a 100-MW S band pulse klystron | |
| JPS59114730A (ja) | 競合によるモ−ド減少のための多重径空胴のジヤイロトロン発振器 | |
| US2951173A (en) | Traveling wave tube oscillators | |
| JP3328586B2 (ja) | 気密高周波窓 | |
| JPS6389663A (ja) | スパツタリング装置 | |
| JP2000100339A (ja) | マグネトロン | |
| Yeremka | The mm-wave cold cathode peniomagnetron | |
| SU893117A1 (ru) | Ускоритель электронов | |
| Churyumov et al. | Simulation and modeling of self-modulated re-entrant beam crossed-field amplifier | |
| CN111741586A (zh) | 一种基于扩展互作用自激振荡器(eio)的电子加速器 | |
| Shimawaki et al. | 2nd cyclotron harmonic peniotron experiments | |
| JPH01120737A (ja) | サイクロトロン共振によるマイクロ波電子管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |