JP3409487B2 - Gyrotron device and method for adjusting output of gyrotron device - Google Patents
Gyrotron device and method for adjusting output of gyrotron deviceInfo
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Description
【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、電子サイクロトロン
共鳴メーザ作用を利用した、マイクロ波またはミリ波を
発生するジャイロトロン、ジャイロクライストロン、ジ
ャイロTWTなどの装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a device such as a gyrotron, a gyroklystron, a gyro TWT, etc., which generates a microwave or a millimeter wave by utilizing an electron cyclotron resonance maser action.
【0002】[0002]
【従来の技術】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電子サイクロトロン共鳴メーザ相
互作用を利用した、上記の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33に示
す。図33において、1は電子ビーム9を取り出す電子
銃であり、2はカソード、3はカソード上の電子放出
部、4は第1アノード、5は第2アノードである。6は
上記電子ビームと高周波電磁場とが共鳴的に相互作用を
起こし、高周波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を回収するコレクタ、8は高周波
10を取り出す出力窓であり、ジャイロトロン装置30
0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
に旋回運動を与えるため、ジャイロトロン200の軸方
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。2. Description of the Related Art The above-mentioned gyrotron device utilizing the electron cyclotron resonance maser interaction between an electron beam and a high frequency electromagnetic field of an eigenmode of a cavity resonator is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 102045/56. It is shown.
An outline of such a conventional gyrotron device is shown in FIG. In FIG. 33, 1 is an electron gun for extracting the electron beam 9, 2 is a cathode, 3 is an electron emitting portion on the cathode, 4 is a first anode, and 5 is a second anode. 6 is a cavity resonator in which the electron beam and the high-frequency electromagnetic field interact resonantly to generate a high frequency 10, 7 is a collector for collecting the electron beam after the interaction, 8 is an output window for extracting the high frequency 10. And the gyrotron device 30
Reference numeral 0 denotes a gyrotron 200 including the electron gun 1, the cavity resonator 6, the collector 7, the output window 8 and the like, and a main electromagnet 11 for generating a magnetic field in the axial direction of the gyrotron 200 for giving a turning motion to the electron beam. And an electron gun electromagnet 12.
【0003】次に動作について説明する。電子銃1のカ
ソード上の電子放出部3から射出された電子ビームは、
カソード・第1アノード間の電界により加速され、電子
銃電磁石12によって発生された磁場により、旋回運動
しながら軸方向にドリフトする。さらに、主電磁石11
によって発生され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、平行方向速度を減少させながら、空胴共振器6に入
る。上記主電磁石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、通常円筒状空胴から
なる空胴共振器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、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高周
波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で励起された高周波は、出力窓8を透過して外部に
取り出される。空胴共振器6において電子ビームのエネ
ルギーが効率的に高周波のエネルギーに変換されるの
は、次式が成り立つ時である。Next, the operation will be described. The electron beam emitted from the electron emitting portion 3 on the cathode of the electron gun 1 is
Accelerated by the electric field between the cathode and the first anode, the magnetic field generated by the electron gun electromagnet 12 causes an axial drift while rotating. Further, the main electromagnet 11
The electron beam is compressed by the strong magnetic field generated by the electron, and the electrons enter the cavity resonator 6 while increasing the velocity in the direction perpendicular to the magnetic field and decreasing the velocity in the parallel direction. The electrons that are in cyclotron motion due to the axial magnetic field generated by the main electromagnet 11 have a cyclotron resonance maser interaction with the high-frequency electromagnetic field of the eigenmode in the cavity resonator 6 that is usually a cylindrical cavity, and the electron magnetic field A part of the energy due to the vertical velocity component is converted into high frequency energy. The electron beam which has completed the interaction in the cavity resonator 6 is collected by the collector 7, and the high frequency wave excited by the cavity resonator 6 is transmitted through the output window 8 and taken out to the outside. The energy of the electron beam is efficiently converted into high frequency energy in the cavity resonator 6 when the following equation is satisfied.
【0004】[0004]
【数1】 [Equation 1]
【0005】ここでωは空胴共振器6における固有モー
ドの電磁場の共振角周波数、kz は固有モードの軸方向
波数、vz は電子の軸方向速度、sは高調波次数、Ωc
は相対論的効果を考慮した電子のサイクロトロン角周波
数である。Ωc は電子の電荷をe(絶対値)、空胴共振
器内での軸方向磁束密度をB、相対論的係数をγ、電子
の静止質量をm0 とすると次式で与えられる。
Ωc=eB/γm0 (2)
(1)式からわかるように、電子ビームのエネルギーが
効率的に高周波のエネルギーに変換され、強力な電磁波
が発生するのは、(1)式の右辺が左辺より僅かに小さ
い時である。また、電子ビームの加速電圧をVb [kV]と
すると、相対論的係数γは次式で与えられる。
γ=1+Vb/511 (3)
したがって、電子ビームの加速電圧を変えるとγが変わ
るため、(1)式を満たすためには、(2)式より軸方
向磁束密度Bを調整する必要のあることがわかる。この
ようにジャイロトロン装置においては、磁場が本質的な
役割を果たしており、磁場を精度良く合わせることが、
ジャイロトロン装置を効率良く運転する上で重要であ
る。Where ω is the resonance angular frequency of the electromagnetic field of the eigenmode in the cavity resonator 6, k z is the axial wavenumber of the eigenmode, v z is the electron axial velocity, s is the harmonic order, and Ω c
Is the cyclotron angular frequency of the electron considering the relativistic effect. Ω c is given by the following equation, where e is the electron charge (absolute value), B is the axial magnetic flux density in the cavity resonator, γ is the relativistic coefficient, and m 0 is the static mass of the electron. Ω c = eB / γm 0 (2) As can be seen from the equation (1), the energy of the electron beam is efficiently converted into high-frequency energy and a strong electromagnetic wave is generated on the right side of the equation (1). It is slightly smaller than the left side. Further, when the acceleration voltage of the electron beam is V b [kV], the relativistic coefficient γ is given by the following equation. γ = 1 + V b / 511 (3) Therefore, when the accelerating voltage of the electron beam is changed, γ changes. Therefore, in order to satisfy the expression (1), it is necessary to adjust the axial magnetic flux density B from the expression (2). I understand. In this way, in the gyrotron device, the magnetic field plays an essential role, and it is necessary to accurately match the magnetic field,
This is important for operating the gyrotron device efficiently.
【0006】また、図34は従来のジャイロトロン装置
の他の例である。図33ではジャイロトロンの電子銃
は、カソード2と第1アノード4、第2アノード5から
なる3極型電子銃であるが、図34ではカソード2とア
ノード14からなる2極型電子銃が用いられている。2
極型電子銃を用いたジャイロトロン装置は、例えば雑誌
「Radiophys. Quantum Electron.」(Vol.18, No.2, 197
5, P.204 )に示されている。図33の3極型電子銃も図
34の2極型電子銃も、ともに中空状の電子ビームを射
出し、ジャイロトロンを動作させる上での働きは同じで
ある。FIG. 34 shows another example of the conventional gyrotron device. In FIG. 33, the electron gun of the gyrotron is a three-pole electron gun including a cathode 2, a first anode 4 and a second anode 5, but in FIG. 34, a two-pole electron gun including a cathode 2 and an anode 14 is used. Has been. Two
A gyrotron device using a polar electron gun is disclosed, for example, in the magazine “Radiophys. Quantum Electron.” (Vol. 18, No. 2, 197).
5, P.204). Both the three-pole electron gun of FIG. 33 and the two-pole electron gun of FIG. 34 emit the hollow electron beam to operate the gyrotron.
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来のジャイロトロン
装置は以上のように構成されており、電子に旋回運動を
与えるための主電磁石11、電子銃電磁石12には超電
導電磁石、または常電導電磁石、またはその両方を用い
た電磁石が使用されており、電子ビームの加速電圧に応
じて電磁石に流す電流を調整することにより、磁束密度
を最適値に合わせていた。(1)、(2)式から分かる
ように、高周波数の発振を得るためには、空胴共振器内
で高磁場が必要なため、例えば30GHz 程度以上の発振
を得る場合は主電磁石には超電導電磁石が用いられ、そ
れ以下の周波数の発振を得る場合には、常電導電磁石が
利用されることが多い。しかし、超電導電磁石は一般に
高価であり、励磁するためには液体ヘリウムなどの冷媒
を供給するか、冷凍機を使って、極低温にまで電磁石を
冷却しなければならないなど、手間がかかり、また磁場
を急激に変化させることが難しいという問題があった。
一方、常電導電磁石では、高磁場の発生には大容量の励
磁電源が必要であり、大電力を消費すること、電磁石や
励磁電源を水冷などにより冷却する必要もあることなど
を考慮すると、ランニングコストが高くなるという問題
があった。The conventional gyrotron device is constructed as described above, and the main electromagnet 11 and the electron gun electromagnet 12 for giving the orbiting motion to the electrons are the superconducting electromagnet or the normal electromagnet. Alternatively, an electromagnet using both of them is used, and the magnetic flux density is adjusted to the optimum value by adjusting the current flowing through the electromagnet according to the acceleration voltage of the electron beam. As can be seen from the equations (1) and (2), a high magnetic field is required in the cavity resonator in order to obtain high-frequency oscillation. A superconducting electromagnet is used, and when obtaining oscillation of a frequency lower than that, a normal electromagnet is often used. However, superconducting electromagnets are generally expensive, and in order to excite them, a coolant such as liquid helium must be supplied, or a refrigerator must be used to cool the electromagnets to extremely low temperatures. There was a problem that it was difficult to change rapidly.
On the other hand, the normal electroconductive magnet requires a large-capacity excitation power source to generate a high magnetic field, consumes a large amount of power, and needs to be cooled by water cooling the electromagnet and the excitation power source. There was a problem of high cost.
【0008】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ジャイロトロン装置を小型化
し、ランニングコストを極めて安くするとともに、操作
性を容易にし、信頼性も向上させることを目的としてい
る。The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to make a gyrotron device compact, to make the running cost extremely low, to facilitate the operability, and to improve the reliability. Has an aim.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この発明の請求項1に係
るジャイロトロン装置は、ジャイロトロンの発振動作に
必要な軸方向磁場の発生を、永久磁石と電磁石から構成
される磁場発生装置で行わせるようにするとともに、上
記永久磁石の温度を測定する温度測定手段を設けたもの
である。In the gyrotron device according to claim 1 of the present invention, an axial magnetic field required for oscillating operation of the gyrotron is generated by a magnetic field generating device composed of a permanent magnet and an electromagnet. In addition to the above, the temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet is provided.
【0010】また、この発明の請求項2に係るジャイロ
トロン装置は、永久磁石の温度を測定する温度測定手段
を設けるとともに、予め求められた、永久磁石の温度
と、所望の発振出力を得るために電磁石に流すべき励磁
電流との関係に基づき、温度測定手段で得られた上記永
久磁石の温度に対応して、電気信号を電磁石の励磁電源
に送り、上記励磁電流の不足分、または過剰分を調整
し、磁場発生装置が発生する磁束密度を制御する制御手
段を設けたものである。Further, the gyrotron device according to claim 2 of the present invention is provided with temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet, and in order to obtain the temperature of the permanent magnet and the desired oscillation output which are obtained in advance. Based on the relationship with the exciting current to be passed to the electromagnet, an electric signal is sent to the exciting power source of the electromagnet in accordance with the temperature of the permanent magnet obtained by the temperature measuring means, and the shortage or excess of the exciting current is sent. Is provided to control the magnetic flux density generated by the magnetic field generator.
【0011】また、この発明の請求項3に係るジャイロ
トロン装置は、永久磁石と電磁石からなる磁場発生装置
において、上記電磁石を、永久磁石の温度変化による発
生磁場の変化を調整するための電磁石とジャイロトロン
の発振出力を制御するための電磁石とに分けて設置した
ものである。Further, in a gyrotron device according to a third aspect of the present invention, in the magnetic field generating device comprising a permanent magnet and an electromagnet, the electromagnet is an electromagnet for adjusting a change in the generated magnetic field due to a temperature change of the permanent magnet. It is installed separately from the electromagnet for controlling the oscillation output of the gyrotron.
【0012】また、この発明の請求項4に係るジャイロ
トロン装置の出力調整方法は、永久磁石と電磁石で磁場
発生装置を構成するジャイロトロン装置において、上記
永久磁石の温度に応じて上記電磁石に流す励磁電流を変
化させ、上記永久磁石の温度変化より生ずる、所望の発
振出力を得るために必要な磁束密度の不足分、または過
剰分を調整するようにしたものである。According to a fourth aspect of the present invention, in the output adjusting method for a gyrotron device, in the gyrotron device in which a magnetic field generator is composed of a permanent magnet and an electromagnet, the current is applied to the electromagnet in accordance with the temperature of the permanent magnet. The exciting current is changed to adjust the shortage or excess of the magnetic flux density required for obtaining a desired oscillation output, which is caused by the temperature change of the permanent magnet.
【0013】[0013]
【0014】また、この発明の請求項5に係るジャイロ
トロン装置は、磁場発生装置の構成要素の一つである電
磁石として、所望の発振出力を得るために必要な空胴共
振器における軸方向の磁束密度のうちの±10%以下の
磁束密度を調節できる主磁場微調整電磁石を設置したも
のである。In the gyrotron device according to claim 5 of the present invention, as an electromagnet which is one of the constituent elements of the magnetic field generator, an axial direction in the cavity resonator required to obtain a desired oscillation output. The main magnetic field fine adjustment electromagnet capable of adjusting the magnetic flux density of ± 10% or less of the magnetic flux density is installed.
【0015】また、この発明の請求項6に係るジャイロ
トロン装置は、磁場発生装置の構成要素の一つである電
磁石として、所望の発振出力を得るために必要な電子銃
のカソード上の電子放出部における軸方向の磁束密度の
うちの±10%以下の磁束密度を調節できる電子銃磁場
微調整電磁石を設置したものである。In the gyrotron device according to claim 6 of the present invention, as an electromagnet which is one of the constituent elements of the magnetic field generator, electron emission on the cathode of the electron gun necessary to obtain a desired oscillation output. The electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet capable of adjusting the magnetic flux density of ± 10% or less of the magnetic flux density in the axial direction in the section is installed.
【0016】また、この発明の請求項7に係るジャイロ
トロン装置は、ジャイロトロンの発振動作に必要な軸方
向磁場の発生を、永久磁石と電磁石から構成される磁場
発生装置で行わせるようにするとともに、上記永久磁石
の温度を調節する温度制御機構を設けたものである。In the gyrotron device according to claim 7 of the present invention, the axial magnetic field necessary for the oscillating operation of the gyrotron is generated by a magnetic field generating device composed of a permanent magnet and an electromagnet. A temperature control mechanism for adjusting the temperature of the permanent magnet is also provided.
【0017】また、この発明の請求項8に係るジャイロ
トロン装置は、永久磁石の温度を測定する温度測定手段
を設け、上記温度制御機構は、永久磁石の温度が、予め
設定された温度に対して±2℃以内に納まるように永久
磁石の温度を調節するようにしたものである。Further, the gyrotron device according to claim 8 of the present invention is provided with a temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet, and the temperature control mechanism is such that the temperature of the permanent magnet with respect to a preset temperature. The temperature of the permanent magnet is adjusted so that the temperature stays within ± 2 ° C.
【0018】また、この発明の請求項9に係るジャイロ
トロン装置は、永久磁石が発生している磁束密度を測定
する磁束密度測定手段を設け、前記温度制御機構は、永
久磁石が発生している磁束密度が、予め設定された磁束
密度に対して±0.2%以内に納まるように永久磁石の
温度を調節するようにしたものである。The gyrotron device according to claim 9 of the present invention is provided with a magnetic flux density measuring means for measuring the magnetic flux density generated by the permanent magnet, and the temperature control mechanism is generated by the permanent magnet. The temperature of the permanent magnet is adjusted so that the magnetic flux density is within ± 0.2% of the preset magnetic flux density.
【0019】また、この発明の請求項10に係るジャイ
ロトロン装置は、ジャイロトロンの電子銃部あるいは電
磁石の少なくとも一方を冷却する冷却手段を設けたもの
である。A gyrotron device according to a tenth aspect of the present invention is provided with a cooling means for cooling at least one of an electron gun portion and an electromagnet of the gyrotron.
【0020】[0020]
【作用】請求項1記載のジャイロトロン装置は、ジャイ
ロトロンの発振動作に必要な軸方向磁場の発生を、永久
磁石と電磁石から構成される磁場発生装置で行わせるよ
うにし、かつ上記永久磁石の温度を測定して、永久磁石
の温度変化による発生磁場の磁束密度の変化を調整でき
るようにすることによって、信頼性を向上させている。In the gyrotron device according to the first aspect of the present invention, the axial magnetic field required for the oscillating operation of the gyrotron is generated by a magnetic field generating device composed of a permanent magnet and an electromagnet, and Reliability is improved by measuring the temperature and adjusting the change in the magnetic flux density of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet.
【0021】請求項2記載のジャイロトロン装置は、例
えば、永久磁石の温度測定手段と、磁場発生装置が発生
する磁束密度を制御する制御手段を設け、上記制御手段
において、予め求められた、永久磁石の温度と、ジャイ
ロトロンで所定の周波数の発振と所望の発振出力を得る
ために電磁石に流すべき励磁電流との関係を表すデータ
に基づき、永久磁石の温度に対応して、励磁電流の不足
分、または過剰分に対応する電気信号を上記電磁石の励
磁電源に送り、上記励磁電流の不足分、または過剰分を
調整するようにしたので、温度変化があっても、容易に
所望の発振出力が得られ、信頼性、操作性が向上する。A gyrotron device according to a second aspect is provided with, for example, a permanent magnet temperature measuring means and a control means for controlling a magnetic flux density generated by a magnetic field generator, and the control means obtains a permanent value obtained in advance. Insufficient excitation current, corresponding to the temperature of the permanent magnet, based on the data showing the relationship between the magnet temperature and the excitation current that should flow through the electromagnet to obtain the desired oscillation output at the gyrotron. Minute or excessive amount of electric signal is sent to the excitation power source of the electromagnet to adjust the shortage or excess amount of the exciting current, so that the desired oscillation output can be easily obtained even if the temperature changes. And the reliability and operability are improved.
【0022】請求項3記載のジャイロトロン装置は、永
久磁石と電磁石からなる磁場発生装置において、上記電
磁石を、永久磁石の温度変化による発生磁場の変化を調
整するための電磁石とジャイロトロンの発振出力を制御
するための電磁石とに分けたものであるので、永久磁石
の温度変化による発生磁場の変化を容易に調整すること
ができ、ジャイロトロンから所望の発振出力を得る場合
の操作性を容易にしている。A gyrotron device according to a third aspect of the present invention is a magnetic field generating device comprising a permanent magnet and an electromagnet, and the electromagnet and the gyrotron output for adjusting the change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet. Since it is divided into an electromagnet for controlling, the change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet can be easily adjusted, and the operability when obtaining a desired oscillation output from the gyrotron is facilitated. ing.
【0023】請求項4記載のジャイロトロン装置の出力
調整方法は、永久磁石と電磁石で磁場発生装置を構成す
るジャイロトロン装置に対し、永久磁石の温度に応じて
電磁石に流す励磁電流を変化させて、上記永久磁石の温
度変化より生ずる、所望の発振出力を得るために必要な
磁束密度の不足分、または過剰分を調整するようにして
いるので、温度変化があっても所望の発振出力が得ら
れ、信頼性が上がる。According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an output adjusting method for a gyrotron device, wherein the exciting current flowing through the electromagnet is changed according to the temperature of the permanent magnet, with respect to the gyrotron device which constitutes a magnetic field generating device with a permanent magnet and an electromagnet. Since the shortage or excess of the magnetic flux density required to obtain the desired oscillation output caused by the temperature change of the permanent magnet is adjusted, the desired oscillation output can be obtained even if the temperature changes. Reliability is improved.
【0024】[0024]
【0025】請求項5記載のジャイロトロン装置は、磁
場発生装置の構成要素の一つである電磁石として、ジャ
イロトロンの所定の発振動作に必要な空胴共振器におけ
る軸方向の磁束密度のうち±10%以下の磁束密度を調
整できる主磁場微調整電磁石を設置したものであり、ジ
ャイロトロン装置を小型にし、ランニングコストを極め
て安くするとともに、操作性を容易にする。In the gyrotron device according to a fifth aspect , as an electromagnet which is one of the constituent elements of the magnetic field generation device, ± of magnetic flux densities in the axial direction in the cavity resonator necessary for a predetermined oscillating operation of the gyrotron. The main magnetic field fine adjustment electromagnet capable of adjusting the magnetic flux density of 10% or less is installed, and the gyrotron device is downsized, the running cost is extremely reduced, and the operability is facilitated.
【0026】請求項6記載のジャイロトロン装置は、磁
場発生装置の構成要素の一つである電磁石として、ジャ
イロトロンの所定の発振動作に必要な電子銃のカソード
上の電子放出部における軸方向の磁束密度のうちの±1
0%以下の磁束密度を調節できる電子銃磁場微調整電磁
石を設置したものであり、ジャイロトロン装置を小型に
し、ランニングコストを極めて安くするとともに、操作
性を容易にする。In the gyrotron device according to the sixth aspect , as an electromagnet which is one of the constituent elements of the magnetic field generating device, an axial direction in the electron emission portion on the cathode of the electron gun necessary for a predetermined oscillation operation of the gyrotron is provided. ± 1 of magnetic flux density
An electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet capable of adjusting a magnetic flux density of 0% or less is installed. The gyrotron device is made small, the running cost is extremely reduced, and the operability is facilitated.
【0027】請求項7記載のジャイロトロン装置は、永
久磁石の温度を制御し、永久磁石が発生している磁束密
度の変動を抑えることによって、永久磁石が置かれた周
囲の温度変化にあわせて磁場微調整電磁石の電流値を調
整しなくても、ジャイロトロンから所定の発振出力が得
られ、どのような気温の場所でも運転できる信頼性の高
い、取り扱いの容易なジャイロトロン装置を提供する。In the gyrotron device according to a seventh aspect of the present invention, the temperature of the permanent magnets is controlled to suppress the fluctuation of the magnetic flux density generated by the permanent magnets, so that the temperature of the surroundings where the permanent magnets are placed is adjusted according to the temperature change. (EN) Provided is a highly reliable and easy-to-handle gyrotron device which can obtain a predetermined oscillation output from a gyrotron without adjusting the current value of a magnetic field fine adjustment electromagnet and can be operated at any temperature.
【0028】請求項8記載のジャイロトロン装置は、永
久磁石の温度を測定して、永久磁石の温度を予め設定さ
れた温度に対して±2℃の範囲内に納まるようにし、永
久磁石が発生している磁束密度の変動を小さく抑えるこ
とによって、磁場微調整電磁石に流す電流を、永久磁石
が置かれた周囲の温度変化にあわせて調整しなくても、
ジャイロトロンから所定の発振出力が得られる、信頼性
の高い、取り扱いの容易なジャイロトロン装置を提供す
る。In the gyrotron device according to the eighth aspect , the temperature of the permanent magnet is measured so that the temperature of the permanent magnet falls within ± 2 ° C. with respect to the preset temperature, and the permanent magnet is generated. By controlling the fluctuation of the magnetic flux density to be small, the current flowing in the magnetic field fine adjustment electromagnet does not have to be adjusted according to the temperature change around the permanent magnet.
(EN) Provided is a highly reliable gyrotron device which can obtain a predetermined oscillation output from a gyrotron and is highly reliable.
【0029】請求項9記載のジャイロトロン装置は、永
久磁石が発生している磁束密度を測定して、永久磁石の
温度変化による磁束密度の変動を最適磁束密度から±
0.2%の範囲内に抑えるようにすることによって、磁
場微調整電磁石に流す電流を永久磁石が置かれた周囲の
温度変化にあわせて調整しなくてもジャイロトロンから
所定の発振出力が得られる、信頼性の高い、取り扱いの
容易なジャイロトロン装置を提供する。In the gyrotron device according to the ninth aspect, the magnetic flux density generated by the permanent magnet is measured, and the fluctuation of the magnetic flux density due to the temperature change of the permanent magnet is ±± from the optimum magnetic flux density.
By keeping the range within 0.2%, the gyrotron can obtain a predetermined oscillation output without adjusting the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet according to the temperature change around the permanent magnet. Provided is a gyrotron device which is highly reliable and easy to handle.
【0030】請求項10記載のジャイロトロン装置は、
磁場微調整電磁石に流す電流による発熱、および電子銃
のカソードにおける発熱を冷却しているので、永久磁石
の温度を変化させることがなく、したがって永久磁石が
発生している磁束密度の変化を抑えることができるた
め、信頼性の高いジャイロトロン装置となる。The gyrotron device according to claim 10 is
Magnetic field fine adjustment Since the heat generated by the current flowing through the electromagnet and the heat generated at the cathode of the electron gun are cooled, the temperature of the permanent magnet is not changed, and therefore the change in the magnetic flux density generated by the permanent magnet is suppressed. Therefore, it becomes a highly reliable gyrotron device.
【0031】[0031]
実施例1.この発明の実施例1によるジャイロトロン装
置を図について説明する。図1において、図33、また
は図34と同一符号を付したものは、各々従来のジャイ
ロトロン装置と同一、または相当のものである。20は
永久磁石であり、例えば雑誌「International Journal
of Infrared and Millimeter Waves」(Vol.14, No.4,
1993, P.783 )に示されるような方法により軸方向磁場
を発生してもよいし、図2(a)(b)に示すように、
台形状の磁石切片26を複数個各々径方向に磁化した
後、ドーナツ状に組み合わせて、外部形状及び内部形状
が多角形であり、磁化方向が略々径方向の筒状永久磁石
25a〜25hを構成し、さらにこの筒状永久磁石を軸
方向に複数個配置する構成でも軸方向磁場を発生させる
ことができる。また、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、ジャイロトロンの
発振動作に必要な磁場の大部分を発生し、さらにこの磁
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内に発生する。また、
50は電子銃磁場微調整電磁石であり、永久磁石20と
ともに電子銃の動作に必要な軸方向の磁束密度をカソー
ド2の電子放出部付近に発生する。70は永久磁石の温
度を検出するための温度検出器で、例えば熱電対やサー
ミスタが用いられる。80は温度検出器70からの信号
を受け、温度測定する本体装置である温度測定装置であ
る。300はジャイロトロン200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、温
度検出器70と、温度測定装置80とからなるジャイロ
トロン装置を示している。Example 1. A gyrotron device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to the drawings. In FIG. 1, the same reference numerals as those in FIG. 33 or FIG. 34 are the same as or equivalent to those of the conventional gyrotron device. Reference numeral 20 is a permanent magnet, for example, a magazine "International Journal".
of Infrared and Millimeter Waves "(Vol.14, No.4,
1993, P.783), the magnetic field in the axial direction may be generated by the method as shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b).
After a plurality of trapezoidal magnet pieces 26 are magnetized in the radial direction, they are combined in a donut shape to form cylindrical permanent magnets 25a to 25h whose outer shape and inner shape are polygonal and whose magnetizing direction is substantially radial. An axial magnetic field can also be generated by a configuration in which a plurality of cylindrical permanent magnets are arranged in the axial direction. Further, the permanent magnet 20 generates most of the magnetic field necessary for the oscillation operation of the gyrotron over the entire length of the gyrotron 200 in the axial direction, and further, the main magnetic field placed near the magnet 20 and the cavity resonator 6. Both of the fine tuning electromagnets 30 generate the magnetic flux density in the axial direction required for the oscillation operation of the gyrotron 200 in the cavity resonator. Also,
Reference numeral 50 denotes an electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet, which together with the permanent magnet 20 generates an axial magnetic flux density necessary for the operation of the electron gun in the vicinity of the electron emitting portion of the cathode 2. Reference numeral 70 is a temperature detector for detecting the temperature of the permanent magnet, and for example, a thermocouple or a thermistor is used. Reference numeral 80 denotes a temperature measuring device which is a main body device that receives a signal from the temperature detector 70 and measures the temperature. Reference numeral 300 denotes a gyrotron device including a gyrotron 200, a magnetic field generating device including the permanent magnet 20 and electromagnets 30 and 50, a temperature detector 70, and a temperature measuring device 80.
【0032】磁場発生装置を永久磁石と電磁石から構成
したジャイロトロン装置に関する先行技術が、同一出願
人による特願平6−315133号明細書によって出願
されている。本発明は、上記出願で示されたジャイロト
ロン装置の操作性をさらによくしたものである。A prior art relating to a gyrotron device in which a magnetic field generator is composed of a permanent magnet and an electromagnet is applied by Japanese Patent Application No. 6-315133 by the same applicant. The present invention further improves the operability of the gyrotron device shown in the above application.
【0033】既に記したように、ジャイロトロンの発振
動作には磁場が本質的な役割を果たしており、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あ
わせて、磁場を精度良く調整することが、ジャイロトロ
ン装置を効率良く運転する上で重要である。前記
(1)、(2)式からわかるように、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の磁場発生装置
には、常電導電磁石、または超電導電磁石、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、液体ヘリウムなどで極低温にま
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、ランニングコストが大きく、取
扱い上の手間もかかるという問題がある。As described above, the magnetic field plays an essential role in the oscillating operation of the gyrotron, and the magnetic field is accurately adjusted according to the oscillating frequency of the eigenmode to be oscillated in the cavity resonator 6. This is important for operating the gyrotron device efficiently. As can be seen from the equations (1) and (2), a high magnetic field is required in the cavity resonator 6 in order to obtain high-frequency oscillation. , Normal conducting magnets, superconducting conducting magnets, or both have been used. Since the electromagnet can easily adjust the magnetic field to be generated, it is convenient for controlling the oscillation output according to the acceleration voltage and the beam current value of the electron beam.
However, a large-capacity excitation power supply is required for exciting the normal-electroconductive magnet, and power consumption is large, and it is necessary to cool the excitation power supply and the electromagnet by water cooling or the like. On the other hand, the superconducting electromagnet is generally expensive, and it is necessary to cool it to a cryogenic temperature with liquid helium, etc.Therefore, no matter which electromagnet is used, the initial cost and running cost are large and the handling is troublesome. is there.
【0034】しかし、図1のように永久磁石と電磁石の
両方を用いた磁場発生装置を用いるとこの問題は解消す
る。例えば、電子ビームの加速電圧がVb =20kVの
時、(3)式より、γ=1.04であり、2倍高調波発
振で周波数28GHz の発振を得るためには(1)式でs
=2であるから、この式と(2)式より空胴共振器6に
おいて約5.2kGより少し小さい程度の軸方向磁束密度
が必要である。このうちの例えば5kGを永久磁石20に
よって発生させ、残りの約0.2kGを主磁場微調整電磁
石30で発生させれば、励磁電源は小型でもよく、消費
電力は少なくてすむ。なお、電子銃1から射出される電
子ビームの特性は、電子ビームの加速電圧やビーム電流
値の他に、電子銃1付近での磁束密度によっても変化
し、空胴共振器6において発生する高周波出力に微妙な
影響を及ぼすことがわかっている。したがって、ジャイ
ロトロンの電子銃1付近の磁束密度も微調整できること
が望ましい場合もあり、図1では、永久磁石20以外に
電子銃磁場微調整電磁石31も設置している。However, this problem is solved by using a magnetic field generator using both permanent magnets and electromagnets as shown in FIG. For example, when the accelerating voltage of the electron beam is V b = 20 kV, γ = 1.04 from the equation (3), and in order to obtain the oscillation at the frequency of 28 GHz by the second harmonic oscillation, s is given by the equation (1).
Therefore, the axial magnetic flux density of the cavity resonator 6 is required to be a little smaller than about 5.2 kG from this equation and the equation (2). If, for example, 5 kG of this is generated by the permanent magnet 20 and the remaining about 0.2 kG is generated by the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30, the excitation power source may be small and the power consumption can be small. The characteristics of the electron beam emitted from the electron gun 1 change depending on the magnetic flux density near the electron gun 1 in addition to the acceleration voltage and the beam current value of the electron beam, and the high frequency generated in the cavity resonator 6 is generated. It is known to have subtle effects on output. Therefore, it may be desirable that the magnetic flux density near the electron gun 1 of the gyrotron can be finely adjusted. In FIG. 1, the electron gun magnetic field finely-adjusting electromagnet 31 is also installed in addition to the permanent magnet 20.
【0035】次に本実施例のジャイロトロン装置の運転
方法について説明する。上述したように、例えば2倍高
調波発振で周波数28GHz の発振を得るためには、空胴
共振器6において約5.2kGの軸方向磁束密度が必要で
ある。5.2kGうち例えば5kGを永久磁石20によって
発生させ、残りの約0.2kGを主磁場微調整電磁石30
で発生させるものとする。一般に永久磁石は、使用時の
温度が異なると、発生する磁束密度も異なる性質があ
る。この特性を決める残留磁束密度温度係数は磁石材料
などによって異なるが、例えばネオジム系磁石では−
0.1%/℃程度である。したがって、例えばジャイロ
トロン装置の運転時の温度が10℃異なると永久磁石の
発生する磁場の磁束密度に約50G の差ができるため、
(永久磁石の温度が上がると発生している磁束密度は減
少し、温度が下がると発生している磁束密度は増加す
る。)ジャイロトロンの発振出力の制御を行うために
は、温度変化による永久磁石の発生する磁場の磁束密度
の変化も考慮して、主磁場微調整電磁石30に流す電流
を調整する必要がある。図3はこの運転方法を説明する
グラフである。図3(a)は永久磁石の温度をパラメー
タにとり、ある電子ビームの加速電圧、ある電子ビーム
電流で、電磁石30に流す電流を変えた時のジャイロト
ロンからの発振出力の変化を示したものである。永久磁
石20の温度が20℃の時、電磁石30に流す電流を5
A 程度にすれば発振出力10kWの最大値が得られるが、
永久磁石の温度が10℃に下がると永久磁石が発生して
いる磁場の磁束密度は増加するため、10kWの発振出力
を得るためには、その増加する分だけ電磁石が発生する
磁場を用いて磁束密度を調整する必要があり、逆に永久
磁石の温度が30℃に上がると永久磁石が発生している
磁場の磁束密度は減少するため、その減少する分だけ電
磁石が発生する磁場を用いて磁束密度を調整する必要が
ある。さらに、図3(a)は永久磁石が同一温度でも電
磁石30に流す電流を変えると空胴共振器における磁束
密度が変化するため、ジャイロトロンの発振効率が変化
し、発振出力も変わることを示している。即ち、電磁石
30に流す電流を変えることによって、発振出力を制御
することができる。また、図3(b)は発振出力をパラ
メータにとり、永久磁石の温度が変化したとき、同一の
発振出力を得るために必要な電磁石30に流す電流を示
したものである。ジャイロトロン装置を運転する場合に
は、図3(a)や図3(b)に示す関係を予め求めてお
き、永久磁石に取り付けられた温度検出器70で永久磁
石の温度を測定して、その温度で所望の発振出力を得る
ために必要な電磁石30に流すべき電流を、上記関係を
用いて読みとり、その電流を流せば所望の発振出力が得
られる。なお、図1では、温度検出器70は8か所に設
置されているが、永久磁石の温度としては、その平均温
度をとってもよいし、空胴共振器などのジャイロトロン
の動作上重要な部分に近い所の温度を採用し、その他の
部分の温度は参考として見ておくというのでもよい。ま
た、温度検出器70を永久磁石の温度をよく反映してい
る部分の1か所に設置するのでもよい。Next, a method of operating the gyrotron device of this embodiment will be described. As described above, in order to obtain the oscillation of the frequency of 28 GHz by the second harmonic oscillation, for example, the cavity resonator 6 needs the axial magnetic flux density of about 5.2 kG. Of the 5.2 kG, for example, 5 kG is generated by the permanent magnet 20, and the remaining about 0.2 kG is used for the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30.
Shall be generated in. Generally, a permanent magnet has a property that the magnetic flux density generated varies depending on the temperature during use. The temperature coefficient of residual magnetic flux density, which determines this characteristic, differs depending on the magnet material and so on.
It is about 0.1% / ° C. Therefore, for example, when the operating temperature of the gyrotron device is different by 10 ° C., there is a difference of about 50 G in the magnetic flux density of the magnetic field generated by the permanent magnet.
(When the temperature of the permanent magnet rises, the generated magnetic flux density decreases, and when the temperature decreases, the generated magnetic flux density increases.) In order to control the oscillation output of the gyrotron, the It is necessary to adjust the current flowing in the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 in consideration of the change in the magnetic flux density of the magnetic field generated by the magnet. FIG. 3 is a graph explaining this operating method. FIG. 3 (a) shows the change in the oscillation output from the gyrotron when the current flowing through the electromagnet 30 is changed with the acceleration voltage of a certain electron beam and the certain electron beam current using the temperature of the permanent magnet as a parameter. is there. When the temperature of the permanent magnet 20 is 20 ° C., the current flowing through the electromagnet 30 is 5
If it is set to about A, the maximum value of oscillation output of 10kW can be obtained,
When the temperature of the permanent magnet decreases to 10 ° C, the magnetic flux density of the magnetic field generated by the permanent magnet increases. Therefore, in order to obtain an oscillation output of 10 kW, the magnetic field generated by the electromagnet is used to increase the magnetic flux density. It is necessary to adjust the density, and conversely, when the temperature of the permanent magnet rises to 30 ° C., the magnetic flux density of the magnetic field generated by the permanent magnet decreases. Therefore, the magnetic field generated by the electromagnet is used to reduce the magnetic flux density. It is necessary to adjust the density. Further, FIG. 3A shows that when the current flowing through the electromagnet 30 is changed even when the permanent magnet has the same temperature, the magnetic flux density in the cavity resonator changes, so that the oscillation efficiency of the gyrotron changes and the oscillation output also changes. ing. That is, the oscillation output can be controlled by changing the current flowing through the electromagnet 30. Further, FIG. 3 (b) shows the current output to the electromagnet 30 required to obtain the same oscillation output when the temperature of the permanent magnet changes, using the oscillation output as a parameter. When operating the gyrotron device, the relationship shown in FIG. 3 (a) and FIG. 3 (b) is obtained in advance, the temperature of the permanent magnet is measured by the temperature detector 70 attached to the permanent magnet, The current that should be passed through the electromagnet 30 to obtain the desired oscillation output at that temperature is read using the above relationship, and the desired oscillation output can be obtained by passing that current. Although the temperature detectors 70 are installed at eight locations in FIG. 1, the average temperature may be taken as the temperature of the permanent magnets, and the important parts for the operation of the gyrotron such as the cavity resonator. It may be possible to adopt the temperature near the point and see the other temperatures as a reference. Further, the temperature detector 70 may be installed at one place where the temperature of the permanent magnet is well reflected.
【0036】また、図3のグラフは一つの例として上げ
たものであり、ジャイロトロンの発振出力の最大値は1
0kW以上でもよく、また主磁場微調整電磁石30に流す
電流や永久磁石の温度も異なる領域の例も考えられる。
さらに、ジャイロトロンのカソードとアノード間に印加
する電子ビームの加速電圧や電子ビーム電流によって
も、所定のジャイロトロンの発振出力を得るための主磁
場微調整電磁石30に流す電流は異なるが、必要に応じ
ていろいろな場合のデータを取っておけば、上記と同様
の方法でジャイロトロン装置を運転すればよい。また、
永久磁石20が発生している軸方向磁場の磁束密度が、
ジャイロトロンの発振動作に必要な磁束密度を越えてい
る場合には、主磁場微調整電磁石30が発生する磁場の
方向が、永久磁石が発生している磁場の向きとは逆方向
になるように流せばよい。さらに、この場合の電流の向
きを負方向の電流として定義すると、ある温度での永久
磁石20の発生している軸方向磁場の磁束密度が、ジャ
イロトロンのある動作パラメータでの最適値である時に
は、永久磁石の温度が変化した場合や、ジャイロトロン
の発振出力の制御のためには主磁場微調整電磁石30に
は正、負にまたがった電流を流すことになる場合もあ
る。The graph of FIG. 3 is shown as an example, and the maximum value of the oscillation output of the gyrotron is 1.
It may be 0 kW or more, and an example of a region in which the current flowing through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 and the temperature of the permanent magnet are different may be considered.
Further, the current flowing through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 for obtaining the oscillation output of the predetermined gyrotron is different depending on the accelerating voltage of the electron beam and the electron beam current applied between the cathode and the anode of the gyrotron, but it is necessary. Accordingly, if data for various cases are stored, the gyrotron device may be operated in the same manner as described above. Also,
The magnetic flux density of the axial magnetic field generated by the permanent magnet 20 is
When the magnetic flux density required for the oscillation operation of the gyrotron is exceeded, the direction of the magnetic field generated by the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 should be opposite to the direction of the magnetic field generated by the permanent magnet. Just run it away. Further, when the direction of the current in this case is defined as a negative direction current, when the magnetic flux density of the axial magnetic field generated by the permanent magnet 20 at a certain temperature is an optimum value for a certain operating parameter of the gyrotron. In some cases, the temperature of the permanent magnet may change, or a positive and negative current may flow through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 for controlling the oscillation output of the gyrotron.
【0037】また、上記のことは電子銃付近の磁場につ
いても同様のことが言える。この場合図3(a)の横軸
や(b)の縦軸は、電子銃磁場微調整電磁石50に流す
電流となる。さらに、永久磁石の温度変化による発生磁
場の変化の調整を行い、ジャイロトロンの発振出力を制
御することは、主磁場微調整電磁石30と電子銃磁場微
調整電磁石50の両方を用いてもよいし、可能な場合に
はどちらか一方を用いて行ってもよい。The same applies to the magnetic field near the electron gun. In this case, the horizontal axis of FIG. 3A and the vertical axis of FIG. 3B are currents flowing through the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50. Further, both the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50 may be used to adjust the change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet and control the oscillation output of the gyrotron. If possible, either one may be used.
【0038】実施例2.この発明の実施例2によるジャ
イロトロン装置を図4を用いて説明する。図において、
71は温度検出器、81は温度測定装置である。実施例
1では、永久磁石20の温度を測定する温度検出器70
は、ジャイロトロン200が設置される永久磁石20の
内側壁面に取り付けられていたが、必ずしも内側でなく
てもよく、永久磁石の温度を反映する位置であれば図4
のように外側に取り付けてもよく、またその取り付け個
所は図のように1個所でもよいし、永久磁石の温度の均
一性を知るために2個所以上であってもよい。また、ジ
ャイロトロン200を永久磁石20に設置した状態であ
れば、ジャイロトロン200と永久磁石20の温度はほ
ぼ同じであるので、温度検出器70を図5に示すよう
に、ジャイロトロン200の側に取り付けてもよく、さ
らには、ジャイロトロン本体と永久磁石20を接続する
ためのフランジ13に取り付けてもよい。Example 2. A gyrotron device according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. In the figure,
Reference numeral 71 is a temperature detector, and 81 is a temperature measuring device. In the first embodiment, the temperature detector 70 that measures the temperature of the permanent magnet 20.
Was attached to the inner wall surface of the permanent magnet 20 in which the gyrotron 200 is installed, but it is not necessarily the inner side and may be any position that reflects the temperature of the permanent magnet.
As shown in the figure, the mounting position may be one position as shown in the figure, or two or more mounting positions in order to know the temperature uniformity of the permanent magnet. Further, when the gyrotron 200 is installed in the permanent magnet 20, the temperatures of the gyrotron 200 and the permanent magnet 20 are almost the same, so that the temperature detector 70 is installed on the side of the gyrotron 200 as shown in FIG. May be attached to the gyrotron body, and further to the flange 13 for connecting the gyrotron body and the permanent magnet 20.
【0039】実施例3.この発明の実施例3によるジャ
イロトロン装置を図6を用いて説明する。実施例1や実
施例2では主磁場微調整電磁石30や電子銃磁場微調整
電磁石50はともに1個の電磁石であったが、必ずしも
1つである必要はなく、図6のようにそれぞれ2個或い
は3個以上の主磁場微調整電磁石31、32、及び電子
銃磁場微調整電磁石51、52から構成されていてもよ
い。また、主磁場微調整電磁石と電子銃磁場微調整電磁
石を構成する電磁石の数が等しい必要もない。永久磁石
20の温度変化による軸方向磁場の磁束密度の変化分を
調整すること、及びジャイロトロンの発振出力の制御の
目的のために、必要な個数を配置すればよい。また、そ
れらの電磁石はそれぞれが独立に励磁できても、あるい
は電磁石を直列に接続して、1つの電源で励磁できるよ
うにしておいてもよい。Example 3. A gyrotron device according to Embodiment 3 of the present invention will be described with reference to FIG. In the first and second embodiments, both the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50 are one electromagnet, but it is not always necessary to have one electromagnet, and two each as shown in FIG. Alternatively, it may be composed of three or more main magnetic field fine adjustment electromagnets 31, 32 and electron gun magnetic field fine adjustment electromagnets 51, 52. Further, it is not necessary that the number of electromagnets constituting the main magnetic field fine adjustment electromagnet and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet be equal. For the purpose of adjusting the amount of change in the magnetic flux density of the axial magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet 20 and controlling the oscillation output of the gyrotron, the required number may be arranged. Further, each of these electromagnets may be independently excited, or the electromagnets may be connected in series so that they can be excited by one power source.
【0040】実施例4.この発明の実施例4によるジャ
イロトロン装置を図7を用いて説明する。永久磁石20
の温度は、永久磁石に取り付けられた温度検出器によっ
て観測するのが厳密な測定法である。しかし、例えば永
久磁石が長時間、比較的温度変化の緩やかな一定の場所
に置かれている場合には、永久磁石の温度は永久磁石が
置かれている場所の温度と同程度と考えられる。その場
合には、その場所の温度を永久磁石の温度と考えて、図
3(a)、(b)のデータに基づいてジャイロトロン装
置を運転してもよい。即ち、図7に示すように、永久磁
石が置かれている場所に設置されている温度計85で温
度を読み、その温度を永久磁石20の温度として、図3
(a)、(b)のデータから所望の発振出力を得るため
に必要な主磁場微調整電磁石30、及び電子銃磁場微調
整電磁石50に流す電流を決める。Example 4. A gyrotron device according to Embodiment 4 of the present invention will be described with reference to FIG. Permanent magnet 20
It is a strict measurement method that the temperature of is measured by a temperature detector attached to a permanent magnet. However, for example, when the permanent magnet is placed in a fixed place where the temperature change is relatively gentle for a long time, the temperature of the permanent magnet is considered to be about the same as the temperature of the place where the permanent magnet is placed. In that case, the temperature of the place may be considered as the temperature of the permanent magnet, and the gyrotron device may be operated based on the data of FIGS. 3 (a) and 3 (b). That is, as shown in FIG. 7, the temperature is read by the thermometer 85 installed in the place where the permanent magnet is placed, and the temperature is set as the temperature of the permanent magnet 20,
From the data of (a) and (b), the currents to be passed through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50 necessary to obtain a desired oscillation output are determined.
【0041】実施例5.この発明の実施例5によるジャ
イロトロン装置を図8を用いて説明する。図8におい
て、91は主磁場微調整電磁石33の励磁電源、95は
電子銃磁場微調整電磁石53の励磁電源である。72は
永久磁石20の温度を測定するための温度検出器、82
は温度測定装置80からの出力を受けて、励磁電源91
及び95の出力電流を制御するための制御装置である。
また、温度測定装置80や制御装置82に、温度表示機
能を付加しておいてもよい。既に記したように永久磁石
20が発生する磁場の磁束密度は、永久磁石の温度に依
存して変動する。制御装置82には、図3(a)(b)
に示されているものと同様のデータ、即ち永久磁石の温
度をパラメータにとった時、電磁石33、53に流れる
電流に対する発振出力を表すデータ、及び適当な発振出
力で一定値を維持する場合の永久磁石の温度に対する電
磁石33、53に流すべき電流のデータが、数値的また
は数式的に入力されている。したがって、制御装置82
は、所望の発振出力を得るために、その時の永久磁石2
0の温度での電磁石33、53に流すべき電流値を求
め、その電流値に対応する制御信号を励磁電源91、9
5に送る。励磁電源91、95はその制御信号にしたが
って電磁石33、53に励磁電流を流し、これによって
ジャイロトロンから所望の出力の発振が得られる。ま
た、必要ならば制御装置82が永久磁石20の温度も表
示するようにしておく。制御装置82としてはパーソナ
ルコンピューターなどを用いればよい。また、図8では
温度検出器72は、永久磁石20の内壁に取り付けられ
ていたが、必ずしも内壁でなくてもよい。永久磁石の温
度を反映する位置であれば図4に示したように外側に取
り付けても良い。Example 5. A gyrotron device according to Embodiment 5 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 8, 91 is an excitation power source for the main magnetic field fine adjustment electromagnet 33, and 95 is an excitation power source for the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 53. 72 is a temperature detector for measuring the temperature of the permanent magnet 20, and 82
Receives the output from the temperature measuring device 80,
And 95 for controlling the output current.
Further, a temperature display function may be added to the temperature measuring device 80 and the control device 82. As described above, the magnetic flux density of the magnetic field generated by the permanent magnet 20 changes depending on the temperature of the permanent magnet. The control device 82 has the configuration shown in FIGS.
Data similar to that shown in FIG. 4, that is, data indicating the oscillation output with respect to the current flowing through the electromagnets 33 and 53 when the temperature of the permanent magnet is used as a parameter, and a case where a constant value is maintained with an appropriate oscillation output. The data of the current to be passed through the electromagnets 33 and 53 with respect to the temperature of the permanent magnets is input numerically or mathematically. Therefore, the controller 82
Is the permanent magnet 2 at that time in order to obtain the desired oscillation output.
A current value to be passed through the electromagnets 33 and 53 at a temperature of 0 is obtained, and a control signal corresponding to the current value is supplied to the excitation power sources 91 and 9
Send to 5. The excitation power supplies 91 and 95 supply an excitation current to the electromagnets 33 and 53 in accordance with the control signal, whereby a desired output oscillation is obtained from the gyrotron. If necessary, the control device 82 also displays the temperature of the permanent magnet 20. A personal computer or the like may be used as the control device 82. Further, although the temperature detector 72 is attached to the inner wall of the permanent magnet 20 in FIG. 8, the temperature detector 72 does not necessarily have to be the inner wall. As long as it is a position that reflects the temperature of the permanent magnet, it may be attached outside as shown in FIG.
【0042】実施例6.この発明の実施例6によるジャ
イロトロン装置を図9を用いて説明する。実施例5では
永久磁石に取り付けられた温度検出器は1個であった
が、図9に示すように2個以上の温度検出器73を取り
付けてもよい。この場合、制御装置83は上記各温度検
出器73が検出した温度の平均温度にしたがって、所望
の発振出力を得るための電磁石34、54に流すべき電
流値を求め、その電流値に対応する制御信号を励磁電源
92、96におくる。また、必要ならば温度測定装置8
0、あるいは制御装置83または両方に永久磁石の各部
の温度、またはその平均温度を表示する機能を付加して
おいてもよい。Example 6. A gyrotron device according to Embodiment 6 of the present invention will be described with reference to FIG. Although the number of the temperature detectors attached to the permanent magnet is one in the fifth embodiment, two or more temperature detectors 73 may be attached as shown in FIG. In this case, the control device 83 obtains a current value to be passed through the electromagnets 34 and 54 to obtain a desired oscillation output according to the average temperature of the temperatures detected by the temperature detectors 73, and performs control corresponding to the current value. The signal is sent to the excitation power supplies 92, 96. If necessary, the temperature measuring device 8
0, or the control device 83 or both may be provided with a function of displaying the temperature of each part of the permanent magnet or the average temperature thereof.
【0043】実施例7.この発明の実施例7によるジャ
イロトロン装置を図10を用いて説明する。図10にお
いて、40は温度変化による磁場変化調整用の主磁場微
調整電磁石であり、永久磁石の温度変化による発生磁場
の空胴共振器付近の磁束密度の変化を調整するための電
磁石である。45は発振出力を調整するための出力制御
用の主磁場微調整電磁石である。また、60は温度変化
による磁場変化調整用の電子銃磁場微調整電磁石であ
り、永久磁石の温度変化による発生磁場の電子銃付近の
磁束密度の変化を調整するための電磁石である。65は
発振出力を調整するための出力制御用の電子銃磁場微調
整電磁石である。このように本実施例では、磁場発生装
置の構成要素である電磁石を、永久磁石の温度変化によ
る発生磁場の変化を調整するための電磁石とジャイロト
ロンの発振出力を制御するための電磁石とに分けて設置
している。図3(a)から分かるように、永久磁石20
のそれぞれの温度について、電磁石に流す電流に対する
発振出力を示すそれぞれのグラフは、横軸である電磁石
に流す電流に関して平行移動した形になっている。これ
は、永久磁石の温度が均一ならば、温度変化による発生
磁場の変化の割合はいたるところ同一で残留磁束密度温
度係数にしたがって変化するからである。したがって、
永久磁石の温度が変化してもジャイロトロンからの発振
出力を同じにしておきたい場合には、永久磁石の温度変
化による発生磁場の磁束密度の変化分のみを磁場発生装
置の構成要素である電磁石で調整すればよい。図10で
上記の役割を果たすのが電磁石40と電磁石60であ
り、一方、電磁石45と電磁石65は発振出力の制御の
みに用いる電磁石である。ただし、図10において、電
磁石45と電磁石65の励磁電源とその制御装置は省略
されている。Example 7. A gyrotron device according to a seventh embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 10, reference numeral 40 denotes a main magnetic field fine adjustment electromagnet for adjusting a magnetic field change due to temperature change, which is an electromagnet for adjusting a change in magnetic flux density near the cavity resonator of the generated magnetic field due to temperature change of the permanent magnet. Reference numeral 45 is a main magnetic field fine adjustment electromagnet for output control for adjusting the oscillation output. Further, 60 is an electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet for adjusting a magnetic field change due to temperature change, and is an electromagnet for adjusting a change in magnetic flux density in the vicinity of the electron gun of the generated magnetic field due to temperature change of the permanent magnet. Reference numeral 65 denotes an electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet for output control for adjusting the oscillation output. Thus, in this embodiment, the electromagnet, which is a component of the magnetic field generator, is divided into an electromagnet for adjusting the change in the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet and an electromagnet for controlling the oscillation output of the gyrotron. Installed. As can be seen from FIG. 3A, the permanent magnet 20
The respective graphs showing the oscillation outputs with respect to the currents flowing through the electromagnets at the respective temperatures of 1 are parallel-moved with respect to the current flowing through the electromagnets which is the horizontal axis. This is because if the temperature of the permanent magnet is uniform, the rate of change of the generated magnetic field due to temperature change is almost the same and changes according to the temperature coefficient of the residual magnetic flux density. Therefore,
If it is desired to keep the oscillation output from the gyrotron the same even if the temperature of the permanent magnet changes, only the change in the magnetic flux density of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet is a component of the magnetic field generator. You can adjust with. In FIG. 10, the electromagnets 40 and 60 play the above-mentioned roles, while the electromagnets 45 and 65 are electromagnets used only for controlling the oscillation output. However, in FIG. 10, the excitation power supplies for the electromagnets 45 and 65 and their control devices are omitted.
【0044】次に図3(a)を用いて運転する方法につ
いて説明する。永久磁石の温度変化を考えるには基準と
なる温度を決めておく必要があるが、ここでは20℃を
基準に取るものとする。永久磁石の温度が20℃のとき
には主磁場微調整電磁石に約5A の電流を流すと約10
kWの発振出力が得られる。この約5A の電流によって生
じる磁束密度の発生を図10では電磁石40と電磁石4
5によって発生させるが、それぞれの電磁石に流す電流
の割合は適当に決め、それを基準とする。電子銃磁場微
調整電磁石についても同様に決め、それを基準にするも
のとする。ジャイロトロン装置運転中に永久磁石20の
温度が20℃から変化しなければ、発振出力の調整はす
べて電磁石45、または電磁石65、あるいは両方の電
磁石を用いて行う。もし、永久磁石20の温度が変化し
ていく場合には、永久磁石の残留磁束密度温度係数から
決まる発生磁束密度の変化分を補正するため、温度測定
装置80からの信号を受けた制御装置82が、電磁石4
0及び電磁石60の励磁電源91、95に必要な電流を
供給するように制御する。このようにすると、電磁石や
その励磁電源の個数は増加するが、ジャイロトロン装置
運転上の磁束密度の制御を容易にするという利点があ
る。なお、図10では温度変化による磁場変化調整用の
電磁石40、60が内側に巻かれ、出力制御用の電磁石
45、65が外側に巻かれているが、この位置関係は逆
でもよい。Next, a method for driving will be described with reference to FIG. In order to consider the temperature change of the permanent magnet, it is necessary to determine the reference temperature, but here, 20 ° C. is taken as the reference. When the temperature of the permanent magnet is 20 ° C, it is about 10A when a current of about 5A is applied to the main magnetic field fine adjustment electromagnet.
A kW oscillation output can be obtained. The generation of the magnetic flux density caused by the current of about 5 A is shown in FIG.
5, the ratio of the current flowing through each electromagnet is appropriately determined and used as a reference. The electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet is determined in the same manner, and it is used as a reference. If the temperature of the permanent magnet 20 does not change from 20 ° C. during the operation of the gyrotron device, the oscillation output is adjusted by using the electromagnet 45, the electromagnet 65, or both electromagnets. If the temperature of the permanent magnet 20 changes, in order to correct the change in the generated magnetic flux density determined by the residual magnetic flux density temperature coefficient of the permanent magnet, the control device 82 receiving a signal from the temperature measuring device 80. But electromagnet 4
0 and the excitation power sources 91 and 95 of the electromagnet 60 are controlled to supply necessary currents. If this is done, the number of electromagnets and their excitation power sources will increase, but there is an advantage that the control of the magnetic flux density during operation of the gyrotron device will be facilitated. In FIG. 10, the electromagnets 40 and 60 for adjusting the magnetic field changes due to temperature changes are wound inside, and the electromagnets 45 and 65 for output control are wound outside, but this positional relationship may be reversed.
【0045】実施例8.この発明の実施例8によるジャ
イロトロン装置を図11を用いて説明する。図11で
は、温度変化による磁場変化調整用の主磁場微調整電磁
石41と温度変化による磁場変化調整用の電子銃磁場微
調整電磁石61とが直列に接続されている。実施例7で
も述べたように、永久磁石の温度変化による発生磁場の
変化の割合はいたるところ同一であるから、空胴共振器
付近で永久磁石が発生している磁束密度と電子銃付近で
永久磁石が発生している磁束密度の比を考慮して、電磁
石41と電磁石61のコイル巻数比を選択しておけば、
磁場微調整電磁石の励磁電源90ひとつを用いて、電磁
石41と電磁石61に同一電流を流すことにより、永久
磁石の温度変化による発生磁場の変化を調整することが
できる。このようにすることによって、永久磁石の温度
変化による発生磁場の変化を調整するための磁場微調整
電磁石の励磁電源の数を減らすことができる。また、図
11では電磁石41と電磁石61のコイルは別々に巻い
てあるように描かれているが、永久磁石内の各場所にお
ける永久磁石の発生磁束密度を考慮して、コイルを連続
的に巻いてもよい。Example 8. A gyrotron device according to Embodiment 8 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 11, a main magnetic field fine adjustment electromagnet 41 for adjusting a magnetic field change due to a temperature change and an electron gun magnetic field fine adjusting electromagnet 61 for adjusting a magnetic field change due to a temperature change are connected in series. As described in Example 7, since the rate of change in the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet is almost the same, the magnetic flux density generated by the permanent magnet near the cavity resonator and the permanent magnet near the electron gun. If the coil winding ratio of the electromagnet 41 and the electromagnet 61 is selected in consideration of the ratio of the magnetic flux density generated by the magnet,
Magnetic field fine adjustment By using one excitation power source 90 of the electromagnet, the same current is passed through the electromagnet 41 and the electromagnet 61, whereby the change in the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet can be adjusted. By doing so, it is possible to reduce the number of excitation power supplies of the magnetic field fine adjustment electromagnet for adjusting the change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet. Further, in FIG. 11, the coils of the electromagnet 41 and the electromagnet 61 are drawn so as to be wound separately, but the coils are continuously wound in consideration of the magnetic flux density generated by the permanent magnet at each place in the permanent magnet. May be.
【0046】実施例9.この発明の実施例9によるジャ
イロトロン装置を図12を用いて説明する。図12にお
いて、77は例えばホール素子のような磁束密度測定素
子、87は磁束密度測定素子77からの出力を受け、磁
束密度を測定する本体装置である磁束密度測定装置、8
4は磁束密度測定装置からの信号を受けて主磁場微調整
電磁石35の励磁電源93及び、電子銃磁場微調整電磁
石55の励磁電源97の出力電流を制御するための制御
装置である。また、この磁束密度測定装置87や制御装
置84には、磁束密度表示機能を付加しておいてもよ
い。Example 9. A gyrotron device according to Embodiment 9 of the present invention will be described with reference to FIG. In FIG. 12, reference numeral 77 is a magnetic flux density measuring element such as a Hall element, 87 is a magnetic flux density measuring device which is a main unit for receiving the output from the magnetic flux density measuring element 77 and measuring the magnetic flux density, 8
Reference numeral 4 is a control device for receiving the signal from the magnetic flux density measuring device and controlling the output currents of the excitation power source 93 of the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35 and the excitation power source 97 of the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55. Further, a magnetic flux density display function may be added to the magnetic flux density measuring device 87 and the control device 84.
【0047】既に記したように永久磁石20が発生する
磁場の磁束密度は、永久磁石の温度に依存して変動する
が、図12のジャイロトロン装置では、磁束密度測定素
子77と磁束密度測定装置87を用いて、発生磁場の軸
方向の磁束密度を直接測定し、制御装置84を用いて所
望の発振出力を得るための磁束密度と比較して、磁束密
度の不足分、または過剰分を調整するように主磁場微調
整電磁石35、電子銃磁場微調整電磁石55のそれぞれ
の励磁電源93、97に信号を送り、必要な電流を流す
ようになっている。図13(a)は、適当な電子ビーム
の加速電圧と電子ビーム電流の時の空胴共振器付近の軸
方向の磁束密度に対する発振出力の依存性であり、同図
(b)は、同図(a)と同一の電子ビームの加速電圧と
電子ビーム電流の時のカソード付近の軸方向の磁束密度
に対する発振出力の依存性である。同図(a)ではカソ
ード付近の磁束密度は一定の値に固定されており、空胴
共振器付近の軸方向の磁束密度がB0 の時に最大の発振
出力が得られ、また同図(b)では空胴共振器付近の軸
方向の磁束密度が一定の値に固定されており、カソード
付近の軸方向の磁束密度がBk の時に最大の発振出力が
得られている。したがって、永久磁石の温度が変化し、
そのために発生磁場の磁束密度が変化しても、図13
(a)、(b)に示されたグラフにしたがって所望の発
振出力を得るための磁束密度の不足分、または過剰分を
電磁石で調整すれば、所望の発振出力を得ることができ
る。図12では空胴共振器付近及び、カソード付近に磁
束密度測定素子77が置かれており、これを利用して、
図13(a)、(b)のデータを取り、そのデータを数
値的または、数式的に制御装置84に記憶させておけ
ば、永久磁石20の温度が変化して、永久磁石が発生す
る磁場の磁束密度が変化しても所望の発振が得られるよ
うに、制御装置84が励磁電源93、97を制御して電
磁石35、55に流す電流を調節する。As described above, the magnetic flux density of the magnetic field generated by the permanent magnet 20 varies depending on the temperature of the permanent magnet, but in the gyrotron device of FIG. 12, the magnetic flux density measuring element 77 and the magnetic flux density measuring device are used. 87, the magnetic flux density in the axial direction of the generated magnetic field is directly measured, and the controller 84 is used to adjust the shortage or excess of the magnetic flux density in comparison with the magnetic flux density for obtaining a desired oscillation output. As described above, signals are sent to the excitation power supplies 93 and 97 of the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35 and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55, respectively, so that necessary currents are made to flow. FIG. 13 (a) shows the dependence of the oscillation output on the axial magnetic flux density near the cavity resonator when an appropriate electron beam acceleration voltage and electron beam current are applied, and FIG. 13 (b) shows the same figure. It is the dependence of the oscillation output on the axial magnetic flux density near the cathode when the same electron beam acceleration voltage and electron beam current as in (a). In the figure (a), the magnetic flux density near the cathode is fixed to a constant value, and the maximum oscillation output is obtained when the magnetic flux density in the axial direction near the cavity resonator is B 0 . ), The magnetic flux density in the axial direction near the cavity resonator is fixed to a constant value, and the maximum oscillation output is obtained when the magnetic flux density in the axial direction near the cathode is B k . Therefore, the temperature of the permanent magnet changes,
Therefore, even if the magnetic flux density of the generated magnetic field is changed,
The desired oscillation output can be obtained by adjusting the shortage or excess of the magnetic flux density for obtaining the desired oscillation output with the electromagnet according to the graphs shown in (a) and (b). In FIG. 12, a magnetic flux density measuring element 77 is placed near the cavity resonator and near the cathode.
If the data of FIGS. 13A and 13B is taken and the data is stored numerically or mathematically in the control device 84, the temperature of the permanent magnet 20 changes, and the magnetic field generated by the permanent magnet. The control device 84 controls the excitation power supplies 93, 97 to adjust the currents flowing through the electromagnets 35, 55 so that the desired oscillation can be obtained even if the magnetic flux density of V.
【0048】実施例10.この発明の実施例10による
ジャイロトロン装置を図14を用いて説明する。図12
では磁束密度測定素子77は、主磁場微調整電磁石35
や電子銃磁場微調整電磁石55の内側に設置されていた
が、内側に設置することが困難な場合には、図14に示
すように、主磁場微調整電磁石35や電子銃磁場微調整
電磁石55の近くで、永久磁石20が発生している磁場
に、上記の各々の電磁石が発生する磁場の一部を加えた
磁場を検出できる位置に設置してもよい。この場合、磁
束密度測定素子77が検出する磁束密度は、空胴共振器
付近の磁束密度やカソード付近の磁束密度とは必ずしも
一致しない場合があるが、図13に相当するグラフを作
成することはできる。即ち、図13(a)に相当するグ
ラフでは主磁場微調整電磁石35の近くに設置された磁
束密度測定素子77が検出する磁束密度を横軸にとれば
よく、図13(b)に相当するグラフでは電子銃磁場微
調整電磁石55の近くに設置された磁束密度測定素子7
7が検出する磁束密度を横軸にとればよい。Example 10. A gyrotron device according to Embodiment 10 of the present invention will be described with reference to FIG. 12
Then, the magnetic flux density measuring element 77 has the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35.
Or the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55, but when it is difficult to install the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55 inside, as shown in FIG. The magnetic field generated by the permanent magnet 20 and a part of the magnetic field generated by each of the electromagnets may be added in the vicinity of the position where the magnetic field can be detected. In this case, the magnetic flux density detected by the magnetic flux density measuring element 77 may not necessarily match the magnetic flux density near the cavity resonator or the magnetic flux density near the cathode, but it is not possible to create a graph corresponding to FIG. it can. That is, in the graph corresponding to FIG. 13A, the magnetic flux density detected by the magnetic flux density measuring element 77 installed near the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35 may be plotted on the horizontal axis, which corresponds to FIG. 13B. In the graph, the magnetic flux density measuring element 7 installed near the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55
The horizontal axis represents the magnetic flux density detected by 7.
【0049】実施例11.この発明の実施例11による
ジャイロトロン装置を図15を用いて説明する。図12
では磁束密度測定素子77は空胴共振器付近やカソード
付近に設置され、永久磁石20が発生する磁場に主磁場
微調整電磁石35や電子銃磁場微調整電磁石55が発生
する磁場を加えた全軸方向磁場の磁束密度を測定するよ
うにしたが、永久磁石20の温度が比較的均一な場合に
は、永久磁石20が発生する磁場を検出できる位置であ
れば、上記電磁石35、55から離れたところに磁束密
度測定素子78を設置してもよい。図15では、磁束密
度測定素子78は主磁場微調整電磁石35や電子銃磁場
微調整電磁石55が発生する磁場の影響を受けない所に
設置されている。永久磁石20の温度が比較的均一な場
合には、永久磁石の温度変化による発生磁場の変化の割
合はいたるところ同一である。即ち、永久磁石の温度変
化により、図15で磁束密度測定素子78が置かれた位
置の磁束密度が、例えば0.5%増加したならば空胴共
振器付近の磁束密度もカソード付近の磁束密度もともに
0.5%増加している。そして、繰り返し述べてきたよ
うに、永久磁石の温度と発生している磁場の磁束密度と
の関係は、残留磁束密度温度係数に依存しており、ある
場所の磁束密度を測定することにより、永久磁石の温度
を知ることができる。したがって、図3(a)(b)の
永久磁石20の温度の代わりに磁束密度測定素子78が
検出する磁束密度をとれば、図3に相当するデータを取
ることができる。このデータをグラフにした例を図16
に示す。図16では一つのデータを取るときには、電子
銃磁場微調整電磁石55に流す電流は、適当な値で固定
されている。Example 11. A gyrotron device according to Embodiment 11 of the present invention will be described with reference to FIG. 12
Then, the magnetic flux density measuring element 77 is installed near the cavity resonator or near the cathode, and the magnetic field generated by the permanent magnet 20 plus the magnetic field generated by the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35 or the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55 is added to all axes. Although the magnetic flux density of the directional magnetic field is measured, when the temperature of the permanent magnet 20 is relatively uniform, the magnetic field generated by the permanent magnet 20 is located away from the electromagnets 35, 55. Alternatively, the magnetic flux density measuring element 78 may be installed. In FIG. 15, the magnetic flux density measuring element 78 is installed in a place that is not affected by the magnetic field generated by the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35 or the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55. When the temperature of the permanent magnet 20 is relatively uniform, the rate of change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet is the same everywhere. That is, if the magnetic flux density at the position where the magnetic flux density measuring element 78 is placed in FIG. 15 increases by, for example, 0.5% due to the temperature change of the permanent magnet, the magnetic flux density in the vicinity of the cavity resonator will also be the magnetic flux density in the vicinity of the cathode. Both increased by 0.5%. And, as I have repeatedly stated, the relationship between the temperature of the permanent magnet and the magnetic flux density of the generated magnetic field depends on the residual magnetic flux density temperature coefficient. You can know the temperature of the magnet. Therefore, if the magnetic flux density detected by the magnetic flux density measuring element 78 is taken instead of the temperature of the permanent magnet 20 of FIGS. 3A and 3B, the data corresponding to FIG. 3 can be obtained. An example of graphing this data is shown in FIG.
Shown in. In FIG. 16, when one data is taken, the current flowing through the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55 is fixed at an appropriate value.
【0050】ジャイロトロン装置の運転は、例えば図1
6(a)のグラフを用いて次のようにする。例えば、磁
束密度測定素子78が検出した磁束密度がB2[G]であっ
たならば、約10kWの発振出力を得るためには、主磁場
微調整電磁石35には約5Aの電流を流し、また電磁石
35に流す電流を適当に変えることによって発振出力を
調整することができる。磁束密度測定素子78が測定し
た磁束密度がB1やB3であった時には、それぞれの曲線
に基づいて電磁石35に流す電流を決めればよい。ま
た、図16(b)のグラフを用いても、同様に電磁石3
5に流す電流を決めることができる。The operation of the gyrotron device is performed, for example, by referring to FIG.
The following is performed using the graph of 6 (a). For example, if the magnetic flux density detected by the magnetic flux density measuring element 78 is B 2 [G], in order to obtain an oscillation output of about 10 kW, a current of about 5 A is passed through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35, Further, the oscillation output can be adjusted by appropriately changing the current flowing through the electromagnet 35. When the magnetic flux density measured by the magnetic flux density measuring element 78 is B 1 or B 3 , the current flowing through the electromagnet 35 may be determined based on the respective curves. Also, using the graph of FIG.
It is possible to determine the electric current to be supplied to 5.
【0051】電子銃磁場微調整電磁石55に流す電流に
ついても同様のことが言える。この場合のグラフは、図
16(a)の横軸や(b)の縦軸は電子銃磁場微調整電
磁石55に流す電流となる。このデータを取るときに
は、主磁場微調整電磁石35に流す電流は適当な値に固
定しておく。また、永久磁石20の温度変化による発生
磁場の変化の調整を行い、ジャイロトロンの発振出力を
調整することは、主磁場微調整電磁石35と電子銃磁場
微調整電磁石55の両方を用いてもよいし、可能な場合
にはどちらか一方でもよい。The same applies to the current flowing through the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55. In the graph in this case, the horizontal axis of FIG. 16A and the vertical axis of FIG. 16B are currents flowing in the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55. When collecting this data, the current flowing through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35 is fixed to an appropriate value. Further, both the main magnetic field fine adjustment electromagnet 35 and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 55 may be used to adjust the change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet 20 and adjust the oscillation output of the gyrotron. However, if possible, either one may be used.
【0052】実施例12.この発明の実施例12による
ジャイロトロン装置を図17を用いて説明する。既に述
べたように、(3)式からわかるように電子ビームの加
速電圧が変化すると、空胴共振器おいて所定の周波数の
発振に必要な磁束密度も変化する。しかし例えば、Vb
=20kV〜40kVの間で動作させるものとすれば、
γ=1.04〜1.08であるので、2倍高調波発振で
28GHz の周波数の発振を得るためには、空胴共振器に
おいて約5.2kG〜5.4kGの範囲の軸方向磁束密度が
発生できればよい。また、永久磁石の温度変化による発
生磁場の変化の特性を決める残留磁束密度温度係数は、
磁石材料によって異なるが、例えばネオジム系磁石で
は、−0.1%/℃程度である。したがって、5.2kG
〜5.4kGの間をとって軸方向磁束密度が5.3kG程度
の永久磁石を製作し、製作時の温度が20℃であったと
すると、永久磁石の温度が40℃の時には約5.19k
G、0℃の時には約5.41kGとなり、2%程度の変化
である。さらに、永久磁石が発生する磁束密度に関する
設計値と実物との誤差は2〜3%程度には抑えられる。
したがって、電子ビームの加速電圧を広い範囲で変えな
い場合には、永久磁石の±20℃程度の温度変化とあわ
せても、設計値からの誤差は10%以下におさまる。し
たがって、空胴共振器付近に設置された主磁場微調整電
磁石は、設計値の周波数の発振を得るために必要な磁束
密度の10%を発生できる能力があれば、電子ビームの
加速電圧を広い範囲で変えない場合には、実用上問題の
無い場合が多い。図17の主磁場微調整電磁石36は、
所望の周波数で、所望の発振出力を得るために、必要な
磁束密度の10%を発生できる程度の電磁石である。こ
のようにすることによって、主磁場微調整電磁石の励磁
電源は小型、軽量になり、消費電力も軽減され、ランニ
ングコストが下がる。Example 12 A gyrotron device according to Embodiment 12 of the present invention will be described with reference to FIG. As described above, when the accelerating voltage of the electron beam changes, the magnetic flux density required for oscillation at a predetermined frequency also changes in the cavity resonator, as can be seen from the equation (3). But for example, V b
= 20 kV to 40 kV, if
Since γ = 1.04 to 1.08, the axial magnetic flux density in the range of about 5.2 kG to 5.4 kG is required in the cavity resonator in order to obtain the oscillation of the frequency of 28 GHz by the second harmonic oscillation. Can occur. The temperature coefficient of the residual magnetic flux density, which determines the characteristics of the change in the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet, is
For example, in the case of a neodymium magnet, it is about −0.1% / ° C., though it depends on the magnet material. Therefore, 5.2kG
If a permanent magnet with an axial magnetic flux density of about 5.3 kG is manufactured at a temperature of 20 ° C at the time of manufacture, it is about 5.19k when the temperature of the permanent magnet is 40 ° C.
At G and 0 ° C, it is about 5.41 kG, which is a change of about 2%. Further, the error between the design value and the actual product regarding the magnetic flux density generated by the permanent magnet can be suppressed to about 2 to 3%.
Therefore, if the accelerating voltage of the electron beam is not changed in a wide range, the error from the design value is 10% or less even when combined with the temperature change of ± 20 ° C. of the permanent magnet. Therefore, the main magnetic field fine tuning electromagnet installed in the vicinity of the cavity resonator has a wide accelerating voltage of the electron beam as long as it has the ability to generate 10% of the magnetic flux density necessary to obtain the oscillation of the frequency of the design value. If the range is not changed, there are many cases where there is no practical problem. The main magnetic field fine adjustment electromagnet 36 shown in FIG.
It is an electromagnet that can generate 10% of the required magnetic flux density to obtain a desired oscillation output at a desired frequency. By doing so, the excitation power source of the main magnetic field fine adjustment electromagnet becomes small and lightweight, the power consumption is reduced, and the running cost is reduced.
【0053】なお、図17には、実施例5で述べたよう
な温度測定装置からの信号を受けて制御装置を使って電
磁石の励磁電源を制御する装置や、実施例9で述べたよ
うな磁束密度測定素子や、磁束密度測定装置からの信号
を受けて励磁電源を制御する制御装置は記されていない
が、上記のことは実施例1から実施例11までの説明に
おける全ての主磁場微調整電磁石にあてはまる。また、
上記のことは、28GHz 以外の発振周波数や、基本波発
振の場合についても同じように言えることである。In FIG. 17, a device for receiving a signal from the temperature measuring device as described in the fifth embodiment to control the exciting power source of the electromagnet by using the control device and the device as described in the ninth embodiment. A magnetic flux density measuring element and a control device for controlling the excitation power supply by receiving a signal from the magnetic flux density measuring device are not described, but the above is the description of all the main magnetic field in the first to eleventh embodiments. Applies to adjusting electromagnets. Also,
The same can be said for the oscillation frequencies other than 28 GHz and the fundamental wave oscillation.
【0054】実施例13.この発明の実施例13による
ジャイロトロン装置を図18を用いて説明する。実施例
12で述べたことと同様のことが、カソード付近の磁場
についても言える。図18で、電子銃磁場微調整電磁石
56は、カソード上の電子放出部において必要な磁束密
度の10%を発生できる程度の電磁石である。このよう
にすることによって、電子銃磁場微調整電磁石の励磁電
源は小型、軽量になり、消費電力も軽減され、ランニン
グコストが下がる。Example 13. A gyrotron device according to Embodiment 13 of the present invention will be described with reference to FIG. The same applies to the magnetic field near the cathode as described in the twelfth embodiment. In FIG. 18, the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 56 is an electromagnet capable of generating 10% of the required magnetic flux density in the electron emission portion on the cathode. By doing so, the excitation power source of the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet becomes small and lightweight, the power consumption is reduced, and the running cost is reduced.
【0055】実施例14.既に述べたとおり、ジャイロ
トロン装置の磁場発生装置における永久磁石の温度が変
化すると、発生する磁束密度が変化し、ジャイロトロン
の発振出力は変化する。永久磁石の置かれた周囲の気温
が季節、地方、気候、あるいは1日のうちの時刻によっ
て大きく変化する場合には、永久磁石の温度も変動する
ため、ここまでの実施例では、そのときの永久磁石の温
度に合わせて磁場微調整電磁石に流す電流を調節し、ジ
ャイロトロンから所定の発振出力を得るという方法をと
っていた。しかし、別の方法として永久磁石の温度を周
囲の気温の変化にかかわらず、予め設定された温度ある
いは温度範囲に保つことができれば、磁場微調整電磁石
に流す電流を気温に合わせて調節する必要のない、取り
扱いの容易なジャイロトロン装置を提供することができ
る。以下の実施例ではこのような永久磁石の温度を制御
するものについて説明する。Example 14 As described above, when the temperature of the permanent magnet in the magnetic field generator of the gyrotron device changes, the generated magnetic flux density changes and the oscillation output of the gyrotron changes. When the temperature around the permanent magnet changes greatly depending on the season, region, climate, or the time of day, the temperature of the permanent magnet also changes. A method of obtaining a predetermined oscillation output from the gyrotron by adjusting the current flowing in the magnetic field fine adjustment electromagnet according to the temperature of the permanent magnet has been adopted. However, as another method, if the temperature of the permanent magnet can be maintained within a preset temperature or temperature range regardless of changes in the ambient temperature, it is necessary to adjust the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet according to the temperature. It is possible to provide a gyrotron device which is easy to handle and does not have. In the following examples, a device for controlling the temperature of such a permanent magnet will be described.
【0056】図19はこの発明の実施例14によるジャ
イロトロン装置の構成を示す構成図である。図19にお
いて、301は磁場発生装置が永久磁石と電磁石を用い
て構成されたジャイロトロン装置本体、201はこのジ
ャイロトロン装置本体301を収納する収納ケース、2
02はケース内の温度を制御し、永久磁石の温度を予め
設定された一定の温度あるいは温度範囲に保つための温
度制御装置、203はジャイロトロンが発生した電磁波
を導く導波管、204はジャイロトロン装置本体301
を搭載する架台である。FIG. 19 is a block diagram showing the structure of the gyrotron device according to the fourteenth embodiment of the present invention. In FIG. 19, reference numeral 301 denotes a gyrotron device main body in which a magnetic field generator is configured by using permanent magnets and electromagnets, 201 denotes a storage case for storing the gyrotron device main body 301, 2
Reference numeral 02 is a temperature control device for controlling the temperature inside the case to keep the temperature of the permanent magnet within a preset constant temperature or temperature range, 203 is a waveguide for guiding the electromagnetic waves generated by the gyrotron, and 204 is a gyro. Tron device body 301
It is a mount for mounting.
【0057】所定の発振出力でジャイロトロンを運転す
るためには、例えば図3(a)に示したようなデータを
利用する。図3(a)から、例えば、永久磁石の温度を
20℃に設定した場合には、10kWの発振出力を得るた
めには、主磁場微調整電磁石に約5A の電流を流せばよ
いことがわかる。したがって、この場合には温度制御装
置202でケース201内の温度を20℃付近に保て
ば、永久磁石の温度も20℃付近に保たれるため、収納
ケース201の外の気温の変化を考慮せずに図3(a)
の永久磁石20の温度が20℃のときのグラフにしたが
って主磁場微調整電磁石に流す電流を変えれば、それに
対応する発振出力が得られる。このように、収納ケース
201の外の気温が変化しても永久磁石の温度は変化せ
ず、永久磁石が発生している磁束密度の変化を抑えるこ
とができるので、上記気温の変化に合わせて磁場微調整
電磁石に流す電流を変える必要がない。また、気温の変
化が大きい場所でも、永久磁石の温度を予め設定された
温度あるいは温度範囲に保つことができるため、永久磁
石が発生している磁束密度の変動は小さく、磁場微調整
電磁石の調整可能範囲に納まるようにできるため、どの
ような気温の場所でも運転できる信頼性の高いジャイロ
トロン装置を提供することができる。なお、ケース20
1を断熱能力を持った材料で構成する、あるいはケース
に断熱材を取り付ければ、周囲の気温の変化を受けにく
くなるので、より効果的である。また、上記の説明では
収納ケース201内の温度を20℃付近に保つとして説
明しているが、必ずしも20℃付近である必要はなく、
使用にあたって使い易い温度に設定すればよい。In order to operate the gyrotron with a predetermined oscillation output, for example, the data shown in FIG. 3A is used. From FIG. 3 (a), for example, when the temperature of the permanent magnet is set to 20 ° C., in order to obtain an oscillation output of 10 kW, it is sufficient to apply a current of about 5 A to the main magnetic field fine adjustment electromagnet. . Therefore, in this case, if the temperature inside the case 201 is kept around 20 ° C. by the temperature control device 202, the temperature of the permanent magnet is also kept around 20 ° C., so that the change in the temperature outside the storage case 201 is taken into consideration. Without Figure 3 (a)
If the current flowing through the main magnetic field fine adjustment electromagnet is changed according to the graph when the temperature of the permanent magnet 20 is 20 ° C., the oscillation output corresponding to it can be obtained. In this way, even if the temperature outside the storage case 201 changes, the temperature of the permanent magnet does not change, and the change in the magnetic flux density generated by the permanent magnet can be suppressed. Fine adjustment of magnetic field It is not necessary to change the electric current flowing through the electromagnet. In addition, since the temperature of the permanent magnet can be maintained at a preset temperature or temperature range even in a place where the temperature changes greatly, the fluctuation of the magnetic flux density generated by the permanent magnet is small, and the magnetic field fine adjustment electromagnet adjustment Since the gyrotron device can be placed within the possible range, it is possible to provide a highly reliable gyrotron device that can be operated at any temperature. The case 20
It is more effective if 1 is made of a material having a heat insulating ability, or if a heat insulating material is attached to the case, it is less susceptible to changes in ambient temperature. Further, in the above description, the temperature inside the storage case 201 is described as being kept near 20 ° C., but it does not necessarily have to be around 20 ° C.
It may be set to a temperature that is easy to use.
【0058】実施例15.実施例14では、永久磁石の
温度を予め設定された温度あるいは温度範囲に保つ方法
としてジャイロトロン装置本体をケース内に収納する例
を示したが、図20に示すように、永久磁石20を、例
えばマントルヒータのような加熱機能付き断熱具210
を用いて、あるいはテープヒータなどの加熱器具と断熱
材を併用して、直接、永久磁石20の周囲を囲むように
してもよい。このようにすれば、簡単に永久磁石の温度
を制御することができる。また、断熱作用を利用するだ
けでも効果がある場合もある。Example 15. In the fourteenth embodiment, an example in which the gyrotron device main body is housed in the case as a method of maintaining the temperature of the permanent magnet within a preset temperature or temperature range is shown. However, as shown in FIG. For example, a heat insulator 210 having a heating function such as a mantle heater
Alternatively, a heating device such as a tape heater may be used in combination with a heat insulating material to directly surround the permanent magnet 20. With this configuration, the temperature of the permanent magnet can be easily controlled. In some cases, it may be effective just to use the heat insulating effect.
【0059】実施例16.永久磁石の温度を予め設定さ
れた温度あるいは温度範囲に保つ方法として、実施例1
4ではジャイロトロン装置本体をケース内に収納する例
を示し、実施例15では加熱機能付き断熱具等を用いる
例を示したが、図21に示すようにしてもよい。図21
において、205はジャイロトロン装置本体301の置
かれている部屋である。この部屋の温度は空調装置20
6で制御され、永久磁石は予め設定された温度あるいは
温度範囲に保たれている。このようにすることによっ
て、実施例14ないし実施例15と同等の効果を得るこ
とができる。ただし、ここで示した空調装置は四季を通
じて部屋内で人が快適に過ごすために設置したものでは
なく、永久磁石の温度を予め設定された温度あるいは温
度範囲に保つためのものである。Example 16 As a method for maintaining the temperature of the permanent magnet within a preset temperature or temperature range, the first embodiment
Although the example in which the gyrotron device main body is housed in the case is shown in 4 and the example in which the heat insulating tool with a heating function is used is shown in the fifteenth example, it may be shown in FIG. Figure 21
In the figure, 205 is a room in which the gyrotron device main body 301 is placed. The temperature of this room is 20
Controlled by 6, the permanent magnet is kept at a preset temperature or temperature range. By doing so, the same effects as those of the fourteenth to fifteenth embodiments can be obtained. However, the air conditioner shown here is not installed for comfort of people in the room throughout the four seasons, but is for maintaining the temperature of the permanent magnet within a preset temperature or temperature range.
【0060】実施例17.実施例14ないし実施例16
では、ジャイロトロン装置本体を収納するケースあるい
は加熱機能付き断熱具あるいは室内の空調装置を用いて
永久磁石の温度を制御する例を示したが、永久磁石の温
度を制御する方法として図22に示すような方法もあ
る。図において、101は熱媒体温度制御装置および循
環装置、102は熱媒体温度制御装置および循環装置1
01によって一定範囲の温度に保たれている、例えば水
などの熱媒体、103は熱媒体102を導くためのパイ
プ、104は熱が伝わりやすい方法で永久磁石内面に取
り付けられた熱交換部分、105は断熱材である。Example 17 Examples 14 to 16
In the above, an example in which the temperature of the permanent magnet is controlled by using the case that houses the main body of the gyrotron device, the heat insulator with the heating function, or the air conditioner in the room is shown. There is also such a method. In the figure, 101 is a heat medium temperature control device and circulation device, and 102 is a heat medium temperature control device and circulation device 1.
01 is a heat medium, such as water, which is kept in a certain range of temperature, 103 is a pipe for guiding the heat medium 102, 104 is a heat exchange part attached to the inner surface of the permanent magnet by a method in which heat is easily transmitted, 105 Is a heat insulating material.
【0061】熱媒体102は、熱媒体温度制御装置およ
び循環装置101によって、パイプ103を通って熱交
換部分104へ流れ込み、永久磁石は予め設定された温
度あるいは温度範囲に保たれる。即ち、熱交換部分10
4では、例えば気温の変化などの原因で永久磁石20の
温度が熱媒体102の温度より高いときは、永久磁石か
ら熱媒体へと熱が流れ、永久磁石は冷却され、熱媒体は
加熱される。高温になった熱媒体は再び熱媒体温度制御
装置および循環装置101に導かれて冷却される。逆
に、永久磁石20の温度が熱媒体102の温度より低い
ときは、永久磁石は熱媒体によって加熱され、熱媒体は
熱をうばわれる。熱をうばわれた熱媒体は熱媒体温度制
御装置および循環装置101によって加熱される。ま
た、断熱材105が設置されているので、気温の変化に
対して永久磁石の温度変化はゆるやかであり、また、永
久磁石内に温度分布ができたとしても、最高温度と最低
温度の差を小さくすることができる。このようにすれ
ば、気温が変化しても常に永久磁石は予め設定された温
度あるいは温度範囲に保たれ、永久磁石が発生する磁束
密度の変化を抑えることができるので、気温の変化に合
わせて磁場微調整電磁石に流す電流を調整する必要がな
くなる。また、気温の変化が大きい場所でも、永久磁石
が発生している磁束密度の変動は小さく、磁場微調整電
磁石の調整可能範囲に納まるようにできるため、どのよ
うな気温の場所でも運転できる信頼性の高いジャイロト
ロン装置を提供することができる。The heat medium 102 flows into the heat exchange portion 104 through the pipe 103 by the heat medium temperature control device and the circulation device 101, and the permanent magnet is kept at a preset temperature or temperature range. That is, the heat exchange portion 10
In No. 4, when the temperature of the permanent magnet 20 is higher than the temperature of the heat medium 102 due to, for example, a change in air temperature, heat flows from the permanent magnet to the heat medium, the permanent magnet is cooled, and the heat medium is heated. . The heat medium having a high temperature is again guided to the heat medium temperature control device and the circulation device 101 to be cooled. On the contrary, when the temperature of the permanent magnet 20 is lower than the temperature of the heat medium 102, the permanent magnet is heated by the heat medium, and the heat medium is exposed to heat. The heat medium subjected to heat is heated by the heat medium temperature control device and the circulation device 101. Further, since the heat insulating material 105 is installed, the temperature change of the permanent magnet is gentle with respect to the change of the air temperature, and even if the temperature distribution is formed in the permanent magnet, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature is Can be made smaller. In this way, even if the temperature changes, the permanent magnet is always kept at the preset temperature or temperature range, and the change in the magnetic flux density generated by the permanent magnet can be suppressed. Fine adjustment of magnetic field It is not necessary to adjust the current flowing through the electromagnet. In addition, even in a place where the temperature changes greatly, the fluctuation of the magnetic flux density generated by the permanent magnet is small, and it can be kept within the adjustable range of the magnetic field fine adjustment electromagnet, so that it can be operated in any temperature place. It is possible to provide a high gyrotron device.
【0062】実施例18.実施例17では、永久磁石の
内面にパイプを取り付けて熱交換部分とした例を示した
が、空間的に余裕がない、あるいはジャイロトロン挿入
時に障害になるなどのことがある場合は、図23に示す
ように永久磁石20の外面にパイプを取り付け、熱交換
部分104とする方法でもよく、実施例17と同等の効
果がある。Example 18. In the seventeenth embodiment, an example in which a pipe is attached to the inner surface of the permanent magnet to form the heat exchange portion has been shown. However, in the case where there is not enough space or there is a problem when the gyrotron is inserted, FIG. Alternatively, a pipe may be attached to the outer surface of the permanent magnet 20 to form the heat exchange portion 104 as shown in FIG.
【0063】実施例19.この発明の実施例19による
ジャイロトロン装置を図24、図25および図26を用
いて説明する。図25は、ジャイロトロンの電子ビーム
の加速電圧および電子ビーム電流を一定とした場合の、
ジャイロトロンの空胴共振器における軸方向の磁束密度
の変化に対する発振出力の変化を示している。この図に
は具体的な数値は記入していないが、一般に図示のよう
な関係がある。図26は、例えば電子ビームの加速電圧
Vbを30kVとし、電子ビーム電流Ibを1.2A で一定
とし、2倍高調波発振で28GHz のマイクロ波を発振さ
せた場合の、ジャイロトロンの空胴共振器における軸方
向の磁束密度の変化に対する発振出力の変化を示す実験
結果の例である。この図で、例えば磁束密度が5200
Gaussから5210Gaussに変化したとき、発振出力はお
よそ9.2kWから7.8kWに変化している。これを割合
で言えば、磁束密度の約0.2%の変化に対し、発振出
力はおよそ15%変化していることになる。この割合は
電子ビームの加速電圧、電子ビーム電流、周波数、基本
波発振あるいは高調波発振などの違いによって多少変化
するが、いずれの場合にも磁束密度の±0.2%程度の
変化に対し、発振出力は15%程度変化するものと予想
される。したがって、空胴共振器における軸方向の磁束
密度の変化を±0.2%程度以内に抑えることができれ
ば、ジャイロトロンの発振出力の変動を±15%程度以
内に抑えることができ、永久磁石の置かれている周囲の
気温の変化に合わせて磁場微調整電磁石の電流値を調整
しなくても、ジャイロトロンの発振出力の変動を小さく
抑えることができる。永久磁石の残留磁束密度温度係数
は、例えばネオジム系材料の場合およそ−0.1%/℃
であるから、この温度係数を用いると磁束密度の変化を
±0.2%程度以内に抑えるためには、永久磁石の温度
変化を±2℃程度以内に抑えればよいことになる。本実
施例では永久磁石の温度を予め設定された温度から±2
℃程度の範囲に保つ方法を述べる。Example 19 A gyrotron device according to Embodiment 19 of the present invention will be described with reference to FIGS. 24, 25 and 26. FIG. 25 shows the case where the acceleration voltage and electron beam current of the electron beam of the gyrotron are constant,
It shows the change of the oscillation output with respect to the change of the magnetic flux density in the axial direction in the cavity resonator of the gyrotron. Although no specific numerical values are entered in this figure, there is generally a relationship as shown. FIG. 26 shows, for example, the gyrotron space when the acceleration voltage V b of the electron beam is 30 kV, the electron beam current I b is constant at 1.2 A, and the microwave of 28 GHz is oscillated by the second harmonic oscillation. It is an example of the experimental result showing the change of the oscillation output with respect to the change of the magnetic flux density in the axial direction in the body resonator. In this figure, for example, the magnetic flux density is 5200
When changing from Gauss to 5210 Gauss, the oscillation output changes from about 9.2 kW to 7.8 kW. If this is expressed as a ratio, it means that the oscillation output changes by about 15% with respect to the change of about 0.2% in the magnetic flux density. This ratio changes somewhat due to differences in the electron beam accelerating voltage, electron beam current, frequency, fundamental wave oscillation or harmonic oscillation, etc., but in any case, for a change in magnetic flux density of about ± 0.2%, The oscillation output is expected to change by about 15%. Therefore, if the variation of the magnetic flux density in the axial direction of the cavity resonator can be suppressed within ± 0.2%, the fluctuation of the oscillation output of the gyrotron can be suppressed within ± 15%, and The fluctuation of the oscillation output of the gyrotron can be suppressed to a small level without adjusting the current value of the magnetic field fine adjustment electromagnet according to the change of the ambient temperature. The temperature coefficient of residual magnetic flux density of a permanent magnet is, for example, about −0.1% / ° C. in the case of a neodymium-based material.
Therefore, if this temperature coefficient is used, in order to suppress the change in magnetic flux density within about ± 0.2%, it is sufficient to suppress the temperature change of the permanent magnet within about ± 2 ° C. In this embodiment, the temperature of the permanent magnet is ± 2 from the preset temperature.
A method of keeping the temperature in the range of about ℃ will be described.
【0064】図24で、106は例えばニクロム線など
の加熱器、107は加熱器の電源、108は加熱器の電
源および冷却装置の制御をするための制御装置、70は
例えば熱電対、サーミスタなどの温度検出器、80は温
度測定装置、110は冷却装置である。これらをまとめ
て永久磁石の温度制御系118と呼ぶ。In FIG. 24, 106 is a heater such as a nichrome wire, 107 is a power source for the heater, 108 is a control device for controlling the power source and cooling device of the heater, and 70 is a thermocouple, thermistor, etc. Is a temperature detector, 80 is a temperature measuring device, and 110 is a cooling device. These are collectively referred to as a permanent magnet temperature control system 118.
【0065】永久磁石20の温度は温度検出器70と温
度測定装置80とで測定される。永久磁石の温度が予め
設定された温度より2℃以上低くなると、制御装置10
8は加熱器の電源107を作動させて、加熱器106に
電流を流し、永久磁石20を加熱する。永久磁石の温度
が予め設定された温度になれば、制御装置108は加熱
器の電源107を停止させる。また、逆に永久磁石20
の温度が予め設定された温度より2℃以上高くなると、
制御装置108は冷却装置110を作動させる。冷却装
置110は熱媒体102を冷却し、循環させる。熱媒体
102は熱交換部分104で永久磁石20を冷却し、再
び冷却装置110に戻ってくる。永久磁石の温度が予め
設定された温度になれば、制御装置108は冷却装置1
10を停止させる。また、断熱材105が設置されてい
るので、気温が変化しても永久磁石の温度変化はゆるや
かであり、また、永久磁石内に温度分布ができたとして
も、最高温度と最低温度の差を小さくすることができ
る。The temperature of the permanent magnet 20 is measured by the temperature detector 70 and the temperature measuring device 80. When the temperature of the permanent magnet becomes lower than the preset temperature by 2 ° C. or more, the control device 10
Reference numeral 8 activates the power supply 107 of the heater to supply a current to the heater 106 to heat the permanent magnet 20. When the temperature of the permanent magnet reaches the preset temperature, the control device 108 stops the power supply 107 of the heater. On the contrary, the permanent magnet 20
When the temperature of is higher than the preset temperature by 2 ℃ or more,
The controller 108 operates the cooling device 110. The cooling device 110 cools and circulates the heat medium 102. The heat medium 102 cools the permanent magnet 20 at the heat exchange portion 104 and returns to the cooling device 110 again. When the temperature of the permanent magnet reaches the preset temperature, the control device 108 causes the cooling device 1 to operate.
Stop 10. Further, since the heat insulating material 105 is installed, the temperature change of the permanent magnet is gentle even if the temperature changes, and even if the temperature distribution is formed in the permanent magnet, the difference between the maximum temperature and the minimum temperature is Can be made smaller.
【0066】このように構成すれば、永久磁石の温度を
予め設定された温度の±2℃の範囲内に保つことができ
る。したがって、既に記したように、この時磁束密度の
変動の大きさは±0.2%以内に抑えられ、ジャイロト
ロンの発振出力の変動を±15%程度以内に抑えること
ができるため、永久磁石が置かれている周囲の気温の変
化に合わせて磁場微調整電磁石に流す電流を調整する必
要がなく、発振出力を変化させたい時にのみ主磁場微調
整電磁石30あるいは電子銃磁場微調整電磁石50また
はその両方に流す電流を調整すればよいので、使い易い
ジャイロトロン装置を提供することができる。According to this structure, the temperature of the permanent magnet can be kept within ± 2 ° C. of the preset temperature. Therefore, as already described, the magnitude of the fluctuation of the magnetic flux density at this time is suppressed within ± 0.2%, and the fluctuation of the oscillation output of the gyrotron can be suppressed within about ± 15%. It is not necessary to adjust the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet in accordance with the change in the ambient temperature where the is placed, and only when the oscillation output is desired to be changed, the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 or the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50 or Since it suffices to adjust the currents flowing through both, it is possible to provide a gyrotron device that is easy to use.
【0067】ただし、図24では温度検出器70を、永
久磁石のジャイロトロン空胴共振器に近い部分1箇所に
取り付けているが、必ずしもこの部分に取り付ける必要
はなく、永久磁石の温度を測定できる箇所であればどこ
でもよい。また、複数箇所に取り付け、その平均温度を
とってもよい。However, in FIG. 24, the temperature detector 70 is attached to one portion of the permanent magnet near the gyrotron cavity resonator, but it is not always necessary to attach to this portion, and the temperature of the permanent magnet can be measured. Any place is acceptable. Further, it may be attached at a plurality of points and the average temperature thereof may be taken.
【0068】実施例20.実施例19では永久磁石の温
度をある範囲内に納まるように制御することによって、
永久磁石の置かれている周囲の気温の変化に合わせて磁
場微調整電磁石に流す電流を調整する必要がないように
したが、実施例5で述べたような、温度測定装置を用い
て、永久磁石の温度制御に加えて磁場微調整電磁石に流
す電流も制御できるようにすると、磁束密度をさらに高
精度で調整することができる。図27はその装置の構成
を示す図である。図27において、94は主磁場微調整
電磁石の励磁電源、98は電子銃磁場微調整電磁石の励
磁電源、109は加熱器の電源107、冷却装置11
0、主磁場微調整電磁石の励磁電源94、および電子銃
磁場微調整電磁石の励磁電源98を制御するための制御
装置であり、これらをまとめて磁場微調整電磁石に流す
電流の制御系117と呼ぶ。Example 20. In the nineteenth embodiment, the temperature of the permanent magnet is controlled to fall within a certain range,
Although it is not necessary to adjust the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet in accordance with the change in the ambient temperature where the permanent magnet is placed, it is possible to use the temperature measuring device as described in the fifth embodiment. If the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet can be controlled in addition to the temperature control of the magnet, the magnetic flux density can be adjusted with higher accuracy. FIG. 27 is a diagram showing the structure of the apparatus. In FIG. 27, 94 is an excitation power supply for the main magnetic field fine adjustment electromagnet, 98 is an excitation power supply for the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet, 109 is a heater power supply 107, and a cooling device 11
0, an excitation power supply 94 for the main magnetic field fine adjustment electromagnet, and an excitation power supply 98 for the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet, and these are collectively referred to as a control system 117 for the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet. .
【0069】このようにすれば、加熱器106、加熱器
の電源107、温度検出器70、温度測定装置80、冷
却装置110、制御装置109からなる永久磁石の温度
制御系118によって永久磁石の温度は予め設定された
温度の±2℃の範囲内に保たれた状態で、さらに主磁場
微調整電磁石30や電子銃磁場微調整電磁石50に流す
電流の制御系117は永久磁石20の温度に基づいて、
実施例5での説明と同様に動作して、上記の主磁場微調
整電磁石30、あるいは電子銃磁場微調整電磁石50ま
たはその両方に流す電流を調整する。したがって、実施
例19で述べたような、永久磁石の温度を予め設定され
た温度の±2℃の範囲内に保つ場合より、ジャイロトロ
ンの発振出力の変動はさら小さくなる。In this way, the temperature of the permanent magnet is controlled by the permanent magnet temperature control system 118 including the heater 106, the heater power source 107, the temperature detector 70, the temperature measuring device 80, the cooling device 110, and the controller 109. Is maintained within a range of ± 2 ° C. of the preset temperature, and the control system 117 of the current flowing through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50 is based on the temperature of the permanent magnet 20. hand,
By operating in the same manner as described in the fifth embodiment, the current flowing through the main magnetic field fine adjustment electromagnet 30 or the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50 or both of them is adjusted. Therefore, the fluctuation of the oscillation output of the gyrotron becomes smaller than that in the case where the temperature of the permanent magnet is kept within ± 2 ° C. of the preset temperature as described in the nineteenth embodiment.
【0070】このようにすることによって、ジャイロト
ロンから所望の発振出力を得るために必要な軸方向の磁
束密度を高精度で発生することができるため、実際のジ
ャイロトロンの発振出力と所望の発振出力との差は極め
て小さくなる。また、上記の磁場微調整電磁石に流す電
流を調整することによってジャイロトロンの発振出力を
変化させたい場合でも、磁場微調整電磁石に流す電流の
制御系117の中にある制御装置109に所望の発振出
力を入力することによって、その時の永久磁石の温度に
おいて磁場微調整電磁石に流すべき電流が自動的に励磁
電源から供給されるようにしておけば、操作性がよく、
信頼性の高いジャイロトロン装置を提供することができ
る。By doing so, the magnetic flux density in the axial direction necessary for obtaining the desired oscillation output from the gyrotron can be generated with high accuracy, so that the actual oscillation output of the gyrotron and the desired oscillation can be obtained. The difference from the output is extremely small. Further, even when it is desired to change the oscillation output of the gyrotron by adjusting the current flowing in the magnetic field fine adjustment electromagnet, a desired oscillation is generated in the control device 109 in the control system 117 of the current flowing in the magnetic field fine adjustment electromagnet. By inputting the output, if the current that should flow to the magnetic field fine adjustment electromagnet at the temperature of the permanent magnet at that time is automatically supplied from the excitation power supply, good operability,
A highly reliable gyrotron device can be provided.
【0071】ここで、本実施例における磁場微調整電磁
石に流す電流の制御系117は、永久磁石の温度を測定
し、その温度に基づいて動作するようになっているが、
実施例9と同様に磁束密度を測定し、その磁束密度に基
づいて動作するようにしてもよく、同等の効果が得られ
る。この場合は、温度検出器70と温度測定装置80に
加えて、さらに磁束密度測定素子77と磁束密度測定装
置87を用いる。また、図27では永久磁石の温度制御
系118の温度検出器70を、永久磁石のジャイロトロ
ン空胴共振器に近い部分1箇所に取り付けているが、必
ずしもこの部分に取り付ける必要はなく、永久磁石の温
度を測定できる箇所であればどこでもよい。また、複数
箇所に取り付け、その平均温度を永久磁石の温度として
もよい。さらに、本実施例では実施例19に示した温度
制御系118に、磁場微調整電磁石に流す電流の制御系
117を併用する例を示したが、上記、実施例19の永
久磁石の温度制御系118の代わりに、実施例14に示
した収納ケース201、または実施例15に示した加熱
機能付き断熱具210、または実施例16に示した室内
の空調装置206、あるいは実施例17及び実施例18
に示した熱媒体温度制御装置および循環装置101を用
いて、永久磁石20の温度を制御する温度制御系を用い
る方法でもよく、同等の効果が得られる。Here, the control system 117 of the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet in this embodiment measures the temperature of the permanent magnet and operates based on the temperature.
The magnetic flux density may be measured in the same manner as in Example 9, and the operation may be performed based on the magnetic flux density, and the same effect is obtained. In this case, in addition to the temperature detector 70 and the temperature measuring device 80, the magnetic flux density measuring element 77 and the magnetic flux density measuring device 87 are further used. Further, in FIG. 27, the temperature detector 70 of the temperature control system 118 of the permanent magnet is attached to one place near the gyrotron cavity resonator of the permanent magnet, but it is not always necessary to attach to this portion, and the permanent magnet is not necessarily required. It can be anywhere as long as it can measure the temperature. Alternatively, the permanent magnets may be attached at a plurality of locations and the average temperature thereof may be used as the temperature of the permanent magnet. Furthermore, in the present embodiment, an example in which the temperature control system 118 shown in the nineteenth embodiment is used in combination with the control system 117 for the current flowing in the magnetic field fine adjustment electromagnet has been shown. However, the temperature control system for the permanent magnet of the nineteenth embodiment is described above. Instead of 118, the storage case 201 shown in the fourteenth embodiment, the heat-insulating tool 210 shown in the fifteenth embodiment, or the indoor air conditioner 206 shown in the sixteenth embodiment, or the seventeenth and eighteenth embodiments.
A method of using a temperature control system for controlling the temperature of the permanent magnet 20 by using the heat medium temperature control device and the circulation device 101 shown in FIG.
【0072】実施例21.この発明の実施例21による
ジャイロトロン装置を図28を用いて説明する。実施例
19から実施例20では、永久磁石20の温度を測定
し、それに基づいて永久磁石の温度を制御する方法をと
っていたが、本実施例では、永久磁石20が発生してい
る磁束密度を測定し、それに基づいて永久磁石の温度を
制御する方法について述べる。実施例19の中でも述べ
たとおり、空胴共振器における磁束密度の変化を±0.
2%以内に抑えることができれば、ジャイロトロンの発
振出力の変動を±15%程度以内に抑えることができ、
永久磁石の置かれている周囲の気温の変化に合わせて磁
場微調整電磁石の電流値を調整しなくても、ジャイロト
ロンの発振出力の変動を小さくすることができる。Example 21. A gyrotron device according to Embodiment 21 of the present invention will be described with reference to FIG. In Example 19 to Example 20, the temperature of the permanent magnet 20 was measured and the temperature of the permanent magnet was controlled based on the measured temperature. In this example, the magnetic flux density generated by the permanent magnet 20 is used. The method of measuring the temperature and controlling the temperature of the permanent magnet based on the measurement. As described in Example 19, the change of the magnetic flux density in the cavity resonator is ± 0.
If it can be suppressed within 2%, the fluctuation of the oscillation output of the gyrotron can be suppressed within ± 15%,
The fluctuation of the oscillation output of the gyrotron can be reduced without adjusting the current value of the magnetic field fine adjustment electromagnet according to the change of the ambient temperature where the permanent magnet is placed.
【0073】図28において、106は例えばニクロム
線などの加熱器、107は加熱器の電源、113は加熱
器の電源107の制御、および冷却装置110の制御を
するための制御装置、78は例えばホール素子などの磁
束密度測定素子、88は磁束密度を測定する際の本体装
置である磁束密度測定装置、110は冷却装置である。
ここで、磁束密度測定素子78は主磁場微調整電磁石3
0および電子銃磁場微調整電磁石50が発生している磁
束密度の影響を受けず、永久磁石20が発生している磁
場の磁束密度を測定する位置に取り付けられる。また、
これらをまとめて永久磁石の温度制御系130と呼ぶ。In FIG. 28, 106 is a heater such as a nichrome wire, 107 is a power source for the heater, 113 is a control device for controlling the power source 107 for the heater and the cooling device 110, and 78 is for example A magnetic flux density measuring element such as a Hall element, 88 is a magnetic flux density measuring device which is a main body device when measuring the magnetic flux density, and 110 is a cooling device.
Here, the magnetic flux density measuring element 78 is the main magnetic field fine adjustment electromagnet 3
0 and the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet 50 is not affected by the magnetic flux density generated by the electromagnet 50, and is attached at a position where the magnetic flux density of the magnetic field generated by the permanent magnet 20 is measured. Also,
These are collectively called a permanent magnet temperature control system 130.
【0074】永久磁石20の発生する磁束密度は、磁束
密度測定素子78と磁束密度測定装置88とで測定され
る。永久磁石の温度が比較的均一な場合には、永久磁石
の温度変化による発生磁場の変化の割合はいたるところ
同一である。即ち、永久磁石の温度変化により、図28
で磁束密度測定素子78が置かれた位置の磁束密度が、
例えば0.2%増加したならば空胴共振器付近の磁束密
度も0.2%増加している。したがって、永久磁石の温
度が予め設定された温度のときに磁束密度測定素子78
が測定した磁束密度と比較して、ある温度の時の磁束密
度が0.2%以上高かったならば、これは永久磁石の温
度が予め設定された温度より低いためであるから、磁束
密度測定装置88からの信号を受けた制御装置113は
加熱器の電源107を作動させて加熱器106に電流を
流し永久磁石20を加熱するので、永久磁石の温度は上
昇する。その結果、永久磁石が発生している磁束密度は
減少する。また、逆に磁束密度測定素子78が置かれた
位置の磁束密度が、0.2%以上減少していたならば空
胴共振器付近の磁束密度も0.2%以上減少しており、
これは永久磁石の温度が予め設定された温度より高いた
めであるから、磁束密度測定装置88からの信号を受け
た制御装置113は冷却装置110を作動させる。冷却
装置110は熱媒体102を冷却し、循環させる。熱媒
体102は熱交換部分104で永久磁石20を冷却し、
永久磁石の温度は下がる。その結果、永久磁石が発生し
ている磁束密度は増加する。The magnetic flux density generated by the permanent magnet 20 is measured by the magnetic flux density measuring element 78 and the magnetic flux density measuring device 88. When the temperature of the permanent magnet is relatively uniform, the rate of change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet is the same everywhere. That is, as shown in FIG.
The magnetic flux density at the position where the magnetic flux density measuring element 78 is placed is
For example, if it increases by 0.2%, the magnetic flux density near the cavity resonator also increases by 0.2%. Therefore, when the temperature of the permanent magnet is a preset temperature, the magnetic flux density measuring element 78
If the magnetic flux density at a certain temperature was 0.2% or more higher than the measured magnetic flux density, this is because the temperature of the permanent magnet was lower than the preset temperature. The control device 113, which receives the signal from the device 88, activates the power supply 107 of the heater to supply a current to the heater 106 to heat the permanent magnet 20, so that the temperature of the permanent magnet rises. As a result, the magnetic flux density generated by the permanent magnet is reduced. On the contrary, if the magnetic flux density at the position where the magnetic flux density measuring element 78 is placed is reduced by 0.2% or more, the magnetic flux density near the cavity resonator is also reduced by 0.2% or more.
This is because the temperature of the permanent magnet is higher than the preset temperature, and therefore the control device 113 which receives the signal from the magnetic flux density measuring device 88 operates the cooling device 110. The cooling device 110 cools and circulates the heat medium 102. The heat medium 102 cools the permanent magnet 20 in the heat exchange portion 104,
The temperature of the permanent magnet drops. As a result, the magnetic flux density generated by the permanent magnet increases.
【0075】このように構成すれば、ジャイロトロン運
転時において永久磁石が発生している磁束密度を測定
し、予め設定された温度で永久磁石が発生していた磁束
密度と比較して、永久磁石が発生している磁束密度の変
化を±0.2%以内に抑えるように永久磁石の温度を制
御することによって、ジャイロトロンの発振出力の変動
を±15%程度以内に抑えることができるため、永久磁
石が置かれている周囲の気温の変化に合わせて磁場微調
整電磁石に流す電流を調整する必要がなく、発振出力を
変化させたいときのみ磁場微調整電磁石に流す電流を調
整すればよいので、使い易いジャイロトロン装置を提供
することができる。According to this structure, the magnetic flux density generated by the permanent magnet during the gyrotron operation is measured and compared with the magnetic flux density generated by the permanent magnet at the preset temperature, and the permanent magnet is compared. By controlling the temperature of the permanent magnet so as to suppress the change in the magnetic flux density which is generated within ± 0.2%, the fluctuation of the oscillation output of the gyrotron can be suppressed within ± 15%. Since it is not necessary to adjust the current flowing to the magnetic field fine adjustment electromagnet according to the change in the ambient temperature where the permanent magnet is placed, it is only necessary to adjust the current flowing to the magnetic field fine adjustment electromagnet when it is desired to change the oscillation output. It is possible to provide an easy-to-use gyrotron device.
【0076】実施例22.実施例21では、永久磁石2
0が発生している磁束密度を測定し、それに基づいて永
久磁石の温度をある範囲内に納めるように制御すること
によって、永久磁石の置かれている周囲の気温の変化に
合わせて磁場微調整電磁石に流す電流を調整する必要が
ないようにしたが、永久磁石の温度制御に加えて、磁束
密度測定装置によって磁場微調整電磁石に流す電流も制
御できるようにすると、磁束密度をさらに高精度で調整
することができる。図29はそのような装置の構成を示
す図である。図29において、94は主磁場微調整電磁
石の励磁電源、98は電子銃磁場微調整電磁石の励磁電
源、114は加熱器の電源107、冷却装置110、主
磁場微調整電磁石の励磁電源94、および電子銃磁場微
調整電磁石の励磁電源98を制御するための制御装置で
あり、これらをまとめて磁場微調整電磁石に流す電流の
制御系119と呼ぶ。Example 22. In Example 21, the permanent magnet 2
By measuring the magnetic flux density where 0 is generated and controlling the temperature of the permanent magnet so that it falls within a certain range based on it, the magnetic field is finely adjusted according to changes in the ambient temperature where the permanent magnet is placed. It is not necessary to adjust the current flowing through the electromagnet, but if the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet can also be controlled by the magnetic flux density measuring device in addition to the temperature control of the permanent magnet, the magnetic flux density can be more accurately measured. Can be adjusted. FIG. 29 is a diagram showing the configuration of such an apparatus. In FIG. 29, 94 is an excitation power supply for the main magnetic field fine adjustment electromagnet, 98 is an excitation power supply for the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet, 114 is a power supply 107 for the heater, a cooling device 110, an excitation power supply 94 for the main magnetic field fine adjustment electromagnet, and This is a control device for controlling the excitation power supply 98 of the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet, and these are collectively referred to as a control system 119 for the current flowing through the magnetic field fine adjustment electromagnet.
【0077】このようにすれば、永久磁石の温度制御系
130によって永久磁石20の温度は制御され、永久磁
石が発生している磁束密度は、ジャイロトロンから所望
の発振出力を得るために必要な磁束密度から±0.2%
の範囲内に保たれた状態で、さらに磁場微調整電磁石に
流す電流の制御系119は永久磁石20が発生している
磁束密度に基づいて実施例11と同様に動作して、必要
な電流を磁場微調整電磁石に流し、さらに精度よく磁束
密度を調整する。したがって、永久磁石の発生する磁束
密度の変動は、実施例21で述べたような±0.2%の
範囲内に抑えられる場合よりさらに小さい範囲内に抑え
られ、ジャイロトロンの発振出力の変動はさら小さくな
る。このようにすることによって、ジャイロトロンから
所望の発振出力を得るために必要な磁束密度を高精度で
発生することができるため、実際のジャイロトロンの発
振出力と所望の発振出力との差は極めて小さくなる。ま
た、主磁場微調整電磁石あるいは電子銃磁場微調整電磁
石またはその両方に流す電流を調整することによってジ
ャイロトロンの発振出力を変化させたい場合でも、上記
の磁場微調整電磁石に流す電流の制御系の中にある制御
装置114に所望の発振出力を入力することによって、
その時の永久磁石の温度において上記の磁場微調整電磁
石に流すべき電流が自動的に励磁電源から供給されるよ
うにしておけば、操作性がよく、信頼性の高いジャイロ
トロン装置を提供することができる。In this way, the temperature of the permanent magnet 20 is controlled by the temperature control system 130 for the permanent magnet, and the magnetic flux density generated by the permanent magnet is necessary for obtaining the desired oscillation output from the gyrotron. ± 0.2% from magnetic flux density
In the state of being kept within the range, the control system 119 of the electric current further flowing to the magnetic field fine adjustment electromagnet operates in the same manner as in the eleventh embodiment based on the magnetic flux density generated by the permanent magnet 20 to generate the necessary electric current. The magnetic field fine adjustment is made to flow in the electromagnet to further accurately adjust the magnetic flux density. Therefore, the fluctuation of the magnetic flux density generated by the permanent magnet is suppressed within a range smaller than the range of ± 0.2% described in the twenty-first embodiment, and the fluctuation of the oscillation output of the gyrotron is suppressed. It gets smaller. By doing so, the magnetic flux density required to obtain the desired oscillation output from the gyrotron can be generated with high accuracy, and therefore the difference between the actual gyrotron oscillation output and the desired oscillation output is extremely small. Get smaller. Further, even when it is desired to change the oscillation output of the gyrotron by adjusting the current flowing through the main magnetic field fine adjustment electromagnet or the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet, or both, the control system for the current flowing through the above magnetic field fine adjustment electromagnet By inputting a desired oscillation output to the controller 114 inside,
If the current to be passed through the magnetic field fine adjustment electromagnet at the temperature of the permanent magnet at that time is automatically supplied from the excitation power supply, it is possible to provide a gyrotron device with good operability and high reliability. it can.
【0078】実施例23.この発明の実施例23による
ジャイロトロン装置を図30を用いて説明する。ジャイ
ロトロンの動作のために必要な磁場を永久磁石と電磁石
を用いて発生させる磁場発生装置を利用したジャイロト
ロン装置においては、ジャイロトロンの運転上、上記電
磁石である主磁場微調整電磁石や電子銃磁場微調整電磁
石には適当な値の電流を流す必要があるため、上記各磁
場微調整電磁石での発熱は避けられない。また、ジャイ
ロトロンの電子銃部には、内部に900℃程度の高温に
なるカソードがあり、この発熱により、電子銃部の外壁
の温度は数10℃から100℃にまで上がることがあ
る。これらの発熱が大きい場合、永久磁石の温度を変化
させ、永久磁石が発生している磁束密度を変化させて、
ジャイロトロンの発振出力を変化させたり、低融点材料
を溶融させたりするなどの悪影響がある。本実施例で
は、ジャイロトロンの電子銃部および上記各磁場微調整
電磁石を冷却するための方法を述べる。Example 23. A gyrotron device according to Embodiment 23 of the present invention will be described with reference to FIG. In a gyrotron device using a magnetic field generator that generates a magnetic field necessary for the operation of the gyrotron using a permanent magnet and an electromagnet, in operation of the gyrotron, a main magnetic field fine adjustment electromagnet or an electron gun, which is the electromagnet, is used. Since it is necessary to pass an electric current of an appropriate value through the magnetic field fine adjustment electromagnet, heat generation in each of the magnetic field fine adjustment electromagnets cannot be avoided. Further, the electron gun section of the gyrotron has a cathode which reaches a high temperature of about 900 ° C. inside, and the heat generation may raise the temperature of the outer wall of the electron gun section from several tens of degrees C. to 100 ° C. When these heat generations are large, the temperature of the permanent magnet is changed and the magnetic flux density generated by the permanent magnet is changed,
There are adverse effects such as changing the oscillation output of the gyrotron and melting the low melting point material. In this embodiment, a method for cooling the electron gun section of the gyrotron and the above magnetic field fine adjustment electromagnets will be described.
【0079】図30で120は空冷のための空気流発生
装置、121は空気流発生装置120によって発生した
空気の流れの方向を示し、122はジャイロトロン本体
と永久磁石20を接続するためのフランジで、ここには
空気が通過できる貫通穴が設けられている。このように
すれば、磁場微調整電磁石において発生した熱、および
電子銃のカソードでの発熱による電子銃部の外壁の熱を
除去することができるので、永久磁石の温度を変化させ
たり、低融点材料を溶融させたりするようなことがな
く、信頼性の高いジャイロトロン装置を得ることができ
る。ただし、本実施例では空気の流れの方向はジャイロ
トロンの電子銃側からコレクタ側へ流れるように描いて
あるが、逆方向のジャイロトロンのコレクタ側から電子
銃側への流れでもよく、同じ効果が得られる。In FIG. 30, 120 is an airflow generator for air cooling, 121 is the direction of the airflow generated by the airflow generator 120, and 122 is a flange for connecting the gyrotron body and the permanent magnet 20. And, there is a through hole through which air can pass. By doing so, the heat generated in the magnetic field fine adjustment electromagnet and the heat of the outer wall of the electron gun portion due to the heat generation at the cathode of the electron gun can be removed, so that the temperature of the permanent magnet can be changed or the low melting point can be reduced. A highly reliable gyrotron device can be obtained without melting the material. However, in the present embodiment, the air flow direction is drawn so as to flow from the electron gun side of the gyrotron to the collector side, but the reverse direction may flow from the collector side of the gyrotron to the electron gun side, and the same effect is obtained. Is obtained.
【0080】実施例24.実施例23では、ジャイロト
ロン装置の近くに空気流発生装置120をおいた例を示
したが、図31のようにある程度離れた位置に空気流発
生装置120を置き、パイプ123等で導くようにして
もよく、実施例23と同等の効果がある。また、空気の
流れの方向は図示と逆でもよいことは言うまでもない。Example 24. In the twenty-third embodiment, an example in which the airflow generator 120 is placed near the gyrotron device is shown. However, as shown in FIG. 31, the airflow generator 120 is placed at a position separated to some extent and is guided by the pipe 123 or the like. However, the same effect as that of the twenty-third embodiment can be obtained. Needless to say, the direction of air flow may be opposite to that shown in the figure.
【0081】実施例25.実施例23から実施例24で
は、ジャイロトロンの電子銃側に空気流発生装置120
を設置するようにした例を示したが、図32のようにコ
レクタ側に設置するようにしてもよく、実施例23から
実施例24と同等の効果を発揮する。また、空気の流れ
の方向は図示と逆でもよいことは言うまでもない。Example 25. In the twenty-third to twenty-fourth embodiments, the air flow generator 120 is installed on the electron gun side of the gyrotron.
Although the example in which the above is installed is shown, it may be installed on the collector side as shown in FIG. 32, and an effect equivalent to that of the twenty-third to twenty-fourth embodiments is exhibited. Needless to say, the direction of air flow may be opposite to that shown in the figure.
【0082】[0082]
【発明の効果】以上のように、本発明の請求項1によれ
ば、ジャイロトロン装置における磁場発生装置を永久磁
石と電磁石とで構成し かつ永久磁石の温度を測定する
温度測定手段を設けたので、永久磁石の温度変化による
発生磁場の磁束密度の変化を調整できるようになり、信
頼性が向上する。As described above, according to the first aspect of the present invention, the magnetic field generating device in the gyrotron device is composed of the permanent magnet and the electromagnet, and the temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet is provided. Therefore, the change in the magnetic flux density of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet can be adjusted, and the reliability is improved.
【0083】また、本発明の請求項2によれば、永久磁
石の温度を測定する温度測定手段を設けるとともに、予
め求められた、永久磁石の温度と、所望の発振出力を得
るために電磁石に流すべき励磁電流との関係に基づき、
温度測定手段で得られた上記永久磁石の温度に対応し
て、電気信号を電磁石の励磁電源に送り、上記励磁電流
の不足分、または過剰分を調整する制御手段を設けたの
で、温度変化があっても、容易に所望の発振出力が得ら
れ、信頼性、操作性が向上する。According to the second aspect of the present invention, the temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet is provided, and the electromagnet is provided in order to obtain the temperature of the permanent magnet which is obtained in advance and the desired oscillation output. Based on the relationship with the exciting current to flow,
Corresponding to the temperature of the permanent magnet obtained by the temperature measuring means, an electric signal is sent to the excitation power source of the electromagnet to provide a control means for adjusting the shortage or excess of the excitation current, so that the temperature change Even if there is, a desired oscillation output can be easily obtained, and reliability and operability are improved.
【0084】また、本発明の請求項3によれば、永久磁
石と電磁石からなる磁場発生装置において、上記電磁石
を、永久磁石の温度変化による発生磁場の変化を調整す
るための電磁石とジャイロトロンの発振出力を制御する
ための電磁石とに分けたので、操作性が向上する。According to a third aspect of the present invention, in a magnetic field generator comprising a permanent magnet and an electromagnet, the electromagnet is provided with an electromagnet and a gyrotron for adjusting the change of the generated magnetic field due to the temperature change of the permanent magnet. Since it is divided into an electromagnet for controlling the oscillation output, operability is improved.
【0085】また、本発明の請求項4によれば、永久磁
石と電磁石で磁場発生装置を構成するジャイロトロン装
置に対し、永久磁石の温度に応じて電磁石に流す励磁電
流を変化させて、上記永久磁石の温度変化より生ずる、
所望の発振出力を得るために必要な磁束密度の不足分、
または過剰分を調整するようにしたので、温度変化があ
っても所望の発振出力が得られ、信頼性が上がる。Further, according to claim 4 of the present invention, in the gyrotron device which constitutes the magnetic field generating device by the permanent magnet and the electromagnet, the exciting current flowing through the electromagnet is changed according to the temperature of the permanent magnet, Caused by the temperature change of the permanent magnet,
Insufficient magnetic flux density to obtain the desired oscillation output,
Alternatively, since the excess amount is adjusted, the desired oscillation output can be obtained even if the temperature changes, and the reliability is improved.
【0086】[0086]
【0087】また、本発明の請求項5によれば、磁場発
生装置の構成要素の一つである電磁石として、所望の発
振出力を得るために必要な空胴共振器における軸方向の
磁束密度のうちの±10%以下の磁束密度を調節できる
主磁場微調整電磁石を設置したので、ジャイロトロン装
置を小型にし、ランニングコストを極めて安くするとと
もに、操作性を容易にする。According to claim 5 of the present invention, as an electromagnet which is one of the constituent elements of the magnetic field generator, the magnetic flux density in the axial direction in the cavity resonator required to obtain a desired oscillation output is obtained. Since the main magnetic field fine adjustment electromagnet capable of adjusting the magnetic flux density of ± 10% or less is installed, the gyrotron device is downsized, the running cost is extremely reduced, and the operability is facilitated.
【0088】また、本発明の請求項6によれば、磁場発
生装置の構成要素の一つである電磁石として、所望の発
振出力を得るために必要な電子銃のカソード上の電子放
出部における軸方向の磁束密度のうちの±10%以下の
磁束密度を調節できる電子銃磁場微調整電磁石を設置し
たので、ジャイロトロン装置を小型にし、ランニングコ
ストを極めて安くするとともに、操作性を容易にする。According to claim 6 of the present invention, as an electromagnet which is one of the constituent elements of the magnetic field generator, the axis of the electron emission portion on the cathode of the electron gun, which is necessary to obtain a desired oscillation output. Since the electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet capable of adjusting the magnetic flux density of ± 10% or less of the directional magnetic flux density is installed, the gyrotron device can be downsized, the running cost can be made extremely low, and the operability can be facilitated.
【0089】また、本発明の請求項7によれば、ジャイ
ロトロンの発振動作に必要な軸方向磁場の発生を、永久
磁石と電磁石から構成される磁場発生装置で行わせるよ
うにするとともに、上記永久磁石の温度を調節する温度
制御機構を設けたので、信頼性、操作性が向上する。According to claim 7 of the present invention, the axial magnetic field required for the oscillating operation of the gyrotron is generated by a magnetic field generator composed of a permanent magnet and an electromagnet. Since the temperature control mechanism for adjusting the temperature of the permanent magnet is provided, reliability and operability are improved.
【0090】また、本発明の請求項8によれば、永久磁
石の温度を測定する温度測定手段を設け、温度制御機構
は、永久磁石の温度が、予め設定された温度に対して±
2℃以内に納まるように永久磁石の温度を調節するよう
にしたので、信頼性、操作性が向上する。Further, according to claim 8 of the present invention, the temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet is provided, and the temperature control mechanism is such that the temperature of the permanent magnet is within ± preset temperature.
Since the temperature of the permanent magnet is adjusted so that it is kept within 2 ° C, reliability and operability are improved.
【0091】また、本発明の請求項9によれば、永久磁
石が発生している磁束密度を測定する磁束密度測定手段
を設け、温度制御機構は、永久磁石が発生している磁束
密度が、予め設定された磁束密度に対して±0.2%以
内に納まるように永久磁石の温度を調節するようにした
ので、信頼性、操作性が向上する。According to claim 9 of the present invention, a magnetic flux density measuring means for measuring the magnetic flux density generated by the permanent magnet is provided, and the temperature control mechanism is such that the magnetic flux density generated by the permanent magnet is Since the temperature of the permanent magnet is adjusted so that the magnetic flux density is within ± 0.2% of the preset magnetic flux density, reliability and operability are improved.
【0092】また、本発明の請求項10によれば、ジャ
イロトロンの電子銃部あるいは電磁石の少なくとも一方
を冷却する冷却手段を設けたので、信頼性が上がる。According to the tenth aspect of the present invention, since the cooling means for cooling at least one of the electron gun portion and the electromagnet of the gyrotron is provided, the reliability is improved.
【図1】この発明の実施例1によるジャイロトロン装置
を示す構成図である。FIG. 1 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a first embodiment of the present invention.
【図2】永久磁石を用いて軸方向磁場を発生させる一例
を説明する説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating an example of generating an axial magnetic field using a permanent magnet.
【図3】永久磁石の温度変化による発生磁場の変化があ
る時のジャイロトロン装置の運転方法を説明する説明図
である。FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a method of operating the gyrotron device when there is a change in the generated magnetic field due to a change in the temperature of the permanent magnet.
【図4】この発明の実施例2によるジャイロトロン装置
を示す構成図である。FIG. 4 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a second embodiment of the present invention.
【図5】この発明の実施例2による他のジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram showing another gyrotron device according to Embodiment 2 of the present invention.
【図6】この発明の実施例3によるジャイロトロン装置
を示す構成図である。FIG. 6 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a third embodiment of the present invention.
【図7】この発明の実施例4によるジャイロトロン装置
を示す構成図である。FIG. 7 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a fourth embodiment of the present invention.
【図8】この発明の実施例5によるジャイロトロン装置
を示す構成図である。FIG. 8 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a fifth embodiment of the present invention.
【図9】この発明の実施例6によるジャイロトロン装置
を示す構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a sixth embodiment of the present invention.
【図10】この発明の実施例7によるジャイロトロン装
置を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a seventh embodiment of the present invention.
【図11】この発明の実施例8によるジャイロトロン装
置を示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to an eighth embodiment of the present invention.
【図12】この発明の実施例9によるジャイロトロン装
置を示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a ninth embodiment of the present invention.
【図13】永久磁石の温度変化による発生磁場の変化が
ある時のジャイロトロン装置の運転方法を説明する説明
図である。FIG. 13 is an explanatory diagram illustrating a method of operating the gyrotron device when the generated magnetic field changes due to the temperature change of the permanent magnet.
【図14】この発明の実施例10によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 14 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a tenth embodiment of the present invention.
【図15】この発明の実施例11によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 15 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to an eleventh embodiment of the present invention.
【図16】永久磁石の温度変化による発生磁場の変化が
ある時のジャイロトロン装置の運転方法を説明する説明
図である。FIG. 16 is an explanatory diagram illustrating a method of operating the gyrotron device when the generated magnetic field changes due to the temperature change of the permanent magnet.
【図17】この発明の実施例12によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 17 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a twelfth embodiment of the present invention.
【図18】この発明の実施例13によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 18 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a thirteenth embodiment of the present invention.
【図19】この発明の実施例14によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 19 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a fourteenth embodiment of the present invention.
【図20】この発明の実施例15によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 20 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a fifteenth embodiment of the present invention.
【図21】この発明の実施例16によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 21 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to Embodiment 16 of the present invention.
【図22】この発明の実施例17によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 22 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to Embodiment 17 of the present invention.
【図23】この発明の実施例18によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 23 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to Embodiment 18 of the present invention.
【図24】この発明の実施例19によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 24 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to Embodiment 19 of the present invention.
【図25】空胴共振器における磁束密度の変化に対す
る、ジャイロトロンの発振出力の一般的な変化を示す定
性的なグラフである。FIG. 25 is a qualitative graph showing a general change in oscillation output of a gyrotron with respect to a change in magnetic flux density in a cavity resonator.
【図26】この発明の実施例19に係わるジャイロトロ
ンの空胴共振器部における磁束密度の変化に対する発振
出力の変化を示すグラフである。FIG. 26 is a graph showing changes in oscillation output with respect to changes in magnetic flux density in the cavity resonator portion of the gyrotron according to Example 19 of the present invention.
【図27】この発明の実施例20によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 27 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a twentieth embodiment of the present invention.
【図28】この発明の実施例21によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 28 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a twenty-first embodiment of the present invention.
【図29】この発明の実施例22によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 29 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to a twenty second embodiment of the present invention.
【図30】この発明の実施例23によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 30 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to Embodiment 23 of the present invention.
【図31】この発明の実施例24によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 31 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to Embodiment 24 of the present invention.
【図32】この発明の実施例25によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。FIG. 32 is a configuration diagram showing a gyrotron device according to Embodiment 25 of the present invention.
【図33】従来のジャイロトロン装置の概略を示す構成
図である。FIG. 33 is a configuration diagram showing an outline of a conventional gyrotron device.
【図34】従来の他のジャイロトロン装置の概略を示す
構成図である。FIG. 34 is a configuration diagram showing an outline of another conventional gyrotron device.
1 電子銃、2 カソード、3 電子放出部、4 第1
アノード、5 第2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高周波、1
3 フランジ、14 アノード、20,25 永久磁
石、30,31,32,33,34,35,36 主磁
場微調整電磁石、40,41 温度変化による磁場変化
調整用の主磁場微調整電磁石、45 出力制御用の主磁
場微調整電磁石、50,51,52,53,54,5
5,56 電子銃磁場微調整電磁石、60,61 温度
変化による磁場変化調整用の電子銃磁場微調整電磁石、
65出力制御用の電子銃磁場微調整電磁石、70,7
1,72,73 温度検出器、77,78 磁束密度測
定素子、80,81 温度測定装置、82,83,84
制御装置、85 温度計、87,88 磁束密度測定
装置、90 磁場微調整電磁石の励磁電源、91,9
2,93,94 主磁場微調整電磁石の励磁電源、9
5,96,97,98 電子銃磁場微調整電磁石の励磁
電源、101 熱媒体温度制御装置および循環装置、1
02 熱媒体、103 パイプ、104 熱交換部分、
105 断熱材、106 加熱器、107 加熱器の電
源、108,109,113,114 制御装置、11
0 冷却装置、117,119 磁場微調整電磁石に流
す電流の制御系、118,130 永久磁石の温度制御
系、120 空気流発生装置、121 空気の流れの方
向、122 フランジ、123パイプ、130 永久磁
石の温度制御系、200 ジャイロトロン、201収納
ケース、202 温度制御装置、203 導波管、20
4 架台、205ジャイロトロン装置の置かれている部
屋、206 空調装置、210 加熱機能付き断熱具、
300 ジャイロトロン装置、301 ジャイロトロン
装置本体。1 electron gun, 2 cathode, 3 electron emitter, 4 1st
Anode, 5 second anode, 6 cavity resonator, 7 collector, 8 output window, 9 electron beam, 10 high frequency, 1
3 flanges, 14 anodes, 20, 25 permanent magnets, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36 main magnetic field fine adjustment electromagnets, 40, 41 main magnetic field fine adjustment electromagnets for magnetic field change adjustment due to temperature change, 45 output Main magnetic field fine adjustment electromagnet for control, 50, 51, 52, 53, 54, 5
5,56 Electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet, 60,61 Electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet for adjusting magnetic field change due to temperature change,
65 Electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet for output control, 70, 7
1, 72, 73 Temperature detector, 77, 78 Magnetic flux density measuring element, 80, 81 Temperature measuring device, 82, 83, 84
Control device, 85 thermometer, 87, 88 magnetic flux density measuring device, 90 magnetic field fine adjustment electromagnet excitation power source, 91, 9
2, 93, 94 Excitation power supply for main magnetic field fine adjustment electromagnet, 9
5,96,97,98 Electron gun magnetic field fine adjustment electromagnet excitation power source, 101 heat medium temperature control device and circulation device, 1
02 heat medium, 103 pipe, 104 heat exchange part,
105 heat insulating material, 106 heater, 107 power source for heater, 108, 109, 113, 114 control device, 11
0 Cooling device, 117, 119 Control system for current flowing in magnetic field fine adjustment electromagnet, 118, 130 Temperature control system for permanent magnet, 120 Air flow generator, 121 Air flow direction, 122 Flange, 123 pipe, 130 Permanent magnet Temperature control system, 200 gyrotron, 201 storage case, 202 temperature control device, 203 waveguide, 20
4 pedestal, 205 room where gyrotron device is placed, 206 air conditioner, 210 heat insulation device with heating function,
300 gyrotron device, 301 gyrotron device body.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−276541(JP,A) 特開 昭62−66535(JP,A) 特開 昭64−35829(JP,A) 特開 昭61−7541(JP,A) 特開 昭60−37(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 25/00 H01J 23/00 - 23/54 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-1-276541 (JP, A) JP-A 62-66535 (JP, A) JP-A 64-35829 (JP, A) JP-A 61- 7541 (JP, A) JP 60-37 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01J 25/00 H01J 23 / 00-23 / 54
Claims (10)
子に旋回運動を起こさせる軸方向磁場を発生する磁場発
生装置と、旋回電子と固有モードで共振している高周波
電磁場との間でサイクロトロン共鳴メーザ作用を起こさ
せる空胴共振器と、この空胴共振器内を通過した電子ビ
ームを回収するコレクタと、上記サイクロトロン共鳴メ
ーザ作用により発生した高周波を外部に取り出す出力窓
とを備え、上記磁場発生装置が永久磁石と電磁石を用い
て構成されたジャイロトロン装置において、上記永久磁
石の温度を測定する温度測定手段を設けたことを特徴と
するジャイロトロン装置。1. A cyclotron between an electron gun that ejects an electron beam, a magnetic field generator that generates an axial magnetic field that causes the ejected electrons to cause a swirling motion, and a high-frequency electromagnetic field that resonates in the eigenmode with the swirl electrons. A cavity resonator that causes a resonance maser action, a collector that collects an electron beam that has passed through the cavity resonator, and an output window that extracts the high frequency generated by the cyclotron resonance maser action to the outside, and the magnetic field A gyrotron device in which a generator comprises a permanent magnet and an electromagnet, wherein a temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet is provided.
望の発振出力を得るために電磁石に流すべき励磁電流と
の関係に基づき、温度測定手段で得られた上記永久磁石
の温度に対応して、電気信号を上記電磁石の励磁電源に
送り、上記励磁電流の不足分、または過剰分を調整し、
磁場発生装置が発生する磁束密度を制御する制御手段を
備えたことを特徴とする請求項1記載のジャイロトロン
装置。2. Corresponding to the temperature of the permanent magnet obtained by the temperature measuring means, based on the relationship between the temperature of the permanent magnet and the exciting current to be passed through the electromagnet to obtain a desired oscillation output, which is obtained in advance. Then, an electric signal is sent to the excitation power source of the electromagnet to adjust the shortage or excess of the excitation current,
2. The gyrotron device according to claim 1, further comprising control means for controlling a magnetic flux density generated by the magnetic field generator.
磁石の温度変化による発生磁場の変化を調整する電磁石
と、発振出力を制御する電磁石とに分けて設置したこと
を特徴とする請求項1または2記載のジャイロトロン装
置。3. The electromagnet that constitutes the magnetic field generator is separately installed as an electromagnet that adjusts a change in a generated magnetic field due to a temperature change of a permanent magnet and an electromagnet that controls an oscillation output. Alternatively, the gyrotron device according to the item 2.
装置により、電子銃より出射する射出電子に旋回運動を
起こさせて、空胴共振器内を通過する旋回電子と固有モ
ードで共振している高周波電磁場との間でサイクロトロ
ン共鳴メーザ作用を起こさせ、上記サイクロトロン共鳴
メーザ作用により発生した高周波を外部に取り出すジャ
イロトロン装置において、上記永久磁石の温度に応じて
上記電磁石に流す励磁電流を変化させ、上記永久磁石の
温度変化より生ずる、所望の発振出力を得るために必要
な磁束密度の不足分、または過剰分を調整するようにし
たジャイロトロン装置の出力調整方法。4. A magnetic field generating device composed of a permanent magnet and an electromagnet causes the ejected electrons emitted from the electron gun to undergo a swirling motion and resonates with the swirling electrons passing through the cavity resonator in an eigenmode. In the gyrotron device that causes a cyclotron resonance maser action between the high frequency electromagnetic field and the high frequency generated by the cyclotron resonance maser action to be extracted to the outside, the exciting current flowing in the electromagnet is changed according to the temperature of the permanent magnet. A method for adjusting the output of a gyrotron device, which adjusts the shortage or excess of the magnetic flux density required to obtain a desired oscillation output caused by the temperature change of the permanent magnet.
の発振出力を得るために必要な空胴共振器における軸方
向の磁束密度のうちの±10%以下を調節する主磁場微
調整電磁石を有することを特徴とする請求項1ないし3
のいずれかに記載のジャイロトロン装置。5. An electromagnet constituting a magnetic field generator is a main magnetic field fine adjustment electromagnet for adjusting ± 10% or less of axial magnetic flux density in a cavity resonator required to obtain a desired oscillation output. It has, It has 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.
The gyrotron device according to any one of 1.
の発振出力を得るために必要な電子銃のカソード上の電
子放出部における軸方向の磁束密度のうちの±10%以
下を調節する電子銃磁場微調整電磁石を有することを特
徴とする請求項1ないし3、または5のいずれかに記載
のジャイロトロン装置。6. An electromagnet constituting a magnetic field generator is an electron for adjusting ± 10% or less of an axial magnetic flux density in an electron emitting portion on a cathode of an electron gun necessary for obtaining a desired oscillation output. claims 1, characterized in that it has a gun magnetic field fine adjustment electromagnet 3, or the gyrotron apparatus according to any one of 5.
子に旋回運動を起こさせる軸方向磁場を発生する磁場発
生装置と、旋回電子と固有モードで共振している高周波
電磁場との間でサイクロトロン共鳴メーザ作用を起こさ
せる空胴共振器と、この空胴共振器内を通過した電子ビ
ームを回収するコレクタと、上記サイクロトロン共鳴メ
ーザ作用により発生した高周波を外部に取り出す出力窓
とを備え、上記磁場発生装置が永久磁石と電磁石を用い
て構成されたジャイロトロン装置において、上記永久磁
石の温度を調節する温度制御機構を備えたことを特徴と
するジャイロトロン装置。7. A cyclotron between an electron gun that emits an electron beam, a magnetic field generator that generates an axial magnetic field that causes the emitted electrons to cause a swirling motion, and a high-frequency electromagnetic field that resonates with the swirling electrons in an eigenmode. A cavity resonator that causes a resonance maser action, a collector that collects an electron beam that has passed through the cavity resonator, and an output window that extracts the high frequency generated by the cyclotron resonance maser action to the outside, and the magnetic field A gyrotron device in which a generator comprises a permanent magnet and an electromagnet, wherein the gyrotron device comprises a temperature control mechanism for adjusting the temperature of the permanent magnet.
を設け、温度制御機構は、上記永久磁石の温度が、予め
設定された温度に対して±2℃以内に納まるように上記
永久磁石の温度を調節することを特徴とする請求項7記
載のジャイロトロン装置。8. A temperature measuring means for measuring the temperature of the permanent magnet is provided, and the temperature control mechanism controls the temperature of the permanent magnet so that the temperature of the permanent magnet is within ± 2 ° C. with respect to a preset temperature. The gyrotron device according to claim 7, wherein the temperature is adjusted.
する磁束密度測定手段を設け、温度制御機構は、上記永
久磁石が発生している磁束密度が、予め設定された磁束
密度に対して±0.2%以内に納まるように上記永久磁
石の温度を調節することを特徴とする請求項7記載のジ
ャイロトロン装置。9. A magnetic flux density measuring means for measuring the magnetic flux density generated by the permanent magnet is provided, and the temperature control mechanism is such that the magnetic flux density generated by the permanent magnet is relative to a preset magnetic flux density. 8. The gyrotron device according to claim 7, wherein the temperature of the permanent magnet is adjusted so as to be within ± 0.2%.
石の少なくとも一方を冷却する冷却手段を設けたことを
特徴とする請求項1ないし3、または5ないし9のいず
れかに記載のジャイロトロン装置。Gyrotron apparatus according to any one of claims 10] to 3 or 5, claims 1, characterized in that a cooling means for cooling at least one of the electron gun portion or electromagnets gyrotron 9.
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