JP3414660B2 - ジャイロトロン装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ジャイロトロン
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図８は、特開平５６−１０２０４５号公
報で開示されたジャイロトロン装置である。図８におい
て、１はジャイロトロン管であって、電子銃２とキャビ
ティ３とコレクタ４と出力窓５とを軸方向の一端側より
他端側に順に備える。電子銃２はカソード２ａと電子放
出部２ｂと第１アノード２ｃと第２アノード２ｄとより
構成される。電子銃２と出力窓５との間におけるジャイ
ロトロン管１の内部空間は真空雰囲気である。６は電子
銃２より真空中に放出された電子ビーム、７は電子銃２
側でジャイロトロン管１の周囲に配置された電子銃電磁
石、８はキャビティ３側でジャイロトロン管１の周囲に
配置された主電磁石、９は電子ビーム６より放出された
高周波である。

【０００３】次に、前記ジャイロトロン装置の動作を説
明する。電子銃２の電子放出部２ｂから放出された電子
ビーム６は、カソード２ａと第１アノード２ｃとの間の
電界により加速されるとともに、電子銃電磁石７により
第２アノード２ｄ側に行くに従い徐々に強くなる形態に
発生された磁場中を旋回運動しながら軸方向にドリフト
する。さらに、電子ビーム６は主電磁石８の強力な磁場
によって圧縮される。この圧縮により、電子ビーム６
は、主電磁石８による磁場に対する垂直方向速度を増大
させ、平行方向速度を減少させながら、キャビティ３に
入る。主電磁石８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ビーム６は、円筒状空洞であ
るキャビティ３における固有モードの高周波電磁場と相
互作用し、電子ビーム６の磁場に対する垂直方向の速度
成分によるエネルギーの一部が高周波エネルギーに変換
される。キャビティ３における相互作用を終えた電子ビ
ーム６は、コレクタ４側に行くに従い徐々に弱くなる磁
場中を旋回運動しながらコレクタ４に回収される。そし
て、キャビティ３で励起された高周波９は、出力窓５を
透過して外部に取り出される。

【０００４】キャビティ３における固有モードの電磁場
の共振角周波数をω、固有モードの軸方向波数をＫｚ、
キャビティ３における電子の軸方向速度をＶｚ、高調波
次数Ｓ、相対的効果を考慮した電子のサイクロトロン角
周波数をΩ_０とすると、キャビティ３において電子ビー
ム６のエネルギーが高周波のエネルギーに効率良く変換
されるのは、次式（１）が成立する時である。 ω−Ｋｚ・Ｖｚ＞Ｓ・Ω_０…………（１） Ω_０は電子の電荷をｅ（絶対値）、キャビティ３での軸
方向磁束密度をＢ、相対的計数をγ、電子の静止質量を
Ｍ_０とすると、次式（２）で与えられる。 Ω_０＝ｅ・Ｂ／γ・Ｍ_０……………（２） このように、ジャイロトロン装置では、磁場が本質的な
役割を果たすので、磁場の形状により、ジャイロトロン
管１の大きさとジャイロトロン装置の大きさとが決定さ
れる。電子銃電磁石７や主電磁石８で発生した磁場分布
は、図９に示すように、Ｂｚ＝０にならず、Ｂｚ＝へ長
く尾を引いて漸近する。このため、コレクタ４が長くな
る。

【０００５】

【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、電子銃電磁石７や
主電磁石８には超伝導電磁石または常電導電磁石又はそ
の両方を用いた電磁石が使用されており、電子ビーム６
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せていた。前記（１）式、
（２）式から分かるように、高周波数の発振を得るに
は、キャビティ３内で高磁場が必要である。例えば３０
ＧＨｚ程度以上の発振を得る場合は、主電磁石８には超
伝導電磁石が利用されることが多い。しかし、超伝導電
磁石は一般には高価であり、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。また、磁石などが大きくなるため、ジャ
イロトロン装置全体が大型になるという問題があった。

【０００６】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、小型で、ランニングコストを極
めて安くすると共に、操作性を容易にし信頼性を向上す
ることができるジャイロトロン装置を得ることを目的と
する。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るジ
ャイロトロン装置は、電子銃、キャビティ、コレクタ、
出力窓が一端より他端側に順に設けられたジャイロトロ
ン管と、このジャイロトロン管を同心状に囲む筒状に形
成されてジャイロトロン管の動作に必要な軸方向磁場を
発生する永久磁石と、この永久磁石とジャイロトロン管
との間に配置されて永久磁石の磁場を補正する電磁石
と、コレクタに対する冷却構造とを備える一方、この冷
却構造がジャイロトロン管と永久磁石との間に円筒状に
設けられるとともに周方向に２ｎ分割されており、この
２ｎ分割された冷却構造は冷媒をｎ回往復させる構造で
あることを特徴とする。

【０００８】

【０００９】請求項２の発明に係るジャイロトロン装置
は、請求項１に記載の冷却構造が水冷式であることを特
徴とする。

【００１０】請求項３の発明に係るジャイロトロン装置
は、請求項１に記載のジャイロトロン管を挿入する永久
磁石の軸上空間部の直径は電子銃部側が大きく、それ以
外が小さいことを特徴とする。

【００１１】請求項４の発明に係るジャイロトロン装置
は、請求項１に記載のジャイロトロン管を挿入する永久
磁石の軸上空間部の直径は電子銃部側が小さく、それ以
外が大きい一方、当該小さな直径の軸上空間部と電子銃
との間には絶縁材料を設けたことを特徴とする。

【００１２】 請求項５の発明に係るジャイロトロン装置
は、請求項１に記載の永久磁石がコレクタ側の端部に磁
性フランジを有し、他端部に磁性フランジを備えない一
方、この永久磁石の磁性フランジがジャイロトロン管に
おけるコレクタの中間外周面より環状に突設された非磁
性フランジにボルトにより固定されたことで、永久磁石
がジャイロトロン管の周囲に同心状に取り付けられたこ
とを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１〜図２はこの
発明の実施の形態１を示し、図１はジャイロトロン装置
を軸方向に切断した断面図、図２は永久磁石群２０を軸
方向に切断した断面図であるなお、図２ではＮ，Ｓが記
載されている部分より断面線を省略して図の簡素化を図
った。

【００１４】図１において、１４はジャイロトロン管１
に形成されたアノードである。１９はジャイロトロン管
１の電子銃２とコレクタ４の中間部までの周囲を覆う筒
状の永久磁石ユニットであって、ジャイロトロン管１の
軸方向全長にわたり、ジャイロトロン管１の発振動作に
必要な磁場の大部分を発生する。２０は永久磁石ユニッ
ト１９の主体である円筒形の永久磁石群、２１は永久磁
石ユニット１９にジャイロトロン管１を挿入するために
形成された軸上空間部であって、その直径は例えば８５
ｍｍ以下である。２２は永久磁石ユニット１９の両端部
に設けられた鉄のような磁性材料よりなる磁性フランジ
である。２３はジャイロトロン管１のコレクタ４の中間
外周面より環状に突設された銅またはステンレスのよう
な非磁性材料よりなる非磁性フランジである。そして、
ジャイロトロン管１が軸上空間部２１に挿入され、永久
磁石ユニット１９の一端の磁性フランジ２２が非磁性フ
ランジ２３に図外のボルトにより固定されることによ
り、永久磁石ユニット１９がジャイロトロン管１の周囲
に同心状に取付けられる。２４はキャビティ３に磁場強
度のフラット部（図６参照）を作るための隙間であっ
て、永久磁石ユニット１９の軸上で相対峙した一対の永
久磁石群２０の間に設定される。

【００１５】３０は永久磁石ユニット１９の磁場を補正
する第１電磁石であって、ジャイロトロン管１と永久磁
石ユニット１９との間においてキャビティ３の付近に配
置される。そして、永久磁石ユニット１９と電磁石３０
との両方がジャイロトロン管１の発振動作に必要な軸方
向の磁束密度をキャビティ３の内部に発生する。５０は
永久磁石ユニット１９の磁場を補正する第２電磁石であ
り、ジャイロトロン管１と永久磁石ユニット１９との間
において電子放出部２ｂの付近に配置され、永久磁石ユ
ニット１９とともに電子銃２の動作に必要な軸方向磁束
密度を電子放出部２ｂの付近に発生する。

【００１６】３１はコレクタ４を冷却する冷却構造であ
って、軸上空間部２１において第１電磁石３０と非磁性
フランジ２３との間におけるジャイロトロン管１の周囲
を密封状に覆う通路を形成する筒状の通路ケーシング３
２と、通路ケーシング３２の開口部に密封状に結合され
た非磁性フランジ２３と、ジャイロトロン管１の外周面
とにより区画形成される。３３は冷却構造３１に冷媒と
しての水を供給する入口３３は冷却構造３１からの水を
外部に排出する出口である。入口３３および出口３４は
永久磁石ユニット１９より外側に突出するように非磁性
フランジ２３に設けられる。

【００１７】永久磁石群２０は、例えば、雑誌「Intern
ational Journal of Infrared andMillimeter 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良いし、図２のａ図に示す台
形状の磁石切片２５を複数個各々径方向に磁化した後に
ドーナツ状にエポキシ樹脂で組み合わせることにより、
図２のｂ図に示す外部形状及び内部形状が多角形または
円形で磁化方向が略径方向の筒状磁石２６ａ〜２６ｈを
構成し、各筒状磁石２６ａ〜２６ｈを軸方向に複数個配
置して筒状の群を一体に形成する構成でも良い。この筒
状の永久磁石群２０は、鉄のような磁性覆体が外周面に
付けられるとともに、磁性フランジ２２が両端部に付け
られることにより、永久磁石群２０の磁力線が外周方向
に漏れないような筒状の永久磁石ユニット１９を形成す
る。なお、円筒状における中心である軸Ｚ上で相対峙す
る一対の永久磁石群２０のうちの一方は筒状磁石２６ａ
〜２６ｄの集合に相当し、他方の永久磁石２０は筒状磁
石２６ｅ〜２６ｈの集合である。

【００１８】実施の形態１の動作について説明する。例
えば、電子ビーム６の加速電圧がＶｂ＝２０ｋＶのと
き、γ＝１．０４であり、２倍高調波発振で周波数２８
ＧＨｚの発振を得るためには（１）式でＳ＝２であるか
ら、（１）式と（２）式とより、キャビティ３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。そのうちの例えば５ｋＧを永久磁石ユニット
１９によって発生させ、残りの約０．２ｋＧを第１・第
２電磁石３０，５０で発生させれば、第１・第２電磁石
３０，５０の外側直径及び軸上空間部２１の直径を小さ
くすることができ、励磁電源は小型でもよく、消費電力
は少なくて済む。

【００１９】電子銃２の電子放出部２ｂから放出される
電子ビーム６の特性は、電子ビーム６の加速電圧やビー
ム電流値の他に、電子銃２の付近での磁束密度によって
も変化し、キャビティ３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は周知である。したがって、実
施の形態１では、永久磁石ユニット１９以外に電磁石５
０も設置したので、ジャイロトロン管１の電子銃２の磁
束密度も微調整できる。

【００２０】また、特開平９−１９０７７０号で開示さ
れたように、ジャイロトロン管の外側に電磁石に代えて
永久磁石ユニットを配置したジャイロトロン装置は知ら
れているが、係る従来の永久磁石ユニットで前記約５．
２ｋＧの軸方向磁束密度の全部を発生する場合、軸上空
間部の直径は１００ｍｍ以上必要である。そして、直径
１００ｍｍ以上の軸上空間部に約５ｋ．２Ｇの磁場を発
生させるのは、例えば、永久磁石群にネオジウム系磁石
を用いた場合、永久磁石群の重さは約２００ｋｇ程度と
なり、永久磁石ユニット１９の重さは６００ｋｇを超え
るものになる。これに対し、実施の形態１のように、永
久磁石ユニット１９と第１・第２電磁石３０，５０とを
併用し、永久磁石ユニット１９が５ｋＧを発生し、第１
・第２電磁石３０，５０が約０．２ｋＧを発生するよう
にすれば、軸上空間部２１が直径８５ｍｍ以下に設定で
きる。このため、実施の形態１では、永久磁石群２０に
ネオジウム系磁石を用いた場合でも、永久磁石群２０の
重さは１００ｋｇ程度であり、永久磁石ユニット１９の
重さでも３００ｋｇ以下にすることができ、ジャイロト
ロン装置を非常に小型化かつ軽量化することができた。

【００２１】また、実施の形態１では、冷却構造３１が
ジャイロトロン管１と永久磁石ユニット１９との間に配
置され、冷却構造３１に対する水の入口３３および出口
３４が永久磁石ユニット１９より外側に設けられたの
で、軸上空間部２１の直径を可及的に小さくして、ジャ
イロトロン装置全体の小型化が図れた。

【００２２】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２に係る冷却構造３１Ａを図１のＡ−Ａ線に沿い切断
した断面図である。この実施の形態２は、冷却構造３１
Ａが円周上に２ｎ分割（ｎは自然数）されたことにより
小型でコレクタ４を効率良く冷却するようにした特徴が
ある。例えば、ｎ＝１のとき、冷却構造３１Ａは円周上
に２分割される。

【００２３】図３のａ図は、ジャイロトロン管１の外周
面と通路ケーシング３２の内周面との間に２枚の仕切り
３６を入れ、水が冷却構造３１Ａを上下に１回往復する
形態である。そして、入口３３より入った水は、冷却構
造３１Ａの第１通路３５ａを電子銃２の側に流れながら
コレクタ４の１／２面を冷却した後、冷却構造３１Ａの
第２通路３５ｂに回り込む。この水は、第２通路３５ｂ
を出力窓５の側に流れながらコレクタ４の残りの面を冷
却した後、出口３４より冷却構造３１Ａの外部に出る。

【００２４】図３のｂ図は、ジャイロトロン管１の外周
面と通路ケーシング３２の内周面との間に４枚の仕切り
３６を入れ、水が冷却構造３１Ａを上下に２回往復する
形態である。そして、入口３３より入った水は、冷却構
造３１Ａの第１通路３５ｃを電子銃２の側に流れながら
コレクタ４の１／４面を冷却した後、冷却構造３１Ａの
第２通路３５ｄに回り込む。引き続き、水は、第２通路
３５ｄを出力窓５の側に流れながらコレクタ４の上記と
は別の１／４面を冷却した後、冷却構造３１Ａの第３通
路３５ｅに回り込む。それから、水は、冷却構造３１Ａ
の第３通路３５ｅを電子銃２の側に流れながらコレクタ
４の上記それぞれとは別の１／４面を冷却した後、冷却
構造３１Ａの第４通路３５ｆに回り込む。さらに、水
は、第４通路３５ｆを出力窓５の側に流れながらコレク
タ４の残りの１／４面を冷却した後、出口３４より冷却
構造３１Ａの外部に出る。

【００２５】要するに、実施の形態２によれば、水が２
ｎ分割された冷却構造３１Ａをｎ回往復する１往復あた
り、コレクタ４の１／ｎ面を冷却する。こうすることに
より、永久磁石ユニット１９の軸上空間部２１を広げる
ことなく、コレクタ４を効率良く冷却することができ
た。なお、図３において、仕切り３６は第１〜第３通路
３５ａ〜３５ｆに水を通すための開口を備えることは勿
論である。また、電子銃２、コレクタ４、入口３３、出
口３４は図１を参照のこと。

【００２６】上記実施の形態１，２ではコレクタ４を水
で冷却したが、前記冷却構造３１，３１Ａと入口３３お
よび出口３４を用いて、水以外の流体冷媒または気体冷
媒または空気によりコレクタ４を冷却することも可能で
ある。しかし、水を用いた場合は、それ以外の冷媒を使
用した場合に比べ、冷却性能とランニングコストとが最
良である。

【００２７】実施の形態３．実施の形態１では永久磁石
ユニット１９の軸上空間部２１の直径を軸方向にわたり
同一としたが、場所により、図４のように軸上空間部の
直径を変更しても良い。図４はこの発明の実施の形態３
に係るジャイロトロン装置を軸方向に切断した断面図で
ある。図４において、ジャイロトロン管１の電子銃２側
における軸上空間部２１Ａの直径は８５ｍｍ、キャビテ
ィ３とコレクタ４との側における軸上空間部２１Ｂの直
径は７５ｍｍ以下にそれぞれ設定している。これによ
り、軸上空間部２１Ｂの直径が小さくなり、永久磁石ユ
ニット１９をより小型化することができる。軸上空間部
２１Ａの直径が軸上空間部２１Ｂの直径より大きいの
で、高電圧が印加される電子銃２から永久磁石ユニット
１９への絶縁距離を確保できた。なお、図４において、
軸上空間部２１Ｂが大気雰囲気であることは勿論であ
る。

【００２８】実施の形態４．図５はこの発明の実施の形
態４に係るジャイロトロン装置を軸方向に切断した断面
図である。実施の形態４は実施の形態３と逆の場合であ
る。即ち、図５において、電子銃２側の軸上空間部２１
Ｃの直径がキャビティ３とコレクタ４との側の軸上空間
部２１Ｄの直径よりも小寸法に設定された場合である。
この場合、軸上空間部２１Ｃと電子銃２との間に絶縁材
料３７を設けることにより、実施の形態３と同様の効果
を奏することができた。なお、図５において、軸上空間
部２１Ｄが大気雰囲気であることは勿論である。

【００２９】実施の形態５．図６はこの発明の実施の形
態５に係る磁性フランジ２２の厚さを変えた時に、永久
磁石ユニット１９による磁場分布がどのように変化する
かを示した特性図である。図６において、横軸は永久磁
石ユニット１９のＺ軸である軸上の距離Ｚ、縦軸は軸上
の磁場強度Ｂｚである。Ｚ＝０は永久磁石ユニット１９
の軸方向幅の中心で、ジャイロトロン管１のキャビティ
３のほぼ中心と一致している。磁性フランジ２２の厚さ
が厚くなるほど、逆極性磁場の最大値が大きくなり、Ｂ
ｚ≒０へ漸近する距離ＺがＺ＝０へ近づく。また、Ｂｚ
＞０からＢｚ＜０即ち、逆極性磁場へ向うＢｚ＞０の部
分の傾きが急になる（ｄＢｚ／ｄＺ）。なお、図６にお
いて、横軸に示す符号Ｆ１，Ｆ２は、図１に示すＦ１，
Ｆ２に相当する位置である。また、実線Ｌ１は磁性フラ
ンジ２２の厚さが厚い場合、点線Ｌ２は磁性フランジ２
２が薄い場合である。

【００３０】ジャイロトロン装置では、電子ビーム６が
コレクタ４に全て回収されず、この回収されなかった電
子ビーム６がコレクタ４を通過して出力窓５側へ来たり
または出力窓５に衝突したりする、迷走電子の存在は周
知である。その原因の１つは、図４に示したＢｚ＝０へ
長く尾を引いて残る磁場である。従って、残る磁場が大
きいと、コレクタ４を長くしなければならず、ジャイロ
トロン管１が長くなってしまう。これに対し、実施の形
態５は、磁性フランジ２２をジャイロトロン管１のコレ
クタ４側に設けることで、Ｂｚ＝０へ漸近する距離Ｚを
小さくすることができ、コレクタ４を小さくすることが
できた。

【００３１】また、カソード２ａ側の端面について説明
する。電子放出部２ｂから放出される電子ビーム６はで
きる限り同じ強さの磁場強度の場所から放出される方
が、特性の一様な電子ビーム６が得られ、ジャイロトロ
ン装置の効率を上げることができる。よって、磁性フラ
ンジ２２の厚さが薄いほど、｜ｄＢｚ／ｄＺ｜が小さく
なり、カソード２ａの電子放出部２ｂ上での磁場変化は
小さくなり、特性の一様な電子ビーム６が保たれる効果
がある。又、永久磁石ユニット１９の長さも磁性フラン
ジ２２の厚さが薄くなった分だけ短くなり、又、軽くな
る。

【００３２】また、図６を考察するに、前記実施の形態
３，４の図４，５に示すように、磁性フランジ２２が永
久磁石ユニット１９の一端部に設けられ、磁性フランジ
２２が永久磁石ユニット１９の他端部に設けられない場
合は、コレクタ４に要する長さが短くなり、ジャイロト
ロン管１が短くなる効果がある。また、カソード２ａの
電子放出部２ｂの磁場変化が小さくなり、特性の一様な
電子ビーム６を得る効果と永久磁石ユニット１９を小さ
くする効果とがある。

【００３３】実施の形態６．例えば特開平８−６４１４
２号公報で開示されたように、ジャイロトロン装置の永
久磁石ユニットは、台形状の磁石切片を複数個各々径方
向に磁化した後にドーナツ状に組み合わせて筒状磁石を
構成し、この筒状磁石を軸方向に複数個配置して筒状の
群を一体に形成する構成であった。しかし、この従来の
永久磁石ユニットは、製作上、台形状の磁石切片を各々
磁化させる方式を取っていた。こうして製作された永久
磁石は製作工程が煩雑であることや、強く磁化された永
久磁石を取り扱う危険があるといった問題点があった。
このような問題点を解決するのが実施の形態６である。
図７はこの発明の実施の形態６に係る永久磁石群２０Ａ
を軸方向に切断した断面図である。図７において、軸上
空間部２１の直径が８５ｍｍ以下のように、永久磁石群
２０Ａの直径が小さい場合、上記のように分割された磁
石切片を磁化後にドーナツ状に組み合わせる必要はな
く、ドーナツ状の一体物のままの磁性体を磁化すれば、
複数個の筒状磁石２７ａ〜２７ｉが形成できる。そし
て、各筒状磁石２７ａ〜２７ｉを軸方向に複数個配置し
て筒状の永久磁石群２０Ａを一体に形成すれば、上記の
ように分割された磁石切片を磁化後にドーナツ状に組み
合わせる場合に比べて、煩雑な製作工程や作業の危険性
を軽減でき、また、低コスト化が可能である。また、磁
化方向がＺ軸と平行する方向の筒状永久磁石２７ｅは図
１の隙間２４に相当する個所に設けられる。この筒状永
久磁石２７ｅと隣接する筒状永久磁石２７ｄ，２７ｆと
の間にエアーギャップ２８ａ，２８ｂを持たせたり、図
外の磁極片を挿入しても良い。なお、図７において、実
線の矢印は磁化の方向を示し、矢印の先端側がＮ極、矢
印の後端側がＳ極である。図７では、実線の矢印が記載
された部分より断面線を省略して図の簡素かを図った。

【００３４】なお、実施の形態１，３，４の永久磁石ユ
ニット１９の作る磁場分布は、図６に示すように、ジャ
イロトロン管１のコレクタ４と出力窓５との間で磁場の
極性が逆転する特徴がある。

【００３５】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ジャイロトロン管の外側に電磁石が配置され、その
電磁石の外側に永久磁石が配置されたので、電磁石が永
久磁石により発生されたジャイロトロン管の動作に必要
な軸方向磁場を補助することにより、電磁石が肉薄化で
き、ジャイロトロン管と電磁石とを挿入するために永久
磁石に設けられる軸上空間部の直径が小さくなり、ジャ
イロトロン管およびジャイロトロン装置が小型化でき
る。また、電磁石が永久磁石による軸方向磁場を補助す
るので、電磁電力が少なくて済み、ランニングコストが
安くなると共に、操作性が容易になる。よって、ジャイ
ロトロン装置の信頼性が向上できる。また、コレクタに
対する冷却構造がジャイロトロン管と永久磁石との間に
円筒状に設けられたので、冷却構造がジャイロトロン管
と永久磁石との間の空間における電磁石の設けられない
余剰スペースに配置できる。また、上記円筒状の冷却構
造が周方向に２ｎ分割されており、この２ｎ分割された
冷却構造は冷媒をｎ回往復させる構造であるので、冷媒
が２ｎ分割された冷却構造の内部を通過する流速が上が
ることにより、コレクタに対する冷却効率が良くなる。

【００３６】

【００３７】請求項２の発明に係るジャイロトロン装置
は、冷却構造が水冷式であるので、冷却性能とランニン
グコストとが最良である。

【００３８】請求項３の発明によれば、ジャイロトロン
管を挿入する永久磁石の軸上空間部の直径は電子銃部側
が大きく、それ以外が小さいので、また、請求項４の発
明によれば、ジャイロトロン管を挿入する永久磁石の軸
上空間部の直径は電子銃部側が小さく、それ以外が大き
い一方、当該小さな直径の軸上空間部と電子銃との間に
は絶縁材料を設けたので、高電圧が印加される電子銃と
永久磁石との絶縁距離が確保できる。

【００３９】請求項５の発明によれば、永久磁石がコレ
クタ側の端部に磁性フランジを有し、他端部には磁性フ
ランジを備えない一方、この永久磁石の磁性フランジが
ジャイロトロン管におけるコレクタの中間外周面より環
状に突設された非磁性フランジにボルトにより固定され
たことで、永久磁石がジャイロトロン管の周囲に同心状
に取り付けられたので、磁場分布がジャイロトロン管の
動作に適した形状に形成できる。また、永久磁石の磁性
フランジがジャイロトロン管の非磁性フランジにボルト
により固定されたので、永久磁石とジャイロトロン管と
を同心状に取り付ける調整を適切に行うことができる。

【００４０】

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１に係るジャイロトロ
ン装置の断面図。

【図２】 同実施の形態１に係る永久磁石群の断面図。

【図３】 この発明の実施の形態２に係る冷却構造の断
面図。

【図４】 この発明の実施の形態３に係るジャイロトロ
ン装置の断面図。

【図５】 この発明の実施の形態４に係るジャイロトロ
ン装置の断面図。

【図６】 この発明の実施の形態５に係る磁場分布を示
す特性図。

【図７】 この発明の実施の形態６に係る永久磁石群の
断面図。

【図８】 従来のジャイロトロン装置の断面図。

【図９】 従来の磁場分布を示す特性図。

【符号の説明】

１ ジャイロトロン管、２ 電子銃、３ キャビティ、
４ コレクタ、５ 出力窓、６ 電子ビーム、１９ 永
久磁石ユニット、２０ 永久磁石群、２２ 磁性フラン
ジ、２７ａ〜２７ｉ 筒状磁石、３０ 第１電磁石、３
１ 冷却構造、５０ 第２電磁石。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 23/033 H01J 25/00 H01J 25/42

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子銃、キャビティ、コレクタ、出力窓
   が一端より他端側に順に設けられたジャイロトロン管
   と、このジャイロトロン管を同心状に囲む筒状に形成さ
   れてジャイロトロン管の動作に必要な軸方向磁場を発生
   する永久磁石と、この永久磁石とジャイロトロン管との
   間に配置されて永久磁石の磁場を補正する電磁石と、コ
   レクタに対する冷却構造とを備える一方、この冷却構造
   がジャイロトロン管と永久磁石との間に円筒状に設けら
   れるとともに周方向に２ｎ分割されており、この２ｎ分
   割された冷却構造は冷媒をｎ回往復させる構造であるこ
   とを特徴とするジャイロトロン装置。但し、ｎは自然数
   である。
2. 【請求項２】 冷却構造が水冷式であることを特徴とす
   る請求項１記載のジャイロトロン装置。
3. 【請求項３】 ジャイロトロン管を挿入する永久磁石の
   軸上空間部の直径は電子銃部側が大きく、それ以外が小
   さいことを特徴とする請求項１記載のジャイロトロン装
   置。
4. 【請求項４】 ジャイロトロン管を挿入する永久磁石の
   軸上空間部の直径は電子銃部側が小さく、それ以外が大
   きい一方、当該小さな直径の軸上空間部と電子銃との間
   には絶縁材料を設け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。
5. 【請求項５】 永久磁石がコレクタ側の端部に磁性フラ
   ンジを有し、他端部に磁性フランジを備えない一方、こ
   の永久磁石の磁性フランジがジャイロトロン管における
   コレクタの中間外周面より環状に突設された非磁性フラ
   ンジにボルトにより固定されたことで、永久磁石がジャ
   イロトロン管の周囲に同心状に取り付けられたことを特
   徴とする請求項１記載のジャイロトロン装置。