JP3444999B2 - ジャイロトロン装置 - Google Patents
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
- H01J23/10—Magnet systems for directing or deflecting the discharge along a desired path, e.g. a spiral path
-
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- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
- H01J25/025—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、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、マイクロ波または
ミリ波を発生するジャイロトロン装置に関するものであ
る。
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、マイクロ波または
ミリ波を発生する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４９は例えば特開昭５６−１０２０４
５号公報に示された従来のジャイロトロン装置を示す構
成図であり、図において、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２
００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１００と、電子ビー
ムに旋回運動を与えるため、ジャイロトロン１００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。
５号公報に示された従来のジャイロトロン装置を示す構
成図であり、図において、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２
００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１００と、電子ビー
ムに旋回運動を与えるため、ジャイロトロン１００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。
【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、電子の垂直速度
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。
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、電子の垂直速度
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。
【０００４】
【数１】
【０００５】ここで、ωは空胴共振器６の固有モードの
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） 式（１）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、式（１）の右辺が左辺より僅かに小さ
い時である。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。
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） 式（１）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、式（１）の右辺が左辺より僅かに小さ
い時である。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。
【０００６】
【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いるので、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。式（１）、（２）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点が
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、
電磁石や励磁電源に冷却水を流す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点
があった。
装置は以上のように構成されているので、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。式（１）、（２）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点が
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、
電磁石や励磁電源に冷却水を流す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点
があった。
【０００７】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の維持と操
作性を容易にするとともに、電磁石の励磁電源を小型化
し、ランニングコストを極めて安く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。
ためになされたもので、ジャイロトロン装置の維持と操
作性を容易にするとともに、電磁石の励磁電源を小型化
し、ランニングコストを極めて安く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。
【０００８】
【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、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を併用した磁場
発生装置で行い、各ジャイロトロン装置の空胴共振器に
おける磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微調整
電磁石を設置し、ジャイロトロン装置の出力窓からの出
力を検出する出力検出器と、この検出信号を、主磁場微
調整電磁石に電流を流す電源の制御回路にフィードバッ
クし、出力が最大出力または予め設定した出力となるよ
うに、電磁石に流れる電流を調節し、電磁石が発生する
磁場を調節するフィードバック手段とを設置したもので
ある。
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を併用した磁場
発生装置で行い、各ジャイロトロン装置の空胴共振器に
おける磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微調整
電磁石を設置し、ジャイロトロン装置の出力窓からの出
力を検出する出力検出器と、この検出信号を、主磁場微
調整電磁石に電流を流す電源の制御回路にフィードバッ
クし、出力が最大出力または予め設定した出力となるよ
うに、電磁石に流れる電流を調節し、電磁石が発生する
磁場を調節するフィードバック手段とを設置したもので
ある。
【０００９】
請求項２の発明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を併用した磁場発生装置で行い、
ジャイロトロン装置の電子銃のカソード上の電子放出部
における磁束密度の軸方向の分布を調整する電子銃磁場
微調整電磁石を設置し、ジャイロトロン装置の出力窓か
らの出力を検出する出力検出器と、この検出信号を、電
子銃磁場微調整電磁石に電流を流す電源の制御回路にフ
ィードバックし、出力が最大出力または予め設定した出
力となるように、電磁石に流れる電流を調節し、電磁石
が発生する磁場を調節するフィードバック手段とを設置
したものである。
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を併用した磁場発生装置で行い、
ジャイロトロン装置の電子銃のカソード上の電子放出部
における磁束密度の軸方向の分布を調整する電子銃磁場
微調整電磁石を設置し、ジャイロトロン装置の出力窓か
らの出力を検出する出力検出器と、この検出信号を、電
子銃磁場微調整電磁石に電流を流す電源の制御回路にフ
ィードバックし、出力が最大出力または予め設定した出
力となるように、電磁石に流れる電流を調節し、電磁石
が発生する磁場を調節するフィードバック手段とを設置
したものである。
【００１０】
請求項３の発明に係るジャイロトロン装置
は、各ジャイロトロン装置に対し、ジャイロトロンを構
成する主要部分において、絶縁体と金属とを接合する主
要材料を全て非磁性体材料で構成したものである。
は、各ジャイロトロン装置に対し、ジャイロトロンを構
成する主要部分において、絶縁体と金属とを接合する主
要材料を全て非磁性体材料で構成したものである。
【００１１】
請求項４の発明に係るジャイロトロン装置
は、電子銃を構成する部品の接合部の主要材料を全て非
磁性体材料で構成したものである。
は、電子銃を構成する部品の接合部の主要材料を全て非
磁性体材料で構成したものである。
【００１２】
請求項５の発明に係るジャイロトロン装置
は、ジャイロトロンを構成する部品の絶縁体に、非磁性
金属部に直接接合できる絶縁体材料を使用したものであ
る。
は、ジャイロトロンを構成する部品の絶縁体に、非磁性
金属部に直接接合できる絶縁体材料を使用したものであ
る。
【００１３】
請求項６の発明に係るジャイロトロン装置
は、各ジャイロトロン装置における磁場発生装置に枠を
設置し、かつ磁場発生装置が発生する磁束密度の少なく
とも５ガウス以上である領域が、枠内に存在するように
したものである。
は、各ジャイロトロン装置における磁場発生装置に枠を
設置し、かつ磁場発生装置が発生する磁束密度の少なく
とも５ガウス以上である領域が、枠内に存在するように
したものである。
【００１４】
請求項７の発明に係るジャイロトロン装置
は、各ジャイロトロン装置における磁場発生装置に枠を
設置し、かつ磁場発生装置を構成する永久磁石が発生す
る磁束密度の少なくとも５ガウス以上である領域が、枠
内に存在するようにしたものである。
は、各ジャイロトロン装置における磁場発生装置に枠を
設置し、かつ磁場発生装置を構成する永久磁石が発生す
る磁束密度の少なくとも５ガウス以上である領域が、枠
内に存在するようにしたものである。
【００１５】
請求項８の発明に係るジャイロトロン装置
は、請求項１３または１４のジャイロトロン装置におけ
る枠の外側面に緩衝材を取り付けたものである。
は、請求項１３または１４のジャイロトロン装置におけ
る枠の外側面に緩衝材を取り付けたものである。
【００１６】
請求項９の発明に係るジャイロトロン装置
は、電子銃を構成する部品の絶縁体の両端にろう接合さ
れた磁性体材料部分が、軸方向磁場の反転する位置から
見て、空胴共振器が存在する側とは反対側に位置するよ
うにしたものである。
は、電子銃を構成する部品の絶縁体の両端にろう接合さ
れた磁性体材料部分が、軸方向磁場の反転する位置から
見て、空胴共振器が存在する側とは反対側に位置するよ
うにしたものである。
【００１７】
【００１８】
【作用】請求項１の発明におけるジャイロトロン装置
は、磁場発生装置を永久磁石と電磁石とで構成し、ジャ
イロトロンの空胴共振器における磁束密度の軸方向の分
布を調整する主磁場微調整電磁石を設置し、ジャイロト
ロンの出力を検出し、この検出信号を電磁石を励磁する
電源の制御回路にフィードバックし、主磁場微調整電磁
石に流れる電流を調整して、電磁石が発生する磁場を調
節できるようにしたことにより、励磁電源の容量を下
げ、消費電力を低減し、ランニングコストを下げること
ができ、永久磁石の発生する磁束密度の空間的不均一性
を補償するとともに、電子ビームの加速電圧に応じて磁
束密度を微調整することができるようになり、ジャイロ
トロンの発振出力を自動的に最大出力、あるいは予め設
定した出力にできるようになる。
は、磁場発生装置を永久磁石と電磁石とで構成し、ジャ
イロトロンの空胴共振器における磁束密度の軸方向の分
布を調整する主磁場微調整電磁石を設置し、ジャイロト
ロンの出力を検出し、この検出信号を電磁石を励磁する
電源の制御回路にフィードバックし、主磁場微調整電磁
石に流れる電流を調整して、電磁石が発生する磁場を調
節できるようにしたことにより、励磁電源の容量を下
げ、消費電力を低減し、ランニングコストを下げること
ができ、永久磁石の発生する磁束密度の空間的不均一性
を補償するとともに、電子ビームの加速電圧に応じて磁
束密度を微調整することができるようになり、ジャイロ
トロンの発振出力を自動的に最大出力、あるいは予め設
定した出力にできるようになる。
【００１９】
請求項２の発明におけるジャイロトロン装
置は、磁場発生装置を永久磁石と電磁石とで構成し、電
子銃のカソード上の電子放出部における磁束密度の軸方
向の分布を調整する電子銃磁場微調整電磁石を設置し、
ジャイロトロンの出力を検出し、この検出信号を電子銃
磁場微調整電磁石に電流を流す電源の制御回路にフィー
ドバックさせることにより、励磁電源の容量を下げ、消
費電力を低減し、ランニングコストを下げることができ
る。全軸方向磁束密度を増減する、あるいは磁束密度の
軸方向の分布を整形できるようになる。電磁石に流れる
電流を調節し、電磁石が発生する磁場を調節することが
できるようになる。
置は、磁場発生装置を永久磁石と電磁石とで構成し、電
子銃のカソード上の電子放出部における磁束密度の軸方
向の分布を調整する電子銃磁場微調整電磁石を設置し、
ジャイロトロンの出力を検出し、この検出信号を電子銃
磁場微調整電磁石に電流を流す電源の制御回路にフィー
ドバックさせることにより、励磁電源の容量を下げ、消
費電力を低減し、ランニングコストを下げることができ
る。全軸方向磁束密度を増減する、あるいは磁束密度の
軸方向の分布を整形できるようになる。電磁石に流れる
電流を調節し、電磁石が発生する磁場を調節することが
できるようになる。
【００２０】
請求項３の発明におけるジャイロトロン装
置は、ジャイロトロン全体あるいはジャイロトロンの電
子銃を構成している主要部材に磁性体材料を用いないよ
うにすることにより、磁場発生装置が発生する磁束密
度、または磁束密度分布を乱さないようになる。
置は、ジャイロトロン全体あるいはジャイロトロンの電
子銃を構成している主要部材に磁性体材料を用いないよ
うにすることにより、磁場発生装置が発生する磁束密
度、または磁束密度分布を乱さないようになる。
【００２１】
請求項４の発明におけるジャイロトロン装
置は、ジャイロトロン全体あるいはジャイロトロンの電
子銃を構成している主要部材に磁性体材料を用いないよ
うにすることにより、磁場発生装置が発生する磁束密
度、または磁束密度分布を乱さないようになる。
置は、ジャイロトロン全体あるいはジャイロトロンの電
子銃を構成している主要部材に磁性体材料を用いないよ
うにすることにより、磁場発生装置が発生する磁束密
度、または磁束密度分布を乱さないようになる。
【００２２】
請求項５の発明におけるジャイロトロン装
置は、ジャイロトロン全体あるいはジャイロトロンの電
子銃を構成している主要部材に磁性体材料を用いないこ
とにより、磁場発生装置が発生する磁束密度、または磁
束密度分布を乱さないようになる。
置は、ジャイロトロン全体あるいはジャイロトロンの電
子銃を構成している主要部材に磁性体材料を用いないこ
とにより、磁場発生装置が発生する磁束密度、または磁
束密度分布を乱さないようになる。
【００２３】
請求項６の発明におけるジャイロトロン装
置は、永久磁石と電磁石で構成された磁場発生装置に
枠、または枠とその外側面に緩衝材を設置することによ
り、磁場発生装置から常時発生されている磁場による危
険および不都合を防止するようになる。
置は、永久磁石と電磁石で構成された磁場発生装置に
枠、または枠とその外側面に緩衝材を設置することによ
り、磁場発生装置から常時発生されている磁場による危
険および不都合を防止するようになる。
【００２４】
請求項７の発明におけるジャイロトロン装
置は、永久磁石と電磁石で構成された磁場発生装置に
枠、または枠とその外側面に緩衝材を設置することによ
り、磁場発生装置から常時発生されている磁場による危
険および不都合を防止するようになる。
置は、永久磁石と電磁石で構成された磁場発生装置に
枠、または枠とその外側面に緩衝材を設置することによ
り、磁場発生装置から常時発生されている磁場による危
険および不都合を防止するようになる。
【００２５】
請求項８の発明におけるジャイロトロン装
置は、永久磁石と電磁石で構成された磁場発生装置に
枠、または枠とその外側面に緩衝材を設置することによ
り、磁場発生装置から常時発生されている磁場による危
険および不都合を防止するようになる。
置は、永久磁石と電磁石で構成された磁場発生装置に
枠、または枠とその外側面に緩衝材を設置することによ
り、磁場発生装置から常時発生されている磁場による危
険および不都合を防止するようになる。
【００２６】
請求項９の発明におけるジャイロトロン装
置は、電子銃を構成する部品の絶縁体の両端にろう接合
された磁性体材料部分が、軸方向磁場の反転する位置か
ら見て、空胴共振器の存在する側とは反対側に位置させ
ることにより、磁性体材料によるカソードの電子放出部
での軸方向磁場の乱れは小さく、電子放出部から放出さ
れる電子ビームに悪影響を与えないようになる。
置は、電子銃を構成する部品の絶縁体の両端にろう接合
された磁性体材料部分が、軸方向磁場の反転する位置か
ら見て、空胴共振器の存在する側とは反対側に位置させ
ることにより、磁性体材料によるカソードの電子放出部
での軸方向磁場の乱れは小さく、電子放出部から放出さ
れる電子ビームに悪影響を与えないようになる。
【００２７】
【００２８】
【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例によるジャ
イロトロン装置を示す構成図であり、図において従来の
ものと同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省
略する。２０は永久磁石であり、例えば雑誌「インター
ナショナル ジャーナル オブ インフラレッド アン
ド ミリメーター ウェイブズ(International Journal
of Infrared and MillimeterWaves)」（Vol.14, No.4,
1993, P.783 ）に示されるような方法により軸方向磁
場を発生する。また、この永久磁石２０はジャイロトロ
ン１００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、さらにこの永
久磁石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１００の発振動作
に必要な軸方向の磁束密度を空胴共振器６内に発生す
る。３１は電子銃磁場微調整電磁石である。２００は永
久磁石２０及び主磁場微調整電磁石３０、電子銃磁場微
調整電磁石３１から構成される磁場発生装置と、ジャイ
ロトロン１００からなるジャイロトロン装置を示してい
る。
ついて説明する。図１はこの発明の一実施例によるジャ
イロトロン装置を示す構成図であり、図において従来の
ものと同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省
略する。２０は永久磁石であり、例えば雑誌「インター
ナショナル ジャーナル オブ インフラレッド アン
ド ミリメーター ウェイブズ(International Journal
of Infrared and MillimeterWaves)」（Vol.14, No.4,
1993, P.783 ）に示されるような方法により軸方向磁
場を発生する。また、この永久磁石２０はジャイロトロ
ン１００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、さらにこの永
久磁石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１００の発振動作
に必要な軸方向の磁束密度を空胴共振器６内に発生す
る。３１は電子銃磁場微調整電磁石である。２００は永
久磁石２０及び主磁場微調整電磁石３０、電子銃磁場微
調整電磁石３１から構成される磁場発生装置と、ジャイ
ロトロン１００からなるジャイロトロン装置を示してい
る。
【００２９】
既に記したように、ジャイロトロン１００
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２００を効率良く運転する上で重要であ
る。前記式（１）、（２）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２００
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９の
加速電圧やビーム電流値に合わせて発振出力を調整する
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必要があり、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点がある。
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２００を効率良く運転する上で重要であ
る。前記式（１）、（２）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２００
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９の
加速電圧やビーム電流値に合わせて発振出力を調整する
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必要があり、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点がある。
【００３０】
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点は解消
する。たとえば、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
式と式（２）（γ≒１）より空胴共振器６において約５
ｋＧの軸方向磁束密度が必要である。このうちの例えば
４ｋＧを永久磁石２０によって発生させ、残りの約１ｋ
Ｇ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。さらに、上
述したように空胴共振器６内での電子と電磁場との共鳴
的相互作用には、磁場が重要な役割を担っており、ジャ
イロトロン装置２００の発振効率が最高になる磁束密度
は、電子ビーム９の加速電圧やビーム電流値に依存する
ため、空胴共振器６内の磁束密度も微調整できることが
望ましい。主磁場微調整電磁石３０はこのためのもので
ある。
両方を用いた磁場発生装置を用いるとこの問題点は解消
する。たとえば、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
式と式（２）（γ≒１）より空胴共振器６において約５
ｋＧの軸方向磁束密度が必要である。このうちの例えば
４ｋＧを永久磁石２０によって発生させ、残りの約１ｋ
Ｇ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。さらに、上
述したように空胴共振器６内での電子と電磁場との共鳴
的相互作用には、磁場が重要な役割を担っており、ジャ
イロトロン装置２００の発振効率が最高になる磁束密度
は、電子ビーム９の加速電圧やビーム電流値に依存する
ため、空胴共振器６内の磁束密度も微調整できることが
望ましい。主磁場微調整電磁石３０はこのためのもので
ある。
【００３１】
また、電子銃１から射出される電子ビーム
９の特性は、電子ビーム９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１００の電子銃１においても永久磁石２０の発生する
固定磁場だけで電子ビーム９の加速電圧やビーム電流の
色々な値に対して、ジャイロトロン装置２００の動作特
性を最適状態にすることは難しく、電子銃１の磁束密度
も微調整できることが望ましい。図１の電子銃磁場微調
整電磁石３１はこのためのものである。さらに、電子銃
１のカソード２や第一アノード４には電圧をかけるた
め、電気絶縁のための絶縁体１３が構成部材として利用
される。
９の特性は、電子ビーム９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１００の電子銃１においても永久磁石２０の発生する
固定磁場だけで電子ビーム９の加速電圧やビーム電流の
色々な値に対して、ジャイロトロン装置２００の動作特
性を最適状態にすることは難しく、電子銃１の磁束密度
も微調整できることが望ましい。図１の電子銃磁場微調
整電磁石３１はこのためのものである。さらに、電子銃
１のカソード２や第一アノード４には電圧をかけるた
め、電気絶縁のための絶縁体１３が構成部材として利用
される。
【００３２】
一般に絶縁体１３にはアルミナが用いら
れ、金属部との接続のため、アルミナの両端にはコバー
ルがろう付けされている。しかし、コバールは磁性体で
あるため、付近の磁場分布を乱す可能性がある。電子銃
１付近での磁場を永久磁石２０のみで発生させた場合、
この磁場分布の乱れを補正することができないため、電
子銃１から引き出される電子ビーム９は悪影響を及ぼさ
れる恐れがある。電子銃磁場微調整電磁石３１は、この
磁場分布の乱れを補正する役目を果たすこともできる。
れ、金属部との接続のため、アルミナの両端にはコバー
ルがろう付けされている。しかし、コバールは磁性体で
あるため、付近の磁場分布を乱す可能性がある。電子銃
１付近での磁場を永久磁石２０のみで発生させた場合、
この磁場分布の乱れを補正することができないため、電
子銃１から引き出される電子ビーム９は悪影響を及ぼさ
れる恐れがある。電子銃磁場微調整電磁石３１は、この
磁場分布の乱れを補正する役目を果たすこともできる。
【００３３】
このように、ジャイロトロン装置２００の
磁場発生装置に、永久磁石と電磁石とで構成された磁場
発生装置を用いれば、電磁石の励磁電源は小型、小容量
のものでよく、消費電力も低減され、且つ発振出力の調
整を行う場合の磁束密度の調整範囲は、この程度の電磁
石でも十分発生可能な範囲にあるため、調整の容易さ
は、従来例の電磁石のみを用いたジャイロトロン装置２
００となんら変わるところがない。なお、これらの主磁
場微調整電磁石３０、電子銃磁場微調整電磁石３１は別
々に励磁されてもよいし、電磁石の巻数を考慮して、直
列に接続して励磁してもよい。
磁場発生装置に、永久磁石と電磁石とで構成された磁場
発生装置を用いれば、電磁石の励磁電源は小型、小容量
のものでよく、消費電力も低減され、且つ発振出力の調
整を行う場合の磁束密度の調整範囲は、この程度の電磁
石でも十分発生可能な範囲にあるため、調整の容易さ
は、従来例の電磁石のみを用いたジャイロトロン装置２
００となんら変わるところがない。なお、これらの主磁
場微調整電磁石３０、電子銃磁場微調整電磁石３１は別
々に励磁されてもよいし、電磁石の巻数を考慮して、直
列に接続して励磁してもよい。
【００３４】
また、図では空胴共振器６付近と電子銃１
の２個所に電磁石を置いているが、必ずしも両方に設置
する必要はなく、永久磁石の発生する磁束密度によって
は、どちらか片方に置くことで十分な場合もある。ま
た、電磁石はそれぞれの部分に一個ずつ設置するように
書かれているが、複数個の電磁石を設置してもよい。
の２個所に電磁石を置いているが、必ずしも両方に設置
する必要はなく、永久磁石の発生する磁束密度によって
は、どちらか片方に置くことで十分な場合もある。ま
た、電磁石はそれぞれの部分に一個ずつ設置するように
書かれているが、複数個の電磁石を設置してもよい。
【００３５】
実施例２．図２はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３２は主磁場微調整電磁石であ
る。実施例１に示した永久磁石２０は、その内径が小さ
いほど軸方向の磁場を発生させやすく、小型、軽量、低
コストになる。このためジャイロトロン１００の外面と
永久磁石２０の内壁との間隔が狭い場合には、主磁場微
調整電磁石３２はジャイロトロン１００の外面に密着
巻、あるいは、さらに図２の実施例２に示すように、ジ
ャイロトロン１００の空胴共振器６付近の外径を小さく
して、この部分に主磁場微調整電磁石３２を取り付ける
ようにしてもよい。主磁場微調整電磁石３２にとって
も、電磁石の内径が小さいほど、同一磁場を発生させる
ための消費電力は小さくて済むため、この実施例に示す
ように主磁場微調整電磁石３２を設置するほうがよい場
合もある。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３２は主磁場微調整電磁石であ
る。実施例１に示した永久磁石２０は、その内径が小さ
いほど軸方向の磁場を発生させやすく、小型、軽量、低
コストになる。このためジャイロトロン１００の外面と
永久磁石２０の内壁との間隔が狭い場合には、主磁場微
調整電磁石３２はジャイロトロン１００の外面に密着
巻、あるいは、さらに図２の実施例２に示すように、ジ
ャイロトロン１００の空胴共振器６付近の外径を小さく
して、この部分に主磁場微調整電磁石３２を取り付ける
ようにしてもよい。主磁場微調整電磁石３２にとって
も、電磁石の内径が小さいほど、同一磁場を発生させる
ための消費電力は小さくて済むため、この実施例に示す
ように主磁場微調整電磁石３２を設置するほうがよい場
合もある。
【００３６】
実施例３．図３はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３３は主磁場微調整電磁石であ
る。前述したように永久磁石２０は、その内径が小さい
ほど軸方向の磁場を発生させやすく、小型、軽量、低コ
ストになる。このためジャイロトロン１００の外面と永
久磁石２０の内壁との間隔が狭くなり、空胴共振器６付
近のジャイロトロン１００の外面と永久磁石２０内面と
の間に、主磁場微調整電磁石３２を設置できない場合に
は、図３に示すように永久磁石２０の外側に、主磁場微
調整電磁石３３を配置してもよい。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３３は主磁場微調整電磁石であ
る。前述したように永久磁石２０は、その内径が小さい
ほど軸方向の磁場を発生させやすく、小型、軽量、低コ
ストになる。このためジャイロトロン１００の外面と永
久磁石２０の内壁との間隔が狭くなり、空胴共振器６付
近のジャイロトロン１００の外面と永久磁石２０内面と
の間に、主磁場微調整電磁石３２を設置できない場合に
は、図３に示すように永久磁石２０の外側に、主磁場微
調整電磁石３３を配置してもよい。
【００３７】
実施例４．図４はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３４は磁場微調整電磁石であ
る。ここに示した実施例４は、実施例１における主磁場
微調整電磁石３０と電子銃磁場微調整電磁石３１を１つ
の磁場微調整電磁石３４で構成したものである。このよ
うにすると、電子銃と空胴共振器６内の軸方向磁束密度
を独立に調整することはできないが、励磁電源が１台で
済むという利点がある。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３４は磁場微調整電磁石であ
る。ここに示した実施例４は、実施例１における主磁場
微調整電磁石３０と電子銃磁場微調整電磁石３１を１つ
の磁場微調整電磁石３４で構成したものである。このよ
うにすると、電子銃と空胴共振器６内の軸方向磁束密度
を独立に調整することはできないが、励磁電源が１台で
済むという利点がある。
【００３８】
実施例５．図５はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。実施例１から実施例４までは、
ジャイロトロンの電子銃１は、永久磁石２０の中心ボア
内に納まっていたが、この実施例５では、ジャイロトロ
ン１００の電子銃１は永久磁石２０の一方の端面より外
側に出ている。このような配置であっても、電子銃１付
近に電子銃磁場微調整電磁石３１を置き、電子銃１の磁
場を調整することは有効である。なおこの図では、空胴
共振器６付近には主磁場微調整電磁石３０が設置されて
いないが、必要ならば設置してもよい。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。実施例１から実施例４までは、
ジャイロトロンの電子銃１は、永久磁石２０の中心ボア
内に納まっていたが、この実施例５では、ジャイロトロ
ン１００の電子銃１は永久磁石２０の一方の端面より外
側に出ている。このような配置であっても、電子銃１付
近に電子銃磁場微調整電磁石３１を置き、電子銃１の磁
場を調整することは有効である。なおこの図では、空胴
共振器６付近には主磁場微調整電磁石３０が設置されて
いないが、必要ならば設置してもよい。
【００３９】
実施例６．図６はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。実施例１から実施例５までは、
ジャイロトロン１００の電子銃１はカソード、第１アノ
ード、第２アノードからなる３極型電子銃と呼ばれる電
子銃であったが、図６に示すような２極型電子銃を用い
たジャイロトロン１００であってもよい。２極型電子銃
はカソード２とアノード１４からなり、空胴共振器６に
おいて固有モードの電磁場とサイクロトロン共鳴メーザ
相互作用を行う電子ビーム９を引き出す点で、３極型電
子銃と同様の働きをしている。したがって、以下の実施
例で、３極型電子銃を用いたジャイロトロンについての
み記した場合でも、２極型電子銃を用いたジャイロトロ
ンについても同様のことが言えるものとする。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。実施例１から実施例５までは、
ジャイロトロン１００の電子銃１はカソード、第１アノ
ード、第２アノードからなる３極型電子銃と呼ばれる電
子銃であったが、図６に示すような２極型電子銃を用い
たジャイロトロン１００であってもよい。２極型電子銃
はカソード２とアノード１４からなり、空胴共振器６に
おいて固有モードの電磁場とサイクロトロン共鳴メーザ
相互作用を行う電子ビーム９を引き出す点で、３極型電
子銃と同様の働きをしている。したがって、以下の実施
例で、３極型電子銃を用いたジャイロトロンについての
み記した場合でも、２極型電子銃を用いたジャイロトロ
ンについても同様のことが言えるものとする。
【００４０】
実施例７．図７はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３５は主磁場微調整電磁石であ
る。ジャイロトロン１００を用いて、例えば２倍高調波
発振で周波数２８ＧＨｚの発振を行わせる場合を考え
る。電子ビーム９の加速電圧をＶｂ[ｋＶ]とすると、相
対論的係数は次式で与えられる。 γ＝１＋Ｖｂ／５１１ （３） したがってＶｂ＝２０ｋＶならば、γ＝１．０４であ
る。この電子についてサイクロトロン周波数が２８ＧＨ
ｚになるときの磁束密度は式（２）より、約１０．４ｋ
Ｇである。したがって、２倍高調波発振で２８ＧＨｚの
発振を行わせるには、式（１）より約５．２ｋＧより少
し小さい程度の磁束密度を空胴共振器６内に発生させる
必要がある。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３５は主磁場微調整電磁石であ
る。ジャイロトロン１００を用いて、例えば２倍高調波
発振で周波数２８ＧＨｚの発振を行わせる場合を考え
る。電子ビーム９の加速電圧をＶｂ[ｋＶ]とすると、相
対論的係数は次式で与えられる。 γ＝１＋Ｖｂ／５１１ （３） したがってＶｂ＝２０ｋＶならば、γ＝１．０４であ
る。この電子についてサイクロトロン周波数が２８ＧＨ
ｚになるときの磁束密度は式（２）より、約１０．４ｋ
Ｇである。したがって、２倍高調波発振で２８ＧＨｚの
発振を行わせるには、式（１）より約５．２ｋＧより少
し小さい程度の磁束密度を空胴共振器６内に発生させる
必要がある。
【００４１】
空胴共振器６の中央部において、この約
５．２ｋＧの磁束密度の９０％以上１１０％以下の磁束
密度を永久磁石２０で発生させておけば、主磁場微調整
電磁石３５は±０．５２ｋＧ程度以下の磁束密度を空胴
共振器６内に発生させるだけでよく、主磁場微調整電磁
石３５とその励磁電源は小型、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。なお上記マイナ
ス符号の磁束密度は、永久磁石２０が作る磁場と逆方向
の磁場を発生させるという意味であり、電磁石に流す電
流の向きをプラス符号の磁場を発生させる場合に対して
逆向きにすればよい。
５．２ｋＧの磁束密度の９０％以上１１０％以下の磁束
密度を永久磁石２０で発生させておけば、主磁場微調整
電磁石３５は±０．５２ｋＧ程度以下の磁束密度を空胴
共振器６内に発生させるだけでよく、主磁場微調整電磁
石３５とその励磁電源は小型、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。なお上記マイナ
ス符号の磁束密度は、永久磁石２０が作る磁場と逆方向
の磁場を発生させるという意味であり、電磁石に流す電
流の向きをプラス符号の磁場を発生させる場合に対して
逆向きにすればよい。
【００４２】
実施例８．図８はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３６，３７，３８は空胴共振器
６における磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微
調整電磁石である。既に記したように、ジャイロトロン
１００の発振動作においては磁場が重要な役割を果たし
ており、特に電子ビーム９が電磁場と相互作用する空胴
共振器６内での磁束密度の絶対値と空間的分布は、発振
効率などに大きな影響を与える。しかしながら、電磁石
と比較すると、永久磁石２０は高精度で設計通りの磁場
を発生させるには困難な場合が多く、例えば軸方向の長
い距離にわたって空間的に均一度の高い磁束密度の軸方
向磁場を発生させることは難しい。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３６，３７，３８は空胴共振器
６における磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微
調整電磁石である。既に記したように、ジャイロトロン
１００の発振動作においては磁場が重要な役割を果たし
ており、特に電子ビーム９が電磁場と相互作用する空胴
共振器６内での磁束密度の絶対値と空間的分布は、発振
効率などに大きな影響を与える。しかしながら、電磁石
と比較すると、永久磁石２０は高精度で設計通りの磁場
を発生させるには困難な場合が多く、例えば軸方向の長
い距離にわたって空間的に均一度の高い磁束密度の軸方
向磁場を発生させることは難しい。
【００４３】
この実施例８において、永久磁石２０が作
る磁束密度の設計値からの絶対値についてのずれだけで
はなく、磁束密度の空間的分布の不備を整形するための
主磁場微調整電磁石３６，３７，３８を備えたものであ
る。このような構成とすることにより、永久磁石２０の
発生する磁束密度の空間的不均一性を補償できる。ま
た、電子ビーム９の加速電圧に応じて磁束密度を微調整
し、発振効率を最大にすることができるとともに、発振
出力を調整することもできる。
る磁束密度の設計値からの絶対値についてのずれだけで
はなく、磁束密度の空間的分布の不備を整形するための
主磁場微調整電磁石３６，３７，３８を備えたものであ
る。このような構成とすることにより、永久磁石２０の
発生する磁束密度の空間的不均一性を補償できる。ま
た、電子ビーム９の加速電圧に応じて磁束密度を微調整
し、発振効率を最大にすることができるとともに、発振
出力を調整することもできる。
【００４４】
実施例９．図９はこの発明の他の実施例に
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３９，４０，４１は空胴共振器
６における磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微
調整電磁石である。ジャイロトロン１００の発振動作に
おいては、空胴共振器６内での軸方向磁束密度が均一、
一定であるよりも、適当な分布をもたせる方が、発振効
率が高くなることが理論的にわかっている。例えば、空
胴共振器６の電子銃１側の端に対して出力窓８側の端の
方が磁束密度で５〜１０％程度大きくなるように磁束密
度に傾斜をつけておくと発振効率が上昇する。
よるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
すので説明を省略する。３９，４０，４１は空胴共振器
６における磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微
調整電磁石である。ジャイロトロン１００の発振動作に
おいては、空胴共振器６内での軸方向磁束密度が均一、
一定であるよりも、適当な分布をもたせる方が、発振効
率が高くなることが理論的にわかっている。例えば、空
胴共振器６の電子銃１側の端に対して出力窓８側の端の
方が磁束密度で５〜１０％程度大きくなるように磁束密
度に傾斜をつけておくと発振効率が上昇する。
【００４５】
この実施例では、このような軸方向の磁束
密度分布を空胴共振器６内につくるために、これらの電
磁石をそれぞれ独立に励磁してもよいし、図９のように
出力窓側の電磁石のコイルの巻数を多くするなどの工夫
をして直列に励磁してもよい。図９での巻数は上記のよ
うになっているが、ジャイロトロン１００の発振効率を
よくする目的で、空胴共振器６内の軸方向の磁束密度分
布を整形するならば、どのような巻数、巻き方、励磁方
法でもよい。なお、この図には電子銃磁場微調整電磁石
３１が描かれていないが、必要ならば設置してもよい。
密度分布を空胴共振器６内につくるために、これらの電
磁石をそれぞれ独立に励磁してもよいし、図９のように
出力窓側の電磁石のコイルの巻数を多くするなどの工夫
をして直列に励磁してもよい。図９での巻数は上記のよ
うになっているが、ジャイロトロン１００の発振効率を
よくする目的で、空胴共振器６内の軸方向の磁束密度分
布を整形するならば、どのような巻数、巻き方、励磁方
法でもよい。なお、この図には電子銃磁場微調整電磁石
３１が描かれていないが、必要ならば設置してもよい。
【００４６】
実施例１０．図１０はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。４２は空胴共振器６におけ
る磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微調整電磁
石である。ここに示した実施例１０は、図９の実施例９
の主磁場微調整電磁石３９，４０，４１を１つの主磁場
微調整電磁石４２に置きかえたものである。空胴共振器
６の電子銃１側から出力窓８側に向かって電磁石のコイ
ルの巻数が多くなるように主磁場微調整電磁石４２が巻
かれている。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。４２は空胴共振器６におけ
る磁束密度の軸方向の分布を調整する主磁場微調整電磁
石である。ここに示した実施例１０は、図９の実施例９
の主磁場微調整電磁石３９，４０，４１を１つの主磁場
微調整電磁石４２に置きかえたものである。空胴共振器
６の電子銃１側から出力窓８側に向かって電磁石のコイ
ルの巻数が多くなるように主磁場微調整電磁石４２が巻
かれている。
【００４７】
このような電磁石を用いると軸方向の磁束
密度分布を整形する際の自由度は減少するが、一台の励
磁電源で、空胴共振器６内に電子銃１側から出力窓８側
に向かって磁束密度が増加する分布を作ることができる
という利点がある。図１０での主磁場微調整電磁石４２
のコイルは、上述のように巻かれているが、ジャイロト
ロン１００の発振効率をよくする目的で、空胴共振器６
内の軸方向の磁束密度分布を整形するならば、どのよう
な巻き方であってもよい。なお、この図には電子銃磁場
微調整電磁石３１が描かれていないが、必要ならば設置
してもよい。
密度分布を整形する際の自由度は減少するが、一台の励
磁電源で、空胴共振器６内に電子銃１側から出力窓８側
に向かって磁束密度が増加する分布を作ることができる
という利点がある。図１０での主磁場微調整電磁石４２
のコイルは、上述のように巻かれているが、ジャイロト
ロン１００の発振効率をよくする目的で、空胴共振器６
内の軸方向の磁束密度分布を整形するならば、どのよう
な巻き方であってもよい。なお、この図には電子銃磁場
微調整電磁石３１が描かれていないが、必要ならば設置
してもよい。
【００４８】
実施例１１．図１１はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。４３は主磁場微調整電磁
石、８０はジャイロトロンからの出力高周波の一部を取
り出すサンプリング穴、８１は出力検出器、８２は発振
出力測定及び制御回路、９０は励磁電源である。一般
に、ジャイロトロン１００の発振出力の調整は、電子ビ
ーム９の加速電圧やビーム電流値を変えて行うのが普通
である。そして、電子ビーム９の加速電圧やビーム電流
値を変えたとき、ジャイロトロン１００の発振効率を最
大にするためには、その都度、軸方向の磁束密度を調整
して行う。これは電子ビーム９の加速電圧を変えると電
子の相対論的係数γや電子の軸方向速度ｖz が変化する
ため、式（１）（２）からわかるように空胴共振器６内
の軸方向磁束密度を調整し直す必要があるからである。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。４３は主磁場微調整電磁
石、８０はジャイロトロンからの出力高周波の一部を取
り出すサンプリング穴、８１は出力検出器、８２は発振
出力測定及び制御回路、９０は励磁電源である。一般
に、ジャイロトロン１００の発振出力の調整は、電子ビ
ーム９の加速電圧やビーム電流値を変えて行うのが普通
である。そして、電子ビーム９の加速電圧やビーム電流
値を変えたとき、ジャイロトロン１００の発振効率を最
大にするためには、その都度、軸方向の磁束密度を調整
して行う。これは電子ビーム９の加速電圧を変えると電
子の相対論的係数γや電子の軸方向速度ｖz が変化する
ため、式（１）（２）からわかるように空胴共振器６内
の軸方向磁束密度を調整し直す必要があるからである。
【００４９】
また、ビーム電流を変えて発振出力を変え
る場合でも、空胴共振器６内で共振している固有モード
の電磁場強度が変わるため、電子ビーム９と電磁場との
相互作用を最適状態にするためには、空胴共振器６内の
軸方向磁場を調整し直す必要がある。従来のジャイロト
ロン装置の磁場発生装置には電磁石のみが用いられ、そ
の励磁電源には、一定の速度で適当な設定値まで自動的
に出力電流を増加、または減少させていく機能がついて
いる場合が多かったが、最終的な微調整は手動に頼るこ
とが多かった。また、特に電磁石が超電導電磁石の場合
には、電磁石のインダクタンスが大きく、急激に電流を
変化させられないため、磁場の微調整に時間がかかって
いた。
る場合でも、空胴共振器６内で共振している固有モード
の電磁場強度が変わるため、電子ビーム９と電磁場との
相互作用を最適状態にするためには、空胴共振器６内の
軸方向磁場を調整し直す必要がある。従来のジャイロト
ロン装置の磁場発生装置には電磁石のみが用いられ、そ
の励磁電源には、一定の速度で適当な設定値まで自動的
に出力電流を増加、または減少させていく機能がついて
いる場合が多かったが、最終的な微調整は手動に頼るこ
とが多かった。また、特に電磁石が超電導電磁石の場合
には、電磁石のインダクタンスが大きく、急激に電流を
変化させられないため、磁場の微調整に時間がかかって
いた。
【００５０】
さらに、ジャイロトロン１００の電子銃１
のカソード２には熱カソードが用いられているため、発
振出力の調整を電子ビーム９の電流値を変えて行う場合
には、カソード２のヒーターの入力電力を変え、カソー
ド２上の電子放出部の温度を変える必要があり、このた
めには、かなりの時間がかるのが普通である。したがっ
て、発振効率を最大にするための磁場調整や、あるいは
発振効率を多少犠牲にしても発振出力の調整を磁場を用
いて行う必要がある場合には、軸方向磁束密度を自動的
に、且つ速く調整する装置があると便利である。なお、
平均出力を調整するのに電源のパルス幅で調整する方法
があるが、この場合電源のコストが高くなるので、本実
施例のように磁場で調整する方がコスト減になる。
のカソード２には熱カソードが用いられているため、発
振出力の調整を電子ビーム９の電流値を変えて行う場合
には、カソード２のヒーターの入力電力を変え、カソー
ド２上の電子放出部の温度を変える必要があり、このた
めには、かなりの時間がかるのが普通である。したがっ
て、発振効率を最大にするための磁場調整や、あるいは
発振効率を多少犠牲にしても発振出力の調整を磁場を用
いて行う必要がある場合には、軸方向磁束密度を自動的
に、且つ速く調整する装置があると便利である。なお、
平均出力を調整するのに電源のパルス幅で調整する方法
があるが、この場合電源のコストが高くなるので、本実
施例のように磁場で調整する方がコスト減になる。
【００５１】
この実施例１１にあっては、ジャイロトロ
ン１００からの発振出力を検出し、最大出力、または予
め設定された出力になるまで、自動的に空胴共振器６内
の軸方向磁束密度を変化させる装置を持ったジャイロト
ロン装置であり、ジャイロトロン１００からの発振出力
が、サンプリング穴８０を通して出力検出器８１で検出
され、発振出力に比例した信号が出力検出器８１から出
力される。この信号を受けた発振出力測定及び制御回路
８２は、発振出力を計算して表示するとともに、そこま
での空胴共振器内での磁束密度の変化に伴う発振出力の
履歴を参照して、より出力を上げる方向、あるいは予め
設定された出力になるように、励磁電源９０に制御信号
を送る。励磁電源９０はこの信号にしたがって主磁場微
調整電磁石４３に流す電流を変化させ、これによってジ
ャイロトロンの発振出力が変化する。このフィードバッ
クループによって、発振出力が制御される。
ン１００からの発振出力を検出し、最大出力、または予
め設定された出力になるまで、自動的に空胴共振器６内
の軸方向磁束密度を変化させる装置を持ったジャイロト
ロン装置であり、ジャイロトロン１００からの発振出力
が、サンプリング穴８０を通して出力検出器８１で検出
され、発振出力に比例した信号が出力検出器８１から出
力される。この信号を受けた発振出力測定及び制御回路
８２は、発振出力を計算して表示するとともに、そこま
での空胴共振器内での磁束密度の変化に伴う発振出力の
履歴を参照して、より出力を上げる方向、あるいは予め
設定された出力になるように、励磁電源９０に制御信号
を送る。励磁電源９０はこの信号にしたがって主磁場微
調整電磁石４３に流す電流を変化させ、これによってジ
ャイロトロンの発振出力が変化する。このフィードバッ
クループによって、発振出力が制御される。
【００５２】
なお、サンプリング穴８０の代わりに方向
性結合器を利用することもできる。また、図１１におい
ては主磁場微調整電磁石４３は一つであるが、複数個に
してもよく、電磁石の配置、電磁石のコイル巻数などに
ついては、既にここまでの実施例で記してきた内容と同
様のことが言える。また、図１１には電子銃磁場微調整
電磁石３１が記されていないが、必要ならば設置しても
よい。
性結合器を利用することもできる。また、図１１におい
ては主磁場微調整電磁石４３は一つであるが、複数個に
してもよく、電磁石の配置、電磁石のコイル巻数などに
ついては、既にここまでの実施例で記してきた内容と同
様のことが言える。また、図１１には電子銃磁場微調整
電磁石３１が記されていないが、必要ならば設置しても
よい。
【００５３】
実施例１２．図１２はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。２１は永久磁石、４４は主
磁場微調整電磁石である。ジャイロトロンの発振出力を
幅広く変えるためには、ジャイロトロン装置２００が、
電子ビーム９の加速電圧やビーム電流の幅広い領域で動
作できる必要がある。既に述べたように、電子ビーム９
の加速電圧がＶｂ＝２０ｋＶならば、γ＝１．０４であ
るが、Ｖｂ＝８０ｋＶでは式（３）よりγ＝１．１６と
なり、この電子についてサイクロトロン周波数が２８Ｇ
Ｈｚになるときの磁束密度は式（２）より、約１１．６
ｋＧである。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。２１は永久磁石、４４は主
磁場微調整電磁石である。ジャイロトロンの発振出力を
幅広く変えるためには、ジャイロトロン装置２００が、
電子ビーム９の加速電圧やビーム電流の幅広い領域で動
作できる必要がある。既に述べたように、電子ビーム９
の加速電圧がＶｂ＝２０ｋＶならば、γ＝１．０４であ
るが、Ｖｂ＝８０ｋＶでは式（３）よりγ＝１．１６と
なり、この電子についてサイクロトロン周波数が２８Ｇ
Ｈｚになるときの磁束密度は式（２）より、約１１．６
ｋＧである。
【００５４】
したがって、例えば２倍高調波発振で周波
数２８ＧＨｚの発振を行わせるには、式（１）より約
５．８ｋＧより若干小さい程度の磁束密度を空胴共振器
６内に発生させる必要がある。既に記したように、Ｖｂ
＝２０ｋＶのときには、約５．２ｋＧより少し小さい程
度の磁束密度を空胴共振器内に発生させる必要があった
から、Ｖｂ＝２０ｋＶからＶｂ＝８０ｋＶの範囲でジャ
イロトロンを発振させるためには、Ｖｂ＝２０ｋＶのと
きに必要な軸方向磁束密度の９０％以上１１０％以下の
磁束密度を永久磁石で発生させるのでは、Ｖｂ＝８０ｋ
Ｖのときに必要な軸方向磁束密度を主磁場微調整電磁石
４４で調整しきれないおそれがある。
数２８ＧＨｚの発振を行わせるには、式（１）より約
５．８ｋＧより若干小さい程度の磁束密度を空胴共振器
６内に発生させる必要がある。既に記したように、Ｖｂ
＝２０ｋＶのときには、約５．２ｋＧより少し小さい程
度の磁束密度を空胴共振器内に発生させる必要があった
から、Ｖｂ＝２０ｋＶからＶｂ＝８０ｋＶの範囲でジャ
イロトロンを発振させるためには、Ｖｂ＝２０ｋＶのと
きに必要な軸方向磁束密度の９０％以上１１０％以下の
磁束密度を永久磁石で発生させるのでは、Ｖｂ＝８０ｋ
Ｖのときに必要な軸方向磁束密度を主磁場微調整電磁石
４４で調整しきれないおそれがある。
【００５５】
このような場合には、ジャイロトロンの発
振動作に必要な全磁束密度に対する主磁場微調整電磁石
４４の発生しうる磁束密度の割合を大きくすればよい。
この実施例では、実施例７よりも主磁場微調整電磁石４
４を大きくし、空胴共振器６の中央部において必要な軸
方向磁場の±２０％の磁場を発生できるようになってお
り、したがって空胴共振器６の中央部において必要な軸
方向磁束密度の８０％以上１２０％以下の磁場が永久磁
石２１によって発生されている。また、図には電子銃磁
場微調整電磁石３１は描かれていないが、必要ならば設
置してもよい。
振動作に必要な全磁束密度に対する主磁場微調整電磁石
４４の発生しうる磁束密度の割合を大きくすればよい。
この実施例では、実施例７よりも主磁場微調整電磁石４
４を大きくし、空胴共振器６の中央部において必要な軸
方向磁場の±２０％の磁場を発生できるようになってお
り、したがって空胴共振器６の中央部において必要な軸
方向磁束密度の８０％以上１２０％以下の磁場が永久磁
石２１によって発生されている。また、図には電子銃磁
場微調整電磁石３１は描かれていないが、必要ならば設
置してもよい。
【００５６】
以上の構成により、励磁電源の容量や、消
費電力を低減し、ランニングコストを下げるとともに、
より広範囲の加速電圧の電子ビーム９に対しても、ジャ
イロトロンの発振動作に必要な軸方向磁束密度の調整が
可能になる。なお、本実施例の説明では、発振周波数は
２８ＧＨｚの場合を例に挙げたが、他の周波数について
も同様の議論が成り立つ。また、空胴共振器６の固有モ
ードは異なる共振周波数をもつ多数のモードが存在す
る。従って、本実施例のように主磁場微調整電磁石４４
での磁束密度の調整範囲を広くしておくことによって、
異なる共振周波数をもつ複数の固有モードを別々に発振
させることも可能になる。
費電力を低減し、ランニングコストを下げるとともに、
より広範囲の加速電圧の電子ビーム９に対しても、ジャ
イロトロンの発振動作に必要な軸方向磁束密度の調整が
可能になる。なお、本実施例の説明では、発振周波数は
２８ＧＨｚの場合を例に挙げたが、他の周波数について
も同様の議論が成り立つ。また、空胴共振器６の固有モ
ードは異なる共振周波数をもつ多数のモードが存在す
る。従って、本実施例のように主磁場微調整電磁石４４
での磁束密度の調整範囲を広くしておくことによって、
異なる共振周波数をもつ複数の固有モードを別々に発振
させることも可能になる。
【００５７】
実施例１３．図１３はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では、３つの主
磁場微調整電磁石４５，４６，４７を配置したものであ
る。しかし、必ずしも３つである必要はなく、２つでも
４つでもよく、ジャイロトロンの発振に必要な主磁場の
発生と調整の目的のためには、必要な個数を配置しても
よい。また、それらの主磁場微調整電磁石４５，４６，
４７はそれぞれが独立に励磁できても、あるいは、独立
に励磁できなくてもよい。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では、３つの主
磁場微調整電磁石４５，４６，４７を配置したものであ
る。しかし、必ずしも３つである必要はなく、２つでも
４つでもよく、ジャイロトロンの発振に必要な主磁場の
発生と調整の目的のためには、必要な個数を配置しても
よい。また、それらの主磁場微調整電磁石４５，４６，
４７はそれぞれが独立に励磁できても、あるいは、独立
に励磁できなくてもよい。
【００５８】
実施例１４．図１４はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例１４では、主磁場微
調整電磁石４８がジャイロトロン１００の発振動作に必
要な軸方向磁束密度の±２０％の磁場を発生できる能力
があることを除いて、実施例２と同じ構成、同じ働きを
するものである。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例１４では、主磁場微
調整電磁石４８がジャイロトロン１００の発振動作に必
要な軸方向磁束密度の±２０％の磁場を発生できる能力
があることを除いて、実施例２と同じ構成、同じ働きを
するものである。
【００５９】
実施例１５．図１５はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例１５では実施例
９と同じ構成、同じ働きをすると同時に、さらに主磁場
微調整電磁石４９、５０、５１がジャイロトロン１００
の発振動作に必要な軸方向磁束密度の±２０％の磁場を
発生できる能力を持つものである。このように構成する
ことにより、実施例９よりも軸方向磁束密度を広い範囲
で調整可能になるという効果がある。なお、図１５には
電子銃磁場微調整電磁石３１は描かれていないが、必要
ならば設置してもよい。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例１５では実施例
９と同じ構成、同じ働きをすると同時に、さらに主磁場
微調整電磁石４９、５０、５１がジャイロトロン１００
の発振動作に必要な軸方向磁束密度の±２０％の磁場を
発生できる能力を持つものである。このように構成する
ことにより、実施例９よりも軸方向磁束密度を広い範囲
で調整可能になるという効果がある。なお、図１５には
電子銃磁場微調整電磁石３１は描かれていないが、必要
ならば設置してもよい。
【００６０】
実施例１６．図１６はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では、実施例１
０と同じ構成、同じ働きをすると同時に、さらに主磁場
微調整電磁石５２がジャイロトロンの発振動作に必要な
軸方向磁束密度の±２０％の磁場を発生できる能力を持
つものである。このようにすることにより実施例１０よ
りも軸方向磁束密度を広い範囲で調整可能になるという
効果がある。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では、実施例１
０と同じ構成、同じ働きをすると同時に、さらに主磁場
微調整電磁石５２がジャイロトロンの発振動作に必要な
軸方向磁束密度の±２０％の磁場を発生できる能力を持
つものである。このようにすることにより実施例１０よ
りも軸方向磁束密度を広い範囲で調整可能になるという
効果がある。
【００６１】
なお、主磁場微調整電磁石５２のコイル
は、ジャイロトロン１００の空胴共振器６付近の外径を
小さくして、その部分に取り付けられているが、永久磁
石２１の内壁とジャイロトロン１００外面の間のすき間
に余裕があれば、実施例１０のようにジャイロトロン１
００の空胴共振器６付近の外面を必ずしも小さくしなく
てもよい。また図中、電子銃磁場微調整電磁石３１は描
かれていないが、必要ならば設置してもよい。
は、ジャイロトロン１００の空胴共振器６付近の外径を
小さくして、その部分に取り付けられているが、永久磁
石２１の内壁とジャイロトロン１００外面の間のすき間
に余裕があれば、実施例１０のようにジャイロトロン１
００の空胴共振器６付近の外面を必ずしも小さくしなく
てもよい。また図中、電子銃磁場微調整電磁石３１は描
かれていないが、必要ならば設置してもよい。
【００６２】
実施例１７．図１７はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例１７では実施例
１１と同じ構成、同じ働きをすると同時に、さらに主磁
場微調整電磁石５３がジャイロトロン１００の発振動作
に必要な軸方向磁束密度の±２０％の磁場を発生できる
能力を持つものである。以上の構成により、実施例１１
よりも軸方向磁束密度を広い範囲で調整可能になるとい
う効果がある。なお図中、電子銃磁場微調整電磁石３１
は描かれていないが、必要ならば設置してもよい。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例１７では実施例
１１と同じ構成、同じ働きをすると同時に、さらに主磁
場微調整電磁石５３がジャイロトロン１００の発振動作
に必要な軸方向磁束密度の±２０％の磁場を発生できる
能力を持つものである。以上の構成により、実施例１１
よりも軸方向磁束密度を広い範囲で調整可能になるとい
う効果がある。なお図中、電子銃磁場微調整電磁石３１
は描かれていないが、必要ならば設置してもよい。
【００６３】
実施例１８．図１８はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。２２は永久磁石、５４は電
子銃１のカソード２上の電子放出部３の磁場を微調整す
る電子銃磁場微調整電磁石である。一般に電子放出部３
の磁場の磁束密度は主磁場磁束密度の１／５程度以下で
ある。実施例７の説明の中で述べたように、例えば２倍
高調波発振で周波数２８ＧＨｚの発振を得る場合、空胴
共振器内の磁束密度は約５．２ｋＧであることから、電
子放出部３の磁束密度は１．０４ｋＧ程度となる。この
うちの５０％以上１５０％以下の磁束密度を永久磁石２
２で発生させておけば、電子銃磁場微調整電磁石５４は
±０．５２ｋＧ以下程度の磁束密度を電子放出部３に発
生させるだけでよく、この電子銃磁場微調整電磁石５４
とその励磁電源は小型、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。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。２２は永久磁石、５４は電
子銃１のカソード２上の電子放出部３の磁場を微調整す
る電子銃磁場微調整電磁石である。一般に電子放出部３
の磁場の磁束密度は主磁場磁束密度の１／５程度以下で
ある。実施例７の説明の中で述べたように、例えば２倍
高調波発振で周波数２８ＧＨｚの発振を得る場合、空胴
共振器内の磁束密度は約５．２ｋＧであることから、電
子放出部３の磁束密度は１．０４ｋＧ程度となる。この
うちの５０％以上１５０％以下の磁束密度を永久磁石２
２で発生させておけば、電子銃磁場微調整電磁石５４は
±０．５２ｋＧ以下程度の磁束密度を電子放出部３に発
生させるだけでよく、この電子銃磁場微調整電磁石５４
とその励磁電源は小型、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。
【００６４】
また、電子銃１のカソード２や第１アノー
ド４には電圧をかけるため、電気絶縁のための絶縁体１
３が構成部材として利用される。一般に絶縁体１３には
アルミナが用いられ、金属部との接続のため、アルミナ
の両端にはコバールがろう付けされている。しかし、コ
バールは磁性体であるため、付近の磁場分布を乱す可能
性がある。電子銃付近の磁場を永久磁石のみで発生させ
た場合、この磁場分布の乱れを補正することができない
ため、電子銃から引き出された電子ビーム９は悪影響を
受ける恐れがある。
ド４には電圧をかけるため、電気絶縁のための絶縁体１
３が構成部材として利用される。一般に絶縁体１３には
アルミナが用いられ、金属部との接続のため、アルミナ
の両端にはコバールがろう付けされている。しかし、コ
バールは磁性体であるため、付近の磁場分布を乱す可能
性がある。電子銃付近の磁場を永久磁石のみで発生させ
た場合、この磁場分布の乱れを補正することができない
ため、電子銃から引き出された電子ビーム９は悪影響を
受ける恐れがある。
【００６５】
さらに、上記の電子銃磁場微調整電磁石５
４は、この磁場分布の乱れを補正する役目を果たすこと
もできる。なお、上記磁束密度のマイナス符号の意味
は、電磁石５４が発生する磁場の向きが、永久磁石２２
が作る磁場と逆方向であるということであり、電子銃磁
場微調整電磁石５４に流す電流の向きをプラス符号の磁
場を発生させる場合に対して逆向きにすればよい。
４は、この磁場分布の乱れを補正する役目を果たすこと
もできる。なお、上記磁束密度のマイナス符号の意味
は、電磁石５４が発生する磁場の向きが、永久磁石２２
が作る磁場と逆方向であるということであり、電子銃磁
場微調整電磁石５４に流す電流の向きをプラス符号の磁
場を発生させる場合に対して逆向きにすればよい。
【００６６】
実施例１９．図１９はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。５５、５６は電子銃１にお
ける磁束密度の軸方向の分布を調整する電子銃磁場微調
整電磁石である。既に記したように、ジャイロトロン１
００の発振動作においては磁場が重要な役割を果たして
おり、電子が放出される電子放出部における磁束密度の
絶対値や分布は、電子ビーム９の特性および空胴共振器
における半径方向の通過位置などに大きく影響する。永
久磁石２０は電磁石に比較して磁束密度の絶対値や、特
に分布を微調整することが困難である。したがって、図
１９のように電子銃磁場微調整電磁石５５，５６を設置
すれば、磁束密度の絶対値や分布を容易に最適な状態に
することができ、発振効率を最大にすることができる。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。５５、５６は電子銃１にお
ける磁束密度の軸方向の分布を調整する電子銃磁場微調
整電磁石である。既に記したように、ジャイロトロン１
００の発振動作においては磁場が重要な役割を果たして
おり、電子が放出される電子放出部における磁束密度の
絶対値や分布は、電子ビーム９の特性および空胴共振器
における半径方向の通過位置などに大きく影響する。永
久磁石２０は電磁石に比較して磁束密度の絶対値や、特
に分布を微調整することが困難である。したがって、図
１９のように電子銃磁場微調整電磁石５５，５６を設置
すれば、磁束密度の絶対値や分布を容易に最適な状態に
することができ、発振効率を最大にすることができる。
【００６７】
さらに実施例１８で記したように、電子銃
１には電気絶縁のための絶縁体１３が構成部材として利
用される。一般に絶縁体にはアルミナが用いられ、金属
部との接続のため、アルミナの両端にはコバールがろう
付けされている。しかし、コバールは磁性体であるた
め、付近の磁場分布を乱す可能性がある。したがって、
電子銃１の磁場を永久磁石２０のみで発生させた場合、
この磁場分布の乱れを補正することができないため、電
子銃１から引き出される電子ビーム９は悪影響を受ける
恐れがある。上記の電子銃磁場微調整電磁石５５、５６
は、この磁場分布の乱れを補正する役目を果たすことも
できる。なお図中、電子銃磁場微調整電磁石５６、５７
は２個であるが、３個以上でもよい。
１には電気絶縁のための絶縁体１３が構成部材として利
用される。一般に絶縁体にはアルミナが用いられ、金属
部との接続のため、アルミナの両端にはコバールがろう
付けされている。しかし、コバールは磁性体であるた
め、付近の磁場分布を乱す可能性がある。したがって、
電子銃１の磁場を永久磁石２０のみで発生させた場合、
この磁場分布の乱れを補正することができないため、電
子銃１から引き出される電子ビーム９は悪影響を受ける
恐れがある。上記の電子銃磁場微調整電磁石５５、５６
は、この磁場分布の乱れを補正する役目を果たすことも
できる。なお図中、電子銃磁場微調整電磁石５６、５７
は２個であるが、３個以上でもよい。
【００６８】
実施例２０．図２０はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。５７は電子銃１のカソード
２上の電子放出部３の磁場を微調整する電子銃磁場微調
整電磁石、８３は発振出力測定及び制御回路、９１は電
子銃磁場微調整電磁石５７の励磁電源である。実施例１
１では発振効率を最大にしたり、発振出力の調整を主磁
場微調整電磁石４３で行っていたが、この実施例では電
子銃磁場を調整することによっても同様の調整が可能で
ある。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。５７は電子銃１のカソード
２上の電子放出部３の磁場を微調整する電子銃磁場微調
整電磁石、８３は発振出力測定及び制御回路、９１は電
子銃磁場微調整電磁石５７の励磁電源である。実施例１
１では発振効率を最大にしたり、発振出力の調整を主磁
場微調整電磁石４３で行っていたが、この実施例では電
子銃磁場を調整することによっても同様の調整が可能で
ある。
【００６９】
まず、ジャイロトロン１００からの発振出
力の一部が、サンプリング穴８０を通して出力検出器８
１で検出され、発振出力に比例した信号が出力検出器８
１から出力される。この信号を受けた発振出力測定及び
制御回路８３は、発振出力を計算して表示するととも
に、そこまでの電子銃１での磁束密度の変化に伴う発振
出力の履歴を参照して、より出力を上げる方向、あるい
は予め設定された出力になるように励磁電源９１に制御
信号を送る。次に励磁電源９１は、この信号にしたがっ
て電子銃磁場微調整電磁石５７に流す電流を変化させ、
これによってジャイロトロン１００の発振出力が変化す
る。このフィードバックループによって、発振出力が制
御される。
力の一部が、サンプリング穴８０を通して出力検出器８
１で検出され、発振出力に比例した信号が出力検出器８
１から出力される。この信号を受けた発振出力測定及び
制御回路８３は、発振出力を計算して表示するととも
に、そこまでの電子銃１での磁束密度の変化に伴う発振
出力の履歴を参照して、より出力を上げる方向、あるい
は予め設定された出力になるように励磁電源９１に制御
信号を送る。次に励磁電源９１は、この信号にしたがっ
て電子銃磁場微調整電磁石５７に流す電流を変化させ、
これによってジャイロトロン１００の発振出力が変化す
る。このフィードバックループによって、発振出力が制
御される。
【００７０】
なお、サンプリング穴８０の代わりに方向
性結合器を利用することもできる。また、電子銃磁場微
調整電磁石５７は１つであるが、複数個にしてもよく、
電磁石の配置、電磁石のコイル巻数などについては、上
述の実施例に記した内容と同様のことが言える。
性結合器を利用することもできる。また、電子銃磁場微
調整電磁石５７は１つであるが、複数個にしてもよく、
電磁石の配置、電磁石のコイル巻数などについては、上
述の実施例に記した内容と同様のことが言える。
【００７１】
実施例２１．図２１はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。５８は主磁場微調整電磁石
である。実施例１１、１７、２０ではジャイロトロン１
００の発振効率や発振出力を調整するために、発振出力
を検出し、その出力に応じて主磁場微調整電磁石、ある
いは電子銃磁場微調整電磁石５７をそれぞれ単独で、そ
れらの電磁石に流す電流を制御する方式であったが、図
に示すように併用してもよい。このようにすれば、発振
効率や発振出力のより微妙な調整が磁場の調節で可能に
なり、さらに高効率なジャイロトロン１００の発振動作
が達成できる。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。５８は主磁場微調整電磁石
である。実施例１１、１７、２０ではジャイロトロン１
００の発振効率や発振出力を調整するために、発振出力
を検出し、その出力に応じて主磁場微調整電磁石、ある
いは電子銃磁場微調整電磁石５７をそれぞれ単独で、そ
れらの電磁石に流す電流を制御する方式であったが、図
に示すように併用してもよい。このようにすれば、発振
効率や発振出力のより微妙な調整が磁場の調節で可能に
なり、さらに高効率なジャイロトロン１００の発振動作
が達成できる。
【００７２】
実施例２２．図２２はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。上記実施例２０，２１で
は、ジャイロトロン１００の電子銃１は、永久磁石２２
の中心ボア内に納まっていたが、この実施例では、ジャ
イロトロン１００の電子銃１は永久磁石２２の一方の端
面より外側に出ている。このような配置であっても、電
子銃１付近に電子銃磁場微調整電磁石５９を置き、電子
銃１の磁場を調整することが有効な場合もある。なお、
空胴共振器６付近には主磁場微調整電磁石３０は描かれ
ていないが、必要ならば設置してもよい。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。上記実施例２０，２１で
は、ジャイロトロン１００の電子銃１は、永久磁石２２
の中心ボア内に納まっていたが、この実施例では、ジャ
イロトロン１００の電子銃１は永久磁石２２の一方の端
面より外側に出ている。このような配置であっても、電
子銃１付近に電子銃磁場微調整電磁石５９を置き、電子
銃１の磁場を調整することが有効な場合もある。なお、
空胴共振器６付近には主磁場微調整電磁石３０は描かれ
ていないが、必要ならば設置してもよい。
【００７３】
実施例２３．図２３はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。７０はホール素子等よりな
る磁束密度の検出手段であり、永久磁石２０の経年変化
による発生磁場の変動を検出する。６０は磁場補正用電
磁石である。一般的に永久磁石は、経年変化によって、
発生している磁束密度を減じていくため、磁場の補正が
必要になってくる場合がある。この補正量は、室温では
普通永久磁石が発生する磁束密度の１％／年以下である
ため、図のように１つあるいは複数個の磁場補正用電磁
石６０と小型の励磁電源を用いて十分可能な量である。
なお、この磁場補正用電磁石６０は上記実施例１から実
施例２２までに記載した主磁場微調整電磁石を用いてあ
る程度可能であるが、独立に設置してもよい。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。７０はホール素子等よりな
る磁束密度の検出手段であり、永久磁石２０の経年変化
による発生磁場の変動を検出する。６０は磁場補正用電
磁石である。一般的に永久磁石は、経年変化によって、
発生している磁束密度を減じていくため、磁場の補正が
必要になってくる場合がある。この補正量は、室温では
普通永久磁石が発生する磁束密度の１％／年以下である
ため、図のように１つあるいは複数個の磁場補正用電磁
石６０と小型の励磁電源を用いて十分可能な量である。
なお、この磁場補正用電磁石６０は上記実施例１から実
施例２２までに記載した主磁場微調整電磁石を用いてあ
る程度可能であるが、独立に設置してもよい。
【００７４】
また、図２４は実施例１５に記載した主磁
場微調整電磁石４９，５０，５１を用いて、永久磁石２
１の経年変化による発生磁場の変動を補正するものであ
る。このような構成により、ジャイロトロン１００の効
率良い運転や高周波出力の制御を初期の状態と同様に行
うことができる。なお、図２３，２４では磁束密度を検
出するホール素子７０等は電磁石４９，５０，５１，６
０とジャイロトロン１００との間に取り付けられている
が、電磁石４９，５０，５１，６０と永久磁石２０，２
１との間に取り付けてもよい。
場微調整電磁石４９，５０，５１を用いて、永久磁石２
１の経年変化による発生磁場の変動を補正するものであ
る。このような構成により、ジャイロトロン１００の効
率良い運転や高周波出力の制御を初期の状態と同様に行
うことができる。なお、図２３，２４では磁束密度を検
出するホール素子７０等は電磁石４９，５０，５１，６
０とジャイロトロン１００との間に取り付けられている
が、電磁石４９，５０，５１，６０と永久磁石２０，２
１との間に取り付けてもよい。
【００７５】
実施例２４．図２５はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１０１はカソードフランジ
１５と第１アノード４間の絶縁体、１０２は第１アノー
ド４と第２アノード５間の絶縁体、１０３は空胴共振器
６とコレクタ７間の絶縁体、１０４はコレクタ７と出力
窓導波管１６間の絶縁体である。これらの絶縁体と各金
属製部分とは磁性体材料を用いずに非磁性体材料、例え
ばモリブデンやタングステンを用い、これらにニッケル
メッキを施して接合されている。なお、ニッケルは磁性
材料であるがメッキのみであるので磁場に与える影響は
少ない。なお図中、カソードフランジ１５、第１アノー
ド４、第２アノード５、空胴共振器６、コレクタ７、出
力窓導波管１６は金属製部分である。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１０１はカソードフランジ
１５と第１アノード４間の絶縁体、１０２は第１アノー
ド４と第２アノード５間の絶縁体、１０３は空胴共振器
６とコレクタ７間の絶縁体、１０４はコレクタ７と出力
窓導波管１６間の絶縁体である。これらの絶縁体と各金
属製部分とは磁性体材料を用いずに非磁性体材料、例え
ばモリブデンやタングステンを用い、これらにニッケル
メッキを施して接合されている。なお、ニッケルは磁性
材料であるがメッキのみであるので磁場に与える影響は
少ない。なお図中、カソードフランジ１５、第１アノー
ド４、第２アノード５、空胴共振器６、コレクタ７、出
力窓導波管１６は金属製部分である。
【００７６】
ジャイロトロン１００では、電子銃１から
電子を引き出すため、カソード２と第１アノード４間
や、第１アノード４と第２アノード５間に電圧をかけた
り、空胴共振器６、コレクタ７、出力窓８のそれぞれに
どの程度の電子ビーム９が入射しているかを測定する目
的で各部分の接続部の全て、あるいは一部に、電気絶縁
を施す。この場合の電気絶縁部材には、アルミナとコバ
ールをろう付けにより接合したものが広く用いられてい
る。
電子を引き出すため、カソード２と第１アノード４間
や、第１アノード４と第２アノード５間に電圧をかけた
り、空胴共振器６、コレクタ７、出力窓８のそれぞれに
どの程度の電子ビーム９が入射しているかを測定する目
的で各部分の接続部の全て、あるいは一部に、電気絶縁
を施す。この場合の電気絶縁部材には、アルミナとコバ
ールをろう付けにより接合したものが広く用いられてい
る。
【００７７】
したがって、アルミナは入手が容易で、強
度が大きいなどの利点を持ち、コバールは熱膨張率がア
ルミナと同程度であるためろう付けの相手材料として広
く用いられる。しかし、コバールは磁性体であり、この
ような部品を磁場中におくことは磁場の分布を乱し、電
子ビーム９の軌道や特性に悪影響を与える可能性があ
る。その結果、空胴共振器６において、電子ビーム９が
所定の位置を通過せず、設計モード以外の固有モードを
発振させたり、あるいは発振効率の低下を招く可能性が
ある。さらには、電子ビーム９がコレクタに局所的に集
中して当たり、コレクタが過熱したり、電子ビーム９が
出力窓８にまで達し、出力窓を破損するなどの可能性が
ある。
度が大きいなどの利点を持ち、コバールは熱膨張率がア
ルミナと同程度であるためろう付けの相手材料として広
く用いられる。しかし、コバールは磁性体であり、この
ような部品を磁場中におくことは磁場の分布を乱し、電
子ビーム９の軌道や特性に悪影響を与える可能性があ
る。その結果、空胴共振器６において、電子ビーム９が
所定の位置を通過せず、設計モード以外の固有モードを
発振させたり、あるいは発振効率の低下を招く可能性が
ある。さらには、電子ビーム９がコレクタに局所的に集
中して当たり、コレクタが過熱したり、電子ビーム９が
出力窓８にまで達し、出力窓を破損するなどの可能性が
ある。
【００７８】
従来のジャイロトロン装置の磁場発生装置
には、電磁石のみが用いられてきたため、電磁石のコイ
ルに流す電流を調節することによって、これらの問題に
対処できたが、本発明において用いられる永久磁石と電
磁石を併用した磁場発生装置の場合は、磁場の磁束密度
の絶対値や磁束密度分布を調節できる範囲が従来の磁場
発生装置ほど大きくないため、磁性体が存在することに
よる磁場の分布を補正しきれない可能性がある。
には、電磁石のみが用いられてきたため、電磁石のコイ
ルに流す電流を調節することによって、これらの問題に
対処できたが、本発明において用いられる永久磁石と電
磁石を併用した磁場発生装置の場合は、磁場の磁束密度
の絶対値や磁束密度分布を調節できる範囲が従来の磁場
発生装置ほど大きくないため、磁性体が存在することに
よる磁場の分布を補正しきれない可能性がある。
【００７９】
しかし、本実施例にあっては図１に示すよ
うにジャイロトロン１００を磁場発生装置内に設置して
も磁場発生装置が作る磁場の磁束密度の絶対値や磁束密
度分布を乱さず、電子ビーム９の軌道や特性に悪影響を
与えることがない。その結果、空胴共振器において、所
定の位置を電子ビーム９が通過し、設計の固有モードで
電磁波を発振させることができ、発振効率の低下を防
ぎ、さらには、電子ビーム９がコレクタの所定の位置に
導かれ、局所的に過熱されることがないため、信頼性の
高いジャイロトロン１００となる。
うにジャイロトロン１００を磁場発生装置内に設置して
も磁場発生装置が作る磁場の磁束密度の絶対値や磁束密
度分布を乱さず、電子ビーム９の軌道や特性に悪影響を
与えることがない。その結果、空胴共振器において、所
定の位置を電子ビーム９が通過し、設計の固有モードで
電磁波を発振させることができ、発振効率の低下を防
ぎ、さらには、電子ビーム９がコレクタの所定の位置に
導かれ、局所的に過熱されることがないため、信頼性の
高いジャイロトロン１００となる。
【００８０】
実施例２５．図２６はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では、絶縁体１
０１，１０２，１０３，１０４の少なくとも内面、およ
び軸方向端面、さらに金属製部分の絶縁体１０１，１０
２，１０３，１０４と接する部分は、寸法精度よく加工
され、はめ合い構造で組み立てられている。このような
はめ合い接合により、実施例２４で得られる効果の他
に、ジャイロトロン１００の組み立てにおける各部の中
心軸合わせが容易になるという効果がある。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では、絶縁体１
０１，１０２，１０３，１０４の少なくとも内面、およ
び軸方向端面、さらに金属製部分の絶縁体１０１，１０
２，１０３，１０４と接する部分は、寸法精度よく加工
され、はめ合い構造で組み立てられている。このような
はめ合い接合により、実施例２４で得られる効果の他
に、ジャイロトロン１００の組み立てにおける各部の中
心軸合わせが容易になるという効果がある。
【００８１】
実施例２６．図２７はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１０１はカソードフランジ
１５と第１アノード４間の絶縁体、１０２は第１アノー
ド４と第２アノード５間の絶縁体であり、これらの絶縁
体と金属製部分とは磁性体材料を用いずに実施例２４と
同様の非磁性体材料で接合されている。このようにすれ
ば、ジャイロトロン１００の発振動作上、特に重要な電
子銃１、および電子銃１と空胴共振器６間の磁場の磁束
密度の絶対値や磁束密度分布を乱さず、電子ビーム９の
軌道や特性に悪影響を与えることがない。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１０１はカソードフランジ
１５と第１アノード４間の絶縁体、１０２は第１アノー
ド４と第２アノード５間の絶縁体であり、これらの絶縁
体と金属製部分とは磁性体材料を用いずに実施例２４と
同様の非磁性体材料で接合されている。このようにすれ
ば、ジャイロトロン１００の発振動作上、特に重要な電
子銃１、および電子銃１と空胴共振器６間の磁場の磁束
密度の絶対値や磁束密度分布を乱さず、電子ビーム９の
軌道や特性に悪影響を与えることがない。
【００８２】
その結果、空胴共振器６において、所定の
位置を電子ビーム９が通過し、設計の固有モードで電磁
波を発振させることができ、発振効率の低下を防ぎ、さ
らには、電子ビーム９がコレクタの所定の位置に導か
れ、局所的に過熱されることがないため、信頼性の高い
ジャイロトロン１００となる。また、この発明はコレク
タ、出力窓８に電気絶縁を施す必要がないジャイロトロ
ン１００にも適用可能である。
位置を電子ビーム９が通過し、設計の固有モードで電磁
波を発振させることができ、発振効率の低下を防ぎ、さ
らには、電子ビーム９がコレクタの所定の位置に導か
れ、局所的に過熱されることがないため、信頼性の高い
ジャイロトロン１００となる。また、この発明はコレク
タ、出力窓８に電気絶縁を施す必要がないジャイロトロ
ン１００にも適用可能である。
【００８３】
実施例２７．図２８はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１０５はカソードフランジ
１５と第１アノード４間の絶縁体、１０６は第１アノー
ド４と第２アノード５間の絶縁体、１０７は空胴共振器
６とコレクタ７間の絶縁体、１０８はコレクタ７と出力
窓導波管１６間の絶縁体であり、ここでは絶縁体材料と
してガラス材を用いている。ガラス材と金属製部分のカ
ソードフランジ１５、第１アノード４、第２アノード
５、空胴共振器６、コレクタ７、出力導波管１６とは直
接接合されるか、あるいはガラス材と上記の金属製部分
との間にガラス材との直接接合可能な金属を挟んで接合
されている。このガラス材に直接接合可能な金属には、
銅、ステンレスなどの非磁性材料があり、この直接接合
する方法にはハウスキーパーシールと呼ばれる方法があ
る。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１０５はカソードフランジ
１５と第１アノード４間の絶縁体、１０６は第１アノー
ド４と第２アノード５間の絶縁体、１０７は空胴共振器
６とコレクタ７間の絶縁体、１０８はコレクタ７と出力
窓導波管１６間の絶縁体であり、ここでは絶縁体材料と
してガラス材を用いている。ガラス材と金属製部分のカ
ソードフランジ１５、第１アノード４、第２アノード
５、空胴共振器６、コレクタ７、出力導波管１６とは直
接接合されるか、あるいはガラス材と上記の金属製部分
との間にガラス材との直接接合可能な金属を挟んで接合
されている。このガラス材に直接接合可能な金属には、
銅、ステンレスなどの非磁性材料があり、この直接接合
する方法にはハウスキーパーシールと呼ばれる方法があ
る。
【００８４】
このようにすれば、磁場発生装置が作る磁
場の磁束密度の絶対値や磁束密度分布は乱されず、電子
ビーム９の軌道や特性は悪影響を受けることがない。そ
の結果、空胴共振器６において、所定の位置を電子ビー
ム９が通過し、設計の固有モードで電磁波を発振させる
ことができ、発振効率が低下することもない。さらに
は、電子ビーム９がコレクタ７の所定の位置に導かれ、
コレクタ７が局所的に過熱されることがないため、信頼
性の高いジャイロトロン１００となる。
場の磁束密度の絶対値や磁束密度分布は乱されず、電子
ビーム９の軌道や特性は悪影響を受けることがない。そ
の結果、空胴共振器６において、所定の位置を電子ビー
ム９が通過し、設計の固有モードで電磁波を発振させる
ことができ、発振効率が低下することもない。さらに
は、電子ビーム９がコレクタ７の所定の位置に導かれ、
コレクタ７が局所的に過熱されることがないため、信頼
性の高いジャイロトロン１００となる。
【００８５】
実施例２８．図２９はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では絶縁体１０
５，１０６，１０７，１０８の少なくとも内面および軸
方向端面、さらに金属製部分の絶縁体１０５，１０６，
１０７，１０８と接する部分は寸法精度よく加工され、
はめ合い構造で組み立てられている。このようなはめ合
い接合により、実施例２７で得られる効果の他に、ジャ
イロトロン１００の組み立てにおける各部の中心軸合わ
せが容易になるという効果がある。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。この実施例では絶縁体１０
５，１０６，１０７，１０８の少なくとも内面および軸
方向端面、さらに金属製部分の絶縁体１０５，１０６，
１０７，１０８と接する部分は寸法精度よく加工され、
はめ合い構造で組み立てられている。このようなはめ合
い接合により、実施例２７で得られる効果の他に、ジャ
イロトロン１００の組み立てにおける各部の中心軸合わ
せが容易になるという効果がある。
【００８６】
実施例２９．図３０はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例２７，２８ではジャ
イロトロン１００に用いられる絶縁体材料全てにガラス
材を用いたが、この実施例では大きな強度が必要でない
電子銃１のみガラス材の絶縁体１０５，１０６を用い、
ジャイロトロン１００の運搬、吊り下げ、出力高周波の
伝送系との接続等において十分な強度が必要なコレクタ
７、出力窓８の絶縁部分にはアルミナとコバールを組み
合わせた部品を用いればよい。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例２７，２８ではジャ
イロトロン１００に用いられる絶縁体材料全てにガラス
材を用いたが、この実施例では大きな強度が必要でない
電子銃１のみガラス材の絶縁体１０５，１０６を用い、
ジャイロトロン１００の運搬、吊り下げ、出力高周波の
伝送系との接続等において十分な強度が必要なコレクタ
７、出力窓８の絶縁部分にはアルミナとコバールを組み
合わせた部品を用いればよい。
【００８７】
このようにすれば、ジャイロトロン１００
の発振動作上、特に重要な電子銃１、および電子銃１と
空胴共振器６間の磁場の磁束密度の絶対値や磁束密度分
布を乱さず、電子ビーム９の軌道や特性に悪影響を与え
ることがない。その結果、空胴共振器６において、所定
の位置を電子ビーム９が通過し、設計の固有モードで電
磁波を発振させることができ、発振効率が低下すること
もない。
の発振動作上、特に重要な電子銃１、および電子銃１と
空胴共振器６間の磁場の磁束密度の絶対値や磁束密度分
布を乱さず、電子ビーム９の軌道や特性に悪影響を与え
ることがない。その結果、空胴共振器６において、所定
の位置を電子ビーム９が通過し、設計の固有モードで電
磁波を発振させることができ、発振効率が低下すること
もない。
【００８８】
実施例３０．図３１から図３３はこの発明
の他の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図で
あり、図において、従来のものと同一の符号は同一また
は相当部分を示すので説明を省略する。実施例２４から
実施例２９までは、電子銃１がカソード２、第１アノー
ド４、および第２アノード５の３つの電極からなる３極
型電子銃を用いたジャイロトロン１００について述べて
きた。この実施例では、電子銃１がカソード２とアノー
ド１４の２つの電極からなる２極型電子銃を用いたジャ
イロトロン１００において実施されてもよく、同様の効
果を奏する。
の他の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図で
あり、図において、従来のものと同一の符号は同一また
は相当部分を示すので説明を省略する。実施例２４から
実施例２９までは、電子銃１がカソード２、第１アノー
ド４、および第２アノード５の３つの電極からなる３極
型電子銃を用いたジャイロトロン１００について述べて
きた。この実施例では、電子銃１がカソード２とアノー
ド１４の２つの電極からなる２極型電子銃を用いたジャ
イロトロン１００において実施されてもよく、同様の効
果を奏する。
【００８９】
実施例３１．図３４はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１７は高周波を導く導波
管、１１０は例えば非磁性材料からなる枠であり、枠１
１０は永久磁石２０および主磁場微調整電磁石３０、電
子銃磁場微調整電磁石３１が作る磁場の磁束密度が５ガ
ウス以上の領域が枠内に存在するように設置されてい
る。ジャイロトロン１００の磁場発生装置に永久磁石２
０を用いた磁場発生装置では、ジャイロトロン１００の
運転時以外でも常に磁場が発生しているため、これによ
り様々な危険性、不都合が考えられる。たとえば、人体
への影響、特にペースメーカを付けた人への影響は重大
である。また、工具等が吸い寄せられ、永久磁石２０あ
るいはその周辺部へ衝突するなども考えられる。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１７は高周波を導く導波
管、１１０は例えば非磁性材料からなる枠であり、枠１
１０は永久磁石２０および主磁場微調整電磁石３０、電
子銃磁場微調整電磁石３１が作る磁場の磁束密度が５ガ
ウス以上の領域が枠内に存在するように設置されてい
る。ジャイロトロン１００の磁場発生装置に永久磁石２
０を用いた磁場発生装置では、ジャイロトロン１００の
運転時以外でも常に磁場が発生しているため、これによ
り様々な危険性、不都合が考えられる。たとえば、人体
への影響、特にペースメーカを付けた人への影響は重大
である。また、工具等が吸い寄せられ、永久磁石２０あ
るいはその周辺部へ衝突するなども考えられる。
【００９０】
アメリカＦＤＡ（食品医薬品局）の勧告に
より、一般に漏れ磁場の範囲として５ガウスの範囲の大
きさが磁気シールドを施す際の一つの基準とされ、日本
でもこの基準が用いられているため、本実施例では枠１
１０を設置すれば、枠１１０外は磁場の微弱な領域であ
るので、ペースメーカを付けた人にも影響はなく、磁性
体が吸い寄せられることもなくなり、安全である。な
お、永久磁石２０に磁気シールドがあるものに同様の枠
を設けて、磁気シールドからの漏れによる危険を防止す
るようにしてもよい。
より、一般に漏れ磁場の範囲として５ガウスの範囲の大
きさが磁気シールドを施す際の一つの基準とされ、日本
でもこの基準が用いられているため、本実施例では枠１
１０を設置すれば、枠１１０外は磁場の微弱な領域であ
るので、ペースメーカを付けた人にも影響はなく、磁性
体が吸い寄せられることもなくなり、安全である。な
お、永久磁石２０に磁気シールドがあるものに同様の枠
を設けて、磁気シールドからの漏れによる危険を防止す
るようにしてもよい。
【００９１】
実施例３２．図３５と図３６とはこの発明
の他の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図で
あり、図において、従来のものと同一の符号は同一また
は相当部分を示すので説明を省略する。実施例３１では
磁場発生装置の側面のみならず、電子銃１の側端面も覆
うように設置された枠１１０を示したが、電子銃１と外
部電源回路との電気的接続を行う必要があるため、本実
施例では電子銃１の側端面に開口部を持った枠１１１を
設けた。
の他の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図で
あり、図において、従来のものと同一の符号は同一また
は相当部分を示すので説明を省略する。実施例３１では
磁場発生装置の側面のみならず、電子銃１の側端面も覆
うように設置された枠１１０を示したが、電子銃１と外
部電源回路との電気的接続を行う必要があるため、本実
施例では電子銃１の側端面に開口部を持った枠１１１を
設けた。
【００９２】
実施例３３．図３７から図３９はこの発明
の他の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図で
あり、図において、従来のものと同一の符号は同一また
は相当部分を示すので説明を省略する。本実施例では本
体側の枠１１２と電子銃１側の枠１１３が分離可能にな
っている。このようにすれば電子銃１と外部電源回路と
の電気的接続や、ジャイロトロン装置２００の運搬が簡
単でありながら、実施例３１と同様の効果を奏する。
の他の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図で
あり、図において、従来のものと同一の符号は同一また
は相当部分を示すので説明を省略する。本実施例では本
体側の枠１１２と電子銃１側の枠１１３が分離可能にな
っている。このようにすれば電子銃１と外部電源回路と
の電気的接続や、ジャイロトロン装置２００の運搬が簡
単でありながら、実施例３１と同様の効果を奏する。
【００９３】
実施例３４．図４０はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。本実施例ではハイブリッド
型磁場発生装置で常時強力な磁場を発生している永久磁
石２０が作る磁場の磁束密度が５ガウス以上の領域が枠
１１４内に存在するように設置される。この枠１１４は
実施例３１、実施例３２、実施例３３で示した物より小
型で扱い易く、また、これを設置することによって磁束
密度５ガウス以上の領域を囲むことができるので安全で
ある。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。本実施例ではハイブリッド
型磁場発生装置で常時強力な磁場を発生している永久磁
石２０が作る磁場の磁束密度が５ガウス以上の領域が枠
１１４内に存在するように設置される。この枠１１４は
実施例３１、実施例３２、実施例３３で示した物より小
型で扱い易く、また、これを設置することによって磁束
密度５ガウス以上の領域を囲むことができるので安全で
ある。
【００９４】
実施例３５．図４１はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１１５は枠１１０の外側面
に設置された緩衝材である。緩衝材として、例えばウレ
タン、スポンジ、発泡スチロール、フェルト、グラスウ
ール、スタイロフォーム、エアーキャップ、紙、木材な
どを利用できる。なお、この緩衝材１１５は５ガウス以
上の領域を囲むどのような枠に設置されてもよい。この
ようにすれば、工具等が磁場に吸い寄せられ、衝突する
ようなことがあっても損傷を防ぐことができ、安全であ
る。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。１１５は枠１１０の外側面
に設置された緩衝材である。緩衝材として、例えばウレ
タン、スポンジ、発泡スチロール、フェルト、グラスウ
ール、スタイロフォーム、エアーキャップ、紙、木材な
どを利用できる。なお、この緩衝材１１５は５ガウス以
上の領域を囲むどのような枠に設置されてもよい。この
ようにすれば、工具等が磁場に吸い寄せられ、衝突する
ようなことがあっても損傷を防ぐことができ、安全であ
る。
【００９５】
実施例３６．図４２はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。７１はホール素子等よりな
る磁束密度の検出手段であり、永久磁石２３の温度変化
による発生磁場の変動を検出する。３０は主磁場微調整
電磁石、３１は電子銃磁場微調整電磁石で、永久磁石が
空胴共振器付近や電子銃付近に発生している磁場の温度
変化による変動を補正する電磁石である。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。７１はホール素子等よりな
る磁束密度の検出手段であり、永久磁石２３の温度変化
による発生磁場の変動を検出する。３０は主磁場微調整
電磁石、３１は電子銃磁場微調整電磁石で、永久磁石が
空胴共振器付近や電子銃付近に発生している磁場の温度
変化による変動を補正する電磁石である。
【００９６】
一般に永久磁石は温度変化によって発生し
ている磁束密度が変化する。この温度による磁束密度の
変化を決める残留磁束密度温度係数は、ネオジム系磁石
では−０．１％／℃程度であるが、サマリウム系では−
０．０３％／℃となる。既に記したように、２倍高調波
発振で周波数２８ＧＨｚの発振を起こさせるためには、
空胴共振器６の中央部において約５．２ｋＧの磁束密度
が必要であるから、永久磁石温度の１℃上昇につき約
５．２Ｇの磁束密度が減少し、逆に１℃下降につき約
５．２Ｇの磁束密度が増加する。したがって、±２０℃
程度の温度変化による磁束密度の変動は±１０４Ｇ程度
となるが、この程度の変動は、図４２に示すように、１
つあるいは複数個の磁場微調整電磁石と小型の励磁電源
を用いて十分に補正可能である。
ている磁束密度が変化する。この温度による磁束密度の
変化を決める残留磁束密度温度係数は、ネオジム系磁石
では−０．１％／℃程度であるが、サマリウム系では−
０．０３％／℃となる。既に記したように、２倍高調波
発振で周波数２８ＧＨｚの発振を起こさせるためには、
空胴共振器６の中央部において約５．２ｋＧの磁束密度
が必要であるから、永久磁石温度の１℃上昇につき約
５．２Ｇの磁束密度が減少し、逆に１℃下降につき約
５．２Ｇの磁束密度が増加する。したがって、±２０℃
程度の温度変化による磁束密度の変動は±１０４Ｇ程度
となるが、この程度の変動は、図４２に示すように、１
つあるいは複数個の磁場微調整電磁石と小型の励磁電源
を用いて十分に補正可能である。
【００９７】
本実施例では、永久磁石２３の温度変化に
よる発生磁場の変動を補正する電磁石として、実施例１
から実施例２２までに記載した磁場微調整電磁石を用い
ているが、実施例２３の説明に用いた磁場補正用電磁石
６０を独立に設置してもよい。また、図４２ではホール
素子７１は主磁場微調整電磁石３０や電子銃磁場微調整
電磁石３１とジャイロトロン１００との間に置かれてい
るが、永久磁石２３の温度変化による発生磁場の変動
は、磁場が発生している所ならば別の場所でも検出でき
る。したがって、ホール素子７１を設置する位置は、必
ずしも図４２に示されている場所でなくてもよい。
よる発生磁場の変動を補正する電磁石として、実施例１
から実施例２２までに記載した磁場微調整電磁石を用い
ているが、実施例２３の説明に用いた磁場補正用電磁石
６０を独立に設置してもよい。また、図４２ではホール
素子７１は主磁場微調整電磁石３０や電子銃磁場微調整
電磁石３１とジャイロトロン１００との間に置かれてい
るが、永久磁石２３の温度変化による発生磁場の変動
は、磁場が発生している所ならば別の場所でも検出でき
る。したがって、ホール素子７１を設置する位置は、必
ずしも図４２に示されている場所でなくてもよい。
【００９８】
以上の構成によって、ジャイロトロン装置
２００が置かれている周囲環境が変化して、永久磁石２
３の温度変化による発生磁場の変動があっても、ジャイ
ロトロンの効率良い運転や高周波出力の制御が可能にな
る。
２００が置かれている周囲環境が変化して、永久磁石２
３の温度変化による発生磁場の変動があっても、ジャイ
ロトロンの効率良い運転や高周波出力の制御が可能にな
る。
【００９９】
実施例３７．図４３（ａ）はこの発明の他
の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図であ
り、図４３（ｂ）は筒型磁場発生装置が発生している中
心軸上での軸方向磁場分布の概略図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
し説明を省略する。２５は永久磁石を用いた筒型磁場発
生装置である。永久磁石を用いて軸方向磁場を発生させ
る方法として、例えばこの図に示されているように、磁
化方向が略々径方向の筒状永久磁石２５ａ〜２５ｈを軸
方向に複数個配置する方法が考えられる。磁化方向が略
々径方向の筒状永久磁石２５ａ〜２５ｈは、それぞれ、
例えば複数の台形状の磁石切片を各々径方向に磁化した
後、ドーナツ状に組み合わせて、外部及び内部が多角形
の筒状永久磁石２５ａ〜２５ｈを構成している。上記の
磁石切片は扇型の磁石切片でもよく、その場合は各々径
方向に磁化した後、ドーナツ状に組み合わせると内部、
外部が円形の筒状永久磁石となる。さらに磁化方向が略
々径方向の筒状永久磁石であるならば、これを構成する
磁石切片は他の形状のものでもよい。このような実施例
にあっては、筒型磁場発生装置２５の内側空間において
軸方向磁場の向きが反転している部分（本図ではｚ＝ｚ
1 、ｚ＝ｚ2 を境として軸方向磁場が反転している）が
存在する。
の実施例によるジャイロトロン装置を示す構成図であ
り、図４３（ｂ）は筒型磁場発生装置が発生している中
心軸上での軸方向磁場分布の概略図であり、図におい
て、従来のものと同一の符号は同一または相当部分を示
し説明を省略する。２５は永久磁石を用いた筒型磁場発
生装置である。永久磁石を用いて軸方向磁場を発生させ
る方法として、例えばこの図に示されているように、磁
化方向が略々径方向の筒状永久磁石２５ａ〜２５ｈを軸
方向に複数個配置する方法が考えられる。磁化方向が略
々径方向の筒状永久磁石２５ａ〜２５ｈは、それぞれ、
例えば複数の台形状の磁石切片を各々径方向に磁化した
後、ドーナツ状に組み合わせて、外部及び内部が多角形
の筒状永久磁石２５ａ〜２５ｈを構成している。上記の
磁石切片は扇型の磁石切片でもよく、その場合は各々径
方向に磁化した後、ドーナツ状に組み合わせると内部、
外部が円形の筒状永久磁石となる。さらに磁化方向が略
々径方向の筒状永久磁石であるならば、これを構成する
磁石切片は他の形状のものでもよい。このような実施例
にあっては、筒型磁場発生装置２５の内側空間において
軸方向磁場の向きが反転している部分（本図ではｚ＝ｚ
1 、ｚ＝ｚ2 を境として軸方向磁場が反転している）が
存在する。
【０１００】
ジャイロトロン１００の電子銃１における
カソード２上の電子放出部３から引き出される中空状の
電子ビーム９の速度は、電子放出部３の面上における電
場と磁場で決まり、その後、電子ビーム９は図４３
（ａ）に示されているように螺旋運動をしながら、磁場
に対して垂直方向の速度を増しつつ、空胴共振器６に向
かって進行する。このように電子放出部３から引き出さ
れた直後の電子の速度成分等は電子放出部３付近の電場
や磁場によって決まるため、電子放出部３が図４３
（ｂ）で、ｚ＝ｚ1 の位置よりも左側に存在していても
電子銃１として動作する。
カソード２上の電子放出部３から引き出される中空状の
電子ビーム９の速度は、電子放出部３の面上における電
場と磁場で決まり、その後、電子ビーム９は図４３
（ａ）に示されているように螺旋運動をしながら、磁場
に対して垂直方向の速度を増しつつ、空胴共振器６に向
かって進行する。このように電子放出部３から引き出さ
れた直後の電子の速度成分等は電子放出部３付近の電場
や磁場によって決まるため、電子放出部３が図４３
（ｂ）で、ｚ＝ｚ1 の位置よりも左側に存在していても
電子銃１として動作する。
【０１０１】
しかし、このような配置では、電子が軸方
向に進行するとともに軸方向磁場が弱くなるため、螺旋
運動の旋回半径が次第に大きくなり、中空状の電子ビー
ム９の半径も大きくなって、図４３（ａ）のアノード１
４の壁に衝突したり、無秩序な運動となって空胴共振器
６まで届かない。したがって、ジャイロトロン１００が
正常に発振しないという問題点がある。このような問題
点は、ジャイロトロン装置２００の磁場発生装置とし
て、磁化方向が略々径方向の筒状永久磁石２５ａ〜２５
ｈを軸方向に複数個配置することによって構成した筒型
磁場発生装置２５を用いて軸方向の磁場を発生させる場
合に生じる特有の問題点である。
向に進行するとともに軸方向磁場が弱くなるため、螺旋
運動の旋回半径が次第に大きくなり、中空状の電子ビー
ム９の半径も大きくなって、図４３（ａ）のアノード１
４の壁に衝突したり、無秩序な運動となって空胴共振器
６まで届かない。したがって、ジャイロトロン１００が
正常に発振しないという問題点がある。このような問題
点は、ジャイロトロン装置２００の磁場発生装置とし
て、磁化方向が略々径方向の筒状永久磁石２５ａ〜２５
ｈを軸方向に複数個配置することによって構成した筒型
磁場発生装置２５を用いて軸方向の磁場を発生させる場
合に生じる特有の問題点である。
【０１０２】
この問題点を解消するためには、電子放出
部３を図４３（ｂ）でｚ＝ｚ1 の位置よりも右側に配置
しておけばよい。このようにしておけば、電子放出部３
から引き出された電子ビーム９は、空胴共振器６に向か
って次第に強くなる軸方向磁場によって、電子の螺旋運
動の旋回半径を小さくしながら、また中空状の電子ビー
ム９の半径を小さくしつつ空胴共振器６に入射し、正常
な発振動作を行う。
部３を図４３（ｂ）でｚ＝ｚ1 の位置よりも右側に配置
しておけばよい。このようにしておけば、電子放出部３
から引き出された電子ビーム９は、空胴共振器６に向か
って次第に強くなる軸方向磁場によって、電子の螺旋運
動の旋回半径を小さくしながら、また中空状の電子ビー
ム９の半径を小さくしつつ空胴共振器６に入射し、正常
な発振動作を行う。
【０１０３】
一方、図４９に示されている従来のジャイ
ロトロン装置２００では、軸方向に磁場を発生する装置
としてソレノイド状の電磁石が用いられるため、ジャイ
ロトロン１００を設置する内部空間、及びその延長線上
に軸方向の磁場の向きが反転している部分は存在しな
い。したがって、上記のような問題点は生じない。
ロトロン装置２００では、軸方向に磁場を発生する装置
としてソレノイド状の電磁石が用いられるため、ジャイ
ロトロン１００を設置する内部空間、及びその延長線上
に軸方向の磁場の向きが反転している部分は存在しな
い。したがって、上記のような問題点は生じない。
【０１０４】
実施例３８．図４４はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例３７では図４３
（ａ）に示すように、永久磁石を用いた筒型磁場発生装
置２５は、ジャイロトロン１００の電子銃１側の筒状永
久磁石２５ａ〜２５ｄはＳ極が内側を向き、コレクタ７
側の筒状永久磁石２５ｅ〜２５ｈはＮ極が内側を向いて
いたが、これは逆であってもよい。即ち、図４４に示す
ように電子銃１側の筒状永久磁石２６ａ〜２６ｄはＮ極
が内側を向き、コレクタ７側の筒状永久磁石２６ｅ〜２
６ｈはＳ極が内側を向いていても軸方向磁場の向きが反
転する部分は存在し、実施例３７で述べたことと同様の
ことが言える。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例３７では図４３
（ａ）に示すように、永久磁石を用いた筒型磁場発生装
置２５は、ジャイロトロン１００の電子銃１側の筒状永
久磁石２５ａ〜２５ｄはＳ極が内側を向き、コレクタ７
側の筒状永久磁石２５ｅ〜２５ｈはＮ極が内側を向いて
いたが、これは逆であってもよい。即ち、図４４に示す
ように電子銃１側の筒状永久磁石２６ａ〜２６ｄはＮ極
が内側を向き、コレクタ７側の筒状永久磁石２６ｅ〜２
６ｈはＳ極が内側を向いていても軸方向磁場の向きが反
転する部分は存在し、実施例３７で述べたことと同様の
ことが言える。
【０１０５】
実施例３９．図４５はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例３７や実施例３８で
は、永久磁石を用いた筒型磁場発生装置２５，２６は、
すべての永久磁石の磁化方向が略々径方向の筒状永久磁
石２５ａ〜２５ｈ，２６ａ〜２６ｈで構成されている
が、図４３（ｂ）に示されているような空胴共振器部６
に軸方向磁場が平坦な分布を発生させる方法として、図
４５に示すように、空胴共振器６付近に、磁化方向が略
々軸方向の筒状永久磁石２７ｉを配置してもよい。この
場合でも電子銃付近に配置された筒状永久磁石の磁化方
向は略々径方向であるので、中心軸上での磁束密度分布
は図４３（ｂ）のようになり、実施例３７で述べたこと
と同様のことが言える。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。実施例３７や実施例３８で
は、永久磁石を用いた筒型磁場発生装置２５，２６は、
すべての永久磁石の磁化方向が略々径方向の筒状永久磁
石２５ａ〜２５ｈ，２６ａ〜２６ｈで構成されている
が、図４３（ｂ）に示されているような空胴共振器部６
に軸方向磁場が平坦な分布を発生させる方法として、図
４５に示すように、空胴共振器６付近に、磁化方向が略
々軸方向の筒状永久磁石２７ｉを配置してもよい。この
場合でも電子銃付近に配置された筒状永久磁石の磁化方
向は略々径方向であるので、中心軸上での磁束密度分布
は図４３（ｂ）のようになり、実施例３７で述べたこと
と同様のことが言える。
【０１０６】
実施例４０．図４６はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。２８は軸方向磁場を発生さ
せるための永久磁石を用いた筒型磁場発生装置、２８ａ
〜２８ｈは磁化方向が略々径方向の筒状永久磁石で、各
々の筒状永久磁石のＮ極からＳ極に向かって引かれてい
る矢印を付した線は、磁力線を概略的に示したものであ
る。この筒型磁場発生装置２８は、実施例３７で記した
ものと同様の構造であるため、軸方向の磁束密度分布は
図４３（ｂ）に示したように、軸方向磁場の向きが反転
している部分をもつ分布となっており、図中のｚ＝ｚ1
の位置は図４６の筒状永久磁石２８ａのＳ極と記した付
近に存在することが磁力線の様子からわかる。同様に、
ｚ＝ｚ2 の位置は、図４６の筒状永久磁石２８ｈのＮ極
と記した付近に存在することがわかる。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。２８は軸方向磁場を発生さ
せるための永久磁石を用いた筒型磁場発生装置、２８ａ
〜２８ｈは磁化方向が略々径方向の筒状永久磁石で、各
々の筒状永久磁石のＮ極からＳ極に向かって引かれてい
る矢印を付した線は、磁力線を概略的に示したものであ
る。この筒型磁場発生装置２８は、実施例３７で記した
ものと同様の構造であるため、軸方向の磁束密度分布は
図４３（ｂ）に示したように、軸方向磁場の向きが反転
している部分をもつ分布となっており、図中のｚ＝ｚ1
の位置は図４６の筒状永久磁石２８ａのＳ極と記した付
近に存在することが磁力線の様子からわかる。同様に、
ｚ＝ｚ2 の位置は、図４６の筒状永久磁石２８ｈのＮ極
と記した付近に存在することがわかる。
【０１０７】
ジャイロトロン１００の電子銃１における
カソード２とアノード１４との間には数１０ｋＶ程度の
電圧がかかるため、これらの間は絶縁体１３を介して接
続されている。この絶縁体１３にはアルミナ等のセラミ
ック材料が使用され、その両端には金属と接合するため
の接合部品がろう接合されている。この接合部品には一
般的にコバールが使用され、さらにコバールと金属は、
主として溶接によって接合される。しかし、コバールは
磁性体材料であるため、永久磁石が発生する磁場分布を
乱し、カソード２の電子放出部３から引き出される電子
ビーム９の特性に重大な影響を与え、ジャイロトロン１
００の発振に悪影響を及ぼす恐れがある。この影響は図
４３（ａ）の電子銃磁場微調整電磁石３１を用いても補
正できない場合がある。（図４６では電子銃磁場微調整
電磁石３１が省略されている。）
カソード２とアノード１４との間には数１０ｋＶ程度の
電圧がかかるため、これらの間は絶縁体１３を介して接
続されている。この絶縁体１３にはアルミナ等のセラミ
ック材料が使用され、その両端には金属と接合するため
の接合部品がろう接合されている。この接合部品には一
般的にコバールが使用され、さらにコバールと金属は、
主として溶接によって接合される。しかし、コバールは
磁性体材料であるため、永久磁石が発生する磁場分布を
乱し、カソード２の電子放出部３から引き出される電子
ビーム９の特性に重大な影響を与え、ジャイロトロン１
００の発振に悪影響を及ぼす恐れがある。この影響は図
４３（ａ）の電子銃磁場微調整電磁石３１を用いても補
正できない場合がある。（図４６では電子銃磁場微調整
電磁石３１が省略されている。）
【０１０８】
この問題を解決するために、本実施例では
コバールは軸方向磁場が反転する位置よりも左側に位置
するようにし、電子が引き出される電子放出部３での軸
方向磁場の向きとは逆方向の向きの軸方向磁場がかかる
ように配置している。このようにするとコバールの電子
放出部３付近の磁場分布に与える影響は軽減され、ジャ
イロトロン１００を効率よく発振させることができる。
なお、図４５では空胴共振器６付近の主磁場微調整電磁
石を省略しているが必要ならばあってもよい。また、永
久磁石を用いた筒型磁場発生装置は図４４や図４５に示
されたものでもよく、その場合でも上記のコバールが、
軸方向磁場が反転している位置に対して電子放出部３と
は反対の位置に存在するように配置すればよい。さら
に、コバール以外の接合部品を使用する場合でも、磁性
体材料を使用する場合は同様の配置とすれば同等の効果
が得られることは言うまでもない。
コバールは軸方向磁場が反転する位置よりも左側に位置
するようにし、電子が引き出される電子放出部３での軸
方向磁場の向きとは逆方向の向きの軸方向磁場がかかる
ように配置している。このようにするとコバールの電子
放出部３付近の磁場分布に与える影響は軽減され、ジャ
イロトロン１００を効率よく発振させることができる。
なお、図４５では空胴共振器６付近の主磁場微調整電磁
石を省略しているが必要ならばあってもよい。また、永
久磁石を用いた筒型磁場発生装置は図４４や図４５に示
されたものでもよく、その場合でも上記のコバールが、
軸方向磁場が反転している位置に対して電子放出部３と
は反対の位置に存在するように配置すればよい。さら
に、コバール以外の接合部品を使用する場合でも、磁性
体材料を使用する場合は同様の配置とすれば同等の効果
が得られることは言うまでもない。
【０１０９】
実施例４１．図４７はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。ジャイロトロン装置２００
では、ジャイロトロン１００に安定な発振を行わせるた
めに、ジャイロトロン内部を高真空に保つ必要がある。
そのためには、電子ビーム９をコレクタ７に当てること
によってコレクタ材料からの脱ガスを行うエージングを
十分に行うことが必要である。エージングを効果的に行
うためには、電子ビーム９がコレクタ７に当たる位置を
大きな範囲で振り、脱ガスを十分に行うことが有効であ
る。磁場発生装置として永久磁石を用いたジャイロトロ
ン装置２００では、電子銃磁場微調整電磁石３１や主磁
場微調整電磁石３０を用いて、電子ビーム９がコレクタ
７に当たる位置を振ることはある程度可能であるが、コ
レクタ７の大きな領域にわたって電子ビーム９を移動さ
せることは困難である。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。ジャイロトロン装置２００
では、ジャイロトロン１００に安定な発振を行わせるた
めに、ジャイロトロン内部を高真空に保つ必要がある。
そのためには、電子ビーム９をコレクタ７に当てること
によってコレクタ材料からの脱ガスを行うエージングを
十分に行うことが必要である。エージングを効果的に行
うためには、電子ビーム９がコレクタ７に当たる位置を
大きな範囲で振り、脱ガスを十分に行うことが有効であ
る。磁場発生装置として永久磁石を用いたジャイロトロ
ン装置２００では、電子銃磁場微調整電磁石３１や主磁
場微調整電磁石３０を用いて、電子ビーム９がコレクタ
７に当たる位置を振ることはある程度可能であるが、コ
レクタ７の大きな領域にわたって電子ビーム９を移動さ
せることは困難である。
【０１１０】
しかし図４７に示すように、ジャイロトロ
ン１００のコレクタ付近にコレクタ磁場発生用電磁石６
５を設置することによって、コレクタ７において電子ビ
ーム９をより大きな範囲で移動させることができるよう
になり、エージングを短時間に効果的に行うことができ
る。さらに、電磁石を構成するコイルの巻数、巻き方、
励磁電流を適当に選ぶことによって電子ビーム９がコレ
クタに当たる面積も大きくすることもできるため、コレ
クタへの単位面積当たりの熱入力を低減し、信頼性の高
いジャイロトロン装置とすることができる。
ン１００のコレクタ付近にコレクタ磁場発生用電磁石６
５を設置することによって、コレクタ７において電子ビ
ーム９をより大きな範囲で移動させることができるよう
になり、エージングを短時間に効果的に行うことができ
る。さらに、電磁石を構成するコイルの巻数、巻き方、
励磁電流を適当に選ぶことによって電子ビーム９がコレ
クタに当たる面積も大きくすることもできるため、コレ
クタへの単位面積当たりの熱入力を低減し、信頼性の高
いジャイロトロン装置とすることができる。
【０１１１】
実施例４２．図４８はこの発明の他の実施
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。コレクタ磁場発生用電磁石
６６，６７は図４８に示すように、２個あるいはそれ以
上のコイルから構成してもよい。このような構成により
上記の電磁石が発生する軸方向磁場分布の自由度が増え
るため、さらにエージングを効果的に行ったり、また電
子ビーム９によるコレクタ７への熱入力をより低減する
ことが可能になる。
例によるジャイロトロン装置を示す構成図であり、図に
おいて、従来のものと同一の符号は同一または相当部分
を示すので説明を省略する。コレクタ磁場発生用電磁石
６６，６７は図４８に示すように、２個あるいはそれ以
上のコイルから構成してもよい。このような構成により
上記の電磁石が発生する軸方向磁場分布の自由度が増え
るため、さらにエージングを効果的に行ったり、また電
子ビーム９によるコレクタ７への熱入力をより低減する
ことが可能になる。
【０１１２】
【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、ジャイロトロンの空胴共振器に
おける磁束密度の軸方向の分布を調整するように主磁場
微調整電磁石を構成し、ジャイロトロンの出力を検出
し、この検出信号を主磁場微調整電磁石を励磁する電源
の制御回路にフィードバックし、電磁石に流れる電流を
調整して、電磁石が発生する磁場を調節できるように構
成したので、小型で操作性がよく、低コストで、かつラ
ンニングコストを安くすることができる、発振効率を上
げる、あるいは発振出力を調整することができる、ジャ
イロトロンの発振出力を自動的に最大出力、あるいは予
め設定した出力にできる効果がある。
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、ジャイロトロンの空胴共振器に
おける磁束密度の軸方向の分布を調整するように主磁場
微調整電磁石を構成し、ジャイロトロンの出力を検出
し、この検出信号を主磁場微調整電磁石を励磁する電源
の制御回路にフィードバックし、電磁石に流れる電流を
調整して、電磁石が発生する磁場を調節できるように構
成したので、小型で操作性がよく、低コストで、かつラ
ンニングコストを安くすることができる、発振効率を上
げる、あるいは発振出力を調整することができる、ジャ
イロトロンの発振出力を自動的に最大出力、あるいは予
め設定した出力にできる効果がある。
【０１１３】
請求項２の発明によれば、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、電子銃のカソード上の電子放出部における磁束密度
の軸方向の分布を調整するように電子銃磁場微調整電磁
石を構成し、ジャイロトロンの出力を検出し、この検出
信号を電子銃磁場微調整電磁石を励磁する電源の制御回
路にフィードバックし、上記電磁石に流れる電流を調整
して、電磁石が発生する磁場を調節できるように構成し
たので、小型で操作性がよく、低コストで、かつランニ
ングコストを安くすることができる、発振効率を上げ
る、あるいは発振出力を調整することができる、また、
この電磁石により電子銃における磁場分布の乱れを補正
することができる、ジャイロトロンの発振出力を自動的
に最大出力、あるいは予め設定した出力にできる効果が
ある。
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、電子銃のカソード上の電子放出部における磁束密度
の軸方向の分布を調整するように電子銃磁場微調整電磁
石を構成し、ジャイロトロンの出力を検出し、この検出
信号を電子銃磁場微調整電磁石を励磁する電源の制御回
路にフィードバックし、上記電磁石に流れる電流を調整
して、電磁石が発生する磁場を調節できるように構成し
たので、小型で操作性がよく、低コストで、かつランニ
ングコストを安くすることができる、発振効率を上げ
る、あるいは発振出力を調整することができる、また、
この電磁石により電子銃における磁場分布の乱れを補正
することができる、ジャイロトロンの発振出力を自動的
に最大出力、あるいは予め設定した出力にできる効果が
ある。
【０１１４】
請求項３の発明によれば、ジャイロトロン
を構成する主要部分において、絶縁体と金属とを接合す
る主要材料に非磁性体材料を用いるように構成したの
で、信頼性を向上させることができる効果がある。
を構成する主要部分において、絶縁体と金属とを接合す
る主要材料に非磁性体材料を用いるように構成したの
で、信頼性を向上させることができる効果がある。
【０１１５】
請求項４の発明によれば、電子銃を構成す
る部品の接合部の主要材料に非磁性体材料を用いるよう
に構成したので、信頼性を向上させることができる効果
がある。
る部品の接合部の主要材料に非磁性体材料を用いるよう
に構成したので、信頼性を向上させることができる効果
がある。
【０１１６】
請求項５の発明によれば、ジャイロトロン
を構成する部品の絶縁体に、非磁性金属部に直接接合で
きる絶縁体材料を用いるように構成したので、信頼性を
向上させることができる効果がある。
を構成する部品の絶縁体に、非磁性金属部に直接接合で
きる絶縁体材料を用いるように構成したので、信頼性を
向上させることができる効果がある。
【０１１７】
請求項６の発明によれば、永久磁石と電磁
石で構成された磁場発生装置に枠を設置し、かつ磁場発
生装置が発生する磁束密度の少なくとも５ガウス以上で
ある領域が、枠内に存在するように構成したので、磁場
発生装置から常時発生されている磁場による危険および
不都合を防止することができる効果がある。
石で構成された磁場発生装置に枠を設置し、かつ磁場発
生装置が発生する磁束密度の少なくとも５ガウス以上で
ある領域が、枠内に存在するように構成したので、磁場
発生装置から常時発生されている磁場による危険および
不都合を防止することができる効果がある。
【０１１８】
請求項７の発明によれば、永久磁石と電磁
石で構成された磁場発生装置に枠を設置し、かつ磁場発
生装置を構成する永久磁石が発生する磁束密度の少なく
とも５ガウス以上である領域が、枠内に存在するように
構成したので、永久磁石から常時発生されている磁場に
よる危険および不都合を防止することができる効果があ
る。
石で構成された磁場発生装置に枠を設置し、かつ磁場発
生装置を構成する永久磁石が発生する磁束密度の少なく
とも５ガウス以上である領域が、枠内に存在するように
構成したので、永久磁石から常時発生されている磁場に
よる危険および不都合を防止することができる効果があ
る。
【０１１９】
請求項８の発明によれば、枠の外側面に緩
衝材を取り付けるように構成にしたので、磁場発生装置
から常時発生されている磁場による危険および不都合を
防止することができる効果がある。
衝材を取り付けるように構成にしたので、磁場発生装置
から常時発生されている磁場による危険および不都合を
防止することができる効果がある。
【０１２０】
請求項９の発明によれば、ジャイロトロン
の電子銃を構成する部品の絶縁体の両端にろう接合され
た磁性体材料部分が、上記の軸方向磁場の反転する位置
から見て、空胴共振器が存在する側とは反対側に位置す
るように構成したので、磁性体材料による電子放出部付
近の磁場分布に与える影響は軽減され、ジャイロトロン
を効率よく発振させることができる効果がある。
の電子銃を構成する部品の絶縁体の両端にろう接合され
た磁性体材料部分が、上記の軸方向磁場の反転する位置
から見て、空胴共振器が存在する側とは反対側に位置す
るように構成したので、磁性体材料による電子放出部付
近の磁場分布に与える影響は軽減され、ジャイロトロン
を効率よく発振させることができる効果がある。
【０１２１】
【図１】 この発明の一実施例によるジャイロトロン装
置を示す構成図である。
置を示す構成図である。
【図２】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図３】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図４】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図５】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図６】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図７】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図８】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図９】 この発明の他の実施例によるジャイロトロン
装置を示す構成図である。
装置を示す構成図である。
【図１０】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１１】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１２】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１３】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１４】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１５】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１６】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１７】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１８】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図１９】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図２０】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図２１】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図２２】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図２３】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図２４】 この発明の他の実施例による他のジャイロ
トロン装置を示す構成図である。
トロン装置を示す構成図である。
【図２５】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図２６】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図２７】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図２８】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図２９】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図３０】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図３１】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図３２】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図３３】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す部分構成図である。
ン装置を示す部分構成図である。
【図３４】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図３５】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図３６】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図３７】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図３８】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図３９】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４０】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４１】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４２】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４３】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４４】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４５】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４６】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４７】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４８】 この発明の他の実施例によるジャイロトロ
ン装置を示す構成図である。
ン装置を示す構成図である。
【図４９】 従来のジャイロトロン装置を示す構成図で
ある。
ある。
１ 電子銃、２ カソード、３ 電子放出部、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、１３，１０１〜１０４ 絶縁体、２１〜
２３ 永久磁石、３０，３２，３３，３５〜５３，５８
主磁場微調整電磁石、３１，５４〜５７，５９ 電子
銃磁場微調整電磁石、８１ 出力検出器、９０ 励磁電
源、１００ ジャイロトロン、１１０〜１１４ 枠、１
１５ 緩衝材、２００ ジャイロトロン装置。
共振器、７ コレクタ、８ 出力窓、９ 電子ビーム、
１０ 高周波、１３，１０１〜１０４ 絶縁体、２１〜
２３ 永久磁石、３０，３２，３３，３５〜５３，５８
主磁場微調整電磁石、３１，５４〜５７，５９ 電子
銃磁場微調整電磁石、８１ 出力検出器、９０ 励磁電
源、１００ ジャイロトロン、１１０〜１１４ 枠、１
１５ 緩衝材、２００ ジャイロトロン装置。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−66535（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−276541（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 23/10 - 23/54
H01J 25/00
Claims (9)
- 【請求項１】 電子ビームを射出する電子銃と、射出電
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
とを備えたジャイロトロン装置において、上記磁場発生
装置を永久磁石と電磁石とで構成し、この磁場発生装置
を構成する上記電磁石は、上記空胴共振器における磁束
密度の軸方向の分布を調整する主磁場微調整電磁石を有
し、上記出力窓からの出力を検出する出力検出器と、こ
の検出信号を、上記主磁場微調整電磁石に電流を流す電
源の制御回路にフィードバックし、上記出力が最大出力
または予め設定した出力となるように、上記主磁場微調
整電磁石に流れる電流を調節し、上記主磁場微調整電磁
石が発生する磁場を調節するフィードバック手段とを備
えたことを特徴とするジャイロトロン装置。 - 【請求項２】 電子ビームを射出する電子銃と、射出電
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
とを備えたジャイロトロン装置において、上記磁場発生
装置を永久磁石と電磁石とで構成し、この磁場発生装置
を構成する上記電磁石は、上記電子銃のカソード上の電
子放出部における磁束密度の軸方向の分布を調整する電
子銃磁場微調整電磁石を有し、上記出力窓からの出力を
検出する出力検出器と、この検出信号を上記電子銃磁場
微調整電磁石に電流を流す電源の制御回路にフィードバ
ックし、上記出力が最大出力または予め設定した出力と
なるように、上記電子銃磁場微調整電磁石に流れる電流
を調節し、上記電子銃磁場微調整電磁石が発生する磁場
を調節するフィードバック手段とを備えたことを特徴と
するジャイロトロン装置。 - 【請求項３】 上記電子銃、上記空胴共振器、上記コレ
クタ、および上記出力窓からなるジャイロトロンを構成
する主要部分において、絶縁体と金属とを接合する主要
材料は全て非磁性体材料であることを特徴とする請求項
１または請求項２記載のジャイロトロン装置。 - 【請求項４】 上記電子銃を構成する部品の接合部の主
要材料は、全て非磁性体材料であることを特徴とする請
求項１または請求項２記載のジャイロトロン装置。 - 【請求項５】 上記ジャイロトロンを構成する部品の絶
縁体に、非磁性金属部に直接接合できる絶縁体材料を使
用したことを特徴とする請求項３または請求項４記載の
ジャイロトロン装置。 - 【請求項６】 上記磁場発生装置に枠が設置され、かつ
上記磁場発生装置が発生する磁束密度の少なくとも５ガ
ウス以上である領域が、上記枠内にのみ存在するように
したことを特徴とする請求項１から請求項５のうち何れ
か１項記載のジャイロトロン装置。 - 【請求項７】 上記磁場発生装置に枠が設置され、かつ
上記磁場発生装置を構成する上記永久磁石の発生する磁
束密度の少なくとも５ガウス以上である領域が、上記枠
内にのみ存在するようにしたことを特徴とする請求項１
から請求項５のうち何れか１項記載のジャイロトロン装
置。 - 【請求項８】 上記枠の外側面に緩衝材が取り付けられ
ていることを特徴とする請求項６または請求項７記載の
ジャイロトロン装置。 - 【請求項９】 上記電子銃を構成する部品の絶縁体の両
端にろう接合された磁性体材料部分が、上記の軸方向磁
場が反転する位置から見て、上記空胴共振器の存在する
側とは反対側に位置することを特徴とする請求項１また
は請求項２記載のジャイロトロン装置。
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| US7884340B2 (en) * | 2006-05-26 | 2011-02-08 | Advanced Biomarker Technologies, Llc | Low-volume biomarker generator |
| US7466085B2 (en) * | 2007-04-17 | 2008-12-16 | Advanced Biomarker Technologies, Llc | Cyclotron having permanent magnets |
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| US9520263B2 (en) * | 2013-02-11 | 2016-12-13 | Novaray Medical Inc. | Method and apparatus for generation of a uniform-profile particle beam |
| CN105869973B (zh) * | 2016-05-11 | 2017-06-16 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 轴向输出圆极化te11同轴波导模式的紧凑型磁控管 |
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| CN109887819B (zh) * | 2019-01-10 | 2020-01-21 | 北京大学 | 一种太赫兹回旋管边廊模返波互作用电路及其控制方法 |
| CN113660762A (zh) * | 2021-09-20 | 2021-11-16 | 三兄弟(珠海)科技有限公司 | 一种用于材料检测的量子态电磁波发生装置 |
| CN114242545B (zh) * | 2021-11-23 | 2023-06-16 | 中国工程物理研究院应用电子学研究所 | 一种紧凑型千瓦级毫米波源 |
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|---|---|---|---|---|
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| US4395655A (en) * | 1980-10-20 | 1983-07-26 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | High power gyrotron (OSC) or gyrotron type amplifier using light weight focusing for millimeter wave tubes |
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| US4533875A (en) * | 1982-06-16 | 1985-08-06 | Lau Yue Ying | Wide-band gyrotron traveling-wave amplifier |
| JPS61153924A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Toshiba Corp | ジヤイロトロン装置 |
| JPH0777119B2 (ja) * | 1988-04-28 | 1995-08-16 | 株式会社東芝 | ジャイロトロン装置 |
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| US5113162A (en) * | 1991-05-23 | 1992-05-12 | Hitachi Metals, Ltd. | Focus magnet with separate static and dynamic control coils |
| US5550432A (en) * | 1994-11-01 | 1996-08-27 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Smart adaptive vacuum electronics |
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- 1994-12-19 JP JP31513394A patent/JP3444999B2/ja not_active Expired - Fee Related
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1995
- 1995-03-07 US US08/400,332 patent/US5818170A/en not_active Expired - Fee Related
- 1995-03-16 DE DE19510870A patent/DE19510870C2/de not_active Expired - Fee Related
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