JP3900377B2

JP3900377B2 - 電子ビーム管

Info

Publication number: JP3900377B2
Application number: JP19842995A
Authority: JP
Inventors: ダグラスホワイトグレイアム; マークウィルコックスディヴィッド
Original assignee: イー２ヴイテクノロジーズ（ユーケイ）リミテッド
Priority date: 1994-08-03
Filing date: 1995-08-03
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2015-08-03
Also published as: DE69528500T2; CA2155251C; CA2155251A1; JPH0864143A; EP0696048A2; EP0696048A3; DE69528500D1; EP0696048B1; GB2292001B; US5821693A; GB9415713D0; GB2292001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子ビーム管に関するものであり、特に、これに限定されるものではないが、クライストロンに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
クライストロンは、増幅装置であって、電子ビームが入力共振空洞へ加えられる高周波信号によって速度変調され、別の共振空洞から増幅された出力信号が出されるものである。図１は、長手方向軸Ｘ−Ｘにそって指向された電子ビームを発生する電子銃１を含む従来のクライストロンを概略的に示している。増幅すべき高周波信号は、結合ループ３を介して入力空洞２へ結合され、その空洞２を通して進むビームの電子の速度変調を行う。空洞２に続いて、ドリフト管４が設けられ、且つ典型的には、いくつかの中間空洞が設けられている。それらのうちの２つの中間空洞５および６が例示されている。そこで、電子の集群が行われる。出力空洞７は、結合ループ８を含んでおり、この結合ループ８を介して、装置から増幅された無線周波信号が取り出される。ビームの電子は、出力空洞７に続いてコレクタ９に入射する。その電子ビームは、空間電荷によるビームの発散を抑えてビームが壁部に衝突しないようにする無線周波相互作用構成体の外部の周囲の永久磁石または電磁石によって集束させられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、低価格のクライストロンを提供しようとしてなされたものであるが、本発明は、共振空洞を使用しているその他の型の電子ビーム管にも適用できるものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、相互の間にドリフト空間を有する複数の共振空洞と、これら共振空洞の外側を定める内側面を有する単一シリンダからなる気密包囲体とを備える電子ビーム管が提供される。
【０００５】
ここで使用する用語“単一”は、それらシリンダが、真空接合部を有しない一体的なものとされており、別々のものを一緒に接合したものではないことを意味するものである。この用語は、また、外側部分がある材料で形成され、内側部分またはライナーが別の材料で形成されているようなシリンダをも含む意味で使用されている。このシリンダは、円形の横断面を有すると対称であるので好ましいが、このシリンダは、その他の横断面形状であってもよく、例えば、楕円または方形横断面を有するものであってもよい。
【０００６】
包囲体は、複数の共振空洞の一部を定めるものであるので、従来構造のものに比べて、真空接合部は少なくてすむ。代表的な例では、そのような接合部は２つだけですみ、これは、同等の大きさで同等の動作パラメータを有する従来の管では５０以上もの接合部が必要とされたのと対比的である。このシリンダの各端部の接合部は気密でなければならないのであるが、このシリンダと共振空洞を定める他の表面との間の接合部は、電気的に良好なものであれば足りる。したがって、本発明による管は、従来の装置よりも容易に且つすばやく製造することができる。気密性を試験したり修繕するのも簡単である。漏れのあるシール部が検出されても、検査すべき個所が比較的に少ないからである。管の部品数が少なくてすむので、組立て工数が削減され、必要な気密ろう付けの数も削減される。
【０００７】
もう一つ別の利点としては、本発明による比較的に長い電子ビーム管は、同様の従来の装置よりも頑丈であるということである。従来の装置は、取扱い中や輸送中や設置中において、曲がってしまったりし易く、また、クラックが生じて、その結果として気密性が失われてしまいがちのものであった。
【０００８】
管の構成部品は、精度良く製造されて、シリンダ内に精度良く組み付けることができる。このことは、どのような電子ビーム管にあっても有利な点であるが、特に、多重ビーム装置の場合に有利なことである。例えば、多重ビームクライストロンにおいては、複数の別々のカソードが、円形の周辺に分散配置され、個々のドリフト管および共通の空洞を通過していく平行な電子ビームを発生するように配置されている。この場合には、各部品間の整合が特に重要であり、従来の構造に代えて本発明を使用することにより、そのような整合をより容易に行うことができる。
【０００９】
好ましくは、例えば、空気または水のような冷却流体をシリンダの外側表面に流すための手段が設けられる。従来のクライストロンと違って、この外側表面は滑らかなものとされ得るので、その表面にそって一様な冷却を行うことができ、局部化された加熱スポットを作り出してしまうような空気ポケットの生ずるのを避けることができる。
【００１０】
本発明の好ましい実施例では、シリンダは、熱伝導性が高いので、銅で形成される。しかし、その他の導電性材料を使用することもできる。一つの実施例では、シリンダは、２つまたはそれ以上の材料を含み、内側表面は、導電性である。内側表面は、そこを通しての伝導を行うに充分な厚みであれば、電気絶縁性の外側部分上に施した金属化層であってよい。このような金属化は、共振空洞が配置されているシリンダの内側表面の選択された領域のみに対して行われる。
【００１１】
シリンダの内側表面に段を付けておき、シリンダ内に配置される構成部分をそれらの段に取り付けるようにすると、有利である。シリンダの内部形状は、現在のコンピュータ制御された機械加工技術によれば高い公差でもって加工されうる。内部形状を正確なものとすることにより、シリンダ内の構成部分の配置を正確なものとすることができるようになる。これは、従来構造において必要とされたような治具工作に比べて、比較的に容易に行うことができる。
【００１２】
シリンダの外側の周りに磁気集束手段を設けると効果的である。この集束手段は、電磁的手段でもよいし、永久磁石手段を使用するものでもよい。例えば、シリンダの外側の周りにコイルを巻いてもよい。これは、電子ビーム管のうちの高価な構成部分であり、従来の構造においては、スクラップにした古い管から再利用されることのないものであった。しかしながら、本発明による管においては、その電磁コイル手段は、損傷させずに回収しうるものである。それら電磁コイルは、シリンダ自体の外側表面に直接的に巻かれてもよいし、または、その周りの別個のフレームに設けるようにしてもよい。
【００１３】
共振空洞の間のドリフト空間は、ドリフト管によって包囲するのが有利である。ある設計構造のものでは、これらのドリフト管は省かれているが、このようなドリフト管を使用すると、隣接する共振空洞の間の空間から生ずる共振がその管の動作に干渉しないようにすることができる。
【００１４】
共振空洞の１つまたはそれ以上のものが、シリンダの長手方向軸を横切るように配置され且つ使用時において電子ビームがそこを通して指向させられるような中央開口を有する壁部を含むのが好ましい。ドリフト管がドリフト空間の周りに使用される場合には、それらドリフト管を、２つの横方向壁部がそれぞれの隣接共振空洞を定めるように、接合すると有利である。このように一体化すると、シリンダにはめ込む構成部分の数を減少させることができる。
【００１５】
シリンダは、電子ビーム管内に含まれる共振空洞のすべての外側領域を定めるのが好ましい。しかし、例えば、端部の空洞は、別個に納めるようにすることもできるが、このような構成とすると、必要とされる真空接合部の数が増大し、本発明によって得られる利点が少なくなってしまう。
【００１６】
別の有利な構成例においては、空洞の少なくとも１つを、他の空洞よりも高い周波数で共振するようなものとする。これは、例えば、第二高調波空洞である。その空洞体積は、横方向壁部の離間距離が他の空洞よりも小さいので、減少させられるかもしれないが、その空洞の外側直径がより小さいことは好ましいことである。これにより、空洞高さと直径との比率を最適なものとすることができる。これは、第二高調波空洞を配置するところの内部直径を減少するように、シリンダの内側表面を適当な形状とすることにより、達成されうる。別の実施例においては、必要とされる直径のシリンダ壁が、そのシリンダの内側にそれと同軸的に配置される。
【００１７】
【発明の実施の形態】
次に、添付図面に基づいて、本発明の実施の形態について説明する。
【００１８】
図２を参照するに、クライストロンに使用される無線周波数空洞構造体１０は、真空包囲体の部分を形成し、円形横断面を有する銅シリンダ１１を含む。その外側表面は、滑らかであり、その内径は、図において、左側から右側へと、階段状に減少させられている。複数の壁部１２から１９がシリンダ１１内に配置されており、これら壁部は、使用中において電子ビームが指向させられる長手方向軸Ｘ−Ｘを横切るようにして配置されている。これらの横方向壁部は、共振空洞２０、２１、２２および２３を定めており、電子ビームを通すような中央開口を有している。これら共振空洞の間の領域２４、２５および２６は、ドリフト空間であり、それぞれドリフト管２７、２８および２９によって取り巻かれている。
【００１９】
これら３つのドリフト管２７、２８および２９は、各々、横方向壁部のあるものと一体的な構成部分として形成されている。したがって、ドリフト管２７は、壁部１３および１４を含む単一構成部分の一部を構成している。同様に、ドリフト管２８は、壁部１５および１６を有した構成部分を構成しており、ドリフト管２９は、壁部１７および１８と結合されている。ドリフト管２７および２９をそれぞれ含む最初および最後に述べた構成部分は、図において右側の構成部分の外側直径の方が小さくて、シリンダ１１のより小さな内径の端部に配置されうるようになっている以外は、その長さにおいても形状においても同一である。
【００２０】
シリンダ１１の孔が階段状とされていることにより、組立てが容易となり、位置決めも正確にできる。シリンダ１１の内側表面および横方向壁部が正確に加工され整合されうるので、心合わせ状態を維持することができる。
【００２１】
共振空洞２０は、横方向壁部１２および１３、並びにシリンダ１１の内側表面によって定められる。壁部１３および１４およびドリフト管２７によって定められた環状領域３０は、この装置の動作には寄与しないものであり、実効的に、デッドスペースである。壁部１３および１４には、この構造体を組み立てたときに領域３０から真空を引くことができるようにする開口（図示していない）が設けられており、同様に、他の横方向壁部にもそのような開口が設けられている。
【００２２】
壁部１３から１８およびシリンダ１１の内側表面の間に形成される接合部は気密とする必要はなく、シリンダ１１の端部の場所３１および３２だけ気密にすればよい。
【００２３】
図３は、図２の構造体をクライストロンに含ませたところを例示している。このクライストロンは、図において左端に配置した電子銃組立体３３と、結合ループ３５および３６を有したコレクタ３４を有している。フレーム３７は、集束のための電磁コイル３８を担持しており、空気は、ダクト３９を通してシリンダ１１の外側表面上に向けられる。
【００２４】
本発明の別の実施例においては、シリンダ１１は、ある材料で形成された外側領域と、別の材料で形成された内側ライナとを備えている。例えば、そのシリンダは、セラミック材料で形成された外側管と、良好な電導性を与えるに充分な厚さの内側金属化層とを有するものでよい。
【００２５】
図４を参照するに、本発明による管に使用するための共振空洞構造体は、図２に示したものと同様であるが、より大きな空洞の一つに代えて、第二高調波共振空洞４０を含む。この空洞４０の外側表面は、横方向壁部１６および１７の環状フランジ４２および４３に配置された円筒状壁部４１によって定められている。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のクライストロンを示す概略図である。
【図２】共振空洞構造体を示す概略図である。
【図３】図２の構造体を使用した本発明によるクライストロンを示す概略図である。
【図４】別の共振空洞構造体を示す概略図である。
【符号の説明】
１０無線周波数空洞構造体
１１シリンダ
１２横方向壁部
１３横方向壁部
１４横方向壁部
１５横方向壁部
１６横方向壁部
１７横方向壁部
１８横方向壁部
１９横方向壁部
２０共振空洞
２１共振空洞
２２共振空洞
２３共振空洞
２４ドリフト空間
２５ドリフト空間
２６ドリフト空間
２７ドリフト管
２８ドリフト管
２９ドリフト管
３０環状領域
３３電子銃組立体
３４コレクタ
３５結合ループ
３６結合ループ
３７フレーム
３８電磁コイル
３９ダクト

Claims

相互の間にドリフト空間を有する複数の共振空洞と、
両端の間に少なくとも１つの段が配置されており前記共振空洞の外側領域を定める内側表面を有する単一シリンダからなる気密包囲体と、
前記シリンダと一体的でなく且つ前記共振空洞を部分的に定めるように前記シリンダの内部を横切って該シリンダの長手方向軸を横切るようにして配置される複数の横方向壁部であって、これら横方向壁部のうちの１つまたはそれ以上のものは、前記シリンダの内側表面の前記段に対して配置されているような複数の横方向壁部と、
隣接する前記共振空洞の間にあって、各隣接する共振空洞を部分的に定める２つの横方向壁部に接合されたドリフト管と、
を備えることを特徴とする電子ビーム管。
含まれた前記共振空洞のすべては、前記単一のシリンダによって部分的に定められている請求項１に記載の電子ビーム管。
前記シリンダ内にこのシリンダから離間させて配置された円筒状壁部によって定められる外側領域を有する少なくとも１つの共振空洞を含む請求項１または２に記載の電子ビーム管。
前記含まれた他の空洞よりも高い周波数の共振空洞を含む請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム管。
前記より高い周波数の共振空洞は、第二高調波空洞である請求項４に記載の電子ビーム管。
前記シリンダは、全体が金属で形成されている請求項１から５のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム管。
前記シリンダの外側表面上に冷却流体を流す手段を含む請求項１から６のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム管。
前記シリンダの外側の周りに電磁コイル手段を含む請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム管。
前記コイル手段は、前記シリンダの外側に配置されたフレームに巻かれている請求項８に記載の電子ビーム管。
前記シリンダの外側の周りに永久磁石集束手段を含む請求項１から７のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム管。
請求項１から１０のうちのいずれか１項に記載の電子ビーム管を備えるクライストロン。