JP4403274B2 - Electromagnetic wave output measuring device - Google Patents

Electromagnetic wave output measuring device Download PDF

Info

Publication number
JP4403274B2
JP4403274B2 JP2005124303A JP2005124303A JP4403274B2 JP 4403274 B2 JP4403274 B2 JP 4403274B2 JP 2005124303 A JP2005124303 A JP 2005124303A JP 2005124303 A JP2005124303 A JP 2005124303A JP 4403274 B2 JP4403274 B2 JP 4403274B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromagnetic wave
output
wave
corrugated waveguide
waveguide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2005124303A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006300785A (en
Inventor
敏孝 出原
勇 小川
誠太郎 光藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
University of Fukui
Original Assignee
University of Fukui
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by University of Fukui filed Critical University of Fukui
Priority to JP2005124303A priority Critical patent/JP4403274B2/en
Publication of JP2006300785A publication Critical patent/JP2006300785A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4403274B2 publication Critical patent/JP4403274B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

本発明は、ジャイロトロン等の高出力マイクロ波を測定する電磁波出力測定装置に関する。   The present invention relates to an electromagnetic wave output measuring apparatus that measures high-power microwaves such as a gyrotron.

ジャイロトロン等のマイクロ波出力装置を用いて高周波加熱を行う場合、マイクロ波がどれだけ出力されているか把握する必要があり、そのための出力測定装置が提案されている。例えば、特許文献1では、ビーム状のマイクロ波をその伝播方向と異なる方向に集束させるミラーと、このミラーにより集束されたマイクロ波を小ホールを通して導入し熱化する金属又は誘電体より形成されたタンクと、このタンクを冷却するための冷却媒体が通過する冷却媒体通路と、この冷却媒体通路の入口・出口間の温度差からマイクロ波の出力を測定する手段とを備えたことを特徴とするマイクロ波出力測定装置が記載されている。特許文献2では、ビーム状のマイクロ波をその伝播方向と異なる方向に集束させるミラーと、集束されたマイクロ波を通す程度の直径の異なる複数の小孔を有するスライド板と、選定した小孔以外の小孔を覆うフレームと、スライド板の小ホールを通して導入されたマイクロ波を熱化する金属又は誘電体より形成されたタンクと、このタンクを真空断熱層を介して収納する外胴と、タンクを冷却するための冷却媒体が通過する冷却媒体通路と、この冷却媒体通路の入口・出口間の温度差と流量からマイクロ波の出力を測定する手段と、ミラーとスライド板間の距離を調節できる焦点距離調節機構とを備えたマイクロ波出力測定装置が記載されている。また、特許文献3では、マイクロ波を吸収する液体に水よりもマイクロ波の吸収力の弱い化合物を混合してマイクロ波の照射による熱量を測定するマイクロ波熱量計が記載されている。
特開平1−162164号公報 特許第2670351号公報 特開昭62−250370号公報
When high-frequency heating is performed using a microwave output device such as a gyrotron, it is necessary to grasp how much microwave is being output, and an output measuring device for that purpose has been proposed. For example, in Patent Document 1, it is formed of a mirror that focuses a beam-shaped microwave in a direction different from its propagation direction, and a metal or dielectric that introduces and heats the microwave focused by the mirror through a small hole. A tank, a cooling medium passage through which a cooling medium for cooling the tank passes, and means for measuring a microwave output from a temperature difference between an inlet and an outlet of the cooling medium passage are provided. A microwave power measuring device is described. In Patent Document 2, a mirror that focuses a beam-like microwave in a direction different from the propagation direction thereof, a slide plate having a plurality of small holes having different diameters through which the focused microwave is passed, and other than the selected small hole A frame that covers the small holes of the metal plate, a tank formed of a metal or dielectric that heats the microwave introduced through the small holes of the slide plate, an outer cylinder that houses the tank via a vacuum heat insulating layer, and a tank The cooling medium passage through which the cooling medium for cooling the liquid passes, the means for measuring the microwave output from the temperature difference and flow rate between the inlet and outlet of the cooling medium passage, and the distance between the mirror and the slide plate can be adjusted A microwave output measuring device having a focal length adjusting mechanism is described. Patent Document 3 describes a microwave calorimeter that mixes a liquid that absorbs microwaves with a compound having a weaker microwave absorption than water and measures the amount of heat generated by microwave irradiation.
JP-A-1-162164 Japanese Patent No. 2670351 JP-A-62-250370

上述した先行文献では、マイクロ波が伝搬する導波管に付設して測定装置が設けられており、ミラーにより測定装置にマイクロ波のメインビームを導入して測定が行われている。したがって、測定のための試験出力時に測定が行われ、本稼動のマイクロ波出力時にリアルタイムで出力測定を行っていないため、本稼動中のマイクロ波出力が測定できない。仮に本稼動中に出力測定を行うと、メインビームへの影響は避けられず稼動を中断せざるを得なくなる。   In the above-described prior art, a measuring device is provided attached to a waveguide through which microwaves propagate, and measurement is performed by introducing a main beam of microwaves into the measuring device using a mirror. Therefore, measurement is performed at the time of test output for measurement, and output measurement is not performed in real time at the time of microwave output in actual operation, so that the microwave output during actual operation cannot be measured. If the output measurement is performed during actual operation, the influence on the main beam is unavoidable and the operation must be interrupted.

そこで、本発明は、導波管内を伝搬する電磁波のメインビームに影響を及ぼすことなく本稼動中にリアルタイムで電磁波出力を測定することができる電磁波出力測定装置を提供することを目的とするものである。   SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide an electromagnetic wave output measuring apparatus capable of measuring an electromagnetic wave output in real time during actual operation without affecting the main beam of the electromagnetic wave propagating in the waveguide. is there.

本発明に係る電磁波出力測定装置は、内周面全体に周方向に溝部が形成されるとともに管軸方向に沿って当該溝部に対応して穿設された複数の孔部からそれぞれ所定波長ずつ進行距離がずれた電磁波が漏出するコルゲート導波管と、各孔部から外部に漏出する電磁波が干渉して形成された平面波を前記コルゲート導波管の管軸方向に対する当該平面波の伝搬方向角度に基づいて設定された測定方向で測定する測定手段と、測定手段からの測定データに基づいて電磁波の出力値を算出する算出手段とを備えていることを特徴とする。 The electromagnetic wave output measuring apparatus according to the present invention has a groove formed in the circumferential direction on the entire inner peripheral surface, and proceeds by a predetermined wavelength from a plurality of holes formed corresponding to the groove along the tube axis direction. Based on the propagation direction angle of the plane wave with respect to the tube axis direction of the corrugated waveguide, the corrugated waveguide from which the electromagnetic wave having a shifted distance leaks and the plane wave formed by interference of the electromagnetic wave leaking outside from each hole Measuring means for measuring in the set measuring direction, and calculating means for calculating an output value of the electromagnetic wave based on measurement data from the measuring means.

本発明に係る高出力マイクロ波加熱装置は、上記の電磁波出力測定装置を備えていることを特徴とする。   A high-power microwave heating device according to the present invention includes the above-described electromagnetic wave output measuring device.

本発明は、上記の構成を備えることで、導波管に穿設された複数の孔部から外部に漏出した電磁波を用いて電磁波の出力測定を行うようにしているので、導波管内を伝搬するメインビームに対して影響を及ぼすことなく測定を行うことが可能となる。また、各孔部から漏出する電磁波を所定波長ずつずらすことで、漏出した電磁波の干渉により平面波が形成されるようになり、形成された平面波を測定することで漏出した電磁波の出力を正確に測定することが可能となる。そして、測定される平面波の出力と電磁波の出力との相関関係を予め実験等により求め、その相関関係に基づいて算出式や対応テーブル等を作成しておけば、稼動中に測定手段により測定した結果に基づいてリアルタイムで電磁波の出力値を算出することができるようになる。   Since the present invention has the above-described configuration, the output of the electromagnetic wave is measured using the electromagnetic wave leaked to the outside from a plurality of holes formed in the waveguide. Measurement can be performed without affecting the main beam. Also, by shifting the electromagnetic wave leaking from each hole by a predetermined wavelength, a plane wave is formed by interference of the leaked electromagnetic wave, and the output of the leaked electromagnetic wave is accurately measured by measuring the formed plane wave It becomes possible to do. Then, the correlation between the output of the plane wave to be measured and the output of the electromagnetic wave is obtained in advance by experiments or the like, and if a calculation formula or a correspondence table is created based on the correlation, the measurement is performed by the measuring means during operation. Based on the result, the output value of the electromagnetic wave can be calculated in real time.

そして、内周面に周方向に沿って複数の溝部が形成されたコルゲート導波管を導波管として用いる場合には、孔部を溝部に対応して穿設すれば、各孔部からそれぞれ所定波長ずつずれた電磁波が漏出するようになり、外部漏出した電磁波によりノイズの少ない平面波を容易に形成することができる。   And when using as a waveguide the corrugated waveguide in which the several groove part was formed in the inner peripheral surface along the circumferential direction, if a hole part is drilled corresponding to a groove part, each from each hole part, An electromagnetic wave shifted by a predetermined wavelength is leaked, and a plane wave with less noise can be easily formed by the leaked electromagnetic wave.

また、測定手段の測定方向を、導波管の管軸方向に対する平面波の伝搬方向角度に基づいて設定すれば、平面波の測定を正確に行うことが可能となり、測定手段の設定を簡単に行うことができる。   In addition, if the measurement direction of the measurement means is set based on the propagation direction angle of the plane wave with respect to the tube axis direction of the waveguide, it becomes possible to accurately measure the plane wave and easily set the measurement means. Can do.

また、孔部の深さを導波管内を伝搬する電磁波の波長以下に設定し、また、孔部の開口形状において導波管の管軸方向の長さを電磁波の波長以下に設定しておくことで、導波管内を伝搬するメインビームに及ぼす影響を確実に防止することができる。   The depth of the hole is set to be equal to or less than the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the waveguide, and the length of the waveguide in the tube axis direction is set to be equal to or less than the wavelength of the electromagnetic wave in the opening shape of the hole. Thus, the influence on the main beam propagating in the waveguide can be surely prevented.

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described in detail. The embodiments described below are preferable specific examples for carrying out the present invention, and thus various technical limitations are made. However, the present invention is particularly limited in the following description. Unless otherwise specified, the present invention is not limited to these forms.

図1は、本発明に係る実施形態を備えた高出力マイクロ波加熱装置に関する正面図である。高出力マイクロ波加熱装置は、高周波のマイクロ波出力装置としてジャイロトロン1、出力されたマイクロ波を所望の方向に伝搬させるコルゲート導波管2及び内部に被加熱物が設置されたアプリケータ3を備えている。そして、コルゲート導波管2に隣接して電磁波出力測定装置4が配置されている。   FIG. 1 is a front view relating to a high-power microwave heating apparatus including an embodiment according to the present invention. The high-power microwave heating device includes a gyrotron 1 as a high-frequency microwave output device, a corrugated waveguide 2 that propagates the output microwave in a desired direction, and an applicator 3 in which an object to be heated is installed. I have. An electromagnetic wave output measuring device 4 is disposed adjacent to the corrugated waveguide 2.

ジャイロトロン1は、下方に配置した電子銃10から電子ビームを上方に向かって発射し超伝導磁石11を備える電磁波発振部に打ち込むことで高周波で高出力の電磁波を発生させることができる。発生した電磁波は、電磁波を反射するミラー等を備えた方向変換部12によりコルゲート導波管2内に入射するよう誘導される。   The gyrotron 1 can generate a high-power electromagnetic wave at a high frequency by emitting an electron beam upward from an electron gun 10 disposed below and driving the electron beam into an electromagnetic wave oscillation unit including a superconducting magnet 11. The generated electromagnetic wave is guided to enter the corrugated waveguide 2 by the direction changing unit 12 including a mirror that reflects the electromagnetic wave.

コルゲート導波管2は、円筒形の直管状で内周面において周方向に溝部が形成されている。溝部は、入射する電磁波の波長の約1/4の深さで断面矩形状に形成されており、隣接する溝部との間の間隔についても入射する電磁波の波長の約1/4に設定されている。溝部は、螺旋状に形成したり、複数の溝部を周方向に沿って平行に形成してもよい。こうした溝部を形成したコルゲート導波管2を用いることで、入射した電磁波を低損失の直線偏光モードで励振させて伝搬させることができる。コルゲート導波管2は、所定単位長さの導波管を結合して構成してもよい。   The corrugated waveguide 2 is a cylindrical straight tube, and a groove is formed in the circumferential direction on the inner peripheral surface. The groove is formed in a rectangular cross section with a depth of about 1/4 of the wavelength of the incident electromagnetic wave, and the interval between adjacent grooves is also set to about 1/4 of the wavelength of the incident electromagnetic wave. Yes. The groove portion may be formed in a spiral shape, or a plurality of groove portions may be formed in parallel along the circumferential direction. By using the corrugated waveguide 2 in which such a groove is formed, the incident electromagnetic wave can be propagated by being excited in a low-loss linear polarization mode. The corrugated waveguide 2 may be configured by combining waveguides having a predetermined unit length.

コルゲート導波管2の一部には、下部に複数の孔部が形成されて電磁波出力測定装置4に向けて電磁波が漏出するようになっている。図2は、電磁波が漏出する部分に関する管軸方向C−Cに沿って切断した場合の拡大断面図である。コルゲート導波管2の内周面には溝部20が複数等間隔で形成されており、一部の溝部20には、電磁波が漏出する孔部21がそれぞれ穿設されており、各孔部21は、管軸方向C−Cに沿って配列されている。図3は、図2におけるA−A断面図を示している。図3に示すように孔部21が設けられた領域は、平面状に切断されて厚さが薄く形成されており、孔部21の深さTがコルゲート導波管2内を伝搬する電磁波の波長以下となるように設定されている。また、孔部21の開口形状は、図4に示すように、例えば、円形(図4(a))又は矩形(図4(b))といった形状にすることができる。ただし、管軸方向C−Cの長さがコルゲート導波管2内を伝搬する電磁波の波長以下となるように設定する。円形の場合には、図4(a)に示す径rが波長以下となるように設定すればよい、また、矩形の場合には図4(b)に示す長さLを波長以下となるように設定すればよい。このように、孔部21の深さ及び開口形状を設定することで、コルゲート導波管2内を伝搬するメインビームに影響を与えることなく電磁波を外部に漏出することができる。   In a part of the corrugated waveguide 2, a plurality of holes are formed in the lower part, and electromagnetic waves leak out toward the electromagnetic wave output measuring device 4. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view when cut along the tube axis direction CC with respect to a portion where electromagnetic waves leak. A plurality of grooves 20 are formed at equal intervals on the inner peripheral surface of the corrugated waveguide 2, and holes 21 through which electromagnetic waves leak are respectively formed in some of the grooves 20. Are arranged along the tube axis direction CC. FIG. 3 shows a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. As shown in FIG. 3, the region in which the hole 21 is provided is cut into a flat shape so as to have a small thickness, and the depth T of the hole 21 has an electromagnetic wave propagating through the corrugated waveguide 2. It is set to be less than the wavelength. Moreover, as shown in FIG. 4, the opening shape of the hole part 21 can be made into a circular shape (FIG. 4A) or a rectangular shape (FIG. 4B), for example. However, the length in the tube axis direction C-C is set to be equal to or less than the wavelength of the electromagnetic wave propagating in the corrugated waveguide 2. In the case of a circle, the diameter r shown in FIG. 4 (a) may be set to be equal to or smaller than the wavelength. In the case of a rectangle, the length L shown in FIG. 4 (b) is equal to or smaller than the wavelength. Should be set. In this way, by setting the depth and the opening shape of the hole portion 21, it is possible to leak electromagnetic waves to the outside without affecting the main beam propagating through the corrugated waveguide 2.

なお、孔部21の開口形状の面積を大きくしたり、孔部21の数を多くすることで漏出する電磁波の出力を大きくすることが可能であるが、導波管内を伝搬する電磁波のメインビームに影響を与えないように調整することが必要である。例えば、導波管内を伝搬する電磁波のメインビームの出力が大きい場合には影響はないが、出力が小さい場合には影響が生じやすくなるので、メインビームの出力に応じて調整することが望ましい。   Although it is possible to increase the output of electromagnetic waves leaking by increasing the area of the opening shape of the hole 21 or increasing the number of the holes 21, the main beam of the electromagnetic wave propagating in the waveguide It is necessary to adjust so as not to affect For example, although there is no effect when the output of the main beam of electromagnetic waves propagating in the waveguide is large, the effect is likely to occur when the output is small, so it is desirable to adjust according to the output of the main beam.

図5は、コルゲート導波管2に穿設された孔部21からから漏出する電磁波が干渉して平面波が形成されることを説明する図である。   FIG. 5 is a diagram for explaining that a plane wave is formed by interference of electromagnetic waves leaking from the hole 21 formed in the corrugated waveguide 2.

所定の方向に伝搬している電磁波の波長をλとした場合、時間が1周期経過すると1波長分の距離λだけ進む。したがって、ある時刻において、電磁波の進行方向に1波長分の距離だけ離れた位置では位相が2πずれていることになる。このことは、自由空間及びコルゲート導波管2内において伝搬する電磁波でも成立する。   When the wavelength of the electromagnetic wave propagating in a predetermined direction is λ, the time advances by a distance λ corresponding to one wavelength when one period elapses. Therefore, at a certain time, the phase is shifted by 2π at a position separated by a distance of one wavelength in the traveling direction of the electromagnetic wave. This also holds for electromagnetic waves propagating in free space and in the corrugated waveguide 2.

ある位置から電磁波の進行方向に距離dだけ進んだ位置では、位相φは
φ=2πd/λ
だけずれている。ここで、波数κを
κ=2π/λ
とすると、位相φは、波数κと距離dとの積で与えられる。
At a position advanced by a distance d from a certain position in the traveling direction of the electromagnetic wave, the phase φ is φ = 2πd / λ.
It is only shifted. Where the wavenumber κ is κ = 2π / λ
Then, the phase φ is given by the product of the wave number κ and the distance d.

コルゲート導波管2内では、電磁波は管軸方向C−Cに対して斜め方向に伝搬していると考えることができるので、電磁波の進行方向を向き波数κの大きさを持つ波数ベクトルΚを考えた場合、波数ベクトルΚは、管軸方向に平行な波数ベクトルΚHと管軸方向に垂直なベクトルΚVの和として表せる。
Κ=ΚH+ΚV
また、波数ベクトルΚの大きさκは、波数ベクトルΚH及びΚVの大きさをκH及びκVとすると、
κ=(κH 2+κV 21/2
となる。
ここで、波数ベクトルΚの大きさκは、周波数をf、光速をcとすると
κ=2π/λ=2πf/c
となる。また、波数ベクトルΚVの大きさκVは、コルゲート導波管2の溝部の底面から管軸までの距離をaとすると(図2参照)、
κV=ρ/a
となる。ここで、ρは定数(値は2.405)である。
In the corrugated waveguide 2, it can be considered that the electromagnetic wave is propagating in an oblique direction with respect to the tube axis direction C-C. Therefore, the wave vector 向 き having the magnitude of the wave number κ is set in the traveling direction of the electromagnetic wave. When considered, the wave vector Κ can be expressed as the sum of a wave vector Κ H parallel to the tube axis direction and a vector Κ V perpendicular to the tube axis direction.
Κ = Κ H + Κ V
The size of the wave vector kappa kappa, when the magnitude of the wave vector kappa H and kappa V and kappa H and kappa V,
κ = (κ H 2 + κ V 2 ) 1/2
It becomes.
Here, the magnitude κ of the wave vector Κ is κ = 2π / λ = 2πf / c where f is the frequency and c is the speed of light.
It becomes. The size kappa V wave vectors kappa V is a distance from the bottom surface of the groove of the corrugated waveguide 2 to the tube axis when the a (see FIG. 2),
κ V = ρ / a
It becomes. Here, ρ is a constant (value is 2.405).

図5において、電磁波の進行方向の最も上流側の孔部21から放射された電磁波が自由空間を距離ds伝搬する間に管軸方向に距離dwだけ伝搬したとする。その場合、点線で示された位置では位相が等しくなって平面波が形成される。距離dsだけ伝搬する場合の位相の遅れはκdsで、管軸方向に距離dwだけ伝搬する場合の位相の遅れはκHwとなるので、平面波が形成される条件は、
κds=κHw
となる。したがって、孔部21から放射される平面波の管軸方向C−Cに対する放射角度θは、

Figure 0004403274
として導かれる。ここで、ω=2πfである。 In FIG. 5, it is assumed that the electromagnetic wave radiated from the hole 21 on the most upstream side in the traveling direction of the electromagnetic wave propagates in the tube axis direction by the distance d w while propagating through the free space by the distance d s . In that case, at the position indicated by the dotted line, the phases are equal and a plane wave is formed. The phase delay when propagating by the distance d s is κ d s , and the phase delay when propagating by the distance d w in the tube axis direction is κ H d w , so the condition for forming the plane wave is
κd s = κ H d w
It becomes. Therefore, the radiation angle θ of the plane wave radiated from the hole 21 with respect to the tube axis direction CC is
Figure 0004403274
As led. Here, ω = 2πf.

図6は、放射角度θとコルゲート導波管2内を伝搬する電磁波の周波数fとの関係をグラフ化したものである。この例では、a=31.75mmとしている。したがって、このグラフに基づいて孔部21から漏出する電磁波による平面波の放射角度が求められるので、その放射角度に合せて測定すれば、正確な出力測定を行うことができる。   FIG. 6 is a graph showing the relationship between the radiation angle θ and the frequency f of the electromagnetic wave propagating in the corrugated waveguide 2. In this example, a = 31.75 mm. Therefore, since the radiation angle of the plane wave due to the electromagnetic wave leaking from the hole 21 is obtained based on this graph, accurate output measurement can be performed by measuring according to the radiation angle.

アプリケータ3は、コルゲート導波管2と結合した真空チャンバ内に被加熱物を配置し、コルゲート導波管2内を伝搬した電磁波を真空チャンバ内に導入して被加熱物に吸収させて加熱するようになっている。図7は、具体的な構成例に関する概略断面図を示している。真空チャンバ30は、円筒形の胴部に図示せぬ真空ポンプと接続する排気口部31及びコルゲート導波管2と結合する結合部32が設けられており、胴部の一方の開口端部にチャンバ蓋32が取り付けられている。チャンバ蓋32には、真空チャンバ30内に設置した被加熱物Tの加熱状態を確認するための覗き窓33が設けられている。真空チャンバ30内には、コルゲート導波管2から導入した電磁波を乱反射させる反射板35が配置されており、また、胴部の他方の端部には拡散羽根36が配設されている。拡散羽根36は、真空チャンバ30の外面に取り付けられたモータ37により回転駆動されるようになっている。   The applicator 3 places an object to be heated in a vacuum chamber coupled to the corrugated waveguide 2, introduces electromagnetic waves propagated in the corrugated waveguide 2 into the vacuum chamber, absorbs the object to be heated, and heats it. It is supposed to be. FIG. 7 is a schematic cross-sectional view regarding a specific configuration example. The vacuum chamber 30 is provided with an exhaust port portion 31 connected to a vacuum pump (not shown) and a coupling portion 32 connected to the corrugated waveguide 2 in a cylindrical body portion, and at one opening end portion of the body portion. A chamber lid 32 is attached. The chamber lid 32 is provided with a viewing window 33 for confirming the heating state of the article to be heated T installed in the vacuum chamber 30. In the vacuum chamber 30, a reflection plate 35 for irregularly reflecting electromagnetic waves introduced from the corrugated waveguide 2 is disposed, and a diffusion blade 36 is disposed at the other end of the body portion. The diffusion blade 36 is rotationally driven by a motor 37 attached to the outer surface of the vacuum chamber 30.

真空チャンバ30内に導入された電磁波は、図7中点線で示すように反射板35で乱反射されて真空チャンバ30内をランダムな方向に伝搬し、さらに回転する拡散羽根36によって散乱させられてチャンバ内の空間に一様に分布するようになる。そのため、被加熱物全体に電磁波が満遍なく吸収されて均一な加熱状態を得ることができるようになる。   The electromagnetic wave introduced into the vacuum chamber 30 is irregularly reflected by the reflector 35 as shown by a dotted line in FIG. 7, propagates in the vacuum chamber 30 in a random direction, and is further scattered by the rotating diffusion blades 36 to be chambered. It will be distributed uniformly in the inner space. Therefore, electromagnetic waves are uniformly absorbed by the entire object to be heated and a uniform heating state can be obtained.

電磁波出力測定装置4は、コルゲート導波管2から外部に漏出する電磁波を検知して出力信号に変換するアンテナ部40と、アンテナ部40から送信された出力信号に基づいてコルゲート導波管2内を伝搬する電磁波の出力値を算出する算出部41を備えている。   The electromagnetic wave output measuring device 4 detects an electromagnetic wave leaking outside from the corrugated waveguide 2 and converts it into an output signal, and the corrugated waveguide 2 based on the output signal transmitted from the antenna part 40 The calculating part 41 which calculates the output value of the electromagnetic wave which propagates is provided.

アンテナ部40は、角錐状のホーンアンテナを備えており、その開口面は、コルゲート導波管2から外部に漏出する電磁波が干渉して形成される平面波の波面と一致するように設定されている。アンテナ部の測定方向を設定する場合には、上述したように平面波の放射角度に基づいてその測定方向を調整すればよい。このようにホーンアンテナを設定することで、入射する電磁波の方向を平面波の方向に制限することができ平面波の出力を正確に測定することができる。   The antenna unit 40 includes a pyramid-shaped horn antenna, and an opening surface thereof is set to coincide with a wave surface of a plane wave formed by interference of electromagnetic waves leaking from the corrugated waveguide 2 to the outside. . When setting the measurement direction of the antenna unit, the measurement direction may be adjusted based on the radiation angle of the plane wave as described above. By setting the horn antenna in this way, the direction of the incident electromagnetic wave can be limited to the direction of the plane wave, and the output of the plane wave can be accurately measured.

測定を行う場合、まず試験的に小さい出力でジャイロトロン1から電磁波を出力し電磁波出力測定装置4において測定を行う。そして、測定された出力値とジャイロトロン1の出力値の比率を算出する。この場合、比率が1%を超えると、コルゲート導波管2から漏出する電磁波がメインビームに対して影響を与える可能性があることから、1%以下となるように、孔部21の個数や開口形状を調整することが望ましい。   When performing measurement, first, an electromagnetic wave is output from the gyrotron 1 with a small output as a test, and the electromagnetic wave output measuring device 4 performs the measurement. Then, the ratio between the measured output value and the output value of the gyrotron 1 is calculated. In this case, if the ratio exceeds 1%, electromagnetic waves leaking from the corrugated waveguide 2 may affect the main beam. Therefore, the number of holes 21 or It is desirable to adjust the opening shape.

試験出力で算出された比率を算出部41に記憶しておき、ジャイロトロン1の本稼動時にアンテナ部40で測定された出力信号及び比率によりコルゲート導波管2内を伝搬する電磁波の出力を求める。求められた出力値は、ジャイロトロン1にフィードバックされて電子銃10の出力を必要に応じて制御することでより安定した出力制御を行うことができる。そして、ジャイロトロン1の本稼動中にメインビームに影響を与えることなくリアルタイムで正確に測定できるので、アプリケータ内において安定した加熱処理を継続して行うことが可能となる。   The ratio calculated by the test output is stored in the calculation unit 41, and the output of the electromagnetic wave propagating in the corrugated waveguide 2 is obtained by the output signal and the ratio measured by the antenna unit 40 during the actual operation of the gyrotron 1. . The obtained output value is fed back to the gyrotron 1 and the output of the electron gun 10 is controlled as necessary, so that more stable output control can be performed. Since the gyrotron 1 can be accurately measured in real time without affecting the main beam during the actual operation of the gyrotron 1, stable heat treatment can be continuously performed in the applicator.

本発明に係る電磁波出力測定装置は、上述した高出力マイクロ波加熱装置以外にも、核融合プラズマ加熱装置、プラズマ計測装置等に用いることができる。   The electromagnetic wave output measuring apparatus according to the present invention can be used for a fusion plasma heating apparatus, a plasma measuring apparatus, and the like in addition to the above-described high-power microwave heating apparatus.

本発明に係る実施形態を備えた高出力マイクロ波加熱装置に関する正面図である。It is a front view regarding the high output microwave heating device provided with the embodiment concerning the present invention. コルゲート導波管の電磁波が漏出する部分に関する管軸方向に沿って切断した場合の拡大断面図である。It is an expanded sectional view at the time of cut | disconnecting along the tube-axis direction regarding the part which the electromagnetic wave of a corrugated waveguide leaks. 図2におけるA−A断面図である。It is AA sectional drawing in FIG. コルゲート導波管に穿設した孔部の開口形状を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the opening shape of the hole drilled in the corrugated waveguide. コルゲート導波管2に穿設された孔部21からから漏出する電磁波が干渉して平面波が形成されることを説明する図である。It is a figure explaining that the electromagnetic wave leaking out from the hole part 21 drilled in the corrugated waveguide 2 interferes, and a plane wave is formed. 放射角度θとコルゲート導波管内を伝搬する電磁波の周波数fとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between radiation angle (theta) and the frequency f of the electromagnetic wave which propagates the inside of a corrugated waveguide. アプリケータに関する概略断面図である。It is a schematic sectional drawing regarding an applicator.

符号の説明Explanation of symbols

1 ジャイロトロン
2 コルゲート導波管
3 アプリケータ
4 電磁波出力測定装置
20 溝部
21 孔部
40 アンテナ部
41 算出部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gyrotron 2 Corrugated waveguide 3 Applicator 4 Electromagnetic wave output measuring device
20 Groove
21 hole
40 Antenna section
41 Calculation unit

Claims (2)

内周面全体に周方向に溝部が形成されるとともに管軸方向に沿って当該溝部に対応して穿設された複数の孔部からそれぞれ所定波長ずつ進行距離がずれた電磁波が漏出するコルゲート導波管と、各孔部から外部に漏出する電磁波が干渉して形成された平面波を前記コルゲート導波管の管軸方向に対する当該平面波の伝搬方向角度に基づいて設定された測定方向で測定する測定手段と、測定手段からの測定データに基づいて電磁波の出力値を算出する算出手段とを備えていることを特徴とする電磁波出力測定装置。 A corrugated waveguide in which a groove is formed in the circumferential direction on the entire inner peripheral surface , and electromagnetic waves whose traveling distances are shifted from each other by a predetermined wavelength from a plurality of holes drilled corresponding to the groove along the tube axis direction. Measurement to measure a plane wave formed by interference between a wave tube and an electromagnetic wave leaking outside from each hole in a measurement direction set based on the propagation direction angle of the plane wave with respect to the tube axis direction of the corrugated waveguide An electromagnetic wave output measuring apparatus comprising: a means; and a calculating means for calculating an output value of the electromagnetic wave based on measurement data from the measuring means. 請求項1に記載の電磁波出力測定装置を備えた高出力マイクロ波加熱装置。A high-power microwave heating device comprising the electromagnetic wave output measuring device according to claim 1.
JP2005124303A 2005-04-21 2005-04-21 Electromagnetic wave output measuring device Active JP4403274B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005124303A JP4403274B2 (en) 2005-04-21 2005-04-21 Electromagnetic wave output measuring device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005124303A JP4403274B2 (en) 2005-04-21 2005-04-21 Electromagnetic wave output measuring device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006300785A JP2006300785A (en) 2006-11-02
JP4403274B2 true JP4403274B2 (en) 2010-01-27

Family

ID=37469242

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005124303A Active JP4403274B2 (en) 2005-04-21 2005-04-21 Electromagnetic wave output measuring device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4403274B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109799445B (en) * 2017-11-17 2024-03-19 核工业西南物理研究院 Millimeter wave band microwave polarization parameter measurement system

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006300785A (en) 2006-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6339297B1 (en) Plasma density information measuring method, probe used for measuring plasma density information, and plasma density information measuring apparatus
EP0949847A2 (en) Waveguide for microwave oven
US8138458B2 (en) Microwave chemical reaction device
JP2006153845A (en) Refractory thickness measuring method and refractory thickness measuring apparatus
Chattopadhyay et al. Electron Bernstein wave emission from an overdense reversed field pinch plasma
JP4403274B2 (en) Electromagnetic wave output measuring device
KR101121056B1 (en) An interferometor using gaussian beam antenna for plasma density diagnostics
JPH07260462A (en) Method and apparatus for formation of space standing waves as well as microwave measuring apparatus using the space standing wave formation apparatus
JPWO2017164291A1 (en) Microwave heating device
JP2018078034A (en) Heating cooker
US20150013912A1 (en) Microwave plasma processing apparatus, slot antenna, and semiconductor device
EP3465728B1 (en) Compact microwave plasma applicator utilizing conjoining electric fields
JPWO2013005420A1 (en) Microwave heating device
US20150013913A1 (en) Microwave plasma processing apparatus
JP5894864B2 (en) High frequency heating device
JP7386398B2 (en) microwave heating device
KR20150007251A (en) Microwave plasma processing apparatus, slot antenna, and semiconductor device
WO2019203172A1 (en) Microwave heating device
WO2016103588A1 (en) Microwave heating device
Altukhov et al. Investigations of short-scale fluctuations in a helicon plasma by cross-correlation enhanced scattering
JP2001143862A (en) Induction heating apparatus
JP3619044B2 (en) High frequency heating device
Oosterbeek et al. MISTRAL campaign in support of W7-X long pulse operation
JP6715525B2 (en) Microwave heating device
KR20230082812A (en) Microwave heating apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080401

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20081216

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090212

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091006

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150