JP6674175B2 - Airtight window structure for microwave electron tube - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、概してマイクロ波電子管に用いられるマイクロ波電子管用気密窓構体に関する。 Embodiments of the present invention generally relate to a hermetic window structure for a microwave electron tube used for a microwave electron tube.
マイクロ波を増幅するクライストロンなどのマイクロ波電子管は、内部を真空に保ちながら外部へマイクロ波を出力するため、その出力部にマイクロ波電子管用気密窓構体を備えている。 A microwave electron tube such as a klystron for amplifying a microwave outputs a microwave to the outside while keeping the inside in a vacuum, and thus has an airtight window structure for a microwave electron tube at an output portion thereof.
マイクロ波電子管用気密窓構体は、第1フランジが端部に設けられた第1導波管と、この第1導波管とともに共通の出力伝送路を構成しかつ第2フランジが端部に設けられた第2導波管と、第1フランジと第2フランジとの間の第3導波管の管内を気密に仕切りマイクロ波を透過するセラミック窓と、それら導波管を締結するための例えばねじなどの締結体により構成されている。セラミック窓は例えばアルミナであり、例えば銅などの金属で構成される第3導波管と例えばろう付けにより接合されている。 The hermetic window structure for a microwave electron tube includes a first waveguide provided with a first flange at an end, a common output transmission line together with the first waveguide, and a second flange provided at an end. A second waveguide provided, a ceramic window that airtightly partitions the inside of the third waveguide between the first flange and the second flange, and transmits microwaves, and a ceramic window for fastening the waveguides, for example. It is composed of a fastening body such as a screw. The ceramic window is, for example, alumina and is joined to the third waveguide made of a metal such as copper, for example, by brazing.
マイクロ波電子管用気密窓構体は、従来、第1フランジと第2フランジをともに貫通する例えばねじなどの締結体により締結されている。このような締結方法をとる場合、第3導波管は全体が圧縮力を受けるため、セラミック窓の周囲にも力が及び、第3導波管とセラミック窓との接合部には応力集中が生じやすい。 Conventionally, the hermetic window structure for a microwave electron tube is fastened by a fastening body such as a screw penetrating both the first flange and the second flange. When such a fastening method is employed, since the entire third waveguide receives a compressive force, a force is also applied to the periphery of the ceramic window, and a stress concentration occurs at a joint between the third waveguide and the ceramic window. Easy to occur.
さらに、マイクロ波電子管は組み立てた後に内部を真空にするため加熱しながら排気するが、このときマイクロ波電子管用気密窓構体は例えば400度以上の高温にさらされる。セラミック窓と、金属の第3導波管では材料の熱膨張率が異なる。そのため、温度変化により第3導波管とセラミック窓との接合部には熱応力によるさらなる応力集中が生じる。その結果、第3導波管とセラミック窓との接合面の端部を起点とし、セラミック窓の内部に向かってクラックが発生することがあった。このクラックがセラミック窓を貫通した場合、マイクロ波電子管の気密を保てなくなるという課題がある。 Further, after assembling, the microwave electron tube is evacuated while being heated in order to evacuate the inside. At this time, the hermetic window structure for the microwave electron tube is exposed to a high temperature of, for example, 400 degrees or more. The material of the ceramic window and the third waveguide made of metal have different coefficients of thermal expansion. Therefore, further stress concentration due to thermal stress occurs at the joint between the third waveguide and the ceramic window due to the temperature change. As a result, cracks sometimes occur toward the inside of the ceramic window starting from the end of the joint surface between the third waveguide and the ceramic window. When the crack penetrates the ceramic window, there is a problem that the airtightness of the microwave electron tube cannot be maintained.
本発明が解決しようとする課題は、組立時にセラミック窓に応力集中を生じにくいマイクロ波電子管用気密窓構体を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a hermetic window structure for a microwave electron tube in which stress concentration does not easily occur in a ceramic window during assembly.
本実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体は、マイクロ波伝送路をなし、第1フランジが端部に設けられた第1導波管と、第1導波管とともにマイクロ波伝送路をなし、第2フランジが端部に設けられた第2導波管と、周囲に第1フランジおよび第2フランジと同外径の厚肉部を有するとともに内部に第1導波管と第2導波管との間を気密に仕切りマイクロ波を透過するセラミック窓を有する第3導波管とを具備するマイクロ波電子管用気密窓構体である。第1導波管は、第1フランジの端面に環状に設けられた第1溝部を有する。第2導波管は、第2フランジの端面に環状に設けられた第2溝部を有する。第3導波管は、第1フランジおよび第2フランジの端面に対向する両端に設けられ第1フランジの第1溝部および第2フランジの第2溝部にそれぞれ嵌り込む環状の突出部、および第1フランジおよび第2フランジの端面に対向する厚肉部の両端にそれぞれ設けられた雌ねじを有する。第1フランジの第1溝部および第2フランジの第2溝部と第3導波管の突出部とがそれぞれ嵌り込む状態で、第1フランジおよび第2フランジの端面と第3導波管の端面との間にそれぞれ隙間を有するとともに、第1フランジおよび第2フランジをそれぞれ挿通するボルトが第3導波管の雌ねじにそれぞれ螺着され、第1フランジと第3導波管、および第2フランジと第3導波管がそれぞれ別個に締結されている。 The hermetic window structure for a microwave electron tube of the present embodiment forms a microwave transmission path, a first waveguide having a first flange provided at an end portion, and a microwave transmission path together with the first waveguide. A second waveguide having a second flange provided at an end thereof, a first waveguide and a second waveguide having a thick wall portion having the same outer diameter as the first flange and the second flange around the second waveguide; And a third waveguide having a ceramic window through which microwaves are transmitted and airtightly separated from each other. The first waveguide has a first groove portion provided annularly on an end face of the first flange. The second waveguide has a second groove provided annularly on the end face of the second flange. The third waveguide is provided at both ends of the first flange and the second flange opposed to the end faces, and has annular projections respectively fitted into the first groove of the first flange and the second groove of the second flange. It has internal threads provided at both ends of the thick portion facing the end faces of the flange and the second flange, respectively. With the first groove of the first flange, the second groove of the second flange, and the protrusion of the third waveguide fitted respectively, the end faces of the first and second flanges and the end face of the third waveguide are Bolts each having a gap between the first and second flanges are screwed into female threads of the third waveguide, respectively. the third waveguide are separately fastened respectively.
以下、第1の実施形態を、図1および図2を参照して説明する。 Hereinafter, the first embodiment will be described with reference to FIGS.
まず、図2はマイクロ波電子管用気密窓構体を用いたマイクロ波電子管の断面図である。マイクロ波電子管10は、例えばクライストロンである。マイクロ波電子管10は、電子銃部11を備えている。電子銃部11は、電子ビーム12を発生する陰極13aおよび電子ビーム12を加速する陽極13bを備えている。
First, FIG. 2 is a cross-sectional view of a microwave electron tube using the hermetic window structure for a microwave electron tube. The
電子ビーム12の進行方向に対し、電子銃部11の前方には高周波相互作用部14が設けられている。高周波相互作用部14は、電子ビーム12の進行方向に配列された例えば5個の共振空胴15a〜15eを備えている。
A high-
高周波相互作用部14のさらに前方には、電子ビーム12を捕捉するコレクタ16が設けられている。
A
高周波相互作用部14を構成する複数の共振空胴15a〜15eのうち、電子銃部11側に位置する共振空胴15aには、高周波信号の入力部17、例えば同軸線路が接続されている。コレクタ16側に位置する共振空胴15eには、増幅した高周波の出力部18、例えば導波管19が接続されている。導波管19には、マイクロ波電子管10の内部を真空に保ちながら外部へ高周波を出力するためのマイクロ波電子管用気密窓構体20が設けられている。
Of the plurality of
電子銃部11と高周波相互作用部14との間、複数の共振空胴15a〜15e間、高周波相互作用部14とコレクタ16との間は、それぞれドリフト管21で連結されている。
The
また、図1はマイクロ波電子管用気密窓構体20の断面図である。マイクロ波電子管用気密窓構体20は、第1導波管31、第2導波管32および第3導波管33を備えている。これら第1導波管31、第2導波管32、および第3導波管33は、例えば銅などの金属で構成されている。
FIG. 1 is a sectional view of a
第1導波管31および第2導波管32は、いずれもマイクロ波を伝送するための一連のマイクロ波伝送路34をなし、マイクロ波電子管10と接続されている。第1導波管31および第2導波管32の端部には、それぞれ第1フランジ31aおよび第2フランジ32aが設けられている。
Each of the
第3導波管33は、第1導波管31と第2導波管32との間に配置されている。第3導波管33の両端には、第1フランジ31aおよび第2フランジ32aとそれぞれ接続するための第3フランジ33aが設けられている。なお、第3フランジ33aは、第1フランジ31aおよび第2フランジ32aとそれぞれ接続されていれば、両端で同一形状でなくてもよい。
The
第3導波管33の断面積は、第1導波管31および第2導波管32の断面積よりも大きく設けられている。第3導波管33の内部には、気密を保ちマイクロ波を透過させるセラミック窓35が設けられている。セラミック窓35には例えばアルミナなどの材料が用いられている。
The cross-sectional area of the
第1フランジ31aと第3フランジ33a、および第2フランジ32aと第3フランジ33aは、それぞれ別個に締結具36により締結されている。締結具36は、例えばボルト36aとナット36bで構成されている。
The
ところで、マイクロ波電子管用気密窓構体20を組み立てる際に、第3導波管33が両側から圧縮される構造をとる場合、セラミック窓35の周囲にも力が及び、第3導波管33とセラミック窓35との接合部に応力集中が生じることになる。また、マイクロ波電子管10は組み立てた後には内部を真空にするため加熱しながら排気するが、このとき、マイクロ波電子管用気密窓構体20は例えば400度以上の高温にさらされる。セラミック窓35と金属からなる第3導波管33では材料の熱膨張率が異なるため、温度変化により第3導波管33とセラミック窓35との接合部には熱応力によりさらに応力集中が生じる。その結果、第3導波管33とセラミック窓35との接合面の端部を起点とし、セラミック窓35の内部に向かってクラックが発生することがある。このクラックがセラミック窓35を貫通した場合、マイクロ波電子管10の気密を保てなくなる。
By the way, when assembling the
そして、第1の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20では、第1フランジ31aと第3導波管33、および第2フランジ32aと第3導波管33はそれぞれ別個に締結されていることにより、第3導波管33はその全体が圧縮されることがなく、第3導波管33とセラミック窓35との接合部に生じる応力集中を低減し、セラミック窓35にクラックを生じにくくすることが可能となる。
In the
また、第3導波管33が第1フランジ31aおよび第2フランジ32aとに締結するためのフランジ33aを備えていることにより、第1フランジ31aと第3導波管33のフランジ33a、および第2フランジ32aと第3導波管33のフランジ33aをそれぞれ個別に締結することが可能となる。
Further, since the
次に、第2の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20について、図3を参照して説明する。なお、第1の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果の説明を省略する。
Next, a
図3は第2の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of the
第1フランジ31aおよび第2フランジ32aは、円形に形成され、端面には環状の第1溝部31bおよび第2溝部32bがそれぞれ設けられている。
The
第3導波管33は、円筒導波管である。第3導波管33の断面積は、第1導波管31および第2導波管32の断面積よりも大きく設けられている。第3導波管33の両端には第1フランジ31aの第1溝部31bおよび第2フランジ32aの第2溝部32bにそれぞれ嵌り込む環状の突出部33bが設けられている。
The
第3導波管33の周囲には、第1フランジ31aまたは第2フランジ32aと同径以上の外径となる肉厚を有する厚肉部33cが設けられている。この厚肉部33cには、第1フランジ31aおよび第2フランジ32aをそれぞれ挿通される締結具36のボルト36aが螺着する雌ねじ33dが設けられている。
Around the
そして、第2の実施形態のマイクロ波電子管用気密窓構体20では、第1フランジ31aと第3導波管33、および第2フランジ32aと第3導波管33はそれぞれ別個に締結されていることにより、第3導波管33はその全体が圧縮されることがなく、第3導波管33とセラミック窓35との接合部に生じる応力集中を低減し、セラミック窓35にクラックを生じにくくすることが可能となる。
In the
それに加えて、第2の実施形態では、第1導波管31および第2導波管32をそれぞれ第3導波管33の雌ねじ33dに螺着されるねじ36aで直接締結するため、締結に用いる部品点数を削減することができる。
In addition, in the second embodiment, the
また、第2の実施形態において、厚肉部33cが第3導波管33の全長の半分以上にわたる場合、第3導波管33の機械的強度が高まり、第3導波管33の変形を小さくすることができる。
In the second embodiment, when the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。 Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are provided by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These new embodiments can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and their equivalents.
20 マイクロ波電子管用気密窓構体
31 第1導波管
31a 第1フランジ
31b 第1溝部
32 第2導波管
32a 第2フランジ
32b 第2溝部
33 第3導波管
33b 突出部
33c 厚肉部
33d 雌ねじ
34 マイクロ波伝送路
35 セラミック窓
36a ボルト
20 Airtight window structure for microwave electron tube
31 First waveguide
31a 1st flange
31b first groove
32 Second waveguide
32a Second flange
32b second groove
33 Third waveguide
33b protrusion
33c thick part
33d female screw
34 Microwave transmission line
35 ceramic windows
36a bolt
Claims (1)
前記第1導波管は、前記第1フランジの端面に環状に設けられた第1溝部を有し、
前記第2導波管は、前記第2フランジの端面に環状に設けられた第2溝部を有し、
前記第3導波管は、前記第1フランジおよび前記第2フランジの端面に対向する両端に設けられ前記第1フランジの前記第1溝部および前記第2フランジの前記第2溝部にそれぞれ嵌り込む環状の突出部、および前記第1フランジおよび前記第2フランジの端面に対向する前記厚肉部の両端にそれぞれ設けられた雌ねじを有し、
前記第1フランジの前記第1溝部および前記第2フランジの前記第2溝部と前記第3導波管の突出部とがそれぞれ嵌り込む状態で、前記第1フランジおよび前記第2フランジの端面と前記第3導波管の端面との間にそれぞれ隙間を有するとともに、前記第1フランジおよび前記第2フランジをそれぞれ挿通するボルトが前記第3導波管の前記雌ねじにそれぞれ螺着され、前記第1フランジと前記第3導波管、および前記第2フランジと前記第3導波管がそれぞれ別個に締結されている
ことを特徴とするマイクロ波電子管用気密窓構体。 A first waveguide having a microwave transmission path and a first flange provided at an end; and a first waveguide having the microwave transmission path together with the first waveguide and having a second flange provided at an end. A second waveguide, and a thick wall portion having the same outer diameter as the first flange and the second flange around the waveguide, and hermetically partitioning the first waveguide and the second waveguide therein. A third waveguide having a ceramic window that transmits microwaves, the hermetic window structure for a microwave electron tube ,
The first waveguide has a first groove portion provided annularly on an end surface of the first flange,
The second waveguide has a second groove portion provided in an annular shape on an end surface of the second flange,
The third waveguide is provided at both ends of the first and second flanges facing the end faces of the first and second flanges, and is annularly fitted into the first groove of the first flange and the second groove of the second flange, respectively. And a female screw provided at each end of the thick portion facing the end face of the first flange and the second flange,
With the first groove of the first flange and the second groove of the second flange and the protrusion of the third waveguide fitted respectively, the end faces of the first and second flanges and A gap is provided between the first waveguide and the end face of the third waveguide, and bolts that respectively penetrate the first flange and the second flange are screwed into the female threads of the third waveguide, respectively . flange and the third waveguide, and the second flange and the third microwave electron tube for airtight window assembly, wherein the waveguide is separately fastened respectively.
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