JPH01187737A - ジャイロトロン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） この発明は、ジャイロトロンに関わり、とくにその高周
波回路部の機械的保持構造に関する。

（従来の技術） 周知のようにジャイロトロンは、サイクロトロンメーザ
作用を動作原理とする電子管で、ミリ波からサブミリ波
帯における高周波大電力源として利用されつつある。ジ
ャイロトロンの種類としては、サイクロトロン運動をす
る電子群が形成する円筒状の電子ビームと、この電子ビ
ームと共振空胴のような１個の共振回路における電磁波
と相互作用し、共振回路に蓄積される電磁波エネルギ−
によって電子ビームのエルネギ−が失われて発振を生じ
るジャイロモノトロン、同様の電子ビームと複数個の共
振空胴を用いて電磁波の増幅を行なわせるジャイロクラ
イストロン、同様の電子ビームと伝送回路内の進行波と
の相互作用によるジャイロ進行波管、あるいは伝送回路
内の後進波との結合による後進波ジャイロトロンなどが
ある。

ジャイロトロンは、その動作周波数が概略数十Ｇ１１ｚ
から百数十Ｇ１１ｚが一般的であり、波長に換算すると
およそ２ｍｍ程度から数ｍｍ程度である。したがって、
クライストロンや進行波管に比較すると、波長が２桁か
ら３桁も短く、ジャイロトロンの高周波回路の各部寸法
精度は著しく高いものが要求される。

一方、ジャイロトロンの共振空胴を含む高周波回路部、
コレクタ部は、高周波伝送回路としての導波答をなすと
ともに一部は電子ビームを捕捉する。したがって、これ
ら高周波回路壁は、銅のような導電性および熱伝導性の
すぐれた材料で構成される。しかしながら、ジャイロト
ロンは比較的細く長い外形を有し、製造過程や輸送にお
いてはしばしば横にして取り扱う必要性がある。銅は比
較的軟質であり、このような過程で管軸が曲ってしまう
おそれがある。このような銅製の高周波回路壁に対して
これを補強するためその外周に機械的強度の高いステン
レス鋼のような金属筒を嵌合して回路壁の変形を防止す
ることも考えられる。

しかし銅製の回路壁は、ステンレス鋼のような金属筒に
比べて熱膨張率が大きい。そのため、例えば各部のろう
接工程や排気工程では数百℃以上に加熱して組立てるの
で、その場合の熱膨張差で高周波回路壁が変形したり、
一部に亀裂が生じたりするおそれがある。前述のように
非常に高精度が要求されるジャイロトロンにおいては、
このようなわずかな回路壁の変形も不要モードの発振を
ひき起したりして正常な動作を妨げることになる。

とくに共振空胴とその近傍は、このような変形を生ぜし
めないようにする必要がある。

また、ジャイロトロンは共振空胴の内径が非常に小さく
、この共振空胴部を排気工程や動作中のイオンポンプへ
の管内ガスの主要通路にすると、排気能率が悪く、製造
に不所望な長時間を要するとともに、動作中の超高真空
が得にくい不都合がある。

この発明は、以上のような不都合を解消し、機械的に安
定で高周波回路壁の変形を抑制するとともに排気能率の
すぐれた構造のジャイロトロンを提供することを目的と
する。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） この発明は、電子銃部の電子ビーム下流に配置され、電
子ビーム導入部、共振空胴部およびコレクタ側導波管部
を有する高周波回路部が、銅製の長尺円筒状回路壁と、
そのまわりに排気用空間を置いて同軸的に設けられ且つ
銅よりも機械的強度の大きい外囲円筒とを備え、高周波
回路壁と外囲円筒とが可撓部を有する薄肉リングを介し
て気密接合されるとともに、この可撓部の両側に固定さ
れた一対のフランジが機械的に一体結合されてなるジャ
イロトロンである。

（作用） この発明によれば、ろう接や排気工程などでの銅製の高
周波回路壁と機械的強度の高い外囲円筒との熱膨張差を
、これらを機械的に堅固に固定しない段階で薄肉リング
の可撓部で吸収でき、完成段階では両者の熱膨張差が少
ないので両者を機械的に堅固に固定し主として外囲円筒
で機械的強度を保つことができる。したがって高周波回
路壁の中心軸が曲りたり回路壁が部分的に変形したりす
るおそれが解消される。また、高周波回路壁と外囲円筒
との間に設けられた排気用空間が、比較的大きい排気コ
ンダクタンスをもつ管内ガス通路となり、排気工程およ
び動作中の管内ガスの高能率的な排気に役立ち、高真空
で安定な動作が維持される。

このように、機械的に安定で高周波回路壁の変形を抑制
するとともに排気能率のすぐれた構造のジャイロトロン
を得ることができる。

（実施例） 以下図面を参照してその実施例を説明する。

なお同一部分は同一符号であられす。

第１図乃至第３図に概略構成図を示す。同図の符号１１
は中空電子ビームを発生する電子銃部、１２は銅製の高
周波回路壁、１３はその次第に内径が縮小されるテーバ
状の電子ビーム導入部、１４はそのビーム下流に連続的
に設けられた共振空胴部、１５は同じくその下流に連続
的に設けられ内径が次第に拡大する逆テーバ状のコレク
タ側導波管部、１Ｂはその下流に配置された円筒状のコ
レクタ部、１７は高周波出力部、１８はその導波管フラ
ンジ、１９はその近傍に設けられたセラミックス気密窓
、２１は外囲円筒、２２は磁界装置のソレノイド、２３
はこのジャイロトロンを磁界装置に装管するための保持
用フランジ、２４は第１の排気管、２５は第２の排気管
、２Ｇ、２７はそれぞれ冷媒通路、２８．２９．３０は
それぞれ冷媒室、３１．３２．３３．３４．３５はそれ
ぞれ冷媒用パイプ、３Ｇは吊り下げアングル、３７は通
気用スリットをあられしている。

そこで、高周波回路壁１２は銅（銅合金を含む）で構成
され、その外周に同軸的に設けられた外囲円筒２１はス
テンレス鋼のような非磁性体（比透磁率が１又はそれに
近い金属）で機械的強度（抗折力）が回路壁のそれより
も十分大きい金属で構成されている。そしてこれら高周
波回路壁１２と外囲内ｎ２１との間には、排気用空間３
８が設けられている。またこれら回路壁１２および外囲
円筒２１の電子銃部側端部は、同じくステンレス鋼のよ
うな金属で形成された端リング３９で連結されている。

この端リング３９には、排気用空間３８に通じる複数個
の通気孔４０がサークル状に形成されており、さらにそ
の図示下端には電子銃部の絶縁筒４１が気密接合されて
いる。電子銃部は、中空電子ビームを発生するカソード
４２、加速陽極４３等を有している。高周波回路壁１２
と外囲円筒２１との長手方向の途中には、リング状スペ
ーサ４４が介在されている。このリング状スペーサ４４
は、内周が回路壁１２の途中に嵌合されてろう接固定さ
れ、外周は外囲円筒２１の内周面に軸方向にスライド可
能に密嵌合されている。またその円周上には複数個の通
気孔４５が穿設されて排気用空間３８と連通している。

なおこのリング状スペーサは、高周波回路壁１２と外囲
円筒２１との間に適当な間隔で複数個配置されていても
よい。それにより機械的強度の高い外囲円筒に対して回
路壁の同心度が長手方向により一層高精度に保たれる。

なおまたこのスペーサ４４は、外囲円筒に固定され、そ
の内周面が回路壁の外周にスライド可能に嵌合されてい
てもよい。

共振空胴部を含む両テーパ状部にかかる高周波回路壁の
外周に設けられた外囲円筒２１の図示の上端に、保持用
フランジ２３がろう接され、その上にさらに厚肉の外囲
円筒２１がろう接され、その上端に外囲円筒側フランジ
４Ｂがろう接固定されている。

なおこの厚肉外囲円筒２１の一部には、第１の排気管２
４が気密接合され、図示の上方に湾曲されたうえ図示し
ない排気ポンプおよびイオンポンプに接続されている。

これにより、電子銃部付近からの管内ガスが主として排
気用空間３８およびこの第１排気管２４を通して図示し
ない排気ポンプ又はイオンポンプに排出される。外囲円
筒側フランジ４６の内周部には、封着リング４７が気密
接合され、これに薄肉の可撓部４８が接合されている。

一方、銅製の高周波回路壁１２には、同様に厚肉の内筒
側フランジ４９がろう接固定され、前述の外囲円筒側フ
ランジ４Ｂに近接対向している。この内筒側フランジ４
９には、同様の封着リング５０を介して薄肉の可撓部５
１が気密接合されている。そして両可撓部４８．５１は
、合掌構造で溶接部Ｂにおいて気密溶接されている。そ
してこの溶接部Ｂをとりま（ように、複数本の連結ボル
ト５２、ナツト５３により高強度材からなる両フランジ
４Ｂ、４９が機械的に堅固に結合されている。コレクタ
部１６の端部に設けられた第２の排気管２５は、主とし
てコレクタ部側の管内ガスを、通気用スリット３７を通
して図示しない排気ポンプ又はイオンポンプに導く。な
おスリット３７は、少なくとも基本波成分をカットオフ
する寸法および形状を有する。以上はジャイロトロンの
完成状態を示している。

このジャイロトロンの組立て、各部のろう接、および排
気工程においては、第２図に示すように、両フランジ４
Ｂ、４９をボルトおよびナツトで連結しない状態で必要
なろう接や排気等の熱処理を行なう。この状態で、銅製
の高周波回路壁１２と外囲円筒旦とは端リング３９およ
び封着リング４７、可撓部４８．５１、およびリング状
スペーサ４４により同軸的に保持固定されている。そし
て各部のろう接や排気工程での高温加熱で、銅製の回路
壁が外囲円筒よりも余分に熱膨張しても、可撓部４８．
５１の部分でその膨張差を吸収する。それにより、高周
波回路壁はすなおに熱膨張、収縮し、所定の寸法、形状
が損われることがない。

そしてろう接や排気工程等の、高周波回路壁と外囲円筒
との間に比較的大きな膨張差が生じる製造工程を終了し
た後、両フランジ４Ｇ、４９を第１図に示したようにボ
ルト、ナツトにより機械的に堅固に連結固定する。その
後のジャイロトロンの動作中においては、回路壁を強制
冷却しながら動作させるので、この回路壁と外囲円筒と
の間の熱膨張差はほとんど無視できる程度にでき、回路
壁の変形はほとんど生じない。それ故、両フランジおよ
び薄肉可撓部で連結する箇所は、電子ビーム捕集用コレ
クタ部よりも共振空胴寄りの所に設けることが望ましい
。またジャイロトロンを磁界装置１貴装管する保持用フ
ランジ２３は、外筒側フランジ４６にそれよりも上流側
で且つ厚肉の外囲円筒２１により連結して安定に保持で
きるようになっている。

また第１の排気管２４はこの厚肉外囲円筒２１の一部に
接続され、吊り下げアングルの近くまで延長されて図示
しないイオンポンプに接続されている。

また第２の排気管２５は、同様に吊り下げアングルの付
近で管本体に接続され、図示しない排気装置およびイオ
ンポンプにこの近くで接続されている。

それにより、イオンポンプの磁界が高周波回路とくに共
振空胴部に及ばないようになっている。そして前述の如
くとくに、高周波回路壁と外囲円筒との間に設けられた
排気用空間は、比較的大きい排気コンダクタンスをもつ
管内ガス通路となり、排気工程および動作中の管内ガス
とくに電子銃部からのガスを能率的に排気するのに役立
ち、高真空で安定な動作を保証することができる。

なお、リング状スペーサ４４は、管軸に沿って適当箇所
に１個又は複数個配設することにより、高周波回路が長
大であっても、あるいは管本体を横にしても、この高周
波回路壁の中心軸が曲ったり、変形するおそれがない。

また、必要な熱処理を終了した後の薄肉可撓部の両側を
機械的に連結する両フランジは、ボルト、ナツトで連結
する構造に限らず、例えば数箇所を溶接したり接着剤で
連結してもよく、あるいは他の適当な手段で機械的に連
結してもよい。

［発明の効果コ 以上説明したようにこの発明によれば、ろう接や排気工
程などの熱処理工程での銅製高周波回路壁と機械的強度
の高い外囲円筒との熱膨張差を、薄肉リンクの可撓部で
吸収でき、そして完成段階では両者の熱膨張差が少ない
ので両者を堅固に連結固定して主として外囲円筒で機械
的強度を保つことができる。したがって高周波回路壁の
中心軸が曲ったり回路壁が部分的に変形したりするおそ
れがない。また、高周波回路壁と外囲円筒との間に設け
られた排気用空間が、比較的大きい排気コンダクタンス
をもつ管内ガス通路となり、排気工程および動作中の管
内ガスの高能率の排気に役立ち、高真空で安定な動作が
維持される。　このように、機械的に安定で高周波回路
壁の変形を抑制するとともに排気能率のすぐれた構造の
ジャイロトロンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す概略縦断面図、第２図
はその組立て途中段階の要部断面図、第３図は第１図の
１−１における横断面図である。 １１・・・電子銃部、■３・・・電子ビーム導入部、１
４・・・共振空胴部、１５・・・コレクタ側導波管部、
■２・・・高周波回路壁、１Ｂ・・・コレクタ部、１９
・・・出力窓、３８・・・排気用空間、２１・・・外囲
円筒、４８．５１・・・可撓部、４Ｇ・・・外筒側フラ
ンジ、４９・・・内筒側フランジ、５２・・・連結ボル
ト。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子銃部と、 前記電子銃部の電子ビーム下流に配置され、電子ビーム
   導入部、共振空胴部およびコレクタ側導波管部を有する
   高周波回路部と、 前記高周波回路部の下流に連続的に設けられたコレクタ
   部と、 前記コレクタ部の下流に設けられ高周波を通過させる出
   力窓部とを具備してなるジャイロトロンにおいて、 上記高周波回路部は、銅製の長尺円筒状回路壁と、その
   まわりに排気用空間を置いて同軸的に設けられ且つ銅よ
   りも機械的強度の大きい外囲円筒とを備え、上記回路壁
   と外囲円筒とが、薄肉可撓部を介して気密接合されると
   ともに、前記可撓部の両側に固定された一対のフランジ
   が機械的に一体結合されてなることを特徴とするジャイ
   ロトロン。
2. （２）高周波回路部は、その円筒状回路壁と外囲円筒と
   の間の排気用空間に、これらの一方に固定され他方の面
   にスライド可能に接して少なくとも１個の間隔保持用ス
   ペーサが介在されてなる特許請求の範囲第１項記載のジ
   ャイロトロン。