JPH02295022A - 長さが縮小したクライストロン - 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】 産　土の利　ノ 本発明は，クライストロン増幅管，特に多くの相互作用
空洞および臨界中間空洞スペーシングを利用する，広い
周波数帯域幅をもったクライストロンに関する。

Ａ股失』 クライストロン電力増幅管において．その増幅管の全長
は，所望の利得により設定されてきた。

その利得というのは，ビーム相互作用空洞の数とともに
，そしてある程度は空洞間の長さとともに増加ずるもの
である。帯域幅は空洞の数．それらの各々の共振周波数
，それらの固有の帯域幅，および空洞間の長さにより決
定された。帯域幅を決定する際に，そして総てについて
能率を決定する際に，重要な長さというのはビームにお
ける空間電荷波長に関係する。このことはまたプラズマ
波長として知られている。なぜならば，電子雲が．ガス
プラズマ放電の場合のように．中性化する散在した正の
重イオン雲がなく，総て負に帯電した場合の荷電粒子の
プラズマであるからである。空間電荷波長とは，速度変
調による縦方向の抑圧．およびそれに続く電子間の空間
電荷の相互斥力による拡張の完全な繰り返しサイクルの
間に電子が進む距離である。電子間の空間電荷の斥力は
ビームの瞬間電流密度とともに増加し，したがって空間
電荷波長は減少する。１〜リフｌ〜管の直径は，空洞の
間隙を横切るｒ　ｆ電場にヒームを適切に結きさせるた
めに選択された。瞬間ｒ　ｆ場が１ザイクルの何分の１
以上に変化する前に電子が間隙の場を横切るのに十分小
さいドリフＩ〜管および十分短い間隙を有する必要があ
る。

したがって，従来技術において，クライストロンの全長
はビームの必要な電圧および電流，動作周波数ならびに
必要な利得および帯域幅により決定された。

允訓レυ』遷一 本発明の目的は全長が縮小したクライストロン増幅管を
提供することである。

この目的は間隙でのビーム開口の直径よりも大きな直径
をもち，間隙の間にある１〜リフＩ・管により達成され
る。

好」１実ｊ１剥一 第１図において，電子ビーム１０は熱イオンカソード１
２の凹面から引き出される。そのカソード１２は，ワイ
ヤコイル１４により加熱されるが真空エンヘロープの誘
電性円筒部１６に支持されている。ヒーム１０は中央開
口２０を有ずるアノード１８からの静電気力により集束
される。ビーム１０は，その開口２０を通過し，ドリフ
ト管の内側の穴２２を経てクライストロンのビーム相互
作用回路２４を通過する。その回路２４は連続した複数
の共振空洞２６から成る。その空洞２６は，ビーム１０
かｒ　ｆ空洞場を受ける相互作用間隙２８を形成ずるド
リフト管２２のセクションを中央導体として有する。相
互作用回路２４の内側で，ビーム１０は外部ソレノイド
または永久磁石（図示せず）により環状の鉄製ボールビ
ース３０の間に形成される軸線方向の磁場により本質的
に一様な直径に集束され，維持される。磁場は，ボール
ピース３０を過ぎると急速に減少し，ビーム１０は自ら
の空間電荷斥力により広がり，中空の大きなコレクタ電
極３２の内表面上に集まる。入力ｒ４信号が同軸の電送
ライン３８により与えられ，連結ルー１３６から第１の
空洞３４に供給される。

増幅されなｒ　ｆ電力は最終空洞４０からアイリス４２
を経て出力導波管４４へと引き出される。

本発明の新規な特徴は，ビーム１０を覆う金属製の胴部
またはエンベロープが空洞２６の間で相互作用間隙２８
での穴２２からより大きな直径の部分４６へと広がるこ
とである。木発明者は，ヒーム１０とそれを取り囲む金
属製エンベロープ２２−２６との間の空間のこういった
変化が．クライス１ヘロンの長さを実質的に減少させ，
装置，磁石の大きさ，重さ，さらにはコス１−を減少さ
ぜることが分かった。

第２図は僅かに変形した実施例の軸線方向の断面図であ
る。共振空洞３４′がドリフ１〜管突出部４８を有して
いる。その突出部４８は，小さな縁でもってビーム１０
′を通過さぜるドリ７１へ管の穴２２′へと円錐上にデ
ーパがついているものてある。ドリフト管の穴は．連続
した間隙２８′をちょうど過ぎたところから，より大き
な直径の部分４６′へと円錐上に広がり，この非相互作
用領域て縮小した空間電荷波長が与えられる。より小さ
い穴２２′は，十分な冷却断面およびビーム結合場を与
えるため，その直径に相当する距離だけ軸線方向に延設
される必要がある。より大きな直径の穴部分の有効な長
さは第１図の場合のものよりも増加している。なぜなら
ば、その広がったものの一部が空洞２６内にあるからで
ある。

電子とそれからビームにそって離れた他のものとの間の
斥力がビームを取り囲む金属製のドリフ１〜管の存在に
より減少する。各電子からの電気力線のいくつかはその
取り囲むシールドへとそれそのため遠くにある電子に作
用する力は自由空間で働く逆自乗の法則以上に減少する
。この力の減少は，空間電荷波長をドリフト管とビーム
との接近とともに増加させる。上述したように，その管
の間隙での直径は回路およびビームとの間でよい結きを
なすために可能な限り小さくしなければならない。本発
明に従い，間隙間のドリフト管が間隙のところでよりも
非常に大きく作られている。

このことは，ジールド要因を減らし．斥力を増加さぜ，
空間電荷波長を減少させる。」二連したように，クライ
ス１−ロンの適正な長さは，所望の性能を達成するため
に空間電荷波長の必要な数により決定されるのて，増幅
管の物理的な長さが木発明により減少する。

上記の説明は，ビームの直径か全相互作用領域を通して
ほぼ一定に維持されているという通常の正しい仮定に基
づいている。増幅管に中には，ビームを周期的に再集束
させるための磁気または静電レンスか間隙の間に設けら
れている。ビームはレンズのところて最大の直径をもち
，レンズの間で最小の直径となるように集束される。」
二連したように，ある最小の直径が間隙間で必要なのて
レンスは間隙（直径が最大となるところ）の間の中間に
配置されるへきである。ビームとドリフ１〜管との間の
クリアランスを維持するために　しばしば間隙間のドリ
フト管を大きくすることが必要となるかも知れない。こ
のことは本発明を推考できると考えうるかも知れないが
，しかし，実際上そのようなことはなく，その効果は本
発明の目的と正に正反対である。基本空間電荷波長はビ
ーム中の電子密度の減少とともに増加ずる。なぜならば
，斥力はより小さく，シたがって振動周期は長くなる。

したがって，ドリフト管の直径がビームの直径の周期的
な膨らみ部を収納できるように増加すると，正味の空間
電荷波長は本発明のように短くなるのではなく，長くな
る。本発明の目的を達成するために．ドリフト管の直径
をビームの直径に関して増加させる必要がある。

上記実施例は説明のためであって限定するだめのもので
はない。本発明の思想に含まれる他の実施例は当業者で
あれば思い付くであろう。説明してきた実施例のおける
２つの幾何学的形状と比較すると．広げられた他の形状
が所望の結果を生ずる。また，共振空洞は説明してきた
ような円筒状てある必要はなく，たとえば調節可能な同
調手段を収納するために矩形のものでもよい。本発明は
特許請求の範囲および法的均等物によってのみ限定され
べきである。

【図面の簡単な説明】

第１図は，本発明を実施したタライストロンの短縮軸線
方向断面図である。 第２図は，変形実施例の部分断面図である。

【主要符号の説明】

１０．１０′・−・ビーム　　２２．２２′・穴２８．
２８′・・・間隙 ２６．３４”・・・相互作用空洞 ４６．４６′・・エンベロープ ４８・・・突出部 特許出願人　パリアン・アソジエイツ・インコーボテイ
テッド 代理人　弁理士　　竹　内　澄　夫

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 相互作用回路とエネルギー交換関係に電子ビームのため
   の通路をもつ伝導性の中空ドリフト管を有する多重空洞
   クライストロン増幅管であって、前記ビーム通路を取り
   囲む連続した共振空洞と、高周波の空洞電場と前記ビー
   ムとを結合させるための、前記空洞内で前記ドリフト管
   にある間隙とから成り、 ２つの連続した間隙の間で前記通路の長さの一部にわた
   って前記通路の断面の大きさが、前記間隙での前記断面
   の大きさより前記ビームの断面に比例して大きくなる、
   ところのクライストロン増幅管。