JPH02295023A - 導波管気密窓構体 - 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］ （産業上の利用分野） この発明は導波管気密窓構体に係わり、特にその導波管
とこれを横切る誘電体セラミックス板との気密接合横造
の改良に関する。

（従来の技術） クライス１・ロンや進行波管、あるいはジャイロ１・ロ
ンのようなマイクロ波管の出力部には、多くの場合、矩
形又は円形の導波管を横切って誘電体セラミックス板が
らなる気密窓か接合された気密窓１１４体か一体的に用
いられる。

ザイクロトロンメーザ作用を動作原理とし、ミリ波から
ザブミリ波帯における高周波大電力源として利用される
ジャイロトロンを例にとれば、これは一般的に第５図に
示すように構成されている。

即ち、中空電子ビームを発生する電子銃部１の電子ビー
ム下流には、次第に径小となるテーパ状電子ビーム導入
部２か配置され、この電子ビーム導入部２の下流には、
共振空胴部３が連続的に設けられている。この共振空胴
部３の下流には、次第に径大になるテーパ状案内部４が
連続的に設けられている。このテーパ状案内部４の下流
には、円筒状のコレクタ部５か配置され、このコレクタ
部５の下流には、誘電体セラミックス板を有する出力窓
部６が配置されている。

この出力窓部６としては、ＵＳＰ４，２８６，２４０号
やＵＳＰ４，６２０，１７０号等に示されているダブル
ディスク型、或いはシングルディスク型があるが（第５
図では便宜上ダブルディスク型を図示）、従来のダブル
ディスク型の例は第６図に示すように構成されている。

即ち、同図において１１．ａ，ｌｌｂは円形導波管、１
２ａ，１２ｂは誘電体セラミックス板、１４ａ、］．　
４　ｂは薄肉金属からなる気密シールリング、１　５　
ａ　−．　１　５　ｂはバックアップ誘電体リングであ
る。そして、両円形導波管１．］．ａ，ｌｌｂは、それ
ぞれのフランジ１３ａ，１’３ｂにより結合されている
か、このフランジ１３ａ，１３ｂに穿たれた流入口１６
からフランジ１３ａ，］．３ｂの内側に冷媒が通され、
この冷媒は誘電体セラミックス板１２ａ，１２ｂの間を
通？て｛ノ１出口１７からｖ１一出される。

更に、従来のシングルディスク型は、第７図に示すよう
に構成されている。即ち、同図において１，ｌａ，１］
．ｂは円形導波管、１２は誘電体セラミックス板、１．
４ａ，］．４ｂは気密シールリング、１５ａ，１５ｂは
バックアップ誘電体リングである。この場合も、フラン
ジ１３ａ，１３ｂに穿たれた流入口１６からフランジ１
３ａ，１３ｂの内側に冷媒か通され、この冷媒は誘電体
セラミックス板１２の外周を巡って排出口１７から排出
される。

（発明が解決しようとする課題） 」一記のように従来の導波管気密窓構体においては、ア
ルミナセラミックスやザファイヤからなる誘電体セラミ
ックス板１２ａ，１２ｂ，又は］２に、気密シールリン
グ１４ａ，１４ｂをろう接し、それにより真空気密を保
持しているか、この気密シールリング１４ａ，１４ｂは
円形導波管１１ａ１１　］．　ｂの一部を兼ねている。

ところが、誘電体セラミックス板と気密シールリングの
ろう接部でろう祠だれが発生し晶＜、高出力では放電の
原因になり易い。又、出力窓部全体の定在波比（ＶＳＷ
Ｒ）が悪化し、高周波特性が悪くなる。

又、気密シールリングが２枚の誘電体セラミックス板の
平行度、同軸度などの勺法精度を左右する重要な要因と
なっているため、寸法公差の厳しい部品となる。

更に、気密シールリングではろう接性を安定させるため
薄肉にせざるを冑ないので、ろう接で変形し易く、部品
精度か高《とも、誘電体セラミックス板の寸法精度は悪
化し゜、その結果、ＶＳＷＲが悪化し、高周波特性が悪
くなる。

又、特にダブルディスク型においては、冷却効率を上げ
るために、流速を上げようとすると、冷媒の圧力で気密
シールリングや誘電体セラミックス板が変形したり振動
したりして、高周波特性が悪化したり、不安定となった
りする。この変形の程度が大きいと、気密シールリング
や誘電体セラミックス板、それらの気密ろう接部か破壊
し、真空リークを引き起こす場合もある。

この発明は、以上のような不都合を解消するものであり
、ＶＳＷＲを悪化させたり各部の破損を引き起こすこと
なく、冷却効率を十分上げることが出来る導波管気密窓
構体を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、２つの導波管の各端部か管軸方向に沿って
延長され、この各延長部により誘電体セラミックス板が
挾持されると共にこの挾持部分よりも誘電体セラミック
ス板が外周に突出させられ、更にこの誘電体セラミック
ス板の突出部と各導波管の延長部外周に離隔して設けら
れた気密シールリングとが気密ろう付けされてなる導波
管気密窓構体である。

（作用） この発明によれば、導波管の延長部で誘電体セラミック
ス板を両側から挾持し保持しており、圧力が加わる方向
からの変形応力が気密シールリング及びこの気密シール
リングと誘電体セラミックス板との気密接合部に直接加
わらないことになる。

従って、１１シ；信頓性の真空保持か寄られ、動作時に
高安定性か保たれる。特に、大出力シャイロ１・ロンな
とて電磁波伝播モー１・かウィスバリンクギャラリーモ
ードの場合に、ダブルディスク型を採用すれば、両誘電
体セラミックス板の間隔変化か少なく、］−１つ誘電体
セラミソクス板の機械的保持強度か薗く、特に有効゛Ｃ
ある。

（実施例） 以下、図面を参照して、この発明をンヤイロ１・ロンの
出力窓部分に適用した実施例を詳細に説明する。

尚、シャイロ１・ロンの全体＋＋Ｘｆ成についての説明
は省略し、出力窓部についてのみ述べる。又、実施例と
してダブルディスク型について説明するか、従来例（第
６図）と同一箇所は同一初号を｛＝ｊずことにする。

即ち、この発明における出力窓部のダブルディスク型は
、第１図及び’ＵＸ２図に示すように柘成され、熱伝導
、電気伝導の良い金属例えば銅製の２つの円形専波＋ｉ
テ；］］ａ、］１ｂか同輔上に所定間隔をおいて配設さ
れ、両フランジ１３ａ１］３ｂにより機械的に結合され
ており、両フランジ１３ａ，１．３ｂ間にはＯリング］
８が嵌められている。７″１号］９は綿結用のホル］・
・ナッＩ・の位置を示す。

このような両円形・，９〆皮’ｉ′ｉ’　１　１．　ａ
、１］１〕の対向する各端部がフランジ１３ａ，１３ｂ
から突出し管軸に沿って延長され、延長部２０ａ，２０
ｂが形成されている。この延長部２０ａ、２０ｂの間に
は、ザファイアからなり近接対向する気密窓である２枚
の誘電体セラミックス板１２ａ，１２ｂか配設され、そ
の外周縁部が導波管延長部２０ａ，２０ｂよりも外周に
突出するようにして挾持されている。誘電体セラミック
ス板］．２ａ，１２ｂは延長部２０ａ，２０ｂの端而に
当接しているが、ろう接されていない。そして、一部に
小通気孔２０ｃが形成されている。更に、第２図からも
明らかなように、突出部と円形導波管］１ａのフランジ
１．　３　ａ内面とは接触せず、僅かの隙間２１か形成
されている。

叉、誘電体セラミックス板１２ａ，１２ｂと各延長部２
０ａ，２０ｂ外周に離隔して、コハール製の薄肉気密シ
−ルソング１４ａ，］．４ｂか、ハックアップセラミッ
クスリンク゛１５ａ，１５ｂを用いてろうイ・ｊけされ
ている。史には、第１図から明らかなように、各導波管
延長部２０ａ，２０ｂの外側に隙間２２ａ，２２ｂを介
して更に薄肉の短筒部２３ａ，２３ｂが設けられ、この
短簡部２３ａ，２３ｂに気密シールリング１４ａ１１４
ｂの一端が気密ろう｛＝Ｊけされている。

尚、気密ンールリング１４．ａ，］．４ｂの内周而は銅
メッキ層を含むメタライズ層（図示せず）か形成され、
このメタライズ層に誘電体セラミックス板１２ａ，１．
２ｂが気密ろう接されている。

従って、円形導波管の延長部２０ａ，２０ｂは、後述の
冷媒の圧力による気密シールリング１４ａ１１４ｂの内
方への変形を受け止め、それ以上の変形を抑えることに
なる。又、導波管延長部と短筒部との間の隙間２２ａ，
２２ｂは、ろう接時の円形導波管と気密シールリングの
熱膨脹差を逃げるためのものであり、使用する各々の材
料により寸法を適切に疋めれば良い。

尚、各隙間２２ａ，２２ｂは、小通気孔２０ｃにより各
導波管の内部空間と連通し、ほほ同じ雰囲気になる。勿
論、この小通気孔を省略して、導波管延長部と誘電体セ
ラミックス板との接触面の隙間で実質的に連通させても
良い。

又、フランン１３ａの一部には、２枚の誘電体セラミッ
クス板１２ａ，１２ｂの間隙Ｇに対応し、冷媒の流入口
１６と排出口１７が対向して設けられている。そして、
円形導波管１１ａ、ｌｌｂは電子ビーム及び電磁波が通
る導波管であり、各誘電体セラミックス板］．２ａ，１
２ｂ間の間隙Ｇには、高周波低損失の冷媒か矢印の如く
流される。

そして、動作時に各誘電体セラミックス板１２ａ１１．
　２　ｂて発生ずる熱を、その厚さ方向の伝導を利用し
て放熱させている。

この時、冷媒は隙間２１（第２図参照）を通って空間Ｂ
にも流れ込んで誘電体セラミックス板及び気也接合部を
冷却する。この空間Ｂへの冷媒の流量の制御は隙間２１
の幅で設定出来るが、この幅を十分狭くすれば大部分の
冷媒が誘電体セラミックス板１２ａ，１２ｂ間を流れる
ことになる。

尚、気密シールリング１４ａ，１４ｂは熱的、電気的に
良導体である必要はなく、誘電体セラミックス板１２ａ
，１２ｂの熱膨脹率と近い金属（例えばコバール（商品
名）など）とすることも出来、又、寸法精度もそれ程高
い必要がない。

さて、この発明では誘電体セラミックス板１２ａ，１２
ｂと気密シールリング］４ａ１１４ｂとのろう接におい
て、ろう材だれがあっても、円形導波管１１ａ，ｌｌｂ
高周波伝送路の主要部である延長部２０ａ，２０ｂより
も内側にはみ出すことがない。又、気密シールリング１
４ａ１１４ｂの材質は、誘電体セラミックス板１２ａ１
１２ｂとろう接性の良いものを選べば良く、寸法精度も
それ程必要としない。更に、高周波伝送路上に位置する
誘電体セラミックス板１２ａ、１２ｂの平行度、同軸度
は導波管金属部の加工精度にのみ主として依存し、ろう
接により殆ど変化しない。

又、ダブルディスク型において、冷却効果を上げるため
に冷媒の圧力を上げて流速を上げても、誘電体セラミッ
クス板１２ａ，１２ｂが円形導波管１１ａ，ｌｌｂの延
長部２０ａ，２０ｂで外面から挾持されて押さえられて
いるため、気密シールリング１４ａ，１４ｂに変形応力
が殆ど加わらず、気密シールリング１４ａ，１４ｂの変
形が起らず、気密接合部の破損や真空リークが発生し難
い。

更に、円形導波管１１ａ，ｌｌｂは厚肉であり、殆ど変
形しない。そして、ダブルディスク型では、２枚の誘電
体セラミックス板１２ａ，１２ｂの間隙Ｇは外装取イλ
Ｊけ用フランジ１３ａ，］．３ｂの中心軸方向の加工寸
法で決まるため、間隙Ｇの設定寸法精度を上げることが
出来る。

（変形例） 第３図及び第４図はこの発明のいずれもシングルディス
ク型の変形例を示したもので、上記実施例と同様効果が
得られる。

即ち、第３図の場合は、上記実施例の２枚の誘電体セラ
ミックス板の代りに、気密窓となる１枚の誘電体セラミ
ックス板１２を使用したものである。

又、第４図の場合は、上記実施例の２枚の誘電体セラミ
ックス板の代りに、気密窓となる１枚の誘電体セラミッ
クス板１２を使用し、更に上記実施例の短筒部２３ａ，
２３ｂ及びバックアップ誘電体リング１５ａ，１５ｂを
使用せず、気密シールリングも１つの気密シールリング
１４に省略されている。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、両導波管の各端
部が延長され、この各延長部により誘電体セラミックス
板が延長部の外方に突出するように挾持され、更に該誘
電体セラミックス板の突出部と各延長部外周に離隔して
気密シールリングがろう付けされているので、延長部で
誘電体セラミックス板を両側から挾持し保持しており、
変形応力が気密シールリング及びこの気密シールリング
］　３ と誘電体セラミックス板との気密接合部に直接加わらな
い。従って、高信頼性の真空保持か得られ、動作時に高
安定性か保たれる。特に、大出力ジャイロ１・ロンなど
で電磁波伝播モードかウィスバリングギャラリーモード
の場合に、ダブルディスク型を採用すれば、両誘電体セ
ラミックス板の間隔変化か少なく、且つ誘電体セラミッ
クス板の機械的保持強度が高く、特に有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例に係る導波管気密窓構体（
ダブルディスク型）を示す縦断面図、第２図は第１図の
Ａ−Ａ’線に沿って切断し矢印方向にみた横断面図、第
３図及び第４図はこの発明の２つの変形例（シングルデ
ィスク型）を示す縦断面図、第５図は従来のジャイロト
ロンの全体を示す縦断面図、第６図及び第７図は従来の
導波管気密窓構体（ダブルディスク型とシングルディス
ク型）を示す縦断面図である。 １１ａ，ｌｌｂ−・・円形導波管、１２、１２ａ，１２
ｂ・・・誘γκ体セラミックス板、ｌ３ａｓｂ フランジ、 ］ ａ１ ］−　　４．　　ｂ　　・ 気密シ ル リ ング、 つ ａ１ 冫 Ｏ ｌ） 延長部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 フランジで機械的に結合される２つの導波管の間に、誘
   電体セラミックス板が配設され、且つ該誘電体セラミッ
   クス板と上記導波管とに気密シールリングがろう付けさ
   れ、更に上記フランジの一部から該フランジの内側に冷
   媒が通されてなる導波管気密窓構体において、 上記両導波管の各端部が延長され、この各延長部により
   上記誘電体セラミックス板が該延長部の外方に突出する
   ように挾持され、更に該誘電体セラミックス板の突出部
   と上記各延長部外周に離隔して上記気密シールリングが
   ろう付けされてなることを特徴とする導波管気密窓構体
   。