JPH0316729B2 - - Google Patents
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- JPH0316729B2 JPH0316729B2 JP56136206A JP13620681A JPH0316729B2 JP H0316729 B2 JPH0316729 B2 JP H0316729B2 JP 56136206 A JP56136206 A JP 56136206A JP 13620681 A JP13620681 A JP 13620681A JP H0316729 B2 JPH0316729 B2 JP H0316729B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
- H01J25/025—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path
Landscapes
- Particle Accelerators (AREA)
- Microwave Tubes (AREA)
- Lasers (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、非常に高い周波数及び大きな電力レ
ベルの電磁波発生器に関する。この技術分野で最
も期待される装置はジヤイロトロンであり、そこ
では軸線方向の磁場内で電子の線形ビームが作ら
れて、その軸線方向エネルギーが軸方向磁場に対
して横方向の振動運動へと変換される。横方向運
動は、例えば円筒空胴内の円形電場モードなどの
ような電磁波の横方向電場と、相互作用し、以て
その電磁波が増幅される。ジヤイロトロンは、在
来のクライストロン及び進行波管を上回る利点
（電磁回路は、発生電磁波の自由空間波長よりも
大きくとも良い。）を有する。
ベルの電磁波発生器に関する。この技術分野で最
も期待される装置はジヤイロトロンであり、そこ
では軸線方向の磁場内で電子の線形ビームが作ら
れて、その軸線方向エネルギーが軸方向磁場に対
して横方向の振動運動へと変換される。横方向運
動は、例えば円筒空胴内の円形電場モードなどの
ような電磁波の横方向電場と、相互作用し、以て
その電磁波が増幅される。ジヤイロトロンは、在
来のクライストロン及び進行波管を上回る利点
（電磁回路は、発生電磁波の自由空間波長よりも
大きくとも良い。）を有する。
従来技術
従来のジヤイロトロンは、マグネトロン銃から
引出された電子の中空ビームを利用していた。そ
ういう電子銃が、米国特許第3258626号に記載さ
れている。陰極表面から包囲陽極へ向けて半径方
向に引出された電子は、軸線方向磁場を切ること
により軸線についての回転の速度を直ちに獲得す
る。この回転する中空ビームは、円形電場モード
の定在電磁波を支持している空胴へと導入され
る。回転速度成分は、この電磁波と相互作用し、
一様な軸線方向磁場内での電子のサイクロトロン
周波軌道を生み出す。横方向の無線周波電子流
は、エネルギーを電磁波の電場成分へと変換す
る。電磁波は、電子ビームが空胴中を進行するに
つれて成長し、有用な出力波を発生させる。これ
らの電子管は、ビームが必然的に中空であるとい
う不利点を有し、それにより大きなビーム電流を
処理するための空胴は大きくならざるを得ない。
そのため、ビームの入口及び出口開口を通るスプ
リアスモード及びスプリアス放射の問題が生じ
る。
引出された電子の中空ビームを利用していた。そ
ういう電子銃が、米国特許第3258626号に記載さ
れている。陰極表面から包囲陽極へ向けて半径方
向に引出された電子は、軸線方向磁場を切ること
により軸線についての回転の速度を直ちに獲得す
る。この回転する中空ビームは、円形電場モード
の定在電磁波を支持している空胴へと導入され
る。回転速度成分は、この電磁波と相互作用し、
一様な軸線方向磁場内での電子のサイクロトロン
周波軌道を生み出す。横方向の無線周波電子流
は、エネルギーを電磁波の電場成分へと変換す
る。電磁波は、電子ビームが空胴中を進行するに
つれて成長し、有用な出力波を発生させる。これ
らの電子管は、ビームが必然的に中空であるとい
う不利点を有し、それにより大きなビーム電流を
処理するための空胴は大きくならざるを得ない。
そのため、ビームの入口及び出口開口を通るスプ
リアスモード及びスプリアス放射の問題が生じ
る。
磁場内の荷電粒子の軸方向エネルギーを横方向
エネルギーへと変換する方法が、Richard C.
Wingerson（Physical Review Letters，May
１，1961）により記載されている。ここに記載さ
れたコルク抜器（corkscrew）のように右ネジの
ように回転する磁場を形成する装置は、磁場のら
せん成分を生み出すための装置である。この磁場
のらせん成分は、軸線方向に運動する電子がサイ
クロトロン周波数で相互作用するような、ピツチ
を有する。従つて、最初横方向速度を有しない電
子が、らせん場と直ちに相互作用することがで
き、その軸方向エネルギーを横方向エネルギーへ
と、100％までにも、変換し得る。
エネルギーへと変換する方法が、Richard C.
Wingerson（Physical Review Letters，May
１，1961）により記載されている。ここに記載さ
れたコルク抜器（corkscrew）のように右ネジの
ように回転する磁場を形成する装置は、磁場のら
せん成分を生み出すための装置である。この磁場
のらせん成分は、軸線方向に運動する電子がサイ
クロトロン周波数で相互作用するような、ピツチ
を有する。従つて、最初横方向速度を有しない電
子が、らせん場と直ちに相互作用することがで
き、その軸方向エネルギーを横方向エネルギーへ
と、100％までにも、変換し得る。
Wingersonは、彼の装置を磁気的に閉じ込めら
れた粒子のための反射鏡であると考えた。それは
後になつて、ジヤイロトロン相互作用のために電
子ビームに横方向速度を発生させる手段として提
唱された。この利用において、ビームは中空であ
る必要がないという利点があり、それにより、よ
り大きな電流がより小さな入口及び出口開口を通
過可能であり、それら開口を通じた放射損失の問
題を減ずることができる。
れた粒子のための反射鏡であると考えた。それは
後になつて、ジヤイロトロン相互作用のために電
子ビームに横方向速度を発生させる手段として提
唱された。この利用において、ビームは中空であ
る必要がないという利点があり、それにより、よ
り大きな電流がより小さな入口及び出口開口を通
過可能であり、それら開口を通じた放射損失の問
題を減ずることができる。
らせん磁場は、１つの大きな不利点を有してい
る。らせん磁場はビーム外側の磁場発生器により
生成されるので、軸線付近におけるよりもビーム
の外側付近における磁場のほうが強度が大きくな
つてしまう。従つて、種々の半径位置にある電子
が異なる横方向エネルギーを有し、ジヤイロトロ
ン相互作用の効率を制限する。
る。らせん磁場はビーム外側の磁場発生器により
生成されるので、軸線付近におけるよりもビーム
の外側付近における磁場のほうが強度が大きくな
つてしまう。従つて、種々の半径位置にある電子
が異なる横方向エネルギーを有し、ジヤイロトロ
ン相互作用の効率を制限する。
発明の概要
本発明の一目的は、改良した効率を有するジヤ
イロトロン電磁波発生器を提供することである。
イロトロン電磁波発生器を提供することである。
本発明の他の目的は、放射損失が減少したジヤ
イロトロン発生器を提供することである。
イロトロン発生器を提供することである。
本発明の他の目的は、スプリアスモードが減少
したジヤイロトロン発生器を提供することであ
る。
したジヤイロトロン発生器を提供することであ
る。
これらの目的は、横方向速度を生み出すために
らせん磁場を用いることによつて達成される。そ
して小径の入口開孔がそこを通過するスプリアス
放射を防止する。低次の円形電場モードを伴う小
径の相互作用空胴によつて、スプリアスモードが
防止される。らせん磁場の軸線方向長さは、軸線
からの異なる半径における電子が同一横方向エネ
ルギーをもつてらせん場から現われるように、臨
界的に調節される。
らせん磁場を用いることによつて達成される。そ
して小径の入口開孔がそこを通過するスプリアス
放射を防止する。低次の円形電場モードを伴う小
径の相互作用空胴によつて、スプリアスモードが
防止される。らせん磁場の軸線方向長さは、軸線
からの異なる半径における電子が同一横方向エネ
ルギーをもつてらせん場から現われるように、臨
界的に調節される。
好適実施例の説明
第１図は、従来技術のジヤイロクライストロン
発振器を概略的に示している。電子の中空ビーム
１０が、包囲する中空陽極１４へ正電圧を印加す
ることにより、円錐テーパ状の熱陰極１２から引
出される。この「マグネトロン注入銃」は、包囲
するソレノイド１６により生み出された軸線方向
磁場中に埋込まれる。そのような銃は、本発明の
譲受人に譲渡された米国特許第3258626号に記載
されている。電子１０は、陰極１２から引出され
ると、磁場線を切つてそして軸線１８についての
ある回転速度が与えられる。陰極１２及び陽極１
４はともにテーパーが付けられ、それにより電子
速度の軸線方向成分が存在する。電子流１０が、
その軸線について回転する中空ビームとして電子
銃から引出され、電極１２及び１４の直径が減少
する方向に進行する。
発振器を概略的に示している。電子の中空ビーム
１０が、包囲する中空陽極１４へ正電圧を印加す
ることにより、円錐テーパ状の熱陰極１２から引
出される。この「マグネトロン注入銃」は、包囲
するソレノイド１６により生み出された軸線方向
磁場中に埋込まれる。そのような銃は、本発明の
譲受人に譲渡された米国特許第3258626号に記載
されている。電子１０は、陰極１２から引出され
ると、磁場線を切つてそして軸線１８についての
ある回転速度が与えられる。陰極１２及び陽極１
４はともにテーパーが付けられ、それにより電子
速度の軸線方向成分が存在する。電子流１０が、
その軸線について回転する中空ビームとして電子
銃から引出され、電極１２及び１４の直径が減少
する方向に進行する。
電子流１０は、さらに大きな正電圧により、ジ
ヤイロトロンのメインボデー２０中に引込まれ
る。入口領域２２において、第２のソレノイド２
４により強力な磁場が形成される。それにより、
ビーム１０の直径が圧縮される。さらに、軸線に
ついての回転の速度が増大し、一方軸線方向速度
が減少する。軸線方向のエネルギーが、回転のエ
ネルギーへと変換される。グラフ２６が、直下に
あるジヤイロトロンにおける軸線方向位置に対す
る軸線方向磁場の値を示している。
ヤイロトロンのメインボデー２０中に引込まれ
る。入口領域２２において、第２のソレノイド２
４により強力な磁場が形成される。それにより、
ビーム１０の直径が圧縮される。さらに、軸線に
ついての回転の速度が増大し、一方軸線方向速度
が減少する。軸線方向のエネルギーが、回転のエ
ネルギーへと変換される。グラフ２６が、直下に
あるジヤイロトロンにおける軸線方向位置に対す
る軸線方向磁場の値を示している。
ビーム１０は、圧縮された後に、相互作用空胴
２８に進入する。相互作用空胴２８は、銅の高導
電壁を有する円形対称空胴である。空胴２８は、
軸線に垂直な円形電場を有するモードについて電
磁的に共振性であるように、寸法づけられる。こ
のモードは、最低次モードのHE01波たり得る。
変形的には、より高次モードのTEpn波であつて
も良い。ここにｍは、軸線１８と空胴外方壁３０
との間の場の最大値の数（又はそれらの間の電気
ベクトルの接線部分がそこで消滅するするような
同軸円筒の数（空洞の内壁を含む）である。ビー
ム入力端のところで、空胴壁３０が絞られてい
て、空洞波が開口から流出することに伴つてエネ
ルギーが失われることを防止するのに充分な程小
径の開口３２を形成する。ビーム出力端のところ
で、同様な開口３４が空胴波に対して完全にカツ
トオフされておらず、所望の一部分が、出力導波
管３６へと通過可能であり、誘電真空窓３８を通
つて現われ有用な負荷（図示せず）に進入可能で
ある。
２８に進入する。相互作用空胴２８は、銅の高導
電壁を有する円形対称空胴である。空胴２８は、
軸線に垂直な円形電場を有するモードについて電
磁的に共振性であるように、寸法づけられる。こ
のモードは、最低次モードのHE01波たり得る。
変形的には、より高次モードのTEpn波であつて
も良い。ここにｍは、軸線１８と空胴外方壁３０
との間の場の最大値の数（又はそれらの間の電気
ベクトルの接線部分がそこで消滅するするような
同軸円筒の数（空洞の内壁を含む）である。ビー
ム入力端のところで、空胴壁３０が絞られてい
て、空洞波が開口から流出することに伴つてエネ
ルギーが失われることを防止するのに充分な程小
径の開口３２を形成する。ビーム出力端のところ
で、同様な開口３４が空胴波に対して完全にカツ
トオフされておらず、所望の一部分が、出力導波
管３６へと通過可能であり、誘電真空窓３８を通
つて現われ有用な負荷（図示せず）に進入可能で
ある。
動作にあたり、電子ビーム１０の回転速度成分
は空胴定在波の円形電磁波と相互作用し、磁力線
を中心とした回転運動の成分を生じさせる。この
無線周波成分は、さらなるエネルギーを定在波へ
と誘導し、そこで連続発振を支持し、有用なマイ
クロ波電圧を発生させる。大電力高周波のための
ジヤイロトロンの利点は、クライストロン空胴の
ように波長の分数ではなく自由空間波長の何倍も
の寸法を有する共振空胴であることである。さら
にビームは、直径の異なる数種の波長であつて良
い。
は空胴定在波の円形電磁波と相互作用し、磁力線
を中心とした回転運動の成分を生じさせる。この
無線周波成分は、さらなるエネルギーを定在波へ
と誘導し、そこで連続発振を支持し、有用なマイ
クロ波電圧を発生させる。大電力高周波のための
ジヤイロトロンの利点は、クライストロン空胴の
ように波長の分数ではなく自由空間波長の何倍も
の寸法を有する共振空胴であることである。さら
にビームは、直径の異なる数種の波長であつて良
い。
相互作用空胴２８がその出力端に向けて大径と
なつていくテーパー状であり、それにより定在波
の振幅は蓄積相互作用のために増大する。
なつていくテーパー状であり、それにより定在波
の振幅は蓄積相互作用のために増大する。
空胴２８を離れた後に、ビーム１０は磁場減少
の領域４０に進入し、従つてビーム直径が増大
し、終にビームは、水チヤネル４４により冷却さ
れる伝搬導波管３６の外方壁４２上に集電され
る。このように、ビームコレクターと出力導波管
との機能は合体されている。
の領域４０に進入し、従つてビーム直径が増大
し、終にビームは、水チヤネル４４により冷却さ
れる伝搬導波管３６の外方壁４２上に集電され
る。このように、ビームコレクターと出力導波管
との機能は合体されている。
この従来技術ジヤイロトロンに伴う問題の１つ
は、初めのビーム回転速度がマグネトロン銃から
得られるということである。回転速度の量は、銃
の特性により決定され、個々的に選択不能であ
る。さらにビームは、本来的に中空であり、その
ため同一電流密度を有する中空でないビームより
も大きくならざるを得ない。大きなビームは、望
まない電磁モード及び開口からの漏れなどの諸問
題を引起こす。
は、初めのビーム回転速度がマグネトロン銃から
得られるということである。回転速度の量は、銃
の特性により決定され、個々的に選択不能であ
る。さらにビームは、本来的に中空であり、その
ため同一電流密度を有する中空でないビームより
も大きくならざるを得ない。大きなビームは、望
まない電磁モード及び開口からの漏れなどの諸問
題を引起こす。
荷電粒子のビームに回転エネルギーを与えるた
めの改良方法についての示唆が、Richard C.
Wingerson（Physical Review Letters，vol.6，
No.９，May １，1961）によつてなされた。この
発案は、ビームを、コルク抜き状又はらせん状磁
場成分が付加された軸線方向磁場中を通過させる
ということである。第２図は、その装置と結果を
図示している。軸線方向磁場Bpの方向に流れる
ビームは、軸線方向磁場により磁化された鉄スト
リツプであるらせん磁石４６を通つて進む。磁場
の横方向成分は、軸線の下流に進行するような方
向に回転する。このらせん磁石４６は均一な軸線
方向磁場Bpにより磁化されるので、磁石４６に
より形成される周期場の強度は、磁場Bpを形成
するコイル２４に流れる電流の調節により調節さ
れる。その周期場の軸線方向の長さは、その周期
場を形成するらせん磁石（または以下で説明する
らせんコイル）の全長である。したがつて、その
軸線方向の長さはらせん磁石の全長の調節により
調節される。そのらせん磁石のピツチｐは、サイ
クロトロン波長（均一軸線方向磁場Bp内の１回
転に要する時間の間に粒子が進行する軸線方向距
離）に等しく作られる。回転速度への変換による
粒子の軸線方向速度の損失につれて、サイクロト
ロン波長は減少し、それでらせんピツチｐはしだ
いに短かくなる。相対論的エネルギーを有する電
子ビームの場合は、重粒子に比べてエネルギーに
伴う速度変化がかなり小さく、らせんピツチの漸
減は必ずしも必要でない。
めの改良方法についての示唆が、Richard C.
Wingerson（Physical Review Letters，vol.6，
No.９，May １，1961）によつてなされた。この
発案は、ビームを、コルク抜き状又はらせん状磁
場成分が付加された軸線方向磁場中を通過させる
ということである。第２図は、その装置と結果を
図示している。軸線方向磁場Bpの方向に流れる
ビームは、軸線方向磁場により磁化された鉄スト
リツプであるらせん磁石４６を通つて進む。磁場
の横方向成分は、軸線の下流に進行するような方
向に回転する。このらせん磁石４６は均一な軸線
方向磁場Bpにより磁化されるので、磁石４６に
より形成される周期場の強度は、磁場Bpを形成
するコイル２４に流れる電流の調節により調節さ
れる。その周期場の軸線方向の長さは、その周期
場を形成するらせん磁石（または以下で説明する
らせんコイル）の全長である。したがつて、その
軸線方向の長さはらせん磁石の全長の調節により
調節される。そのらせん磁石のピツチｐは、サイ
クロトロン波長（均一軸線方向磁場Bp内の１回
転に要する時間の間に粒子が進行する軸線方向距
離）に等しく作られる。回転速度への変換による
粒子の軸線方向速度の損失につれて、サイクロト
ロン波長は減少し、それでらせんピツチｐはしだ
いに短かくなる。相対論的エネルギーを有する電
子ビームの場合は、重粒子に比べてエネルギーに
伴う速度変化がかなり小さく、らせんピツチの漸
減は必ずしも必要でない。
第３図は、らせん場により回転エネルギーが与
えられるジヤイロトロンの領域の概略的な軸線方
向断面図である。このジヤイロトロン応用は、米
国特許第3398376号に記載されている。
えられるジヤイロトロンの領域の概略的な軸線方
向断面図である。このジヤイロトロン応用は、米
国特許第3398376号に記載されている。
第３図において、ビーム１０は、クライストロ
ン及び進行波管で用いられる在来型の電子銃４８
から生じた中空でないペンシルビームである。凹
状熱陰極５０はジヤイロトロンボデー５２より負
の電位にされ、それによりボデー５２の中空腔５
４へと集束ビーム１０′が引込まれる。中空腔５
４の端部には、スチール・シールド５８内へ嵌合
されたスチール・プレート５６がある。スチー
ル・シールド５８は、軸線方向磁気シールドの終
端ポールピースである。このように陰極５０は、
軸線方向磁場から部分的に遮蔽されている。
ン及び進行波管で用いられる在来型の電子銃４８
から生じた中空でないペンシルビームである。凹
状熱陰極５０はジヤイロトロンボデー５２より負
の電位にされ、それによりボデー５２の中空腔５
４へと集束ビーム１０′が引込まれる。中空腔５
４の端部には、スチール・シールド５８内へ嵌合
されたスチール・プレート５６がある。スチー
ル・シールド５８は、軸線方向磁気シールドの終
端ポールピースである。このように陰極５０は、
軸線方向磁場から部分的に遮蔽されている。
ビーム１０′が中空腔５４内にあるときに、矢
印６２によつて示されるように反対向きに回転す
る直流を流しているバイフアイラーらせん６０に
より、らせん磁場が生成される。したがつて、ら
せん６０により形成される周期場の強度は、前述
したように磁場Bpを形成するコイル２４に流れ
る電流を調節するほかに、このらせん６０に流れ
る電流を調節することによつても調節される。動
作のためには、低周波の交流電流が用いられても
良い。らせん磁場は、軸線方向エネルギーを回転
エネルギーへと変換する。回転エネルギーの量
は、らせん磁場の強度及び長さに依存し、設計者
によつて完全に選択可能である。回転エネルギー
が所望の値になるような点において、らせん磁場
は終了され、圧縮領域６４を通る軸線方向磁場を
増大させることによりビームは圧縮される。この
圧縮は、軸線方向エネルギーを減少させる一方
で、回転エネルギーをさらに増大させる。マイク
ロ波を発生させるものは回転エネルギーであるの
で、全エネルギーの殆んどが回転エネルギーにな
るべきである。圧縮領域６４の末端で、ビーム
は、入口開口３２′を通過して共振相互作用空胴
２８′へと達する。ジヤイロトロンの他の部分は、
中空でないビームの場合に軸線付近の電子から出
力窓を遮蔽せねばならない事を除いては、第１図
のものと同様で良い。
印６２によつて示されるように反対向きに回転す
る直流を流しているバイフアイラーらせん６０に
より、らせん磁場が生成される。したがつて、ら
せん６０により形成される周期場の強度は、前述
したように磁場Bpを形成するコイル２４に流れ
る電流を調節するほかに、このらせん６０に流れ
る電流を調節することによつても調節される。動
作のためには、低周波の交流電流が用いられても
良い。らせん磁場は、軸線方向エネルギーを回転
エネルギーへと変換する。回転エネルギーの量
は、らせん磁場の強度及び長さに依存し、設計者
によつて完全に選択可能である。回転エネルギー
が所望の値になるような点において、らせん磁場
は終了され、圧縮領域６４を通る軸線方向磁場を
増大させることによりビームは圧縮される。この
圧縮は、軸線方向エネルギーを減少させる一方
で、回転エネルギーをさらに増大させる。マイク
ロ波を発生させるものは回転エネルギーであるの
で、全エネルギーの殆んどが回転エネルギーにな
るべきである。圧縮領域６４の末端で、ビーム
は、入口開口３２′を通過して共振相互作用空胴
２８′へと達する。ジヤイロトロンの他の部分は、
中空でないビームの場合に軸線付近の電子から出
力窓を遮蔽せねばならない事を除いては、第１図
のものと同様で良い。
本発明は、らせん磁場についての最適長を提供
する。第４図は、電子のエネルギーについての計
算曲線である。縦座標には、軸線に垂直方向の電
子のエネルギーVPERPの、軸線に平行なエネル
ギーVZに対する比をとつている。横座標には、
らせん磁場の長さＺをとつている。らせん磁場の
強度は、軸線方向磁場強度の１％であり、その周
期長は正確にサイクロトロン波長である。３つの
曲線は、最初に横方向エネルギーをもたないビー
ムについてのものであり、６６は本来的に軸対称
ビームの中心にある電子を、６８はkr＝0.25で開
始した電子を、又７０はkr＝0.5で開始した電子
を表わしている。ここにｋは、半径方向の伝搬定
数であり、ｒは進入半径である。曲線７０は、用
いらるべき最大のビームについてのものである。
各グラフは、横方向エネルギーが最大点を通過し
て、次に軸線方向エネルギーの移送がらせんに伴
う対称性から外れるようなビーム変調を引起こす
につれて、横方向エネルギーが減少することを示
している。長さＺの尺度は、ここでは重要でな
い。本発明は、開始半径の異なる電子に対しても
横方向エネルギーが本質的に等しくなるようなら
せん磁場の長さを用いることにある。これは、第
４図の場合にはＺ＝25である。この値は、もちろ
んらせん磁場の強度にも依存する。
する。第４図は、電子のエネルギーについての計
算曲線である。縦座標には、軸線に垂直方向の電
子のエネルギーVPERPの、軸線に平行なエネル
ギーVZに対する比をとつている。横座標には、
らせん磁場の長さＺをとつている。らせん磁場の
強度は、軸線方向磁場強度の１％であり、その周
期長は正確にサイクロトロン波長である。３つの
曲線は、最初に横方向エネルギーをもたないビー
ムについてのものであり、６６は本来的に軸対称
ビームの中心にある電子を、６８はkr＝0.25で開
始した電子を、又７０はkr＝0.5で開始した電子
を表わしている。ここにｋは、半径方向の伝搬定
数であり、ｒは進入半径である。曲線７０は、用
いらるべき最大のビームについてのものである。
各グラフは、横方向エネルギーが最大点を通過し
て、次に軸線方向エネルギーの移送がらせんに伴
う対称性から外れるようなビーム変調を引起こす
につれて、横方向エネルギーが減少することを示
している。長さＺの尺度は、ここでは重要でな
い。本発明は、開始半径の異なる電子に対しても
横方向エネルギーが本質的に等しくなるようなら
せん磁場の長さを用いることにある。これは、第
４図の場合にはＺ＝25である。この値は、もちろ
んらせん磁場の強度にも依存する。
第５図は、第４図と同様なグラフであるが、た
だしサイクロトロン波長がらせん磁場のピツチよ
りも10％だけ短い場合のグラフである。この場合
には、電子は対称性から早く外れてしまい、等し
い横エネルギーのための最適長はＺ＝22である。
だしサイクロトロン波長がらせん磁場のピツチよ
りも10％だけ短い場合のグラフである。この場合
には、電子は対称性から早く外れてしまい、等し
い横エネルギーのための最適長はＺ＝22である。
特定の構造における最適長のための重要な変数
は、サイクロトロン波長λcとらせん磁場との積で
あることは明らかである。
は、サイクロトロン波長λcとらせん磁場との積で
あることは明らかである。
第１図は、従来のジヤイロトロンの概略的な軸
方向断面図である。第２図は、回転の速度を誘導
するための新しい方法の例示である。第３図は、
本発明の一実施例の概略的な軸方向断面図であ
り、らせん磁場を用いたジヤイロクライストロン
発振器の共振器部分を示している。第４図は、ら
せん磁場内の電子ビームにおける横方向エネルギ
ーについてのグラフである。第５図は、第４図と
同様なグラフであり、パラメターを異にしてい
る。 主要符号の説明、１０′……電子ビーム、４８
……電子銃、５０……熱陰極、５２……ジヤイロ
トロンボデー、５４……中空腔、６０……バイフ
アイラーらせん。
方向断面図である。第２図は、回転の速度を誘導
するための新しい方法の例示である。第３図は、
本発明の一実施例の概略的な軸方向断面図であ
り、らせん磁場を用いたジヤイロクライストロン
発振器の共振器部分を示している。第４図は、ら
せん磁場内の電子ビームにおける横方向エネルギ
ーについてのグラフである。第５図は、第４図と
同様なグラフであり、パラメターを異にしてい
る。 主要符号の説明、１０′……電子ビーム、４８
……電子銃、５０……熱陰極、５２……ジヤイロ
トロンボデー、５４……中空腔、６０……バイフ
アイラーらせん。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 軸線に平行な電子のビームを発生させるため
の手段；並びに 前記軸線に垂直な前記電子の運動成分を生み出
すための周期的手段； から成るジヤイロトロン電子管であつて： 前記周期的手段が、前記軸線に垂直な定常場で
ありその方向が前記軸線に沿つた距離の周期関数
として該軸線について回転するところの定常場
を、発生させるための手段から成り；且つ 前記ビーム内の全電子がほぼ同一の横方向エネ
ルギーを得るように、前記周期的手段の軸方向長
さを定める；ことを特徴とするジヤイロトロン電
子管。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載されたジヤイロ
トロン電子管であつて： 前記定常場が磁場であるところのジヤイロトロ
ン電子管。 ３ 特許請求の範囲第２項に記載されたジヤイロ
トロン電子管であつて： 前記周期的手段が、反対方向に回転する電流を
導通させるためのバイフアイラーらせんから成る
ところのジヤイロトロン電子管。 ４ 軸線に平行な電子のビームを形成する手段か
ら成るジヤイロトロン電子管を運転するための方
法であつて： 前記軸線に垂直な定常周期場でありその方向が
前記軸線に沿つた距離の周期関数として該軸線に
ついて回転するところの定常周期場を、印加する
工程から成り； 前記ビーム内の全電子がほぼ同一の横方向エネ
ルギーを得るように、前記定常周期場の強度及び
軸方向長さを調整することを特徴とするジヤイロ
トロン電子管の運転方法。 ５ 特許請求の範囲第４項に記載されたジヤイロ
トロン電子管の運転方法であつて： 前記定常周期場が、磁場であるところの運転方
法。 ６ 特許請求の範囲第５項に記載されたジヤイロ
トロン電子管の運転方法であつて： 前記ビームの外側のバイフアイラーらせん導電
体に、隣接するらせん巻どうしで反対方向である
電流を通過させることにより、前記定常場が発生
されるところの運転方法。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/184,497 US4393332A (en) | 1980-09-05 | 1980-09-05 | Gyrotron transverse energy equalizer |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5776736A JPS5776736A (en) | 1982-05-13 |
| JPH0316729B2 true JPH0316729B2 (ja) | 1991-03-06 |
Family
ID=22677119
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56136206A Granted JPS5776736A (en) | 1980-09-05 | 1981-09-01 | Gyrotron lateral energy equalizer |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4393332A (ja) |
| JP (1) | JPS5776736A (ja) |
| CA (1) | CA1169965A (ja) |
| DE (1) | DE3134582A1 (ja) |
| FR (1) | FR2492158B1 (ja) |
| GB (1) | GB2083690B (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3262358D1 (de) * | 1981-02-10 | 1985-03-28 | Emi Varian Ltd | Gyrotron device |
| US4506190A (en) * | 1982-09-27 | 1985-03-19 | Varian Associates, Inc. | Linear beam tube with reflected electron trap |
| US4531076A (en) * | 1982-12-02 | 1985-07-23 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Electron beam stimulated electromagnetic radiation generator |
| US4531103A (en) * | 1982-12-10 | 1985-07-23 | Varian Associates, Inc. | Multidiameter cavity for reduced mode competition in gyrotron oscillator |
| US4621219A (en) * | 1984-07-17 | 1986-11-04 | Varian Associates, Inc. | Electron beam scrambler |
| JPS61153924A (ja) * | 1984-12-26 | 1986-07-12 | Toshiba Corp | ジヤイロトロン装置 |
| FR2599188B1 (fr) * | 1986-05-23 | 1988-08-05 | Toshiba Kk | Gyrotron |
| DE4236149C2 (de) * | 1992-10-27 | 1995-11-02 | Karlsruhe Forschzent | Gyrotron mit einer Einrichtung zur Erhöhung des Wirkungsgrads |
| DE19515888A1 (de) * | 1995-04-29 | 1996-10-31 | Huels Chemische Werke Ag | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung von macrocyclischen Verbindungen |
| DE19819136A1 (de) * | 1998-04-29 | 1999-11-11 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Abstimmbare elektromagnetische Strahlungsquelle |
| FR2854728B1 (fr) * | 2003-05-06 | 2005-07-29 | Thales Sa | Tube hyperfrequence a faible rayonnement parasite |
Family Cites Families (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US2959706A (en) * | 1958-06-23 | 1960-11-08 | Bell Telephone Labor Inc | Electron discharge device |
| FR1259658A (fr) * | 1959-05-28 | 1961-04-28 | Thomson Houston Comp Francaise | Nouveau tube fonctionnant en haute fréquence |
| DE1295097B (de) * | 1960-02-24 | 1969-05-14 | Telefunken Patent | Laufzeitroehre mit einer nicht rotationssymmetrischen, periodischen Fokussierungsanordnung zur gebuendelten Fuehrung des Elektronenstrahls |
| NL283217A (ja) * | 1961-09-18 | |||
| FR1360454A (fr) * | 1963-05-15 | 1964-05-08 | Thomson Houston Comp Francaise | Dispositif haute fréquence à interaction |
| DE1648650A1 (de) * | 1966-05-17 | 1971-07-22 | Politechnika Warszawska | Ionisations-Vakuummeter fuer niedrigste Druecke |
| US3398376A (en) * | 1967-12-11 | 1968-08-20 | Jay L. Hirshfield | Relativistic electron cyclotron maser |
| FR2401508A1 (fr) * | 1977-06-27 | 1979-03-23 | Commissariat Energie Atomique | Injecteur d'electrons pour generateur hyperfrequence |
| US4200820A (en) * | 1978-06-30 | 1980-04-29 | Varian Associates, Inc. | High power electron beam gyro device |
| JPS55113240A (en) * | 1979-02-23 | 1980-09-01 | Toshiba Corp | Gyrotron |
| US4282458A (en) * | 1980-03-11 | 1981-08-04 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Waveguide mode coupler for use with gyrotron traveling-wave amplifiers |
-
1980
- 1980-09-05 US US06/184,497 patent/US4393332A/en not_active Expired - Lifetime
-
1981
- 1981-08-21 GB GB8125606A patent/GB2083690B/en not_active Expired
- 1981-08-27 FR FR8116362A patent/FR2492158B1/fr not_active Expired
- 1981-09-01 DE DE19813134582 patent/DE3134582A1/de active Granted
- 1981-09-01 JP JP56136206A patent/JPS5776736A/ja active Granted
- 1981-09-04 CA CA000385249A patent/CA1169965A/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2083690A (en) | 1982-03-24 |
| CA1169965A (en) | 1984-06-26 |
| FR2492158A1 (fr) | 1982-04-16 |
| FR2492158B1 (fr) | 1985-09-13 |
| GB2083690B (en) | 1984-07-25 |
| JPS5776736A (en) | 1982-05-13 |
| US4393332A (en) | 1983-07-12 |
| DE3134582C2 (ja) | 1989-10-12 |
| DE3134582A1 (de) | 1982-06-24 |
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