JPH0330990Y2

JPH0330990Y2 -

Info

Publication number: JPH0330990Y2
Application number: JP11453584U
Authority: JP
Priority date: 1984-07-27
Filing date: 1984-07-27
Publication date: 1991-07-01
Also published as: JPS6129457U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は、大電力クライストロン、特にその電
子ビーム集束装置の構造に関するものである。

（従来の技術）大電力クライストロンは、高周波を増幅する機
能をもつ電子ビーム管であり、一般に電子ビーム
を発生させる電子銃部と、電子ビームのもつエネ
ルギに変換する高周波回路部と、電子ビームを捕
捉するコレクタ部と、電子ビームを集束させるビ
ーム集束装置と、高周波の入出力回路等から構成
されている。

第３図は、従来の大電力クライストロンの典形
的な構造例を示す。同図において、１が電子銃部
を示し、この中にカソード、アノード、ウエーネ
ルト電極とそれらの支持体、そしてカソードを加
熱するためのヒータ等が含まれる。２〜４が高周
波回路を示し、大電力クライストロンにおいては
空胴が縦続接続された構造を有しており、２は入
力空胴を、３は複数個の中間空胴を、４は出力空
胴をそれぞれ示す。５はコレクタ部を示してお
り、冷却の方法として水冷、空冷、蒸発冷却等の
方法がとられる。上部ヨーク６ａ、側面ヨーク６
ｂ，下部ヨーク６ｃは磁束の通路であり、７は起
磁力を発生させるコイルである。ヨーク６とコイ
ル７を総称してビーム集束装置という。更に、出
力空胴４で発生する電力は出力扁平導波管８、２
つのベンド導波管、ステツプ導波管９を経て出力
窓１０に至り、ここから外部負荷へ出力として供
給される。出力窓１０は、クライストロンを気密
に保つと同時に大電力の電磁波を管外に供給する
ため、内部にセラミツク窓を有する。

次に上記構造のクライストロンの動作について
簡単に説明する。電子銃１のヒータに規定の電圧
を印加すると、カソードが加熱され熱電子を放出
する。この熱電子はアノード、ウエーネルト電極
に印加される電圧により電子ビームとして成形、
加速され高周波回路部に入る。高周波回路は複数
個の空胴が縦続配置された構造であり、各空胴は
通常リエントラント形で内部にドリフト管を有し
ている。電子ビームはドリフト管の内部を進行す
る。入力空胴２に導入された入力高周波電力は電
子ビームを速度変調し、中間空胴群３の働きによ
り変調が強化され、電子ビームの密度変調に変化
したところで出力空胴４により増幅された電力と
してとり出される。この電力は扁平導波管８、ベ
ンド導波管、ステツプ導波管９、出力窓１０を介
して外部負荷へ供給される。コレクタ５は電子ビ
ームのもつ運動エネルギを熱として管外へ放出す
る。電子ビームを所定の径に保つため、クライス
トロンの高周波回路部軸近辺には強い軸方向磁界
が必要である。このため、高周波回路の外周には
コイル７が設置され、これに電流を流すことによ
り軸近辺に強い軸方向磁界が誘起されるが、この
磁界の外部磁気回路としてヨーク６ａ，６ｂ，６
ｃが存在する。第３図に示すように出力導波管
は、上部ヨーク６ａを貫通し出力窓１０に至る。

（考案が解決しようとする問題点）さて、このようなクライストロンにおいて、比
較的高い周波数で非常に高い出力電力を得ようと
する場合の問題のひとつに出力窓１０の耐電力性
がある。この出力窓はクライストロンを気密にす
ると同時に電磁波を透過させる必要があるため、
内部にセラミツク窓が使用されるが、このセラミ
ツク窓が高周波による誘電損により加熱され、ク
ラツク（割れ）を生じてしまうのである。一度ク
ラツクが発生すると、管の真空が破れもはやクラ
イストロンとしての動作は不可能となる。

こうした問題に対する解決策のひとつとして、
第４図に示す構造が従来考えられていた。この方
法は、元来一つであつた出力窓を二つに分けるこ
とにより、ひとつの出力窓当りの電力通過量を半
減させようとするものである。

そこで、第４図の従来構造を更に発展させる
と、出力空胴４に４つの出力窓を装荷する構造を
考えることができる。この方法によれば、一つの
出力窓の電力通過量は第３図の場合の1/4になる
ので、出力窓のクラツクに関する問題が大いに軽
減されるし、一度大電力のクライストロンを製造
できるようにもなるわけである。しかし、この４
出力窓構造を採用した場合、電子ビームの透過特
性が悪化し、クライストロンとしての動作が不安
定になることがあるという欠点があつた。すなわ
ち、電子ビームの透過特性が悪いということは、
電子ビームの一部がコレクタ５まで行かずに高周
波回路にあたつてしまい、高周波回路が加熱し、
熱的不安定や逆行電子発生による不安定が発生し
てしまうのである。

本考案の目的は、上記の欠点を除き電子ビーム
の透過特性の良い安定な大電力クライストロンを
提供することである。

（問題点を解決するための手段）本考案は、電子銃、結合空胴形の高周波回路、
コレクタ、電子ビーム集束装置等を有する大電力
クライストロンにおいて、高周波回路の出力空胴
に取り付けられる出力導波管と出力窓の組は４組
あり、各組は出力空胴に対し略90゜間隔に配置さ
れ、各出力導波管は電子ビーム集束装置の上部ヨ
ークを貫通して取り出されており、貫通部付近に
おけるヨーク厚さｔがｔ＞πa²B_O／4WB_Sα の関係を満たすことを特徴とする。

（実施例）本考案は、４出力窓構造において、上部ヨーク
の厚さを出力導波管貫通穴付近において磁界飽和
が発生しない程度まで厚くして、磁気回路の飽和
による電子ビームの乱れを防止したもので、以下
図面によつて詳細に説明する。

第１図は本考案の１実施例を示し、出力導波管
８と出力窓１０は図示の二つと、これと90゜ずれ
た位置に二つあり、合計４つ設けられている。そ
して上記ヨーク６ａは出力導波管が貫通する附近
において厚くされているところに特徴がある。

出力導波管貫通部附近において上部ヨークの厚
さをどの程度にすべきか検討する。上部ヨークの
上面図を第２図に示す。中心軸と出力導波管８の
穴までの距離をａ、導波管穴間の距離をＷ，Ｗの
部分における上部ヨーク厚さをｔ、コイル内平均
磁場強度をB_Oとすると、磁束πa²B_Oが全部上部ヨ
ーク中を通るには、式 πa²B_O＜4tWB_Sα を満たせばよい。ここで、B_Sはヨーク材の飽和
磁束密度、αは安全係数（１〜３）である。

すなわち、ｔ＞πa²B_O／4WB_Sα にするとよい。

（考案の効果）本考案による構造及び寸法を用いると、上部ヨ
ークの出力導波管穴の存在による磁気回路の欠損
部の補完が可能となり、電子ビームの集束条件に
悪影響を与えない。従つて４出力窓構造のクライ
ストロンが安定に動作でき、クライストロンの高
信頼性化、大電力化に役立つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案によるクライストロンの構造
図、第２図は第１図の上部ヨークの上面図、第３
図、第４図は従来のクライストロンの構造図であ
る。１……電子銃部、２……入力空胴、３……中間
空胴、４……出力空胴、５……コレクタ、６ａ…
…上部ヨーク、６ｂ……側面ヨーク、６ｃ……下
部ヨーク、７……コイル、８……出力扁平導波
管、９……ステツプ導波管、１０……出力窓。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】電子銃、高周波回路、コレクタ、電子ビーム集
束装置等で構成される大電力クライストロンにお
いて、前記高周波回路の出力空胴にとりつけられ
る出力導波管と出力窓の組は４組あり、各出力導
波管は出力空胴に対し略90゜間隔に配置され、前
記各出力導波管は電子ビーム集束装置の上部ヨー
クを貫通し、前記貫通部付近における上部ヨーク
の厚さｔが次式によつて規定された厚みを有する
ことを特徴する大電力クライストロン。ｔ＞πa²B_O／4WB_Sα ここで、ａは前記高周波回路の中心軸と前記出
力導波管穴までの距離、Ｗは前記出力導波管貫通
穴間の距離、B_Oは前記電子ビーム集束装置のコ
イル内磁場強度、B_Sはヨーク材の飽和磁束密度、
αは安全係数。