JPH0330991Y2 - - Google Patents

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、特にその出
力回路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
ネルギを高周波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
出力回路等がその主な構成要素である。

第２図に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
回路部を示し、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いる。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および
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に導入される入力電力は電子
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。この電力は出力導波管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ーを熱エネルギーに変換し
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が設置されており、これに
電流を流すことによつて起磁力を得る。これによ
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２図に示すように出力導波管は
上記ヨークを貫通して出力窓に至る。

（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、
内部にセラミツクが使用されるが、このセラミツ
ク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３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、出力窓一つ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３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、ひとつの出
力窓の電力通過量は第２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出力窓構造を採用する場合、一
つの出力空胴に対し４つの出力導波管をうまく結
合させることが構造的に困難であるという問題が
生じた。すなわち、第２図の出力空胴４における
横断面（Ａ−A′矢視図）を概念的に示す第４図
のように、通常のクライストロンにおいては四角
形空胴４の一辺の長さは導波管８の幅寸法よりも
短かいのが普通である。このため、出力窓を二つ
にする場合（第３図）は導波管を左右対称に配置
できるので何ら問題はないが、出力窓を４つにす
る場合は従来の構造のままでは導波管を空胴に対
してうまく配置できないという問題があつた。

本考案の目的は、４つの出力窓を備える場合に
おいても一つの出力空胴に４つの出力導波管をう
まく配置できる構造を有する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、結合空胴形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、４つの出力導波管は出力空胴に略90゜間隔に
配置されており、両者の接続部近傍において出力
導波管の幅を各45゜の角度で絞り込み、接続部で
は出力空胴の辺の長さと等しくなるように構成し
たことを特徴とする。

（実施例） 第１図は本考案の一実施例の基本的概念図を示
すもので、上記第３図に対応する図である。４つ
の出力導波管８は出力空胴４との接続部付近にお
いて、導波管幅を各45゜の角度で絞り込み、接続
部で出力空胴４の辺の長さと等しくしている。こ
うすることにより出力空胴４に対して４つの出力
導波管８は原理的に対称的となるので、出力空胴
と出力導波管の電気的結合量（外部Ｑ）を４つと
も等しくすることが設計的に容易になるばかり
か、出力空胴から等間隔はなれた位置における各
導波管の出力の位相が原理的に等しいためこれら
の出力を再合成する場合には合成を容易に行なえ
るという利点もある。

なお、第１図は本考案を概念的に示すものであ
るので、空胴あるいは導波管がもつ厚みは線で描
かれているが、実際にはクライストロンの電力レ
ベル、機械的強度を考慮して適当な厚みをもつも
のであり、また場合によつてはその厚みの中に冷
却のための媒体の通路を形成する場合もある。第
１図、第４図において、出力空胴辺と出力導波管
の接合部にある１１，１１′は結合孔の大きさを
例示的に示したものである。

（考案の効果） 以上述べたように、本考案は出力空胴に対称的
に出力導波管および出力窓を４組接続しているの
で、各出力窓を通過する電力を分散させて出力窓
のクラツクの発生を防止でき、安定に動作する大
電力クライストロンを得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案による出力回路の横断面を概念
的に示す図、第２図、第３図は従来のクライスト
ロンの構成図、第４図は第２図のAA′面における
横断面図である。 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、１
１，１１′……結合孔幅。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 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、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、４つの
   出力導波管は、出力空胴との接続部近傍において
   導波管幅を各45゜の角度で絞り込み接続部で出力
   空胴の辺の長さと等しくしたことを特徴とする大
   電力クライストロン。