JPH04132143A - ジャイロトロン装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明はマイクロ波管の一種であるジャイロトロン装
置に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図は例えばＵ　Ｓ　Ｐ　４６２０１７０の明細書に
示されたジャイロトロンの断面図であり、図において、
（１）は円錐台状のカソード、（２）はカソード（１）
に設けられた円環状のエミッションベルトで、電子を放
出する。（３）、（イ）はカソード（１）に対して正の
電位の第１．第２のアノードで、カソード（１）から放
出された電子で形成される電子ビーム（５）を加速する
。

（６）は電子ビーム（５１の通過により電磁波を発生さ
せる発振空胴である。ジャイロトロン装置の外側には図
示しない何種類かの電磁石が配置され、発振空胴（６）
中など電子ビーム（１）の通路には磁場が形成されてい
る。（７１は発振空胴（６）を通過した電子ビーム（（
５）を捕捉するコレクタ、（へ）は発振空胴（６）で発
生した高周波の電磁波を取り出す高周波取り出し窓、（
９）はカソード（１）に対して正の電位を第１、第２の
アノード（３）、（２）に与える直流電源である。

次に動作について説明する。上記のように構成されたジ
ャイロトロン装置が電磁石によって発生させた磁場中に
置かれる。エミッションベルト（２）から放出された電
子は電子ビーム（５）となって第１、第２のアノード（
３）、（イ）により加速され、磁力線にからみつくよう
に、かつその場所の磁場の強さで決定される旋回周波数
で旋回運動をしながら、中空状の電子ビーム四となって
発振空胴（６）を通過する。

電磁石によって形成された磁場は、図において横方向、
即ち軸方向にある強度分布を持っており、エミッション
ペルトロと発振空胴（６）における磁場強度の比を特に
磁場の圧縮比というが、発振空胴（６）を通過するとき
の中空状電子ビーム［５１の発振空胴（６）中心軸から
の半径は、エミッションペルトロの半径と上記磁場の圧
縮比とによって決定される。

発振空胴（６）では電子の旋回周波数に近い共振周波数
を持ち、かつ電子ビーム（５］の通過位置で電子ビーム
（（５）と強く結合するモードの電磁波が励起される。

例えばＴ　Ｅ　０３モードを発振させる場合は次のよう
にする０発振空胴（６）において電子の旋回周波数とＴ
　Ｅ　０３モードの共振周波数とが一致するようにし、
かつ電子ビーム（へ）はＴＥＯ３モードとの結合が強く
なる位置を通るようにする。第３図は発振空胴（６）中
での電子ビーム（５）と各モードの電磁波との結合の強
さを示すグラフであり、Ａ、ＢはそれぞれＴ　Ｅ　０３
モードおよびその隣接モードであるＴＥ５２モードにつ
いて示す。また、横軸は発振空胴（６）の半径で規格化
された半径、縦軸は結合の強さを表わす。Ｔ　Ｅ　０３
モードを発振させるには、電子ビーム（５１が例えばＣ
の位置を通過するようにする。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のジャイロトロン装置は以上のように構成されてい
るので、例えばＴ　Ｅ　０３モードの発振を得るために
電子ビームが第３図のＣに相当する位置を通過するよう
にした場合、その位置では電子ビームは目的外のＴＥ５
２モードとの結合も強い、そのため、電磁波出力を増大
させようとして電子ビームの電流値を大きくしたときに
Ｔ　Ｅ　０３モードとＴ　Ｅ　５２モードとの間でモー
ド競合という現象を起こし、所期のモードであるＴ　Ｅ
　０３モードの発振の効率を低下させ、モード純度を悪
化させるなどの問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、複数のモードが同時に発振することを抑え、
モード純度の高いジャイロトロン装置を得ることを目的
とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わるジャイロトロ〉・装置はカソードに半
径の異なる複数のエミッションベルトを設けたものであ
る。

〔作用〕

この発明におけるジャイロトロン装置は、複数のエミッ
ションベルトから放出された電子による、半径の異なる
複数の中空状の電子ビームが同時に発振空胴を通過し、
その結果、不要なモードの発振が抑えられる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図はこの発明によるジャイロトロン装置を示す模式図で
、構造的には第２図の従来例と頭領したものになってい
る。全体は従来と同様に電磁石による磁場中に設置され
る。

図において、（３１，（イ）、（６）は第１図の場合と
同様であるので説明を省略する。（１）は円錐台状のカ
ソード、（１１）、　（１２）はカソード（１）に設け
られて電子を放出する第１、第２のエミッションベルト
で、互いに半径の異なる円環状になっていて、これら相
互間には電子を放出しない部分（１３）が配置されてい
る。（１４）、　（１５）はそれぞれ第１．第２のエミ
ッションベルト（１１）、　（１２）から放出された電
子て形成される第１．第２の電子ビームである。

次に動作について説明する。前述のように発振空胴通過
時の中空状電子ビームの半径はエミッションベルトの半
径と磁場の圧縮比とによって決まるが、第１図の場合は
２つのエミッションベルト、即ち、第１．第２のエミッ
ションベルト（１１）。

（１２）が設けられていて互いに半径が異なるので、こ
れらから放出された電子は互いに半径の異なる２つの中
空状の電子ビーム、つまり第１．第２の電子ビーム（１
４）、　（ψ）となる。

（１６）は第３図のＡに相当する曲線を、発振空胴（６
）の半径方向の位置に合わせて描いたものである。

例えば、Ｔ　Ｅ　０３モードを発振させようとする場合
、第１．第２の電子ビーム（１４）、　（１５）が発振
空胴（６）においてそれぞれ第３図のＣ，Ｄに相当する
位置を通過するようにする。即ち、複数の中空状電子ビ
ームが、発振空胴において目的のモートとの結合がそれ
ぞれ極大になる位置を通過するように、複数のエミッシ
ョンベルトそれぞれの半径やカソード（１）における磁
場の強さなどを設定しておく。

以上のようにすることにより、第１．第２の電子ビーム
（１４）、　（１５）はともにＴ　Ｅ　０３モードとの
結合が強く、強い発振が得られる。一方、Ｔ　Ｅ　５２
モードと第２の電子ビーム（１５）の結合は弱いため、
ＴＥ５２モードは発振せず、従ってこの２つのモードの
競合は抑えられる。

なお、上記実施例ではＴ　Ｅ　０３モードを発振モード
として選んだ場合を示したが、他の発振モードの場合で
も、複数の電子ビームの通過位置をそれぞれ適切な位置
に選定することによって同様の効果が得られる。また、
カソード（１）に２つのエミッションベルトを設けた場
合を示したが、多くの電子ビームを用いる方がより効果
的な場合もあり、そのようなときは３つ以上のエミッシ
ョンベルトを設けるようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればカソードに半径の異な
る複数のエミッションベルトを設けるように構成したの
て、半径の異なる複数の電子ビームが同時に発振空胴を
通過する。この電子ビームの半径を適切に選定すること
により、所期の発振モード以外のモードの発振を抑え、
モード純度の高いジャイロトロン装置が得られる効果が
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるジャイロトロン装置
を示す模式図、第２図は従来のジャイロトロン装置を示
す断面図、第３図は電子ビームと各モードの電磁波との
結合の強さを示すグラフである。 図において、（１）はカソード、（３）、（４）は第１
．第２のアノード、（６）は発振空胴、（１１）、　（
１２＞は第１゜第２のエミッションベルト、（１４）、
　（１５）は第１゜第２の電子ビームである。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 代理人　　弁理士　　大　岩　増　雄 第３１１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　カソードに設けられた円環状のエミッションベルトか
   ら電子が放出され、この電子が電子ビームとなってアノ
   ードにより加速され、磁場が形成された発振空胴中を上
   記電子ビームが通過することにより電磁波が発生するよ
   うにしたものにおいて、カソードに半径の異なる複数の
   エミッションベルトを設けたことを特徴とするジャイロ
   トロン装置。