JPH04332433A - マイクロ波放射用準光学構成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、入射したマイクロ波ビ
ームを主軸に沿って出射すると共に、波長の５０倍より
小さい特性横断寸法をもった準光学エレメントを有する
マイクロ波放射用準光学構成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】融合プラズマの加熱にマイクロ波を用い
る場合には、約５０ＧＨｚ以下の領域で極めて高い出力
（１〜３０ＭＷ）が必要である。研究が示しているよう
に、このような高出力は、いわゆる準光学式の構成用品
を用いることによって、最も良く実現できる。準光学式
という概念は、マイクロ波が導電性の壁によって導かれ
ることなく、近似的に自由空間の条件下で拡がるという
原理を指している。

【０００３】マイクロ波を用いてプラズマを加熱する場
合には、このような準光学式構成部品を種々の場所に用
いることができ、例えばマイクロ波発生源（準光学式あ
るいはシリンダ型ジャイロトロン）として、或いは伝送
路として（例えば、“　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　
ＣＩＴ　Ｇｙｒｏｔｒｏｎ　ＥＣＲＨ　Ｔｒａｎｓｍｉ
ｓｓｉｏｎ　Ｓｙｓｔｅｍ　”，Ｊ．Ａ．Ｃａｓｅｙ　
ｅｔ　ａｌ．，　赤外およびミリメートル波に関する第
１３回国際コンファレンス、１９８８年１２月５〜９日
、ｐ、１２３〜１２４参照）用いられる。シリンダ形ジ
ャイロトロンに関しては、特に、いわゆるブラソフ型コ
ンバータが重要である。このような準光学エレメントは
、例えば下記文献“　Ａｎ　Ｘ−Ｂａｎｄ　Ｖｌａｓｏ
ｖ−Ｔｙｐｅ　Ｍａｄｅ　Ｃｅｎｖｅｒｔｏｒ，”Ｂ．
Ｇ．Ｒｕｔｈ　ｅｔ　ａｌ．，赤外およびミリメートル
波に関する第１３回国際コンファレンス、１９８８年１
２月５〜９日、ｐ１１９〜１２０，および“　Ａ　ｑｕ
ａｓｉ−ｏｐｔｉｃａｌｃｏｎｖｅｒｔｏｒ　ｆｏｒ　
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　ｏｆ　ｗ
ｈｉｓｐｅｒｉｎｇ　ｇａｌｌｅｒｙ　ｍｏｄｅｓ　ｉ
ｎｔｓ　ｎａｒｒｏｗ　Ｂｅａｍ　ｗａｖｅｓ”Ａ．Ｍ
ｏｂｉｕｓ　ｅｔ　ａｌ．，赤外およびミリメートル波
に関する第１３回国際コンファレンス、１９８８年１２
月５〜９日、ｐ、１２１〜１２２に記載されている。し
かしながら、準光学式の構成部品にはなお問題が残って
おり、以下この問題点をジャイロトロンを例にとって説
明する。

【０００４】ジャイロトロンにおいては、電子ビーム銃
が電子ビームを発生し、これがドリフト区間を通って共
振器に到達する。共振器で、電子の運動エネルギーの一
部が所望のマイクロ波放射に変換される。

【０００５】電子ビームの品質は、マイクロ波の最適な
励起に対して中心的な役割を演ずる。ビーム品質が、ド
リフト区間での障害を最小限にするためには、電子がつ
ねに電位を追跡できるように考慮する必要がある。これ
は原理的に、円筒状あるいは場合によっては円錐状の、
かつ電子ビームよりも数ミリメートルだけ大きな直径を
もった金属管を用いることによって達成できる。

【０００６】しかしながら、この金属管は、正規の共振
器と別個に共振を生ずる恐れがある。このような共振は
、ビーム品質の致命的な劣化を招く。従って、適当な手
段を用いて、この金属管の領域でマイクロ波が発生しな
いよう考慮する必要がある。さらに、この領域には、共
振器から電子銃の方へ走行するマイクロ波を減衰させる
という任務がある。

【０００７】この問題の解決方法として現在２つの方法
がある。その１つは、公開された特許出願、ＥＰ−Ｏ　
　３０１９２９Ａ１に基づく方法である。この場合、円
筒形ジャイロトロンでは、ドリフト区間に、リブの付い
た金属内壁を有する円錐状のビーム案内が設けられてい
る。内方へ突出した金属リブの間には、酸化マグネシウ
ムで作られた吸収リングが設けられている。

【０００８】この解決方法は次のような作動原理をもっ
ている。少し内方へ突出した銅リングが電気的な表面を
形成している。後方に置かれた減衰用リングは電子の運
動には影響を与えないが、しかしマイクロ波は減衰させ
る。最も多く用いられているこの解決方法の欠点は、減
衰用セラミックの価格が高いことと、セラミックの冷却
体に対する熱的な結合が悪いということである。さらに
、このビーム導体の内部は排気が困難である。

【０００９】第２の方法は、特許ＣＨ−６６４．０４４
Ａ５により公知である。ビーム案内の導電面は、電子ビ
ームを囲む金属格子によって得られる。この構造は、格
子内の穿孔によって、共振減衰の特性をもっている。こ
の穿孔は、減衰すべきマイクロ波が通過できるような寸
法になっている。この解決方法における問題はマイクロ
波の吸収が不定であることである。

【００１０】さらに他の問題は共振器から電子ビーム室
に逆結合し、同様な障害作用を及ぼすマイクロ波に関連
して生ずる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に挙げた種類の準光学構成物において、従来技術に存在
する問題を除去したものを提供することである。

【００１２】特に、本発明の課題とすることは、真空化
された槽の中に、電子ビームに沿って順次に、ａ）電子
ビームを発生する電子銃、 ｂ）電子ビームを囲むと共に、不用なマイクロ波ビーム
を減衰させる開口をもった導電性の内壁を備えた。発生
した電子ビーム用のビーム案内を有するドリフト区間、
および ｃ）電子ビームの運動エネルギを所望のマイクロ波放射
に変換する共振器、が配置され、電子ビームがドリフト
区間に沿って、その品質を損なうことなく案内されるよ
うにしたジャイロトロンを提供することである。

【００１３】

【課題を解決するための手段と作用】本発明によれば、
その解決方法は、この構成物に冷却された吸収装置を設
け、これを準光学エレメントの手前に近接して配置し、
特性横断寸法によって制約される回折による強力な二次
ピークの少くとも１つが消されるようにすることである
。

【００１４】本発明のキーポイントは、妨害となるマイ
クロ波を、その発生源（ミラー、コンバータなど）ので
きるだけ近くで減衰または消滅させ、これらの妨害波が
無制御状態で電子ビームやジャイロトロンの敏感な構成
部分に対して悪影響を与えないようにすることである。

【００１５】本発明によれば、この減衰体は、好ましく
は予測される二次ピークの位置に置かれる。この減衰体
は、高いパワー（典型的にはビーム出力の１〜１０％）
を搬出できるような状態に置く必要がある。減衰体は基
本的に、マイクロ波に対して比較的に小さい損失の（す
なわち透過性の）誘電体槽と、誘電体の液体（吸収体）
から構成される。この液体の吸収能力は、一方ではあま
り大きくなく、従ってフィルムボイリングが生ずること
無く、他方では、あまり小さくなく、従って二次ピーク
がほゞ消滅できる程度のものとする。このような液体は
、例えばマイクロ波熱量計の技術から公知である。

【００１６】吸収装置は、マイクロ波に対して透過性の
、特にセラミック（例えば酸化アルミニウムセラミック
）から成る槽を有し、これに、マイクロ波を吸収する冷
却液、特に水を満たしてある。準光学エレメントは、好
ましくは集光ミラー、またはブラソフ型コンバータであ
る。

【００１７】本発明によるジャイロトロンの１つは、ビ
ーム案内の開口を通って漏出するマイクロ波放射を吸収
するために、ビーム案内を囲む冷却された吸収装置が設
けられている。

【００１８】この実施形態の基本的な利点は、マイクロ
波が先ず放射状に散乱され、これによってマイクロ波放
射の減衰が内部空間内で発生し、次で別置の手段によっ
て吸収されることである。後者の吸収手段は、元のビー
ム案内と空間的に分離されているので、簡単な方法で所
要の冷却容量に設計することが可能である。さらに、マ
イクロ波エネルギは適当な場所で消滅させることができ
る。結果として本発明では、吸収用の構成体を効果的に
冷却することができる。

【００１９】また、本発明の好ましい一実施形態によれ
ば、ビーム案内は、上記の軸上に複数の金属リングを有
し、それぞれ中間スペースを置いて軸方向に所定の間隔
で配置されている。この実施形態の利点は、ビーム案内
の内部空間の排気が容易にできることである。

【００２０】ビーム案内が、金属リングを有するセクシ
ョンと上記の軸を外被状に囲む金属バーセクションとを
有すると、これは低い周波数（約７０ＧＨｚ以下）で特
に有利である。この場合は、ＴＥモードもＴＭモードも
、何れも良好に結合解放することが可能である。

【００２１】冷却される吸収装置を二重壁の中空シリン
ダで形成し、その内壁および外壁をすべて、マイクロ波
に対して透過性の材料、特に酸化アルミニウムセラミッ
クで作り、さらにその中を、マイクロ波を吸収する冷却
剤、好ましくは水を貫流させると、特に有利である。槽
は、完全に真空化された管槽内に装着される。このよう
な吸収装置は、従来構造のジャイロトロン内に容易に組
み込むことが可能である。この吸収装置のコストは、従
来技術による公知の方法における吸収装置に比して著し
く低い。

【００２２】金属リングは、好ましくは、ピンによって
間隔を置いて保持される銅リングとする。金属リングの
最適な軸方向の間隔、従って各２つの金属リング間の中
間スペースはそれぞれ減衰させるべきマイクロ波放射の
波長の少くとも半分とする。これらの方策によって、ビ
ーム案内の所望の良好な減衰特性が得られる。中間スペ
ースは、妨害部分から十分に離れているものとする。

【００２３】低い周波数（＜７０ＧＨｚ）、すなわち長
い波長では、上記の間隔は無条件に半波長に対応する必
要はなく、さらに短くしてもよい。但し、この場合には
、支持用の金属ピンは、少くとも半波長の相互間の距離
をもつように考慮する必要がある。この場合、マイクロ
波は、長く（軸と直角に）かつ細い（軸方向に）スリッ
トの形状をした中間スペースを通って結合を解放される
。

【００２４】金属リングの代りとして、同じように電子
ビームを外被状に囲むと共に、適当な支持リングによっ
て間隔を置いて支持された複数の金属バーを用いること
も可能である。

【００２５】また、金属リングから成る本発明のビーム
導体のほかに、特許公報ＣＨ−６６４．０４４Ａ５によ
り公知の格子ビーム導体も適している。

【００２６】本発明のジャイロトロンにおいて、冷却さ
れた吸収装置の内壁が、真空化された槽の壁の１区間を
形成し、かつ中空シリンダの外壁が上記の槽の外側に装
着されるようにすることが特に有利である。このような
実施形態では、気密関係の問題はあまり発生せず、これ
は真空槽１２内に冷却剤導管を引き込む必要がなく、２
つの真空密封結合（セラミックシリンダの両端の）だけ
でよいからである。

【００２７】特許の従属請求項の全体を見ると、本発明
のさらに他の有利な実施態様が理解されるはずである。

【００２８】

【実施例】以下、本発明を、その各実施例について、図
面を参照して説明する。なお、各図面において、同じ部
品には同じ符号を付けてある。

【００２９】先ず、図３を用いて本発明の原理を説明す
る。図示の準光学構成物は、準光学エレメントとして準
光ミラー１６ａを、また吸収装置として中空円筒状の槽
１７を含んでいる。マイクロ波は、所定の入射方向１８
に沿って入射する。ミラー１６ａはマイクロ波を、ほゞ
主軸１９の方向に反射する。ミラーは直径Ｄ（＝横断寸
法）を有し、これは典型的に、波長の５０倍より小さく
なっている。波長自身はミリメータまたはサブミリメー
タ領域、すなわち１０〜　０．１ｍｍの範囲にある。ミ
ラーの横断寸法が比較的に小さいことによって、全体と
してのミラーに回折を生ずる。全体のビーム出力（１〜
３０ＭＷ）の１〜１０％に対応する二次ピークは、もは
や無視できなくなる（例えば１ＭＷの場合にも直ぐ２０
ｋｗ以上になる。）

【００３０】本発明によれば、吸収槽１７は準光学構成
物、すなわちミラー１６ａにできるだけ近づけて置かれ
、望ましくない二次ピークが吸収されるようにしている
。図では、エネルギ分布をマイクロ波ビームで示してい
る。この場合、第１の最強の二次ピーク２０はまだ減衰
されていない。他の二次最大は同時に槽１７内で消滅す
る。

【００３１】図３は、入射方向と出射方向（主軸）とが
一致しない、一般的な場合を示している。このようなケ
ースは、例えば、マイクロ波放射を発生源（ジャイロト
ロン）から消費部（融合リアクタ）へ準光学式に伝送す
るときに生ずる。また一定の間隔で集光ミラーが設けら
れ、順次に出射するビームを再び集束する。このように
して、例えばマイクロ波を長い距離（波長の１０４　〜
１０５　倍）にわたって伝送することが可能となる。

【００３２】図４は、マイクロ波を伝送するのに適した
１つの実施形態を示している。ここでは、２つのミラー
１６ａおよび１６ｂが設けられ、所要のビーム集束を行
っている。ミラーは搬送導管２２に取付けられ、この場
合、搬送導管自身は（準光学式の場合のように）導波管
としては作用せず、ビーム列の誤った中断に対する防護
となっているだけである。本発明では、ミラー１６ａ、
１６ｂの近くで、搬送導管２２の壁面は吸収装置２１ａ
，…，２１ｄによって遮蔽されている。内壁の形状に応
じて、平板状の吸収槽または湾曲状の吸収槽（二重壁中
空シリンダの区分）が用いられる。また、好ましくは冷
却剤としての水で洗われている。これによって、望まし
くない二次ピークは、発生後直ちに除去される。

【００３３】図５は、本発明による準光学構成物のもう
１つの実施例を示している。この場合は、ブラソフ型コ
ンバータ２３が、管内を導かれたモードをガウス波とし
て主軸１９の方向に出射する。主軸を囲む、例えば回転
対称の吸収装置２１ｅ（例えば水を満した槽）が有害な
二次ピーク２０を消滅させる。

【００３４】本発明はさらに、ジャイロトロンに適用し
たとき非常に有利である。この場合は基本的に２つの特
徴に区分できる。その１つは、電子ビームを“漂遊”マ
イクロ波から防護することであり、他の１つは、共振器
内の散乱放射を抑制することである。以下、先ず、電子
ビームに関連する問題について説明する。

【００３５】すでに挙げた特許公報ＣＨ−６６４．０４
４Ａ５により、格子ビーム案内を有するジャイロトロン
が公知になっている。本発明は、さらに改良されたビー
ム案内の可能性を提供している。本発明の手段は、原理
的に、従来技術におけるビーム案内の場合と同じ、ジャ
イロトロン内の位置に取付けることができる。従って、
ここでは、ジャイロトロンの周知の特徴については簡単
な説明にとどめる。

【００３６】図１において、電子ビーム銃１は、例えば
周知のマグネトロン出射銃（略してＭＩＧ）である。こ
れは、例えば、直径数ミリメートルのリング状の電子ビ
ーム２を発生する。ビームは電子ビーム軸３に沿って走
行し、共振器４を通過し、最終的にコレクタ１３で終る
。また、強力な静磁場が電子ビーム３を圧縮すると共に
、電子を強制的に旋回状態にする。

【００３７】共振器４内では、スパイラル状の軌道を走
行する電子が所望の交番電磁場を励起する。このように
して電子の運動エネルギから得られたマイクロ波放射は
、共振器４から解放されて消費部に送られる。図１にお
いて、共振器４は準光学方式で構成されており、すなわ
ち共振器軸に互に対向して置かれた２つのミラーから構
成され、かつ共振器軸は電子ビーム軸３に直角になって
いる。

【００３８】この位置に固定することによって、本発明
は円筒状のジャイロトロンにも良好に適用できる。この
場合は、周知のように、共振器は電子ビーム軸３に同軸
の導波管の形に配置される。

【００３９】電子ビーム軸３と共振器４との間にはドリ
フト区間がある。このドリフト区間では電子ビーム２を
、できるだけその品質（特にそのエネルギ鋭理性）を損
うことなく送る必要がある。これに対して、本発明にお
けるビーム案内５が有効に作動しており、これについて
下記に説明する。

【００４０】電子ビーム軸３と同軸に、複数の金属リン
グ６−１，６−２，……，６−５が設けられている。こ
れらは、その内面によって、電子ビームを案内するのに
必要な金属内壁を形成している。これらは所定の間隔ｄ
をもっている。これによって作られる中間スペースは隙
間になっている。これによってビーム案内の内面に開口
（回折間隙）が作られ、これによって、金属リングの内
部領域に励起された望ましくないマイクロ波放射が解放
されるようにしている。

【００４１】金属リング６−１，６−２，……，６−５
は好ましくは銅からできている。金属リングは、さらに
半径方向に薄くしてマイクロ波の開放を容易にしている
。金属リングの数は、ビーム案内の所要長さ（例えば、
動作周波数１００ＧＨｚの準光学式ジャイロトロンでは
約３００ｍｍ）、間隔ｄ、およびリングの幅から定めら
れる。

【００４２】好ましい実施例によれば、金属リング６−
１，６−２，……，６−５は金属ピン７−１，７−２に
よって間隔をおいて支持されている。細い金属ピン７−
１，７−２を用いると、開放されるマイクロ波放射の通
過が邪魔されることを著しく低減できる。

【００４３】金属リング間の中間スペースは、望ましく
ないマイクロ波放射が自由に通過できるような寸法にす
る必要がある。これには、開口を少くとも１つの方向で
、約半波長あるいはそれ以上の寸法にすればよい。特に
短い波長において、ジャイロトロンで発生するマイクロ
波の半波長よりも大きいリングの間隔ｄが重要である。 これに反して、波長が比較的長い場合（周波数が７０Ｇ
Ｈｚ以下）は、金属ピンの相互間隔が少くとも半波長あ
ればよい。この場合、リングの軸方向の間隔は、はるか
に小さくてよい。

【００４４】特に低い周波数（＜７０ＧＨｚ）で、ＴＥ
モードおよびＴＭモードが何れも、ビーム案内から離れ
易くするには、ビーム案内を以下に説明するように構成
することが望ましい。

【００４５】図２は、低い周波数に対するビーム案内を
示している。このビーム案内は少くとも２つのセクショ
ンを有し、その第１は前記のような金属リング６−１，
６−２，６−３を含み、その第２は複数の並列した金属
バー１４−１，１４−２，……，１４−５を含んでいる
。第２のセクションの金属バー１４−１，１４−２，…
…，１４−５は適当な支持リング１５−１，１５−２に
よって固定され、電子ビーム（電子ビーム軸３）を同じ
く外被状に（すなわち金属リングと同じように）囲んで
いる。金属バー１４−１，１４−２，……，１４−５相
互間の間隔は半波長よりも短かくてよい。これに対して
、支持リング１５−１，１５−２は、この最小間隔を下
廻ってはいけない。

【００４６】上述のビーム案内では、第１のセクション
でＴＥモードが良く解放され、第２のセクションでＴＭ
モードが良く解放される。必要によっては、このような
複数のセクションを交互に配置することも可能である。

【００４７】高い周波数（＞７０Ｈｚ）の場合には、所
定のモードの選択的な解放は行われない。この場合、ビ
ーム案内は、リングのみ、またはリバーのみから構成さ
れる。

【００４８】間隔ｄには、好ましい上限がある。この上
限は、ビーム案内、すなわち該当する金属リングの内部
半径と、電子ビーム２の半径との差の半分として与えら
れる。

【００４９】ビーム案内の内部半径は、電子ビームの最
大可能電位降下によって決定される。この内部半径が決
定すると、金属リングの間隔ｄは上記の範囲で選定でき
る。

【００５０】中間スペースを貫通するマイクロ波放射は
、本発明では、ビーム案内を囲む、冷却された吸収装置
８によって消滅される。吸収装置８はビーム案内５を外
被状に囲んでいる。この吸収装置は、本発明の好ましい
実施例では、二重壁の中空シリンダとして具体化されて
いる。中空シリンダは、マイクロ波に対して透過性のセ
ラミックから成る内壁９をもっている。中空シリンダの
外壁１０、ならびに蓋および底は金属製である。また中
空シリンダはマイクロ波を吸収する冷却剤１１（例えば
水）で洗われている。

【００５１】ビーム案内５から半径方向に散乱するマイ
クロ波放射は、中空シリンダの中で冷却剤１１によって
吸収される。金属外壁は、無用の電磁放射がジャイロト
ロンから出射できないようにしている。この場合、貫流
冷却によって、セラミックに熱的な過負荷の危険が発生
するのが防止される。従って、セラミックがマイクロ波
に対して最適な透過性でなく、その一部分を吸収する場
合にも危険を生じない。この目的に対しては、市場で入
手できる安価な酸化アルミニウムセラミックが最適であ
る。

【００５２】電子ビーム銃１、ビーム案内５、および共
振器４は、周知のように、真空槽１２の中に収納しなけ
ればならない。真空槽１２は、少くともドリフト区間の
範囲が、多くの場合円筒形または時に円錐形になってい
る。一般に、吸収装置も真空槽１２内に設置され、真空
槽には、冷却剤を流入および流出させるための適当な貫
通口が設けられる。

【００５３】図６は、これに該当する実施例を示したも
のである。吸収装置８は完全にセラミックでできた（二
重壁の）中空シリンダであり、ビーム案内５と真空槽１
２の金属壁との間の空間に設定される。必要に応じて、
同様なもう１つの吸収装置８ｂを共振器４の後側すなわ
ち共振器４とコレクタ１３との間の電子ビーム軸３上に
設けることも可能である。この空間も、電子ビーム２に
妨害作用を及ぼすマイクロ波によって“汚染”されてい
るのである。

【００５４】完全にセラミックから成る吸収装置の構造
の利点は、 １．ミラー共振器から放散されるマイクロ波出力が、超
電導マグネット用のクライオスタットの冷却壁を許容値
以上に加熱することなく、強力な吸収体に当って消滅す
る（但し、共振器からのマイクロ波損失は完全には避け
られない）こと、および、 ２．同心熱膨張係数の材料から二重壁の減衰体を制作す
ることはより容易である、ということである。

【００５５】吸収装置８ａは従って二重作用をもってお
り、その１つはビーム案内５から解放された放射を減衰
させることであり、他の１つは共振器から来た放射を減
衰させることである。

【００５６】図６はさらに、本発明による準光学式構成
物を共振器４内に適用した場合を示している。すなわち
、この構成物は、それぞれ１つのミラー１６ｃ、１６ｄ
（共振器の）、および１つの円筒状の二重壁の槽１７ｃ
、１７ｄをもっている。これらの槽１７ｃ，１７ｄは、
すでに説明した方式で構成されており、強力な二次最大
を吸収する。

【００５７】好ましい実施態様（図１）によれば、中空
シリンダの内壁は、真空槽１２の壁の一部を形成してい
る。このため、真空槽１２はそのドリフト区間範囲に円
筒状のセラミックの挿入物をもつことになる。このこと
は、真空槽１２はドリフト区間範囲で、マイクロ波に対
して透過性になることを意味している。この場合、中空
シリンダの外壁は、真空槽１２の外側に簡単にかぶせら
れる。この実施形態は、水密封の結合が、真空密封の結
合よりも簡単に実施できるという経験に基づくものであ
る。すなわち、この場合は、単に２つの真空密封の接着
面があるだけでよい。真空槽１２にはこれ以外の貫通部
は全く必要が無い。

【００５８】間隔を置いて配置した複数の金属リングの
代りに、格子式のビーム案内を用いることも可能であり
、これは前記の特許公報ＣＨ−６６４．０４４Ａ５に記
載されている同様のものから公知である。

【００５９】ビーム案内は、一般に、電子ビーム銃と共
振器の間のセクション上に限定されるものではない。む
しろ、ビーム案内は共振器の後側まで続いていることも
多い。これに対応して上記のような吸収装置は共振器の
後側にも存在し、少くともマイクロ波放射は、この領域
でも吸収されるようになっている。（図６参照）。

【００６０】本発明によるビーム案内を用いると、従来
技術と比較して、ポンプ経路が著しく改善される。すな
わち、中間スペースがあることによって半径方向の排気
も可能となり、これは金属リングまたはセラミックリン
グから成る管では不可能なことである。

【００６１】最適な場合には、二次ピークの発生する位
置に吸収装置を配置すべきであるが、導電性の良好な金
属壁を反射体として設けることも可能である。この場合
は、マイクロ波出力は、この金属壁を介して（さらに他
の反射体を介して）吸収体へ送られる。

【００６２】本発明は、高出力のマイクロ波を発生し、
これを完全に伝送するのに必要な種々の前提を提供する
ものである。例えば、１ＭＷの準光学式ジャイロトロン
では、回折損失はほゞ２０ｋｗになる。このパワが邪魔
されることなくクライオスタットの液体窒素遮蔽に当る
と、クライオスタットはこのパワを逃がす必要がある。 これは、液体窒素の比較的高い消費を招くことになる。 さらに、ジャイロトロン内を無制御に迷走するマイクロ
波があると、そのパワが他の望ましくない場所、例えば
電子銃、電子ビーム、共振器、真空パッキン、ケーブル
接続、診断システム（温度、充填度、など）、高圧絶縁
体などの付近に吸収されたり、結合したりして、その場
所に運転妨害や損傷を招く恐れがある。最終的に、これ
らのマイクロ波が、これらの望ましくない場所でジャイ
ロトロンから漏出し、近くに居る人間や機器に傷害を与
える恐れがある。

【００６３】以上を総合すると、本発明を用いることに
よって、ジャイロトロン内で高品質の電子ビームを案内
する可能性が得られることが確実である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による吸収装置を内蔵したジャイロトロ
ンの軸方向概略断面図。

【図２】低い周波数に用いるビーム案内。

【図３】集光ミラーを含む準光学式構成物。

【図４】２つの準光学式構成物を有する搬送導管。

【図５】ブラソフ型コンバータを有する準光学式構成物
。

【図６】共振器内に吸収構成部品を有するジャイロトロ
ンの軸方向概略断面図。

【符号の説明】

１　　電子ビーム銃、 ２　　電子ビーム、 ３　　電子ビーム軸、 ４　　共振器、 ５　　ビーム案内、 ６−１，……，６−５，　　金属リング、７−１，７−
２　　金属ピン、 ８ａ，８ｂ　　吸収装置、 ９　　内壁、 １０　　外壁、 １１　　冷却剤、 １２　　真空槽、 １３　　コレクタ、 １４−１，……，１４−５　　金属バー、１５−１，１
５−２　　支持リング、 １６ａ，……，１６ｄ　　ミラー、 １７　　吸収槽、 １８　　入射方向、 １９　　主軸、 ２０　　二次最大、 ２１ａ，……，２１ｄ　　吸収装置、 ２２　　搬送導管、 ２３　　ブラソフ型コンバータ。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入射したマイクロ波ビームを主軸に沿
   って出射すると共に、波長の５０倍より小さい特性横断
   寸法をもった準光学エレメントを有するマイクロ波放射
   用準光学構成物において、冷却された吸収装置を備え、
   これが準光学エレメントの前に接近して配置されており
   、上記特性横断寸法による回折の協力な二次ピークの少
   くとも１つが消されるようになっていることを特徴とす
   るマイクロ波放射用準光学構成物。
2. 【請求項２】　　吸収装置は、特にセラミックから成る
   マイクロ波に対して透過性の槽であり、その中に、マイ
   クロ波を吸収する冷却液、特に水、が充たされているこ
   とを特徴とする請求項１記載の準光学構成物。
3. 【請求項３】　　準光学エレメントは、集光性のミラー
   、またはブラソフ型コンバータであることを特徴とする
   請求項１記載の準光学構成物。
4. 【請求項４】　　ジャイロトロン内で電子ビームを電子
   銃からコレクタへ軸に沿って案内する装置であり、ビー
   ム案内として、電子ビームを囲むと共に、不用のマイク
   ロ波ビームを減衰させる開口のついた導電性の内壁を有
   する電子ビームの案内装置において、ビーム案内の開口
   を通って漏出するマイクロ波ビームを吸収するために、
   ビーム案内を囲む冷却された吸収装置が設けられている
   ことを特徴とする電子ビームの案内装置。
5. 【請求項５】　　ビーム案内は、前記の軸上に、軸方向
   にそれぞれ中間スペースを挟んで置かれた複数の金属リ
   ングを有し、これらの金属リングはピンによって間隔を
   保持されていることを特徴とする請求項４記載の電子ビ
   ームの案内装置。
6. 【請求項６】　　ビーム案内は、金属リングの区間と、
   前記の軸を外被状に囲む金属バーの区間とを有し、これ
   によってＴＥモードとＴＭモードの両方で、低い周波数
   のマイクロ波出射の場合にも良好な結合解放が得られる
   ようにしたことを特徴とする請求項４記載の電子ビーム
   の案内装置。
7. 【請求項７】　　冷却された吸収装置は、二重壁の中空
   シリンダで形成されると共に、その内壁および外壁は、
   マイクロ波を透過する材料、特に酸化アルミニウムセラ
   ミックから成り、かつその中をマイクロ波を吸収する冷
   却媒体、特に水が流れるようになっていることを特徴と
   する請求項４記載の電子ビームの案内装置。
8. 【請求項８】　　金属リングの軸方向の間隔、従って各
   ２つの金属リング間の中間スペースはそれぞれ減衰させ
   るべきマイクロ波ビームの少くとも半波長であることを
   特徴とする請求項５記載の電子ビームの案内装置。
9. 【請求項９】　　真空化された槽の中に、電子ビーム軸
   に沿って順次に、 ａ）電子ビームを発生する電子銃、 ｂ）電子ビームを囲むと共に、不用なマイクロ波ビーム
   を減衰させる開口をもった導電性の内壁を備えた発生し
   たした電子ビーム用のビーム案内を有するドリフト区間
   、および ｃ）電子ビームの運動エネルギを所望のマイクロ波放射
   に変換する共振器、が配置されたジャイロトロンにおい
   て、 ｄ）ビーム案内の開口を通って漏出するマイクロ波放射
   の吸収用として、ビーム案内を囲む、冷却された吸収装
   置が設けられていることを特徴とするジャイロトロン。
10. 【請求項１０】　　冷却された吸収装置の内壁が、真空
    化された槽の壁の一部を形成すると共に、中空シリンダ
    の外壁は金属から作られ、槽の外側にかぶせられている
    ことを特徴とする請求項９記載のジャイロトロン。