JPH04370626A - 高周波電磁波発生装置のカソード - 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】この発明はジャイロトロン等の高
周波電磁波を発生する高周波電磁波発生装置のカソード
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は例えば、米国特許第４，６３６，
６８８号公報に記載された従来のミリ波・サブミリ波等
を得るジャイロトロンを示す断面側面図であり、１は電
子銃におけるカソード、２はカソード１から放射された
電子流、３は高周波電磁波を発生する中空の空胴共振器
、４は電子流を捕捉する中空のコレクタ、５は高周波電
磁波を外部に取出す出力窓、３ａは空胴共振器３内に磁
場を作る主電磁石である。なお、カソード１、空胴共振
器３、コレクタ４及び出力窓５は同軸Ｚ上に配されてい
る。

【０００３】図６はカソード１の構成を示す断面側面図
であり、６は電子を放射するエミッションベルトでポー
ラスタングステンを用いた含浸型カソードから成る。７
はエミッションベルト６の片面に接合されたノーズ、８
はエミッションベルトの反対側の片面に接合されたスカ
ート部である。ノーズ７及びスカート部８はエミッショ
ンベルト６と同軸的に配されて、モリブデン−ルテニウ
ム等のろう材を用いてエミッションベルト６にろう付け
されている。９はエミッションベルト６を加熱するヒー
タ、１０は熱の輻射損失を抑えるシールドである。

【０００４】次に動作について説明する。図５において
、カソード１で形成放射された電子は、中空の電子流２
となり空胴共振器３に入る。空胴共振器３に入った電子
流２は、主電磁石３ａで作られる一様な磁場によって、
所定半径のらせん軌道を描きながらコレクタ５に向かう
。空胴共振器３内では、電子の相対論的質量変化に基づ
く位相変調が行われて、電子流２が電磁波エネルギーに
移行することにより、高周波電磁波の発振作用または増
幅作用を得ている。

【０００５】このようなジャイロトロンの正規の結合モ
ードは、ＴＥｍｎｌモードのうち１つが選ばれる。また
、動作条件を変化させることにより、幾つかのモードで
動作できる。しかし、ＴＥ１１，ＴＭ１１　モード等の
不所望な発振が生じることがある。この不所望な発振は
、電子流２の非対称性が原因の１つであると考えられて
いる。電子流２の非対称性は、カソード１のエミッショ
ンベルト６以外の部分からの電子放射が主な原因となっ
ている。カソード１のエミッションベルト６以外の部分
から放射された電子は、電子流２の所定の軌道から外れ
、容易に不所望なモードと結合する。

【０００６】次に、カソード１のエミッションベルト６
以外の部分、すなわちノーズ７やスカート部８から電子
が放射される理由について述べる。図５に示したように
、ノーズ７とスカート部８とは、エミッションベルト６
に直接に接合されているため、ヒータ９による熱がエミ
ッションベルト６からノーズ７及びスカート部８に伝導
する。このためノーズ７やスカート部８のエミッション
ベルト６近傍は１００℃Ｂ　程度まで加熱され、電子を
放射しやすくなる。また、エミッションベルト６に含浸
された電子放射物質（Ｂａ，ＢａＯなど）がカソード１
の製造工程や使用中の蒸発などにより、ノーズ７やスカ
ート部８に付着すると、さらに電子を放射しやすくなる
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来のジャイロトロン
は以上のように構成されているので、カソード１のエミ
ッションベルト６以外の部分から放射された不要電子に
より、不要モードが発振，増幅されたり、ジャイロトロ
ンを損傷することがあると共に、ヒータ９に大電力を必
要とする等の問題があった。

【０００８】この発明は上記のような課題を解消するた
めになされたもので、不要電子の放射を抑え、不要モー
ドの発振をなくすことにより、安定に動作し、品質の高
い高周波電磁波発生装置のカソードを得ることを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明における高周波
電磁波発生装置のカソードは、エミッションベルトの両
側面に隙間を介してノーズ及びスカート部を同軸的に配
すると共に、これらのノーズとスカート部とを結合する
スペーサをエミッションベルトの中央孔をエミッション
ベルトに接触させないように貫通させて設け、かつエミ
ッションベルトをシールドで支持するようにしたもので
ある。

【００１０】

【作用】この発明における高周波電磁波発生装置のカソ
ードは、エミッションベルトを加熱するヒータの熱がノ
ーズとスカート部に直接伝わらないので、ノーズとスカ
ート部が加熱されず、不要な電子放射を行うことがない
。

【００１１】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１においては、図６と同一機能を有する部分に
は同一符号を付して説明を省略する。図１において、１
１は軸Ｚ上に配された軸状のスペーサであり、下端部が
スカート部８に設けられた支持部８ａに嵌合固定され上
端部がノーズ７にネジ込まれている。このスペーサ１１
はエミッションベルト６の中心に設けた孔６ａに遊嵌さ
れて貫通しており、エミッションベルト６はこのスペー
サ１１に上方のシールド１０を介して支持されている。 そして、ノーズ７及びスカート部８は共にエミッション
ベルト６には接触されず、図示のように若干の隙間１３
を介して配されている。

【００１２】次に動作について説明する。図１に示すよ
うに、ノーズ７とスカート部８はエミッションベルト６
に対して隙間１３を介して配され、エミッションベルト
６はシールド１０を介してスペーサ１１に支持されてい
るので、ヒータ９の熱はノーズ７及びスカート部８に直
接伝わらない。シールド１０は例えば厚さ０．０１〜０
．１ｍｍのモリブデン板、タングステン板またはレニウ
ムとタングステン、モリブデンの合金等の熱伝導率の低
いものを用いるので、ノーズ７、スカート部８は殆んど
加熱されない。

【００１３】実験の結果では、エミッションベルト６が
１０００℃Ｂ　のとき、ノーズ７及びスカート部８は６
００℃未満であり、ノーズ７及びスカート部８からの電
子放射は認められなかった。また、この発明による熱分
離型カソード１を用いたジャイロトロンを動作させたと
ころ、所望の発振モードピュリティは９０％以上であっ
た。さらに、電子の不要輻射がないため、出力窓５の損
傷等もなくなると共にヒータ９の電力も低減することが
できた。

【００１４】実施例２．図２において、円板状のスペー
サ１１がスカート部８内に内接されて設けられると共に
、ノーズ７には軸部７ａが一体的に設けられ、この軸部
７ａがエミッションベルト６に遊嵌されて貫通し、その
下端部がスペーサ１１に嵌合固定されている。エミッシ
ョンベルト６はノーズ７及びスカート部８に対して隙間
１３を介して配されると共に、スペーサ１１に垂直に設
けられたシールド１０に支持されている。

【００１５】実施例３．図３に示すカソード１は、図２
のスペーサ１１をスカート部８と一体的に設けたもので
ある。図４にスカート部８のみを示す。

【００１６】上記実施例２，３によれば、図１の実施例
１と同様に、ヒータ９の熱がノーズ７及びスカート部８
に直接伝わらないので、電子の不要輻射が防止される。 なおこの場合、軸部７ａは実質的にスペーサとして作用
することになる。

【００１７】なお、上記実施例１，２，３ではスペーサ
１１、軸部７ａ、ノーズ７、スカート部８の相互の結合
はネジ結合、ろう接合を適宜組合せて用いてよく、さら
にビーム溶接、レーザ溶接等を用いてよい。また、上記
実施例では、ジャイロトロンの場合について示したが、
ジャイロクライストロン、ジャイロＴＷＴ、ジャイロＢ
ＷＯ、ジャイロぺニオトロンなどの場合であってもよく
、上記各実施例と同じ効果を奏する。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、ノー
ズとスカート部とをエミッションベルトに接触しないよ
うに配する構成としたので、不要な電子放射を低減する
ことができ、これによって所望の発振モードを高いピュ
リティで得ることができると共に、不要な電子放射によ
る損傷をなくすことができ、さらにヒータの電力を低減
することができ、動作の安定な高品質のジャイロトロン
等の高周波電磁波発生装置を得ることができる効果が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による高周波電磁波発生装
置のカソードの断面側面図である。

【図２】この発明の他の実施例による高周波電磁波発生
装置のカソードの断面側面図である。

【図３】この発明の他の実施例による高周波電磁波発生
装置のカソードの断面側面図である。

【図４】同装置の一部の断面側面図である。

【図５】従来のジャイロトロンの断面側面図である。

【図６】従来のジャイロトロンのカソードの断面側面図
である。

【符号の説明】

１　　　　カソード ６　　　　エミッションベルト ６ａ　　孔 ７　　　　ノーズ ７ａ　　軸部 ８　　　　スカート部 ９　　　　ヒータ １０　　シールド １１　　スペーサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ヒータにより加熱されることにより電
   子放射を行うエミッションベルトと、上記エミッション
   ベルトの側面に隙間を介してこのエミッションベルトと
   同軸的に配されたノーズと、上記エミッションベルトの
   上記側面とは反対側の側面に隙間を介してこのエミッシ
   ョンベルトと同軸的に配されたスカート部と、上記エミ
   ッションベルトの中央部に設けられた孔をこのエミッシ
   ョンベルトに接触することなく貫通し上記ノーズとスカ
   ート部とを結合するスペーサと、上記スペーサまたはス
   カート部に設けられ熱輻射を防止すると共に上記エミッ
   ションベルトを支持するシールドとを備えた高周波電磁
   波発生装置のカソード。