JPH05242814A - 進行波管用コレクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、構成部品の数が少なく、製造が容
易で、信頼性があり、同じ寸法で高い温度で動作するこ
とのできる進行波管用電子コレクタを提供することを目
的とする。 【構成】 内面52が導電材料層54,56,58で被覆された空
洞44を内部に形成された絶縁材料のハウジング42と、電
子ビームが空洞44に入るとき通る電子ビームの入口のキ
ャップ68と、導電材料層54,56,58を正電位の電源に接続
するためのピンコネクタ50のような導電手段とを具備し
ていることを特徴としている。ハウジング42の外面には
冷却用ひれ74，76が取付けられ、熱は絶縁材料のハウジ
ング42を介して冷却用ひれ74，76に伝達される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は進行波管のための陽極ま
たは電子コレクタに関し、特に構成部品の数が少ない、
より優れた動作特性およびより高い信頼性を有する電子
コレクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】進行波管用電子コレクタおよび同様の陽
極装置は広く使用されている。設計にかかわらず全ての
電子コレクタは本質的に同じ機能である。電子コレクタ
は、陰極から放射される電子を吸引して収集するために
正電位にされる。電子衝撃の吸収によって電子コレクタ
は加熱される。したがって多くの電子コレクタは、熱シ
ンク、熱交換器またはその他の冷却装置に取付けられ
る。電子コレクタが過熱状態になるとき、電子コレクタ
はその正電位を保つことができなく、陽極として作用で
きなくなる。

【０００３】進行波管のような装置がある種の応用に適
合するように小型化されるとき、電子コレクタもまた小
型化される。電子コレクタが小型化されるので、熱シン
クまたは熱交換器のための空間がほとんど無い。したが
って過熱状態を阻止するために、進行波管によって消費
される電力は電子コレクタの容量を越えないように制限
されなければならない。したがって、電子コレクタは高
電力および小さい空間の応用における進行波管の容量を
しばしば制限する。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の技術による進行
波管の電子コレクタの典型的な構造は図１に示されてい
る。それはＩＴＴ社によって製造されるＦ−２３９０型
進行波管のコレクタを示す。以下説明するように、電子
コレクタは幾つかの構成部品から構成されており、それ
は製造および小型化の両方の面において困難で高価にさ
せる。

【０００５】したがって本発明の主要な目的は、構成部
品の数を減少するのに役立ち、製造がより容易な、より
信頼性のある、同じ寸法の従来技術の通常の電子コレク
タよりも高い温度で動作する進行波管用電子コレクタを
提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の進行波管用電子
コレクタ装置は、円筒形空洞が内部に形成されるセラミ
ックハウジングを具備している。円筒形空洞の内部表面
は、少なくとも１つの導電材料の層で被覆される。導電
材料の層は、正電気バイアスの電源に結合されるように
構成される。したがって、円筒形空洞の内部表面は所定
の正電位にされる。電子ビームは円筒形空洞に入り、空
洞の正電位表面によって吸収される。電子ビームが空洞
の壁に衝突するとき、熱が生じ、空洞の表面の温度が上
昇する。熱は、空洞の表面からセラミックハウジングに
伝導される。熱はセラミックハウジングを介して伝導さ
れ、ハウジングの外部の表面に導かれる。ハウジングの
外部の表面は、金属またはその他の導電材料で被覆され
る。外部の導電層は、高周波遮蔽手段、および熱交換器
または同様の熱を放散する装置が取付けられることが可
能な取付け基台の両方の作用をする。

【０００７】電子コレクタの構成部品を減少することに
よって、実行特性は変わらず維持され、一方重量、寸法
および製造費用が減少される。寸法が減少することは、
応用の範囲を広くさせ、また熱を放散する装置のための
有効なより多くの空間を残す。したがって電子コレクタ
は、所定の寸法の応用に関して多大な熱の量を放散する
ことが可能であり、電子コレクタが取付けられる進行波
管の特性を増加する。

【０００８】

【実施例】電子ビームが真空管内において収集されると
ころで、本発明は多くの異なった応用において使用され
ることが可能であるけれども、特に進行波管に関連して
使用されることが好ましい。したがって、本発明は以下
進行波管に関連して説明する。

【０００９】進行波管12に接続されている従来技術の電
子コレクタ10が図１に図示されている。電子コレクタ10
は、円筒形の空洞16が内部に形成されている金属ハウジ
ング14から成る。一端に固体のベース部材22を具備する
管状のジャケット20から構成された一端の閉じたバケツ
型構造体18は空洞16内に配置されている。管状のジャケ
ット20およびベース部材22は、通常は無酸素銅またはモ
リブデンのいずれかから製造され、バケツ型構造体18を
形成するために互いにはんだ付けされる。

【００１０】固体のベース部材20は、それ自身と正電気
バイアスを与える電源（図示せず）を結合するために電
気コネクタ24に固定される。電気コネクタ24は、アルミ
ナセラミックのセラミック貫通体26によって金属ハウジ
ング14から絶縁されている。コバール（Ｋｏｖａｒ商
標）の管30は、セラミック貫通体26を貫通して電気コネ
クタ24にはんだ付けされる。管30は、電気コネクタ24に
穴が生じることを阻止してコネクタ24の高温特性を改善
する。

【００１１】バケツ型構造体18の閉ざされた端部は、進
行波管12または類似の線形ビームマイクロ波管の電子ビ
ームと一直線の縦軸を有する。電子ビームは、中心に位
置される端部口32を通ってバケツ型構造体18に入る。バ
ケツ型構造体18は、バケツ型構造体18を加熱する電子ビ
ーム衝撃を吸収する。バケツ型構造体18の管状のジャケ
ット20は、管状のジャケット20の表面に接触する複数の
セラミック棒34によって取り囲まれている。セラミック
棒34は、正電位のバケツ型構造体18を周りにある金属ハ
ウジング14から分離する絶縁体として作用する。セラミ
ック棒34はまた、バケツ型構造体から離れているハウジ
ング14に熱を伝導する作用もある。

【００１２】金属ハウジング14は、セラミック棒34を介
して伝導される熱を吸収する熱シンクとして作用する。
ハウジング14は、吸収した熱を放散する助けとして、そ
の外面に接続される冷却用ひれ（図示せず）またはその
他の熱交換器を具備することも可能である。

【００１３】本発明の典型的な実施例の電子コレクタ40
は、進行波管12と組み合わして図２に示されている。電
子コレクタ40は、窒化アルミニウムまたは酸化ベリリウ
ムのようなセラミック材料から成る実質的に円筒形のハ
ウジング42を具備する。円筒形空洞44はハウジング42内
に形成され、大きい開口端部46を有する。空洞の反対側
の端部は、電気ピンコネクタ50が通る小さい孔48の存在
を除いてほとんど閉ざされている。

【００１４】円筒形空洞44の内壁52は導電材料によって
被覆されている。円筒形空洞44の内壁52は、０．５乃至
１．０ミルの厚さのフィルムのモリブデン−マンガン合
金５４で被覆されることが好ましい。モリブデン−マン
ガン合金５４は、ニッケル56および銅58の層によって直
接めっきされてもよい。しかしながら円筒形空洞44が、
電気的と熱的の両方の伝導性のある任意の材料または材
料の組合わせによって被覆され得ることは理解されるべ
きである。

【００１５】円筒形空洞44の開口端部46と対向する端部
に配置される電気ピンコネクタ50は、大きくされている
頭部60および円筒形胴部62を有するＴ型である。空洞44
の端部で孔48内に配置されるとき、拡大されている頭部
60は孔48を密封し、ピンコネクタ50を空洞44の内壁52を
被覆する伝導材料と結合する。ピンコネクタ50は、高温
で腐食せずに有効に導電するためにコバール密封を必要
としない合金から成る一体の高電圧コネクタである。ピ
ンコネクタ50は、少なくとも摂氏１５０度の高温に耐
え、導電性を有する。ピンコネクタ50の円筒形胴部62
は、ハウジング42内に形成される開口64内に延在する。
開口64は、ピンコネクタ50を正電気バイアスの電源に結
合する接続手段（図示せず）を受けるように形成されて
いる。ピンコネクタ50は、空洞44の内壁52を被覆する伝
導材料を正電気バイアスの電源に接続する。したがって
空洞44を被覆する導電材料もまた正電位に保持され、電
子ビームの衝撃を吸収し放散するような被覆される表面
を与える。

【００１６】円筒形空洞44の開口端部46は、金属キャッ
プ68によって蓋をされている。キャップ68は、円筒形空
洞44の縦軸および進行波管内の電子ビームの線形路の両
方と一直線に並ぶ孔69を有する。金属キャップ68は示さ
れているけれども、空洞44に面するキャップの表面のみ
が導電性を必要としていることが理解されるべきであ
る。したがって、キャップはセラミックでもよく、空洞
44の被覆する導電材料と同じ被覆する導電材料を有する
ことができる。

【００１７】セラミックハウジング42の外面70は、銅、
モリブデン等のような電気的および熱的に良伝導材料の
層72で覆われている。伝導材料の層72は、高周波遮蔽と
して作用し、さらに冷却用ひれ74，76またはその他の熱
交換器または冷却手段がはんだ付けその他の方法で取付
けられ得る金属表面を与える。

【００１８】動作において、進行波管12からの電子ビー
ムはキャップの孔69を通って円筒形空洞44に入る。空洞
44を被覆する導電材料は正電位を保ち、電子ビームの衝
撃を吸収する。金属キャップ68は、電子が開口端部69を
通って円筒形空洞44を出ていくのを阻止する。円筒形空
洞44を被覆する導電材料は電子ビームを吸収し、伝導材
料は熱くなり始める。熱は、円筒形空洞44の内壁52を介
してセラミックハウジング42内に伝導される。セラミッ
クハウジング42は、熱を伝導材料72の層で被覆されるそ
の外面70に伝導する。冷却用ひれ74，76は、周りの環境
に熱を放散してハウジング42から熱を消散させる。

【００１９】本発明の電子コレクタ40と従来技術の図１
の電子コレクタとを比べると、電子コレクタを形成する
構成部品の数が非常に減少されていることが理解でき
る。構成部品の減少によって、材料および製作費の両方
とも減少する。さらに構成部品の減少は、欠陥を生じる
恐れのある部品および製造段階が少ないので性能特性の
信頼性を増加する。

【００２０】本発明の電子コレクタは、典型的な進行波
管電子コレクタの実行特性を示し、３３パーセントまで
小型化し、２０パーセント軽量化し、８０パーセント製
造費を減少することができる。寸法および重さの減少
は、有効な熱交換器のために利用できる空間をより多く
残す。結果として本発明の電子コレクタは、共通の寸法
の典型的な電子コレクタよりも高温で動作することがで
きる。

【００２１】ここで記載された実施例は単に例示的なも
のであり、当業者が本発明の技術的範囲を逸脱すること
なく変形および修正することができることができること
が理解されるべきである。特に、参照されるセラミック
と金属被覆材料の合成物が、同様の電気的および熱的伝
導特性を有する多数のその他の材料と交換されることが
できることが理解されるべきである。全てのそのような
変更および修正は、特許請求の範囲において限定されて
いる本発明の技術的範囲内に含まれるべきである。

【図面の簡単な説明】

【図１】進行波管の陽極端部との結合における従来の進
行波管用コレクタの断面図。

【図２】進行波管との結合における本発明の典型的な実
施例に従って構成される進行波管用電子コレクタの断面
図。

【符号の説明】

42…ハウジング、…50ピンコネクタ、54…金属被覆、68
…キャップ、74，76…冷却用ひれ。

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内面が少なくとも１つの導電材料の層に
   よって被覆されている空洞を内部に形成されている絶縁
   材料から形成されたハウジングと、 電子ビームが前記空洞に入るとき通る電子ビームの入口
   手段と、 前記少なくとも１つの導電材料の層を正電位の電源に接
   続するための導電手段とを具備していることを特徴とす
   る電子コレクタ装置。
2. 【請求項２】 前記ハウジングは、高周波遮蔽手段によ
   って実質的に取り囲まれている請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】 前記ハウジングは、セラミック材料から
   実質的に形成されている請求項２記載の装置。
4. 【請求項４】 前記ハウジングおよび前記空洞は実質的
   に円筒形であり、前記空洞は前記ハウジングの内部に実
   質的に同軸に配置されている請求項３記載の装置。
5. 【請求項５】 前記電子ビームの入口手段は前記空洞の
   一端を囲む金属キャップであり、前記キャップは前記ハ
   ウジングの外部の電源から前記空洞内への電子ビームの
   通路として形成された孔を有している請求項４記載の装
   置。
6. 【請求項６】 前記高周波遮蔽手段は、前記ハウジング
   の外面上に付着された導電被覆である請求項２記載の装
   置。
7. 【請求項７】 前記セラミック材料は実質的に窒化アル
   ミニウムである請求項３記載の装置。
8. 【請求項８】 前記セラミック材料は実質的に酸化ベリ
   リウムである請求項３記載の装置。
9. 【請求項９】 前記少なくとも１つの導電材料の層は、
   少なくとも１つのモリブデン−マンガン合金の層を含む
   請求項３記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記少なくとも１つの導電材料の層
    は、少なくとも１つのニッケルの層を含む請求項９記載
    の装置。
11. 【請求項１１】 前記少なくとも１つの導電材料の層
    は、少なくとも１つの銅の層を含む請求項１０記載の装
    置。
12. 【請求項１２】 前記電気接続するための手段は、前記
    キャップと反対側の前記空洞端部に配置されているピン
    コネクタである請求項５記載の装置。
13. 【請求項１３】 前記ピンコネクタは、前記ピンコネク
    タと前記少なくとも１つの導電材料の層とを接触させて
    導電的に結合する平坦な実質的にＴ型である頭部を有し
    ている請求項１２記載の装置。
14. 【請求項１４】 前記電気接続するための手段は、少な
    くとも摂氏１５０度の温度で高い導電性を有する請求項
    ５記載の装置。
15. 【請求項１５】 熱交換手段が前記導電被覆に装着され
    ている請求項６記載の装置。
16. 【請求項１６】 前記熱交換手段は、少なくとも１つの
    冷却用ひれまたは伝導性冷却熱シンクへの通路である請
    求項１５記載の装置。
17. 【請求項１７】 前記キャップは、銅、モリブデンまた
    はコバールのいずれかから実質的に形成されている請求
    項５記載の装置。
18. 【請求項１８】 前記導電被覆は、銅、モリブデンまた
    はコバールのいずれかから実質的に形成されている請求
    項６記載の装置。
19. 【請求項１９】 モリブデン−マンガン合金の層は、
    ０．５ミル以上の厚さである請求項９記載の装置。
20. 【請求項２０】 前記ハウジングは、進行波管、クライ
    ストロン真空管またはその他の線形電子ビーム管の一部
    である請求項５記載の装置。