JPH06196100A - ジャイロトロンのコレクタ構体 - Google Patents
ジャイロトロンのコレクタ構体Info
- Publication number
- JPH06196100A JPH06196100A JP34502892A JP34502892A JPH06196100A JP H06196100 A JPH06196100 A JP H06196100A JP 34502892 A JP34502892 A JP 34502892A JP 34502892 A JP34502892 A JP 34502892A JP H06196100 A JPH06196100 A JP H06196100A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- collector
- gyrotron
- target plate
- heat
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】
【目的】この発明は、許容熱負荷が高くコレクタの局部
溶融を防止することが出来るジャイロトロンのコレクタ
構体を提供することを目的とする。 【構成】この発明のジャイロトロンのコレクタ構体は、
コレクタ２１内の電子ビ−ムが集中して衝突する領域
に、高融点金属からなるタ−ゲット板２４がサ−クル状
に配置されてなり、上記の目的を達成することが出来
る。
溶融を防止することが出来るジャイロトロンのコレクタ
構体を提供することを目的とする。 【構成】この発明のジャイロトロンのコレクタ構体は、
コレクタ２１内の電子ビ−ムが集中して衝突する領域
に、高融点金属からなるタ−ゲット板２４がサ−クル状
に配置されてなり、上記の目的を達成することが出来
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ジャイロトロンのコ
レクタ構体に関する。
レクタ構体に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般にジャイロトロン装置は、周知のよ
うにサイクロトロンメ―ザ作用を動作原理とする電子管
で、ミリ波からサブミリ波帯における高周波大電力源と
して利用されつつあるが、最近、ブラソフ変換器によっ
て電子ビ−ム路と高周波の行路とを分離することが可能
なブラソフ変換器内蔵型ジャイロトロン装置が提案され
ている。この種のジャイロトロン装置は、図３に示すよ
うに構成され、同図の符号１は中空電子ビ―ムを発生す
る電子銃部である。この電子銃部１のビ―ム下流には、
次第に径小となるテ―パ状電子ビ―ム導入部２が配置さ
れ、この電子ビ―ム導入部２の下流には、共振空胴部３
が連続的に設けられている。この共振空胴部３の下流に
は、ブラソフ変換器４が設けられ、このブラソフ変換器
４の下流に複数のミラ−５、６、７が設けられている。
最後のミラ−７に対応して透過窓８を有する出力部９が
管軸に直交する方向に突設され、ミラ−７のビ−ム下流
にはコレクタ部１０が設けられている。又、電子銃部１
からブラソフ変換器４へかけての外側には、外部磁石１
１、１２が配置され、各部に所定の磁界を与えている。
さて動作時には、電子銃部１から出射した電子ビ−ム
は、外部磁石１１、１２により発生した磁界及び電子銃
部１のアノ−ド・カソ−ド間に印加された電界により、
サイクロトロン周波数を持つ旋回運動を行なうようにな
る。そして、電子銃部１から共振空胴部３に向かって緩
やかに増大する磁界により旋回速度を増加させながら共
振空胴部３へ入射する。共振空胴部３において、励起さ
れた高周波電磁界と相互作用を行ない、電子の運動エネ
ルギは高周波エネルギに変換される。共振空胴部３で発
生した高周波は、ブラソフ変換器４によってガウシアン
ビ−ムに変換される。そして、ミラ−５、６、７により
高周波の進行方向を変えて、出力部９を通って外部回路
へ導かれる。用済み後の電子ビ−ムは、Ｃｕからなるコ
レクタ部１０の内壁面で捕捉され、そこで発生した熱は
Ｃｕの熱伝導率に従いコレクタ部１０の外壁に伝熱され
る。通常、コレクタ部１０の外壁には、放熱フィンが設
けられており、強制水冷や蒸発冷却により除熱される。
うにサイクロトロンメ―ザ作用を動作原理とする電子管
で、ミリ波からサブミリ波帯における高周波大電力源と
して利用されつつあるが、最近、ブラソフ変換器によっ
て電子ビ−ム路と高周波の行路とを分離することが可能
なブラソフ変換器内蔵型ジャイロトロン装置が提案され
ている。この種のジャイロトロン装置は、図３に示すよ
うに構成され、同図の符号１は中空電子ビ―ムを発生す
る電子銃部である。この電子銃部１のビ―ム下流には、
次第に径小となるテ―パ状電子ビ―ム導入部２が配置さ
れ、この電子ビ―ム導入部２の下流には、共振空胴部３
が連続的に設けられている。この共振空胴部３の下流に
は、ブラソフ変換器４が設けられ、このブラソフ変換器
４の下流に複数のミラ−５、６、７が設けられている。
最後のミラ−７に対応して透過窓８を有する出力部９が
管軸に直交する方向に突設され、ミラ−７のビ−ム下流
にはコレクタ部１０が設けられている。又、電子銃部１
からブラソフ変換器４へかけての外側には、外部磁石１
１、１２が配置され、各部に所定の磁界を与えている。
さて動作時には、電子銃部１から出射した電子ビ−ム
は、外部磁石１１、１２により発生した磁界及び電子銃
部１のアノ−ド・カソ−ド間に印加された電界により、
サイクロトロン周波数を持つ旋回運動を行なうようにな
る。そして、電子銃部１から共振空胴部３に向かって緩
やかに増大する磁界により旋回速度を増加させながら共
振空胴部３へ入射する。共振空胴部３において、励起さ
れた高周波電磁界と相互作用を行ない、電子の運動エネ
ルギは高周波エネルギに変換される。共振空胴部３で発
生した高周波は、ブラソフ変換器４によってガウシアン
ビ−ムに変換される。そして、ミラ−５、６、７により
高周波の進行方向を変えて、出力部９を通って外部回路
へ導かれる。用済み後の電子ビ−ムは、Ｃｕからなるコ
レクタ部１０の内壁面で捕捉され、そこで発生した熱は
Ｃｕの熱伝導率に従いコレクタ部１０の外壁に伝熱され
る。通常、コレクタ部１０の外壁には、放熱フィンが設
けられており、強制水冷や蒸発冷却により除熱される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】一般にコレクタ部１０
の内壁は電子ビ−ムの熱負荷により発熱し、熱応力が発
生する。そこで、従来はこの熱を速やかに伝導させて放
熱させるために、熱伝導率の高いＣｕによりコレクタ部
１０を構成していた。このＣｕ製のコレクタ部１０はジ
ャイロトロンの高真空を維持する真空壁を兼ねており、
熱応力によるコレクタ内壁の破損を避けるため、電子ビ
−ムによる熱負荷は長パルス動作又は連続動作のジャイ
ロトロンでは０．５ＫＷ／ｃｍ2 程度以下に抑える必要
があった。この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、コレクタ内に高融点金属からなるタ−ゲット板をサ
−クル状に配置することにより、許容熱負荷が高くコレ
クタの局部溶融を防止することが出来るジャイロトロン
のコレクタ構体を提供することを目的とする。
の内壁は電子ビ−ムの熱負荷により発熱し、熱応力が発
生する。そこで、従来はこの熱を速やかに伝導させて放
熱させるために、熱伝導率の高いＣｕによりコレクタ部
１０を構成していた。このＣｕ製のコレクタ部１０はジ
ャイロトロンの高真空を維持する真空壁を兼ねており、
熱応力によるコレクタ内壁の破損を避けるため、電子ビ
−ムによる熱負荷は長パルス動作又は連続動作のジャイ
ロトロンでは０．５ＫＷ／ｃｍ2 程度以下に抑える必要
があった。この発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、コレクタ内に高融点金属からなるタ−ゲット板をサ
−クル状に配置することにより、許容熱負荷が高くコレ
クタの局部溶融を防止することが出来るジャイロトロン
のコレクタ構体を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】この発明は、コレクタ内
の電子ビ−ムが集中して衝突する領域に、高融点金属か
らなるタ−ゲット板がサ−クル状に配置されてなるジャ
イロトロンのコレクタ構体である。
の電子ビ−ムが集中して衝突する領域に、高融点金属か
らなるタ−ゲット板がサ−クル状に配置されてなるジャ
イロトロンのコレクタ構体である。
【０００５】
【作用】この発明によれば、電子ビ−ムのエネルギがタ
−ゲット板に吸収され、より高い熱負荷に耐え、コレク
タの局部溶解を防止することが出来る。
−ゲット板に吸収され、より高い熱負荷に耐え、コレク
タの局部溶解を防止することが出来る。
【０００６】
【実施例】以下、図面を参照して、この発明の一実施例
を詳細に説明する。
を詳細に説明する。
【０００７】この発明によるジャイロトロンのコレクタ
構体は図１および図２に示すように構成され、図１は横
断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ′線に沿って切断し
矢印方向に見た縦断面図である。図示のように、外周に
複数の冷却フィン２０が突設されたＣｕからなるコレク
タ２１の内壁には、電子ビ−ムが集中して衝突する領域
にタ−ゲット支持体２２が密着して接合されている。こ
のタ−ゲット支持体２２はリング状にして内面に複数の
突起２３が一体に形成されており、タ−ゲット支持体２
２，突起２３共にＣｕ，Ｍｏ等からなっている。そし
て、各突起２３にそれぞれＭｏ，Ｗ，Ｔａ，又はＮｂの
ような高融点金属からなるタ−ゲット板２４が接合保持
されている。従って、複数のタ−ゲット板２４がサ−ク
ル状に配置されていることになる。
構体は図１および図２に示すように構成され、図１は横
断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ′線に沿って切断し
矢印方向に見た縦断面図である。図示のように、外周に
複数の冷却フィン２０が突設されたＣｕからなるコレク
タ２１の内壁には、電子ビ−ムが集中して衝突する領域
にタ−ゲット支持体２２が密着して接合されている。こ
のタ−ゲット支持体２２はリング状にして内面に複数の
突起２３が一体に形成されており、タ−ゲット支持体２
２，突起２３共にＣｕ，Ｍｏ等からなっている。そし
て、各突起２３にそれぞれＭｏ，Ｗ，Ｔａ，又はＮｂの
ような高融点金属からなるタ−ゲット板２４が接合保持
されている。従って、複数のタ−ゲット板２４がサ−ク
ル状に配置されていることになる。
【０００８】図中の符号Ｂが接合部であるが、接合に当
たっては溶接，ねじ止め等が考えられ、熱伝導の少ない
結合状態の方が良い。図示のように接合部Ｂは、タ−ゲ
ット板２４からタ−ゲット支持体２２への熱流入を出来
るだけ小さくするように、熱抵抗を大きく熱接触面積を
小さくする構造になっている。又、タ−ゲット支持体２
２は、熱容量を大きくするため、ある程度の大きさを有
する構造になっている。このタ−ゲット支持体２２とコ
レクタ２１内壁との接合部Ｃは、タ−ゲット支持体２２
からコレクタ２１内壁への熱伝導量を多くするため、接
触熱抵抗を小さく（熱導電率を大きく）し、出来るだけ
広い面積で接合されている。
たっては溶接，ねじ止め等が考えられ、熱伝導の少ない
結合状態の方が良い。図示のように接合部Ｂは、タ−ゲ
ット板２４からタ−ゲット支持体２２への熱流入を出来
るだけ小さくするように、熱抵抗を大きく熱接触面積を
小さくする構造になっている。又、タ−ゲット支持体２
２は、熱容量を大きくするため、ある程度の大きさを有
する構造になっている。このタ−ゲット支持体２２とコ
レクタ２１内壁との接合部Ｃは、タ−ゲット支持体２２
からコレクタ２１内壁への熱伝導量を多くするため、接
触熱抵抗を小さく（熱導電率を大きく）し、出来るだけ
広い面積で接合されている。
【０００９】さて、動作時にはタ−ゲット板２４に入射
した電子ビ−ムのエネルギは熱となり、タ−ゲット板２
４を加熱する。タ−ゲット板２４の温度はタ−ゲット板
２４自身の熱容量と、僅かではあるが接合部Ｂからの熱
伝導により、タ−ゲット板２４の融点以下に抑えられ
る。タ−ゲット板２４の温度が９００℃以上となると、
熱輻射によるタ−ゲット板２４自身の放熱冷却の効果も
大きくなる。
した電子ビ−ムのエネルギは熱となり、タ−ゲット板２
４を加熱する。タ−ゲット板２４の温度はタ−ゲット板
２４自身の熱容量と、僅かではあるが接合部Ｂからの熱
伝導により、タ−ゲット板２４の融点以下に抑えられ
る。タ−ゲット板２４の温度が９００℃以上となると、
熱輻射によるタ−ゲット板２４自身の放熱冷却の効果も
大きくなる。
【００１０】タ−ゲット板２４は可成りの高温に加熱さ
れても、高融点金属からなっているため、溶融の可能性
はない。又、接合部Ｃには強い熱応力が生じるが、真空
維持には寄与しておらず、多少の亀裂等の破損が生じて
も問題はない。タ−ゲット支持体２２は、自己の熱容量
とコレクタ２１内壁への熱伝導により適当な温度に保持
される。高真空を維持するコレクタ２１内壁への伝達熱
量は、タ−ゲット板２４やタ−ゲット支持体２２の熱容
量等により十分小さく抑えることが出来、コレクタ２１
内壁の熱負荷は問題のない値である。
れても、高融点金属からなっているため、溶融の可能性
はない。又、接合部Ｃには強い熱応力が生じるが、真空
維持には寄与しておらず、多少の亀裂等の破損が生じて
も問題はない。タ−ゲット支持体２２は、自己の熱容量
とコレクタ２１内壁への熱伝導により適当な温度に保持
される。高真空を維持するコレクタ２１内壁への伝達熱
量は、タ−ゲット板２４やタ−ゲット支持体２２の熱容
量等により十分小さく抑えることが出来、コレクタ２１
内壁の熱負荷は問題のない値である。
【００１１】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
コレクタ内の電子ビ−ムが集中して衝突する領域に、高
融点金属からなるタ−ゲット板がサ−クル状に配置され
ているので、電子ビ−ムのエネルギがタ−ゲット板に吸
収され、より高い熱負荷に耐え、コレクタの局部溶解を
防止することが出来る。
コレクタ内の電子ビ−ムが集中して衝突する領域に、高
融点金属からなるタ−ゲット板がサ−クル状に配置され
ているので、電子ビ−ムのエネルギがタ−ゲット板に吸
収され、より高い熱負荷に耐え、コレクタの局部溶解を
防止することが出来る。
【図１】この発明の一実施例に係るジャイロトロンのコ
レクタ構体を示す横断面図。
レクタ構体を示す横断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ′線に沿って切断し矢印方向に見
た縦断面図。
た縦断面図。
【図３】一般的なブラソフ変換器内蔵型ジャイロトロン
装置を示す概略縦断面図。
装置を示す概略縦断面図。
２０…冷却フィン、２１…コレクタ、２２…タ−ゲット
支持体、２３…突起、２４…タ−ゲット板。
支持体、２３…突起、２４…タ−ゲット板。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 春日井 敦 茨城県那珂郡那珂町大字向山801番地の１ 日本原子力研究所那珂研究所内 (72)発明者 假家 強 栃木県大田原市下石上1385番の１ 株式会 社東芝那須電子管工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 コレクタ内の電子ビ−ムが集中して衝突
する領域に、高融点金属からなるタ−ゲット板がサ−ク
ル状に配置されてなることを特徴とするジャイロトロン
のコレクタ構体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34502892A JPH06196100A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | ジャイロトロンのコレクタ構体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34502892A JPH06196100A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | ジャイロトロンのコレクタ構体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196100A true JPH06196100A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18373799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34502892A Pending JPH06196100A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | ジャイロトロンのコレクタ構体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196100A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103179775A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-06-26 | 中国科学院高能物理研究所 | 超导加速器、用于超导加速器的超导腔及其制备方法 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP34502892A patent/JPH06196100A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103179775A (zh) * | 2013-02-28 | 2013-06-26 | 中国科学院高能物理研究所 | 超导加速器、用于超导加速器的超导腔及其制备方法 |
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