JPH06267444A - ジャイロトロン装置 - Google Patents
ジャイロトロン装置Info
- Publication number
- JPH06267444A JPH06267444A JP5439493A JP5439493A JPH06267444A JP H06267444 A JPH06267444 A JP H06267444A JP 5439493 A JP5439493 A JP 5439493A JP 5439493 A JP5439493 A JP 5439493A JP H06267444 A JPH06267444 A JP H06267444A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- output window
- gyrotron device
- heater
- temperature
- electromagnetic wave
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Waveguide Connection Structure (AREA)
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】生成された電磁波によって誘電体の温度勾配や
熱応力を低減し、出力窓の長寿命化を図ることのできる
ジャイロトロン装置の提供を目的とする。 【構成】本発明のジャイロトロン装置においては、出力
窓12を構成する２枚の誘電体13の周囲にヒータ15を設
け、このヒータ15の温度を制御部16により制御可能な構
成を採用している。ヒータ14を制御して誘電体13周辺の
温度を上昇させることにより、誘電体13の温度勾配を小
さくすることができ、出力窓12の熱応力を低減して出力
窓12の長寿命化を図ることができる。
熱応力を低減し、出力窓の長寿命化を図ることのできる
ジャイロトロン装置の提供を目的とする。 【構成】本発明のジャイロトロン装置においては、出力
窓12を構成する２枚の誘電体13の周囲にヒータ15を設
け、このヒータ15の温度を制御部16により制御可能な構
成を採用している。ヒータ14を制御して誘電体13周辺の
温度を上昇させることにより、誘電体13の温度勾配を小
さくすることができ、出力窓12の熱応力を低減して出力
窓12の長寿命化を図ることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はジャイロトロン装置に係
り、特に電磁波を取り出す出力窓の長寿命化を図ったジ
ャイロトロン装置に関する。
り、特に電磁波を取り出す出力窓の長寿命化を図ったジ
ャイロトロン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】核融合炉のプラズマを加熱するために電
磁波を用いる方法が検討されている。核融合炉のプラズ
マを加熱するためには、周波数が100GHz以上で500kW 乃
至1MWの電磁波を少なくとも数秒間発生し得る発振管を
必要とする。この条件を満たす発振管として、回廊モー
ドのジャイロトロンが有望視され、現在開発が進められ
ている。
磁波を用いる方法が検討されている。核融合炉のプラズ
マを加熱するためには、周波数が100GHz以上で500kW 乃
至1MWの電磁波を少なくとも数秒間発生し得る発振管を
必要とする。この条件を満たす発振管として、回廊モー
ドのジャイロトロンが有望視され、現在開発が進められ
ている。
【０００３】ジャイロトロン装置は通常、図２に示す如
く構成されている。すなわち、内部が真空状態に保たれ
た管本体１の一端側にマグネトロン入射電子銃（以下、
ＭＩＧと言う）２を装着している。また、管本体１の壁
でＭＩＧ２に対向する位置にＭＩＧ２から出射された電
子ビームを捕捉するコレクタ３を設けている。そして、
ＭＩＧ２とコレクタ３との間に、ＭＩＧ２側から順にビ
ームトンネル４、空胴共振器５と円筒テーパ導波管６か
らなる高周波回路７を設けている。
く構成されている。すなわち、内部が真空状態に保たれ
た管本体１の一端側にマグネトロン入射電子銃（以下、
ＭＩＧと言う）２を装着している。また、管本体１の壁
でＭＩＧ２に対向する位置にＭＩＧ２から出射された電
子ビームを捕捉するコレクタ３を設けている。そして、
ＭＩＧ２とコレクタ３との間に、ＭＩＧ２側から順にビ
ームトンネル４、空胴共振器５と円筒テーパ導波管６か
らなる高周波回路７を設けている。
【０００４】円筒テーパ導波管６の出力端付近には、放
射器８および反射鏡９からなるモード変換器10が配置さ
れている。モード変換器10を介して放射される電磁波の
経路には、管本体１の内部から外部へと電磁波を導く出
力導管11が接続されており、この出力導波管11の先端部
には出力窓12が取り付けられている。
射器８および反射鏡９からなるモード変換器10が配置さ
れている。モード変換器10を介して放射される電磁波の
経路には、管本体１の内部から外部へと電磁波を導く出
力導管11が接続されており、この出力導波管11の先端部
には出力窓12が取り付けられている。
【０００５】ＭＩＧ２は、管本体１の内側に向けて突設
された陰極21と、その回りに対向配置された円筒状の陽
極22と、これらに磁界を印加するマグネット23とで構成
されている。そして、陰極21と陽極22との間、陽極22と
ビームトンネル４およびコレクタ３との間には、それぞ
れ高圧電源25,26 が接続されている。また、管本体１の
回りで、空胴共振器５を囲む位置にはマグネット27が装
着されている。なお、図中24は陰極21加熱のための電源
を示している。
された陰極21と、その回りに対向配置された円筒状の陽
極22と、これらに磁界を印加するマグネット23とで構成
されている。そして、陰極21と陽極22との間、陽極22と
ビームトンネル４およびコレクタ３との間には、それぞ
れ高圧電源25,26 が接続されている。また、管本体１の
回りで、空胴共振器５を囲む位置にはマグネット27が装
着されている。なお、図中24は陰極21加熱のための電源
を示している。
【０００６】このように構成されたジャイロトロン装置
では次にような原理で電磁波を発生させる。すなわち、
ヒータ電源24を投入するとともに高圧電源25,26 を投入
すると、ＭＩＧ１から螺旋運動を行う円筒状の電子ビー
ムが出射する。この電子ビームは、マグネット27によっ
て形成されたミラー磁界のもとでサイクロトロン運動を
行いながらビームトンネル４を通過して空胴共振器５に
入射する。
では次にような原理で電磁波を発生させる。すなわち、
ヒータ電源24を投入するとともに高圧電源25,26 を投入
すると、ＭＩＧ１から螺旋運動を行う円筒状の電子ビー
ムが出射する。この電子ビームは、マグネット27によっ
て形成されたミラー磁界のもとでサイクロトロン運動を
行いながらビームトンネル４を通過して空胴共振器５に
入射する。
【０００７】空胴共振器５に入射した電子ビームは、空
胴共振器５内において高周波電界との相互作用により、
その運動エネルギの一部を高周波電界に与える。これに
よって回廊モードの電磁波が生成される。エネルギを失
った電子ビームは、円筒テーパ導波管６と放射器８とを
通過してコレクタ３に捕捉される。
胴共振器５内において高周波電界との相互作用により、
その運動エネルギの一部を高周波電界に与える。これに
よって回廊モードの電磁波が生成される。エネルギを失
った電子ビームは、円筒テーパ導波管６と放射器８とを
通過してコレクタ３に捕捉される。
【０００８】一方、空胴共振器５において電子ビームと
高周波電界との相互作用によって発生した電磁波は、円
筒テーパ導波管６を通ってモード変換器10に入射し、放
射器８から反射鏡９に向かって放射されて真空中を伝搬
するＴＥＭモードに変換される。ＴＥＭモードに変換さ
れた電磁波は、誘電体13で作られた出力窓12を介して外
部の伝送系へと放射される。
高周波電界との相互作用によって発生した電磁波は、円
筒テーパ導波管６を通ってモード変換器10に入射し、放
射器８から反射鏡９に向かって放射されて真空中を伝搬
するＴＥＭモードに変換される。ＴＥＭモードに変換さ
れた電磁波は、誘電体13で作られた出力窓12を介して外
部の伝送系へと放射される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように構成されたジャイロトロン装置にあっては次のよ
うな問題があった。つまり、空胴共振器５で発振され、
モード変換器10で生成された電磁波が出力窓12を通過す
る際、誘電体13の発熱により出力窓12に温度勾配が生じ
てしまう。現在は図３に示すように、誘電体13を２枚の
円板で形成し、その間に形成された流路14に水などの冷
却媒体を流すことによって誘電体13の温度上昇を防ぎ、
温度勾配や熱応力を低減している。
ように構成されたジャイロトロン装置にあっては次のよ
うな問題があった。つまり、空胴共振器５で発振され、
モード変換器10で生成された電磁波が出力窓12を通過す
る際、誘電体13の発熱により出力窓12に温度勾配が生じ
てしまう。現在は図３に示すように、誘電体13を２枚の
円板で形成し、その間に形成された流路14に水などの冷
却媒体を流すことによって誘電体13の温度上昇を防ぎ、
温度勾配や熱応力を低減している。
【００１０】しかし、1MW 級の電磁波を出力するジャイ
ロトロン装置では、上記の方法では温度勾配を十分に抑
えることは難しい。そして、さらに今後の大出力化を考
慮すると図３の方法では誘電体の温度勾配や熱応力を確
実に抑えることが困難となり、出力窓は破壊されてしま
う可能性が大きい。
ロトロン装置では、上記の方法では温度勾配を十分に抑
えることは難しい。そして、さらに今後の大出力化を考
慮すると図３の方法では誘電体の温度勾配や熱応力を確
実に抑えることが困難となり、出力窓は破壊されてしま
う可能性が大きい。
【００１１】そこで本発明は、生成された電磁波によっ
て誘電体の温度勾配や熱応力を低減し、出力窓の長寿命
化を図ることのできるジャイロトロン装置の提供を目的
とする。
て誘電体の温度勾配や熱応力を低減し、出力窓の長寿命
化を図ることのできるジャイロトロン装置の提供を目的
とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明においては、出射される電子ビームを用いて
共振器により電磁波を生成し、出力窓からこの電磁波を
外部へ導くジャイロトロン装置において、前記出力窓を
局部的に温度制御する手段を設けたことを特徴としてい
る。
めに本発明においては、出射される電子ビームを用いて
共振器により電磁波を生成し、出力窓からこの電磁波を
外部へ導くジャイロトロン装置において、前記出力窓を
局部的に温度制御する手段を設けたことを特徴としてい
る。
【００１３】
【作用】上記のように構成されたジャイロトロン装置に
よれば、出力窓局部的に加熱することができるので、出
力窓の誘電体の温度勾配を小さくすることが可能とな
る。したがって、出力窓の長寿命化を図ることができ
る。
よれば、出力窓局部的に加熱することができるので、出
力窓の誘電体の温度勾配を小さくすることが可能とな
る。したがって、出力窓の長寿命化を図ることができ
る。
【００１４】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図１は本発明の一実施例に係るジャイロトロン装
置の出力窓を示す断面図である。なお、ジャイロトロン
装置の全体構成は図２に示す従来構成と同一であるた
め、ここでは説明を省略する。
する。図１は本発明の一実施例に係るジャイロトロン装
置の出力窓を示す断面図である。なお、ジャイロトロン
装置の全体構成は図２に示す従来構成と同一であるた
め、ここでは説明を省略する。
【００１５】図１に示すように、本発明による出力窓12
は２枚の誘電体13の周囲にヒータ15を配置している。電
磁波による誘電体13の発熱は、円形に形成された出力窓
12の中心部で最大となり、周辺部ではほとんどゼロとな
る。したがって、周辺部の温度をヒータ15によって適温
となるまで上昇させれば、誘電体13の温度勾配を小さく
することが可能となる。したがって、出力窓12の長寿命
化を図ることができる。
は２枚の誘電体13の周囲にヒータ15を配置している。電
磁波による誘電体13の発熱は、円形に形成された出力窓
12の中心部で最大となり、周辺部ではほとんどゼロとな
る。したがって、周辺部の温度をヒータ15によって適温
となるまで上昇させれば、誘電体13の温度勾配を小さく
することが可能となる。したがって、出力窓12の長寿命
化を図ることができる。
【００１６】また、ヒータ15は制御部16により温度制御
がなされている。制御部16は、電磁波の発生時間や電磁
波の強度などの情報を利用してヒータ15の温度制御を行
うことができるように構成されており、また、作業員に
よって任意の温度に設定することも可能である。
がなされている。制御部16は、電磁波の発生時間や電磁
波の強度などの情報を利用してヒータ15の温度制御を行
うことができるように構成されており、また、作業員に
よって任意の温度に設定することも可能である。
【００１７】また、ヒータ15による発熱効率を高めるた
めに、流路14の入口，出口付近に冷却媒体との断熱部材
を設けても良い。このように構成すれば、冷却媒体がヒ
ータ15からの熱を吸収してしまうことがなくなるととも
に、誘電体13の中心付近のみを効果的に冷却することが
できる。
めに、流路14の入口，出口付近に冷却媒体との断熱部材
を設けても良い。このように構成すれば、冷却媒体がヒ
ータ15からの熱を吸収してしまうことがなくなるととも
に、誘電体13の中心付近のみを効果的に冷却することが
できる。
【００１８】また、ヒータ15の代わりに赤外線ランプや
高周波加熱源などを利用してもよい。また、本発明は回
廊モードのジャイロトロン装置にのみ適用されるもので
はなく、他の出力モードを有するジャイロトロン装置に
も適用可能である。さらに、本発明は上述の実施例に限
定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種
々の変形が可能である。
高周波加熱源などを利用してもよい。また、本発明は回
廊モードのジャイロトロン装置にのみ適用されるもので
はなく、他の出力モードを有するジャイロトロン装置に
も適用可能である。さらに、本発明は上述の実施例に限
定されるものではなく、その主旨を逸脱しない範囲で種
々の変形が可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、出
力窓局部的に加熱することができるので、出力窓の誘電
体の温度勾配を小さくすることが可能となる。したがっ
て、出力窓の長寿命化を図ることができる。
力窓局部的に加熱することができるので、出力窓の誘電
体の温度勾配を小さくすることが可能となる。したがっ
て、出力窓の長寿命化を図ることができる。
【図１】本発明のジャイロトロン装置の出力窓を示す断
面図。
面図。
【図２】従来のジャイロトロン装置の全体構成を示す断
面図。
面図。
【図３】従来のジャイロトロン装置の出力窓を示す断面
図。
図。
１…管本体 ２…電子銃 ３…コレクタ ４…ビームトンネル ５…空胴共振器 ６…導波管 ７…高周波回路 ８…放射器 ９…反射鏡 10…モード変換器 11…導波管 12…出力窓 13…誘電体 14…流路 15…ヒータ 16…制御部 21…陰極 22…陽極 23,27 …マグネット 24…陰極加熱電源 25,26 …高圧電源
Claims (2)
- 【請求項１】出射される電子ビームを用いて共振器によ
り電磁波を生成し、出力窓からこの電磁波を外部へ導く
ジャイロトロン装置において、 前記出力窓を局部的に温度制御する手段を設けたことを
特徴とするジャイロトロン装置。 - 【請求項２】前記温度制御手段は、出力窓の周囲温度を
上昇させることが可能であることを特徴とする請求項１
記載のジャイロトロン装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5439493A JPH06267444A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | ジャイロトロン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5439493A JPH06267444A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | ジャイロトロン装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06267444A true JPH06267444A (ja) | 1994-09-22 |
Family
ID=12969470
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5439493A Pending JPH06267444A (ja) | 1993-03-15 | 1993-03-15 | ジャイロトロン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06267444A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109887819A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-06-14 | 北京大学 | 一种太赫兹回旋管边廊模返波互作用电路及其控制方法 |
-
1993
- 1993-03-15 JP JP5439493A patent/JPH06267444A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109887819A (zh) * | 2019-01-10 | 2019-06-14 | 北京大学 | 一种太赫兹回旋管边廊模返波互作用电路及其控制方法 |
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