JPH0656738B2 - 中空ビ−ム電子管のためのコレクタ出力 - Google Patents

中空ビ−ム電子管のためのコレクタ出力

Info

Publication number
JPH0656738B2
JPH0656738B2 JP57037319A JP3731982A JPH0656738B2 JP H0656738 B2 JPH0656738 B2 JP H0656738B2 JP 57037319 A JP57037319 A JP 57037319A JP 3731982 A JP3731982 A JP 3731982A JP H0656738 B2 JPH0656738 B2 JP H0656738B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electron tube
collector
waveguide
tube according
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP57037319A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS57165938A (en
Inventor
ノ−マン・ジエ−ムス・テイラ−
Original Assignee
バリアン・アソシエイツ・インコ−ポレイテッド
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by バリアン・アソシエイツ・インコ−ポレイテッド filed Critical バリアン・アソシエイツ・インコ−ポレイテッド
Publication of JPS57165938A publication Critical patent/JPS57165938A/ja
Publication of JPH0656738B2 publication Critical patent/JPH0656738B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/36Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/027Collectors

Landscapes

  • Microwave Tubes (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は、非常に高い周波数で非常に大きな電力を発生
させるための電子管に関する。ジヤイロトロンは、その
現代的な一例である。そのような電子管は代表的には、
円形電場を有するモードのような高次モードで動作する
電磁波伝播回路を利用している。
従来技術 TE0ml モードの電磁波を支持するよう設計されたビーム
相互作用空胴を伴つて、ジヤイロトロン管が建造されて
きた。このモードから空胴内で支持され得る他のモード
への偶発的変換が、問題となる。非円形電場モードへの
変換が、回路の円形対称からの何れかのずれより引き起
こされる。このように、出力導波管を相互作用空胴に同
軸な円筒形状にし、TE0mモードを伝播させるように作る
ことが、共通の課題であつた。集束用軸方向磁場を終結
させることにより、中空の電子ビームが広がる。そこで
ビームは包囲導波管壁上に集電され、他方電磁波は誘電
出力窓を通つて連続する。
従来技術配置の基本的な不利点は、その寸法にあり、そ
し導波管の径によりコレクタの電力分散可能性が制限さ
れることにある。
このことはまた、導波管の径を増大させることにより促
進される。例えば出力窓の上流で径を減少させるとする
と、そのテーパ不連続部分において創成される高次モー
ドが捕捉され共振性となる。拡大部位において充分な損
失がもたらされない場合には、空胴への伝送が可能なモ
ードの空胴への反射によつて管の動作が混乱される程度
にまで振幅が増大してしまう。このことは、不規則な出
力をもたらし、そしてしばしば競合モードへの周波数跳
躍をもたらす。
あるジヤイロトロンの設計においては、磁場はもはや、
拡大コレクタの長さに沿つてビームを制御することがで
きない。コレクタの径をさらに増大させ、ビーム分散の
ため充分な面積をもたらすことが必要である。このこと
は、不連続性の増大または過度に長いテーパを意味す
る。
発明の要約 本発明の一目的は、電力が増大したジヤイロトロン管を
提供することである。
他の目的は、不用な発振を減少させたジヤイロトロン管
を提供することである。
これらの目的は、出力導波管の周囲に沿った間隙によつ
て達成される。消費電子ビームは、その間隙を通つて導
波管から外方の大きな包囲空胴へと方向づけられて、そ
この壁に集電される。コレクタ空胴への電磁波のエネル
ギー漏出は、コレクタ真空エンベロープの内側またはそ
の外側にあつても良い負荷による吸収される。
好適実施例の説明 第1図は、モノトロン型の従来技術ジヤイロトロン発振
器の概略図である。ジヤイロトロンは、電子漂遊方向に
平行な軸方向磁場内で螺旋運動する電子ビームがマイク
ロ波支持回路の横方向電場と相互作用するところの、マ
イクロ波管である。実際の管における電場は、円形電場
モードである。ジヤイロ−クライストロンにおいては、
マイクロ波支持回路は共振空胴であり、通常はTE0ml
ードで共振する。
第1図のジヤイロ−モノトロンにおいて、熱陰極20
が、真空エンベロープの端プレート22に支持されてい
る。端プレート22は、誘電性エンベロープ部材26に
より、金属製の加速陽極24にシールされている。陽極
24は次に、第2の誘電部材30により、主要管ボデー
28にシールされている。動作にあたり、陰極20は電
源32によつて陽極24に対し負電位に保持される。陰
極20は、内部放射加熱器(図示せず)により加熱され
る。同軸の円錐陽極24の誘引電場によつて、熱陰極2
0の円錐外方放射表面から熱電子が引出される。全構造
体は、包囲ソレノイド磁石(図示せず)により生成され
る軸方向磁場H内にある。電子の初期の半径方向の運動
は、交差する電場および磁場によつて、陰極20から遠
ざかる運動および磁力線の周りの螺旋運動へと変換され
て、中空ビーム34を形成する。第2の電源36によつて
陽極24は管ボデー28に対し負電位に保持され、さら
にビーム34に対する軸方向加速を与える。陰極20と
ボデー28との間の領域において、磁場Hの強度は非常
に増大し、ビーム34の径を圧縮させ、さらにビーム3
4は軸方向エネルギーを消費してその回転エネルギーを
増大させる。その回転エネルギーは、回路マイクロ波場
との有用な相互作用の役割を果たす。軸方向エネルギー
は、相互作用領域を通過するビーム輸送をもたらすに過
ぎない。
ビーム34は漂遊管またはアパーチヤ38を通過して、
TE0ml モードの動作周波数で共振する相互作用空胴40
へと達する。電子のサイクトロン周波回転運動が空胴共
振にほぼ同期するように、電場強度Hが調節される。電
子はその回転エネルギーを円形電場へと分配することが
でき、発振の維持を達成する。
空胴40の出力端のところで、ボデー28の内方壁は径
がテーパ付けされて良く、空胴40から外へ結合するエ
ネルギーの正規量を与えるよう選択された寸法の絞り4
2を形成する。非常に高出力の管においては、制限絞り
はなくても良く、その場合は空胴は最大結合のために完
全な開口端となる。何れの場合にも、外方にテーパ付け
された部位44が出力エネルギーを一様導波管46へと
結合させる。導波管46は、進行波を伝播させるために
共振空胴40よりも大径である。空胴40の出力端の近
くで磁場Hが減少される。そこで磁力線の広がりおよび
ビーム自身の空間電荷付力の影響により、ビーム34は
径が広がる。ビーム34は、ビームコレクタとしても機
能する導波管46の内方壁上に集電される。アルミナ・
セラミツクでできた誘導窓48が、導波管46を横切つ
てシールされ、真空エンベロープを完全なものにする。
ビームコレクタ46は出力導波管であるもので、その径
は動作TE0mモード伝播させるために寸法が制限される。
そこでそのエネルギー分散の可能性もまた制限される。
TE0mジヤイロトロンが周波数において拡大されたとき
に、コレクタ内の電子ビームの制御が弱くなり、そして
コレクタの拡大長に亘つてビームを広げるための軸対称
場を用いることが困難になることが解つた。
第2図は、他の従来技術のジヤイロトロンの出力部分の
概略図である。ここでは空胴40′は、テーパ部位4
4′を通してコレクタ部位50へと結合されている。コ
レクタ部位50は、出力導波管46′よりもかなり大径
である。第2のテーパ52が、コレクタ50から導波管
46′へと径をゆるやかに減少させている。マイクロ波
は導波管46′を通り誘電窓48′を通過して、有用な
負荷へと達する。第2図の発案は分散出力密度を減少さ
せる。何故ならば、コレクタ50は第1図の導波管寸法
のコレクタよりも大きいからである。しかしながら、テ
ーパ自身が、円形対称を有する1つのモードから同じく
円形対称の他のモードへとモード変換を引き起こし得
る。ビームコレクタ50は出力導波管でもあるので、そ
の径は、モード変換を小さなレベルに保つためにテーパ
(広がりかつ閉じる)の長さが制限される。さらにコレ
クタ50により形成される導波管の拡大部位はより高次
のモードを支持することができ、そのめにこれらのモー
ドが拡大部位から逃げることができないように導波管4
6′が遮断される。この拡大部位のQ値は非常に高く、
不要なモードが恐ろしく大きな振幅で確立され得る。こ
れらによつて、空胴支持モードへの変換および空胴への
反射を通じて、相互作用の混乱、出力の損失、そしてし
ばしば競合モードへの周波数跳躍が起こる。この理由の
ために、拡大径コレクタ内に損失がもたらされて、捕捉
された共振の振幅を制限する。所望の伝播モードに対す
る損失が小さく、かつ不要なモードが外へ伝播され外部
で吸収されるような寸法の小間隙の形態をとることがで
きる。
第3図は、本発明を実施化したジヤイロトロン管の出力
端の断面図である。共振空胴40″はテーパ部位44″
によつて導波管46″へ接続されている。導波管46″
は空胴40″よりもほんのわずか大径であり、しかも進
行波を維持するためには充分に大きい。この小さなテー
パは、第2図の従来技術の大きなテーパよりもモード変
換の傾向が少ない。
導波管46″は、窓48″を通じて有用な負荷へと続い
ている。導波管46″は間隙56により中断され、その
領域内でビーム34″が広がる。ビーム34″が導波管
46″を打たずに間隙56を通過するように、磁場が形
状づけられる。ビーム34″は広がり続け、拡大コレク
タチエンバ58の内側表面57上に集電される。コレク
タ表面は、循環する水または他の流体54″により冷却
される。コレクタ58のビーム34″から離れた両端の
内側に、電磁波吸収用誘電材料60のリングが挿入され
る。誘電材料60は、非常に損失性の高い材料であるシ
リコン−カーバイドの粒子を含有するベリリア−セラミ
ツクなどでできている。リング60は、伝導冷却のため
にコレクタ空胴58の水冷却壁へとロウ付けさても良
く、あるいは加熱して吸収エネルギーを放射し得るよう
に吊下されても良い。追加的損失のために、コレクタ5
8の内方壁は高抵抗性の金属被覆でコーテイングされて
も良い。これらの損失性要素は、導波管間隙56を通つ
てコレクタ58に進入するどんなマイクロ波放射をも吸
収し、大きな振幅の共振の確立を防止する。
導波管46″からコレクタ58へのマイクロ波エネルギ
ーの漏出量は、導波管46″の径の減少関数であり、間
隙56の長さの増加関数である。導波管46″の径およ
び間隙56の長さはともに、自由空間波長で測られる。
両者の理論計算および実験測定によれば、実際の管のエ
ネルギー損失は許容範囲内に収めることが可能であるこ
とを示した。例えば5インチ(12.7cm)径の導波管
についての測定においては、6.5インチ(16.5c
m)の間隙を用いれば120GHzのTE02伝播モードにつ
いて4%以下のエネルギー損失を伴う。12インチ(3
0.5cm)の間隙を用いれば、10%以下の損失を伴
う。これらの間隙によつて、充分な径のコレクタへと通
過する電子ビームが正常に分散することができる。
第4図は、いくぶん異なる実施例を用いたジヤイロトロ
ンの出力端の断面図である。ここではコレクタ空胴58
内のマイクロ波吸収機能は、一端または両端をマイク
ロ波伝播誘電窓62でシールすることによつて達成され
る。窓62は、ハイ−アルミナ・セラミツクなどのよう
な低損失材料でつくるのが好適である。窓62の外側
は、入路および出路パイプ68を通つて循環する水など
のような損失性誘電流体66を含有する水充填部位64
である。不望のマイクロ波エネルギーは流体66の体積
中に直接に吸収され、対流熱伝達の問題は大幅に緩和さ
れる。変形的には、空胴58は窓62を越えて伸長
し、何れかの種類の在来の導波管負荷で終了する空気充
填導波管となつても良い。
第4図の実施例において出力導波管46は、第3図の
案のようにより大径50へとテーパ付けされても良
い。差異は、コレクタ空胴58の大径表面57に受
けとられるビームエネルギーを表面50が分散させる
必要がないことにある。
上述の実施例は、例示的なものであり制御的なものでは
ない。本発明に多くの変化が加えられることは、当業者
には明白であろう。本発明は、円形電場モードを伝播さ
せる出力導波管を用いる何れの線形ビーム管にも適用可
能である。目下、そのような管のうちでジヤイロトロン
が最も好結果を招くが、他の管にも充分に応用可能であ
る。さらに、コレクタに進入するエネルギーを減衰させ
る他の方法も利用し得る。本発明は、特許請求の範囲お
よびその法的等価物によつてのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来技術のジヤイロトロン発振器の概略的な
軸方向断面図である。 第2図は、改良された従来技術ジヤイロトロンの出力部
位の概略的な軸方向断面図である。 第3図は、本発明を実施化したジヤイロトロンの出力部
位の概略的軸方向断面図である。 第4図は、本発明の変形実施例のコレクタ部位の概略的
軸方向断面図である。 〔主要符号の説明〕 34″、34……電子ビーム 40″、40……空胴 46″、46……導波管 56、56……間隙 58、58……コレクタ 60……誘電材料 66……誘電流体 62……誘電窓

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロ波電子管であって、: 電子の中空ビームを発生させるための手段; 該ビームとの相互作用関係にある電磁波を維持するため
    の回路手段; 円形電場を有するモードにより前記電磁波から外部負荷
    へとエネルギーを伝えるための、前記ビームに同軸な円
    形導波管手段; 前記ビームの外方への通過のための、前記導波管手段の
    円形周囲に沿った間隙;ならびに 前記間隙を包囲する、前記導波管に同軸の電子コレク
    タ; とから成る電子管。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって:さらに 前記コレクタとの電磁波伝送接続関係にある電磁波吸収
    手段; から成る電子管。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって: 前記コレクタが、前記導波管手段に同軸な回転体形状で
    ある、ところの電子管。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第2項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって: 前記コレクタおよび前記電磁波吸収手段が、前記導波管
    手段に同軸な回転体形状である、ところの電子管。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第2項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって: 前記電磁波吸収手段が、前記コレクタの内方表面の少な
    くとも一部である抵抗性材料の層から成る、ところの電
    子管。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第2項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって: 前記電磁波吸収手段が損失性誘電材料から成る、ところ
    の電子管。
  7. 【請求項7】特許請求の範囲第6項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって: 前記誘電材料が前記コレクタ内部にある、ところの電子
    管。
  8. 【請求項8】特許請求の範囲第1項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって: 前記コレクタの真空エンベロープの一部を形成する電磁
    波伝送性誘電窓; から成る電子管。
  9. 【請求項9】特許請求の範囲第8項に記載されたマイク
    ロ波電子管であって: 損失性誘電材料を前記窓との電磁波伝送接続関係に維持
    するための手段; から成る電子管。
  10. 【請求項10】特許請求の範囲第9項に記載されたマイ
    クロ波電子管であって: 前記損失性誘電材料が水である、ところの電子管。
  11. 【請求項11】特許請求の範囲第1項に記載されたマイ
    クロ波電子管であって: 前記ビームを方向づけるために、前記ビームに同軸な磁
    場を生成するための手段; から成る電子管。
  12. 【請求項12】特許請求の範囲第11項に記載されたマ
    イクロ波電子管であって:さらに 前記間隙の近傍で前記磁場の強度を減少させるための手
    段; から成り、前記ビームが前記間隙を通って外方に通過す
    るように方向づけられることを特徴とする電子管。
JP57037319A 1981-04-06 1982-03-11 中空ビ−ム電子管のためのコレクタ出力 Expired - Lifetime JPH0656738B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US25161281A 1981-04-06 1981-04-06
US251612 1988-09-29

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS57165938A JPS57165938A (en) 1982-10-13
JPH0656738B2 true JPH0656738B2 (ja) 1994-07-27

Family

ID=22952693

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP57037319A Expired - Lifetime JPH0656738B2 (ja) 1981-04-06 1982-03-11 中空ビ−ム電子管のためのコレクタ出力

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JPH0656738B2 (ja)
CA (1) CA1175144A (ja)
DE (1) DE3211971A1 (ja)
FR (1) FR2503451B1 (ja)
GB (1) GB2096392B (ja)

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2542505B1 (fr) * 1983-03-11 1985-10-11 Thomson Csf Cavite resonnante pour hyperfrequences et generateur d'ondes radioelectriques utilisant une telle cavite
FR2542504B1 (fr) * 1983-03-11 1986-02-21 Thomson Csf Cavite resonnante pour hyperfrequences, en particulier pour generateurs d'energie electromagnetique
FR2543368B1 (fr) * 1983-03-25 1985-09-20 Thomson Csf Transformateur de modes
JP2892151B2 (ja) * 1990-11-27 1999-05-17 日本原子力研究所 ジャイロトロン装置
FR2688342B1 (fr) * 1992-03-06 2001-10-05 Thomson Tubes Electroniques Tube electronique hyperfrequence.
FR2756970B1 (fr) * 1996-12-10 2003-03-07 Thomson Tubes Electroniques Tube hyperfrequence a interaction longitudinale a cavite a sortie au dela du collecteur

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5838904B2 (ja) * 1974-04-20 1983-08-26 日本電気株式会社 マイクロハカン
US4200820A (en) * 1978-06-30 1980-04-29 Varian Associates, Inc. High power electron beam gyro device
US4189660A (en) * 1978-11-16 1980-02-19 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Electron beam collector for a microwave power tube
EP0058039B1 (en) * 1981-02-10 1985-02-20 Thorn Emi-Varian Limited Gyrotron device
US4388555A (en) * 1981-03-09 1983-06-14 Varian Associates, Inc. Gyrotron with improved stability

Also Published As

Publication number Publication date
GB2096392A (en) 1982-10-13
FR2503451B1 (fr) 1986-04-04
CA1175144A (en) 1984-09-25
DE3211971A1 (de) 1982-11-04
JPS57165938A (en) 1982-10-13
FR2503451A1 (fr) 1982-10-08
GB2096392B (en) 1985-04-03
DE3211971C2 (ja) 1990-12-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4398121A (en) Mode suppression means for gyrotron cavities
US3432721A (en) Beam plasma high frequency wave generating system
US4851788A (en) Mode suppressors for whispering gallery gyrotron
US3577207A (en) Microwave plasmatron
US3169211A (en) Magnetron
Lawson et al. High-power operation of a three-cavity X-band coaxial gyroklystron
CA1099817A (en) Helix traveling wave tubes with resonant loss
US4460846A (en) Collector-output for hollow beam electron tubes
JPH0656738B2 (ja) 中空ビ−ム電子管のためのコレクタ出力
US3432722A (en) Electromagnetic wave generating and translating apparatus
CA1170365A (en) Gyrotron with improved stability
CA1139444A (en) Traveling wave tube with non-reciprocal attenuating adjunct
US4107575A (en) Frequency-selective loss technique for oscillation prevention in traveling-wave tubes
US4531103A (en) Multidiameter cavity for reduced mode competition in gyrotron oscillator
US2901660A (en) Electron discharge devices employing cavity resonators
JPH04215233A (ja) 同軸出力を備えるマルチビームマイクロ波管
JPH0473841A (ja) マイクロ波電子管
US2605443A (en) High-frequency tube structure
JP2001093430A (ja) マグネトロンのダブルループ出力システム
JP3133379B2 (ja) ジャイロトロン発振管
US3418521A (en) End space radiation inhibiting means for theta magnetrons
JPH03192633A (ja) ジャイロトロン発振管
JPS5878351A (ja) サイクロトロン共振によるマイクロ波電子管
JPH0384833A (ja) 横方向出力抽出を用いるジャイロトロンのためのコレクタrf損失構造体
JPH06152207A (ja) マイクロ波電力吸収装置