JPH0777119B2 - ジャイロトロン装置 - Google Patents
ジャイロトロン装置Info
- Publication number
- JPH0777119B2 JPH0777119B2 JP10620388A JP10620388A JPH0777119B2 JP H0777119 B2 JPH0777119 B2 JP H0777119B2 JP 10620388 A JP10620388 A JP 10620388A JP 10620388 A JP10620388 A JP 10620388A JP H0777119 B2 JPH0777119 B2 JP H0777119B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electron beam
- section
- magnetic field
- collector
- downstream
- 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
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- Microwave Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明はジャイロトロン装置に係わり、特にその磁界
発生手段に関する。
発生手段に関する。
（従来の技術） ジャイロトロン装置は、周知のようにサイクロトロンメ
ー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。
ー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。
このようなジャイロトロン装置は、電子ビームを発生す
る電子銃部、螺旋運動する電子ビームと相互作用を行な
う共振空胴部、相互作用を行なった後の電子ビームを捕
捉するコレクタ部、電磁波を外部に取出すと共に管内の
真空を維持するように気密封止された誘電体電磁波透過
窓（気密窓）、及び電子ビームに螺旋運動を与える磁石
等より構成されている。
る電子銃部、螺旋運動する電子ビームと相互作用を行な
う共振空胴部、相互作用を行なった後の電子ビームを捕
捉するコレクタ部、電磁波を外部に取出すと共に管内の
真空を維持するように気密封止された誘電体電磁波透過
窓（気密窓）、及び電子ビームに螺旋運動を与える磁石
等より構成されている。
動作時には、共振空胴部の下流において、電子ビームは
主として共振空胴部よりコレクタ部に向けて減少する磁
場の作用を受けて拡散し、コレクタ部の内壁面に捕捉さ
れ、運動エネルギを熱エネルギに変換する。この電子ビ
ームがコレクタ部に平均して衝突するように、ジャイロ
トロンの管軸を横切る磁界成分をコレクタ部内に形成す
るため、磁石をコレクタ部の入口近くに配設することな
どが知られている（特開昭61-27035号公報）。
主として共振空胴部よりコレクタ部に向けて減少する磁
場の作用を受けて拡散し、コレクタ部の内壁面に捕捉さ
れ、運動エネルギを熱エネルギに変換する。この電子ビ
ームがコレクタ部に平均して衝突するように、ジャイロ
トロンの管軸を横切る磁界成分をコレクタ部内に形成す
るため、磁石をコレクタ部の入口近くに配設することな
どが知られている（特開昭61-27035号公報）。
（発明が解決しようとする課題） 上記のような従来のジャイロトロン装置では、電子ビー
ム軌道は電子が磁力線に巻き付く形で螺旋運動をするた
め、主として磁力線によって決定される。近年、大電力
出力が可能なウィスパリングギャラリーモード型と呼ば
れるTEmn（ｍ＞ｎ）モードを使用するジャイロトロンが
開発されている。
ム軌道は電子が磁力線に巻き付く形で螺旋運動をするた
め、主として磁力線によって決定される。近年、大電力
出力が可能なウィスパリングギャラリーモード型と呼ば
れるTEmn（ｍ＞ｎ）モードを使用するジャイロトロンが
開発されている。
この型のジャイロトロンでは、共振空胴内での電界ピー
クが空胴壁の近くに存在するため、共振空胴内への電子
ビームの打込み位置も、空胴壁に近くする必要がある。
このため、電子ビーム位置での磁場は、共振空胴からコ
レクタに向けて急激に磁束密度が減少し、コレクタの一
部のみを加熱し、コレクタを破損する危険がある。
クが空胴壁の近くに存在するため、共振空胴内への電子
ビームの打込み位置も、空胴壁に近くする必要がある。
このため、電子ビーム位置での磁場は、共振空胴からコ
レクタに向けて急激に磁束密度が減少し、コレクタの一
部のみを加熱し、コレクタを破損する危険がある。
コレクタでの熱流束を低減させるためには、コレクタ径
を大きくすることが有効であるが、ジャイロトロンにお
いてはコレクタがマイクロ波の出力導波管を兼ねている
ため、大型化にはモード変換の点から制約を受ける。
を大きくすることが有効であるが、ジャイロトロンにお
いてはコレクタがマイクロ波の出力導波管を兼ねている
ため、大型化にはモード変換の点から制約を受ける。
この発明は、以上のような不都合を解消し、電子ビーム
がコレクタ壁に局部的に入射するのを防ぎ、コレクタに
加わる熱流束を低減させることが出来るジャイロトロン
装置を提供することを目的とする。
がコレクタ壁に局部的に入射するのを防ぎ、コレクタに
加わる熱流束を低減させることが出来るジャイロトロン
装置を提供することを目的とする。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） この発明は、中空電子ビームを発生する電子銃部と、こ
の電子銃部の下部に配置された電子ビーム導入部と、こ
の電子ビーム導入部の下流に設けられた共振空胴部と、
この共振空胴部の下流に設けられた電子ビーム案内部
と、この電子ビーム案内部の下流に配置された円筒状の
コレクタ部とを備え、更に、コレクタ部の外側に複数の
ソレノイドが軸方向に沿って所定間隔で配置され、且つ
このソレノイドのうち共振空胴部に近いソレノイドは共
振空胴部の主磁界と逆方向の磁界を、このソレノイドよ
りもビーム下流に配置されたソレノイドは共振空胴部の
主磁界と同方向の磁界を発生する構成であるジャイロト
ロン装置である。
の電子銃部の下部に配置された電子ビーム導入部と、こ
の電子ビーム導入部の下流に設けられた共振空胴部と、
この共振空胴部の下流に設けられた電子ビーム案内部
と、この電子ビーム案内部の下流に配置された円筒状の
コレクタ部とを備え、更に、コレクタ部の外側に複数の
ソレノイドが軸方向に沿って所定間隔で配置され、且つ
このソレノイドのうち共振空胴部に近いソレノイドは共
振空胴部の主磁界と逆方向の磁界を、このソレノイドよ
りもビーム下流に配置されたソレノイドは共振空胴部の
主磁界と同方向の磁界を発生する構成であるジャイロト
ロン装置である。
（作用） この発明によれば、テーパ状案内部の終端付近及びコレ
クタ部の入口付近で磁力線がより強く拡散されて電子が
この付近からコレクタ壁に確実に捕捉され、更にコレク
タ部の中間部及びその下流付近では磁束密度がむしろ高
まり、電子の拡散はやや抑制されてコレクタ部の全域で
より均等に電子が捕捉される。こうして、コレクタ部へ
の電子ビーム入射範囲がより一層広くなり、局部的な熱
発生を緩和出来、大電力出力のジャイロトロン装置を得
ることが出来る。
クタ部の入口付近で磁力線がより強く拡散されて電子が
この付近からコレクタ壁に確実に捕捉され、更にコレク
タ部の中間部及びその下流付近では磁束密度がむしろ高
まり、電子の拡散はやや抑制されてコレクタ部の全域で
より均等に電子が捕捉される。こうして、コレクタ部へ
の電子ビーム入射範囲がより一層広くなり、局部的な熱
発生を緩和出来、大電力出力のジャイロトロン装置を得
ることが出来る。
（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。
明する。
この発明のジャイロトロン装置は、第１図に示すように
構成され、同図の符号１は中空電子ビームを発生する電
子銃部である。この電子銃部１の電子ビーム下流には、
次第に径小となるテーパ状電子ビーム導入部２が配置さ
れ、この電子ビーム導入部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、電磁波及び電子ビームを案内するための次第に径大
になるテーパ状案内部４が連続的に設けられている。
構成され、同図の符号１は中空電子ビームを発生する電
子銃部である。この電子銃部１の電子ビーム下流には、
次第に径小となるテーパ状電子ビーム導入部２が配置さ
れ、この電子ビーム導入部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、電磁波及び電子ビームを案内するための次第に径大
になるテーパ状案内部４が連続的に設けられている。
更に、このテーパ状案内部４の下流には、円筒状のコレ
クタ部５が配置され、このコレクタ部５の下流には、セ
ラミックス気密窓を有する出力窓部６が配置されてい
る。又、電子銃部１からテーパ状案内部４へかけての外
側には、外部磁石７からなるクライオスタット８が配置
され、共振空胴部３に所定の主磁界を与える。
クタ部５が配置され、このコレクタ部５の下流には、セ
ラミックス気密窓を有する出力窓部６が配置されてい
る。又、電子銃部１からテーパ状案内部４へかけての外
側には、外部磁石７からなるクライオスタット８が配置
され、共振空胴部３に所定の主磁界を与える。
そこで、この発明では、テーパ状案内部４及びコレクタ
部５の外側に、補助磁界装置のソレノイドが配置されて
いる。このソレノイドは、テーパ状案内部４の下流及び
コレクタ部５の上端付近に外部磁石７による主磁界と逆
方向の磁界を発生するソレノイドと、同方向の磁界を発
生するソレノイドの組合わせからなっている。
部５の外側に、補助磁界装置のソレノイドが配置されて
いる。このソレノイドは、テーパ状案内部４の下流及び
コレクタ部５の上端付近に外部磁石７による主磁界と逆
方向の磁界を発生するソレノイドと、同方向の磁界を発
生するソレノイドの組合わせからなっている。
その一例を挙げれば、図のように３個のソレノイドのう
ち電子ビームの最も上流方向に共振空胴部３の主磁界と
逆方向の磁界を発生するソレノイド９が配置され、それ
よりも下流では主磁界と同方向の磁界を発生させるソレ
ノイド10、11が配置されている。
ち電子ビームの最も上流方向に共振空胴部３の主磁界と
逆方向の磁界を発生するソレノイド９が配置され、それ
よりも下流では主磁界と同方向の磁界を発生させるソレ
ノイド10、11が配置されている。
これらのソレノイド９、10、11は、それぞれ直流電源に
より駆動され、動作条件によってソレノイド９、10、11
の発生する磁場の極性及び強さを変えることが可能であ
る。
より駆動され、動作条件によってソレノイド９、10、11
の発生する磁場の極性及び強さを変えることが可能であ
る。
尚、主磁界と同方向の磁界を発生させるソレノイド10、
11は、電子ビーム12の下流側のソレノイド11の方が、上
流側のソレノイド10よりも強い磁界（磁束密度）を発生
するようになっている。
11は、電子ビーム12の下流側のソレノイド11の方が、上
流側のソレノイド10よりも強い磁界（磁束密度）を発生
するようになっている。
さて動作時には、電子銃部１から出射した電子ビーム12
は、外部磁石７により発生した主磁界及びアノード・カ
ソー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。電子銃部１から
共振空胴部５に向かって緩やかに増大するミラー磁界の
断熱圧縮効果により、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、電子のエネルギは高
周波エネルギに変換される。共振空胴部５で相互作用を
終えた電子ビームは、外部磁場にガイドされたコレクタ
部５内壁面に衝突し、熱に変換される。そして、共振空
胴部３で発生した高周波は、出力窓部６を通って外部回
路へ導かれる。
は、外部磁石７により発生した主磁界及びアノード・カ
ソー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。電子銃部１から
共振空胴部５に向かって緩やかに増大するミラー磁界の
断熱圧縮効果により、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、電子のエネルギは高
周波エネルギに変換される。共振空胴部５で相互作用を
終えた電子ビームは、外部磁場にガイドされたコレクタ
部５内壁面に衝突し、熱に変換される。そして、共振空
胴部３で発生した高周波は、出力窓部６を通って外部回
路へ導かれる。
上記の場合、この発明ではテーパ状案内部４及びコレク
タ部５の外側にソレノイド９、10、11が配設されている
ので、第２図に示すように、テーパ状案内部４の下流端
付近及びコレクタ部５上流端付近で一旦大きく下がる磁
束密度分布（a1）を示し、その下流で逆に高い磁束密度
分布（a2）を示す。それにより、共振空胴部３の主磁界
には何等影響を与えずに、コレクタ部５で電子ビーム12
を広い範囲にわたって捕捉させることが出来る。この結
果、コレクタ部５での局部的な熱負荷を低減させること
が出来る。又、テーパ状案内部４を長くすることが可能
となり、モード変換を少なくすることも可能となる。
タ部５の外側にソレノイド９、10、11が配設されている
ので、第２図に示すように、テーパ状案内部４の下流端
付近及びコレクタ部５上流端付近で一旦大きく下がる磁
束密度分布（a1）を示し、その下流で逆に高い磁束密度
分布（a2）を示す。それにより、共振空胴部３の主磁界
には何等影響を与えずに、コレクタ部５で電子ビーム12
を広い範囲にわたって捕捉させることが出来る。この結
果、コレクタ部５での局部的な熱負荷を低減させること
が出来る。又、テーパ状案内部４を長くすることが可能
となり、モード変換を少なくすることも可能となる。
［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば、テーパ状案内部
の終端付近及びコレクタ部の入口付近で磁力線がより強
く拡散されて電子がこの付近からコレクタ壁に確実に捕
捉され、更にコレクタ部の中間部及びその下流付近では
磁束密度がむしろ高まり、電子の拡散はやや抑制されて
コレクタ部の全域でより均等に電子が捕捉される。こう
して、コレクタ部への電子ビーム入射範囲がより一層広
くなり、局部的な熱発生を緩和出来、大電力出力のジャ
イロトロン装置を得ることが出来る。
の終端付近及びコレクタ部の入口付近で磁力線がより強
く拡散されて電子がこの付近からコレクタ壁に確実に捕
捉され、更にコレクタ部の中間部及びその下流付近では
磁束密度がむしろ高まり、電子の拡散はやや抑制されて
コレクタ部の全域でより均等に電子が捕捉される。こう
して、コレクタ部への電子ビーム入射範囲がより一層広
くなり、局部的な熱発生を緩和出来、大電力出力のジャ
イロトロン装置を得ることが出来る。
第１図はこの発明の一実施例に係るジャイロトロン装置
を示す概略縦断面図、第２図はこの発明及び従来のジャ
イロトロン装置における磁束密度特性とソレノイドの位
置との関係を示す特性曲線図及び要部概略縦断面図であ
る。 １……電子銃部、２……電子ビーム導入部、３……共振
空胴部、４……テーパ状案内部、５……コレクタ部、６
……出力窓部、７……外部磁石、８……クライオスタッ
ト、９、10、11……ソレノイド。
を示す概略縦断面図、第２図はこの発明及び従来のジャ
イロトロン装置における磁束密度特性とソレノイドの位
置との関係を示す特性曲線図及び要部概略縦断面図であ
る。 １……電子銃部、２……電子ビーム導入部、３……共振
空胴部、４……テーパ状案内部、５……コレクタ部、６
……出力窓部、７……外部磁石、８……クライオスタッ
ト、９、10、11……ソレノイド。
Claims (1)
- 【請求項１】中空電子ビームを発生する電子銃部と、こ
の電子銃部の下流に配置された電子ビーム導入部と、こ
の電子ビーム導入部の下流に設けられた共振空胴部と、
この共振空胴部の下流に設けられた電子ビーム案内部
と、この電子ビーム案内部の下流に配置された円筒状の
コレクタ部とを備えてなるジャイロトロン装置におい
て、 上記コレクタ部の外側に複数のソレノイドが軸方向に沿
って所定間隔で配置され、且つこのソレノイドのうち上
記共振空胴部に近いソレノイドは共振空胴部の主磁界と
逆方向の磁界を、該ソレノイドよりもビーム下流に配置
されたソレノイドは共振空胴部の主磁界と同方向の磁界
を発生する構成であることを特徴とするジャイロトロン
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10620388A JPH0777119B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | ジャイロトロン装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10620388A JPH0777119B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | ジャイロトロン装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01276541A JPH01276541A (ja) | 1989-11-07 |
| JPH0777119B2 true JPH0777119B2 (ja) | 1995-08-16 |
Family
ID=14427606
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10620388A Expired - Lifetime JPH0777119B2 (ja) | 1988-04-28 | 1988-04-28 | ジャイロトロン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0777119B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3444999B2 (ja) * | 1994-03-17 | 2003-09-08 | 三菱電機株式会社 | ジャイロトロン装置 |
| FR2756970B1 (fr) * | 1996-12-10 | 2003-03-07 | Thomson Tubes Electroniques | Tube hyperfrequence a interaction longitudinale a cavite a sortie au dela du collecteur |
-
1988
- 1988-04-28 JP JP10620388A patent/JPH0777119B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01276541A (ja) | 1989-11-07 |
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