JPH08148082A - 直線ビームマイクロ波管の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】電子銃と遅波回路との軸合わせにおいて、寸法
精度の出しにくいセラミック部品の位置出しを容易にし
て、厳しい精度で、かつ短時間で位置を合わせる。 【構成】電子銃部１のセラミック部品１１の端部に位置
出し部品１２をろう付により取り付けた後、位置出し部
品１２の内径をウェネルト１０に軸合わせしつつ、アノ
ード８の外径に合わせて切削し、位置出し部品１２をア
ノード８に機密に嵌合させることによって、電子銃部１
を遅波回路部２の内径に対して厳しい精度で、かつ短時
間で軸合わせを行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、直線ビームマイクロ波
管の製造方法に関し、特に電子銃部と遅波回路部との軸
合せ方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波電力は、ＴＶ放送、見通し内
通信、見通し外通信、衛星通信、宇宙通信、レーダ、マ
イクロ波加熱などに種々応用されており、これらのマイ
クロ波帯で使用されるマイクロ波管には、進行波管、ク
ライストロン、マグネトロンなどがある。直線ビームマ
イクロ波管としては、主に進行波管とクライストロンが
挙げられる。マイクロ波電力の用途に応じてこれらのマ
イクロ波管の中から最適なものが選ばれるが、放送、通
信の分野では、主に進行波管およびクライストロンが送
信機の最終段増幅管として使用されている。

【０００３】これらのマイクロ波管の高性能化に対する
要求は年々厳しくなってきており、高周波数化、広帯域
化、高出力化、高安定動作化の傾向にある。高周波数、
高出力のマイクロ波管では、周波数が高くなることによ
る寸法の微細化、出力が高くなることによる電圧、電流
の増加により、異常動作によって破損する危険性が高く
なってきている。

【０００４】さて、従来の直線ビームマイクロ波管の構
造を、直線ビームマイクロ波管のひとつであるヘリック
ス型遅波回路を備えたヘリックス型進行波管の例を挙げ
て説明する。図５は、従来のヘリックス型進行波管の構
造を示す断面図である。図５に示すように、従来の直線
ビームマイクロ波管は、主として電子ビームを発生する
電子銃部１と、これより射出した電子ビームと入力信号
との相互作用で入力マイクロ波の増幅を行う遅波回路部
２、この遅波回路部２を透過した電子ビームを捕捉して
熱エネルギーに変換するコレクタ部３から構成されてい
る。また、遅波回路部２の外側には電子銃部１から出た
電子ビームを集束し、かつ遅波回路部２中をほぼ一定の
ビーム径をもって通過させるための磁界を発生する集束
磁界装置部４が設けられている。さらに、マイクロ波電
力を入力するためのマイクロ波入力部５、増幅されたマ
イクロ波電力を取り出すマイクロ波出力部６、以上の部
材を固定するためのケース７から構成されている。

【０００５】図６は従来の直線ビームマイクロ波管の電
子銃付近の詳細構造を示す断面図である。遅波回路部２
の電子銃側にはアノード８が設けられており、電子銃部
１にはカソード９、ウェネルト１０が設けられている。
カソード９から放射された電子ビームは、ウェネルト１
０で集束されながらアノード８を通過し、遅波回路部２
に入射する。遅波回路部２の内径は数ｍｍから細いもの
では０．５ｍｍ程度のものがあり、電子ビームとマイク
ロ波電力との適切な相互作用を行わせるためには、遅波
回路部２の内径に適切な太さの電子ビームを通過させな
ければならない。そのためには、カソード９およびウェ
ネルト１０を含む電子銃部１は、遅波回路部２の内径に
対して同軸度φ０．０１〜０．０６ｍｍという厳しい精
度で軸合わせされなければならない。

【０００６】また、電子銃部１と遅波回路部２の間には
通常数ｋＶ〜数十ｋＶの電位差が必要とされるため、高
耐電圧の絶縁を要する。よって両者の間には、その絶縁
耐圧の必要性、管球製造上の耐熱性、１×１０^-5Ｐａ以
下の高真空外囲器内での使用上、絶縁用のセラミック部
品１１を用いることが必須である。しかし、このセラミ
ック部品１１は、寸法精度を厳しく出すことが不可能で
あることから（寸法精度は±０．１ｍｍ程度）、従来は
スペーサ等を用いて同軸度を測定しながら位置合わせを
行い、電子銃部１と遅波回路部２の軸合わせを行ってい
た。

【０００７】具体的には、図６に示すように電子銃側の
電極間を絶縁するためのセラミック部品１１に位置出し
部品１２をスペーサ１３を介してウェネルト１０に対し
て軸合わせしつつ取り付け、位置出し部品１２をアノー
ド８に嵌合させる方法によっていた。

【０００８】軸合わせの方法としては、特開昭５９−１
４８２３４号公報には複数の共振空胴をろう付して空胴
列とした後、空胴列の外形を切削してポールピース内径
にほぼ一致した結合空胴列を得る技術が開示されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の直線ビームマイ
クロ波管では、電子銃部１と遅波回路部２との軸合わせ
の方法として、図６に示すように電子銃側の電極間を絶
縁するためのセラミック部品１１に位置出し部品１２を
スペーサ１３を介してウェネルト１０に対して軸合わせ
しつつ取り付け、位置出し部品１２をアノード８に嵌合
させる方法によっていた。

【００１０】実際には、ウェネルト１０と位置出し部品
１２との間の径方向の寸法の片寄りを３次元寸法測定器
によって測定し、セラミック部品１１と位置出し部品１
２との間に入れる、いくつかに分割されたスペーサ１３
の位置や枚数を調整していくという方法によっていた。
調整しては測定するという作業の繰り返しであり、位置
出し部品１２を取り付けるために通常１〜２時間、とき
には７〜８時間もの長い時間を必要としていた。

【００１１】また、セラミック部品１１の外径は精度良
く作ることが出来ず、径の寸法精度は±０．１ｍｍ程度
である。スペーサ１３を用いてもウェネルト１０と位置
出し部品１２との間の同軸度はφ０．１ｍｍ程度が限界
であり、電子銃部１を遅波回路部２の内径に対して同軸
度φ０．０１〜０．０６ｍｍという厳しい精度で軸合わ
せすることは不可能であった。

【００１２】従って、往々にして電子ビームを遅波回路
部２の内径に適切な径をもって通過させることが出来な
くなり、必要な出力電力が得られなくなったり、動作が
不安定になり、著しい場合には軌道が乱れた電子ビーム
が直線ビームマイクロ波管の遅波回路内璧に当たること
によって多量のガスが発生し、管内真空度劣化による短
寿命や電子ビームが遅波回路に当たることによって遅波
回路溶融による致命的な損傷を受けるという問題があっ
た。

【００１３】特開昭５９−１４８２３４号公報では、複
数の共振空胴をろう付して空胴列とした後、空胴列の外
径を切削してポールピース内径にほぼ一致した結合空胴
列を得る技術が開始されているが、これは遅波回路部の
軸に電子銃部の軸を合わせるものとは異っている。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子ビームを
発生する電子銃部と、電子ビームとマイクロ波電力との
相互作用でマイクロ波電力の増幅を行う遅波回路部と、
この遅波回路部を透過した前記電子ビームを捕捉して熱
エネルギーに変換するコレクタ部と、電子ビームを集束
するための磁界を発生する集束磁界装置部とを備え、電
子銃部と遅波回路部の軸を合わせて組立てる直線ビーム
マイクロ波管の製造方法において、電子銃部のセラミッ
ク部品の端部に精密切削可能な位置出し部品をろう付に
より取り付けた後、位置出し部品の内径をウェネルトに
軸合わせしつつ、アノードの外径に合わせて切削し、位
置出し部品をアノードに嵌合させることにより、電子銃
部と遅波回路部を軸合わせすることを特徴とする。電子
銃部と遅波回路部の内径に対して同軸度φ０．０１〜
０．０６ｍｍで軸合わせができる。

【００１５】

【実施例】図１は本発明の直線ビームマイクロ波管の第
１の実施例の電子銃付近の詳細構造を示す断面図であ
る。また、図２は本発明の直線ビームマイクロ波管の全
体構造を示す断面図である。図１に示すように電子銃部
１のセラミックス製のセラミック部品１１の端部に、は
じめアノード８の外径よりも０．２〜１ｍｍ程度小さい
内径の金属製の位置出し部品１２をろう付により取り付
ける。次に電子銃部１のセラミック部品１１にろう付さ
れた位置出し部品１２の内径をウェネルト１０に軸合わ
せしつつ、アノード８の外径に合わせて切削する。さら
に、位置出し部品１２をアノード８に機密に嵌合させる
ことによって、電子銃部１を遅波回路部２の内径に対し
て軸合わせを行う。

【００１６】この構造により、ウェネルト１０と位置出
し部品１２との間の同軸度はφ０．０１〜０．０２ｍｍ
とすることが出来、電子銃部１のウェネルト１０と遅波
回路部２の内径とは同軸度φ０．０１〜０．０６ｍｍと
いう厳しい精度で軸合わせすることが出来る。また、従
来のスペーサを用いた構造と比較して調整の必要がなく
なるため、従来の所要時間の１／４程度の短時間で容易
に軸合わせが行えるようになった。

【００１７】電子銃部１と遅波回路部２の間には通常数
ｋＶ〜数十ｋＶの電位差が必要とされるため、両者の間
には絶縁用のセラミック部品１１が用いられる。このセ
ラミック部品１１は、寸法精度を厳しく出すことが不可
能であることから（寸法精度は±０．１ｍｍ程度）、従
来はスペーサ等を用いて同軸度を測定しながら位置合わ
せを行い、電子銃部１と遅波回路部２の軸合わせを行っ
ていた。

【００１８】本発明の直線ビームマイクロ波管では、セ
ラミック部品１１に位置出し部品１２をろう付により接
合しておくことによって電子銃部１の切削を可能とし、
ウェネルト１０と位置出し部品１２との間の同軸度をφ
０．０１〜０．０２ｍｍまでにすることを実現した。こ
れにより、電子銃部１のウェネルト１０と遅波回路部２
の内径との同軸度はφ０．０１〜０．０６ｍｍという厳
しい精度が可能となり、軸合わせを行う工数を大幅に低
減することが出来た。

【００１９】本発明の直線ビームマイクロ波管の全体構
造は図２に示すように、電子ビームを発生する電子銃部
１と、これより射出された電子ビームと入力信号との相
互作用で入力マイクロ波の増幅を行う遅波回路部２、こ
の遅波回路部２を透過した電子ビームを捕捉して熱エネ
ルギーに変換するコレクタ部３から構成されている。

【００２０】また、遅波回路部２の外側には電子銃部１
から出た電子ビームを集束し、かつ遅波回路部２中をほ
ぼ一定のビーム径をもって通過させるための磁界を発生
する集束磁界装置部４が設けられている。さらに、マイ
クロ波電力を入力するためのマイクロ波入力部５、増幅
されたマイクロ波電力を取り出すマイクロ波出力部６、
以上の部材を固定するためのケース７を備えており、以
上をもって直線ビームマイクロ波管として動作するよう
に構成されている。

【００２１】尚、本実施例では直線ビームマイクロ波管
のひとつとしてヘリックス型進行波管について述べた
が、本発明は結合空胴型進行波管、クライストロン等他
の直線ビームマイクロ波管にも適用することが出来る。

【００２２】図３は本発明の直線ビームマイクロ波管の
第２の実施例の電子銃付近の詳細構造を示す断面図であ
る。この実施例は、図３に示すようにセラミック部品１
１の外径に、アノードの外径より少し小さい内径を有す
る位置出し部品１２が嵌合する構造となっている。位置
出し部品１２の内径をウェネルト１０に軸合わせしなが
ら、アノードの外形に合わせて切削し嵌合させる。この
構造により、位置出し部品１２をセラミック部品１１の
端部にろう付する際に、位置出し部品１２とセラミック
部品１１との径方向の位置出しを治具を用いずに容易に
行うことが出来る。

【００２３】図４は本発明の直線ビームマイクロ波管の
第３の実施例の電子銃付近の詳細構造を示す断面図であ
る。この実施例は、図４に示すように位置出し部品１２
の外縁部が電子銃部１と遅波回路部２とを接合するため
の部材を兼ねる構造となっている。この構造によりセラ
ミック部品１１の構造を簡素化でき、電子銃部１の構造
を簡素化することが出来るので製造が容易である。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、電子銃部
のセラミック部品の端部に位置出し部品をろう付により
取り付けた後、位置出し部品の内径をウェネルトに軸合
わせしつつ、アノードの外径に合わせて切削し、位置出
し部品をアノードに機密に嵌合させることによって、電
子銃部を遅波回路部の内径に対して厳しい精度で軸合わ
せすることを可能にした。このため、電子ビームの偏り
が少なくなり、最適な電子ビームを遅波回路部の内径に
通過させることが出来、電子ビームとマイクロ波電力と
の相互作用を良好に行うことが出来る。また、電子が遅
波回路の一部に集中して衝突する事を防止できるので、
管内真空度の劣化を防ぎ、遅波回路の損傷を防止するこ
とが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の直線ビームマイクロ波管の第１の実施
例の電子銃付近の詳細構造を示す断面図である。

【図２】本発明の直線ビームマイクロ波管の全体構造を
示す断面図である。

【図３】本発明の直線ビームマイクロ波管の第２の実施
例の電子銃付近の詳細構造を示す断面図である。

【図４】本発明の直線ビームマイクロ波管の第３の実施
例の電子銃付近の詳細構造を示す断面図である。

【図５】従来の直線ビームマイクロ波管の全体構造を示
す断面図である。

【図６】従来の直線ビームマイクロ波管の電子銃付近の
詳細構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ 電子銃部 ２ 遅波回路部 ３ コレクタ部 ４ 集束磁界装置部 ５ マイクロ波入力部 ６ マイクロ波出力部 ７ ケース ８ アノード ９ カソード １０ ウェネルト １１ セラミック部品 １２ 位置出し部品 １３ スペーサ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子ビームを発生する電子銃部と、前記
   電子ビームとマイクロ波電力との相互作用でマイクロ波
   電力の増幅を行う遅波回路部と、この遅波回路部を透過
   した前記電子ビームを捕捉して熱エネルギーに変換する
   コレクタ部と、前記電子ビームを集束するための磁界を
   発生する集束磁界装置部とを備え、前記電子銃部と遅波
   回路部の軸を合わせて組立てる直線ビームマイクロ波管
   の製造方法において、前記電子銃部のセラミック部品の
   端部に精密切削可能な位置出し部品をろう付により取り
   付けた後、該位置出し部品の内径をウェネルトに軸合わ
   せしつつ、アノードの外径に合わせて切削し、前記位置
   出し部品を前記アノードに嵌合させることにより、前記
   電子銃部と前記遅波回路部を軸合わせすることを特徴と
   する直線ビームマイクロ波管の製造方法。