JPH09274865A

JPH09274865A - 周期磁界集束進行波管

Info

Publication number: JPH09274865A
Application number: JP8396196A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Nakazato; 好夫中里
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-04-05
Filing date: 1996-04-05
Publication date: 1997-10-21
Anticipated expiration: 2016-04-05
Also published as: JP2850842B2

Abstract

(57)【要約】【課題】リップル率の低い電子ビームを有する周期磁
界集束進行波管を提供すること。【解決手段】磁気回路の永久磁石の磁界周期を、近軸
方程式から導かれるリップル率が２．５％〜５．０％と
なる範囲に設定したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、周期磁界集束進行
波管に関し、特に、電子ビームを集束する機構を備えた
周期磁界集束装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】周期磁界集束進行波管の１従来例を電子
ビーム軸を含む面の断面である図５に示す。図５中、電
子銃は陰極５０１、電子ビーム形成電極５０２、陽極５
０３によって構成され、電子ビーム５０４を射出整形す
る。５０５は強磁性体磁極、５０６は永久磁石、５０７
は真空封止及び磁極５０５を支持するスペーサであり、
これらによって磁気回路が構成される。５０８は、電子
ビームと相互作用する電磁波を電子ビームとほぼ同等の
速度で電子銃側からコレクタ側へ伝搬させる遅波回路で
あり、管軸に対して役１２０゜に配置された３本の誘電
体支柱５１０によって機械的に支持されている。また遅
波回路５０８への電磁波の入出力は同軸管５０９を介し
て行われる。５１１は相互作用の終った電子ビームを回
収するコレクタである。

【０００３】進行波管は、微小高周波電力を入力し、直
流速度で走行する電子ビームとの相互作用を起こすこと
によって、電子ビームの運動エネルギーを高周波エネル
ギーに変換する高周波増幅装置である。そこで電子ビー
ムが遅波回路の途中で遅波回路に衝突してしまうと、電
子ビームの持つ運動エネルギーは、高周波エネルギーで
はなく、熱エネルギーに変換されてしまうために進行波
管の動作効率が低下してしまう。また、遅波回路上で局
部的に熱が発生すると、遅波回路の溶断等の不具合を誘
発し、ついには進行波管としての動作が不可能となって
しまう。

【０００４】上記の様な不具合の発生を防止し、なおか
つ効率良く電子ビームの持つ運動エネルギーを高周波エ
ネルギーに変換するためには、全ての電子ビームが遅波
回路を透過し、コレクタに到達することが必要となる。
この必要性を満たすためには、磁気回路の計設が重要に
なる。電子ビームは個々の電子が負電荷を持つために、
クーロン力による反発力が生じ、走行距離に沿ってその
直径が拡がっていく。

【０００５】そこで磁気回路によって適当な磁場を電子
ビームに印加し、これによって電子ビームに回転方向速
度を発生させて、拡がりを抑制して集束させることが行
われている。進行波管では、小型化による持ち運びの手
軽さや、運用上の容易さ等の理由で、磁気回路には永久
磁石を使用した周期磁界が用いられる。

【０００６】周期磁界集束進行波管の磁気回路断面の１
例を図６に示す。中心部に、遅波回路挿入及び電子ビー
ム透過のための穴のあいた円板状の強磁性体磁極５０５
の間に、リング状の永久磁石が、その磁性を交互に反転
させながら設置されている。この構成により、中心軸上
では図７に示すような磁界分布が発生する。ここで、周
期磁界集束進行波管の磁気回路の設計は、電子ビームの
電流値や加速電圧、及びビーム直径に対して図７に示す
磁界周期Ｌと中心軸上磁束密度の尖頭値Ｂ₀を最適値に
設定することによって行われる。従来技術では、磁界周
期Ｌと中心軸上磁束密度の尖頭値Ｂ₀は、電子ビームが
中心軸のごく近傍を通過すると仮定することによって得
られる近軸理論と経験則に基づいて決められていた。こ
こで従来技術での磁界周期Ｌの決定法について説明す
る。電子ビームが中心軸のごく近傍を通過することを仮
定することによって得られる電子ビームの径方向の運動
方程式は、一般に近軸方式と呼ばれる。この近軸方程式
によると電子ビームのリップル率Ｒを、

【０００７】

【数２】で定義すると、リップル率Ｒが最小となる条件での最小
電子ビーム半径Ｒ_minは、

【０００８】

【数３】で表される。なお、

【０００９】

【数４】である。ここでＢ₀は中心軸上磁束密度の尖頭値（Ｗｂ
／ｍ²）、Ｌは磁界周期（ｍ）、πは円周率、Ｖは電位
（Ｖ）、Ｗｐはプラズマ角周波数（Ｈｚ）、ｒ_avは平均
電子ビーム半径、｜ρ｜はｒ_avで定義した空間電荷密度
（ｃｏｕｌ／ｍ³）、ε₀は真空中の誘電率（ｃｏｕｌ／
ｍ）、ηは電子の比電荷（ｃｏｕｌ／ｋｇ）である。磁
気回路を設計する際に、リップル率Ｒが小さいことは良
好な電子ビーム透過特性が得られることを意味してお
り、電子ビームが入射角を持たずに周期磁界で構成され
た磁気回路中に入射したときの（１）式で定義されたリ
ップル率は、

【００１０】

【数５】で与えられることが近軸方程式から導かれる。ここで
（６）式はα、βの関数であり、（３）式と（４）式よ
りα、βはいずれも磁界周期Ｌの関数であるが、リップ
ル率Ｒと磁界周期Ｌがともに正の値から零までとなる範
囲では、磁界周期Ｌの減少に伴ってリップル率Ｒは減少
する。すなわち、磁界周期Ｌを小さくすれば、リップル
率の低い電子ビームが得られると考えられていた。

【００１１】また、従来技術では中心軸上磁束密度の尖
頭値Ｂ₀は次の様に決定される。

【００１２】近軸方程式の導出と同じく、電子ビームが
遅波回路の中心軸のごく近傍を通過することと、電子ビ
ームが適正な回転速度と直径を持って周期磁界中に入射
するという仮定の下では、電子ビームを集束するために
必要な最小の中心軸上磁束密度としてブリルアン集束磁
界Ｂ_bが算出される。しかし実際には電子ビームは、電
子銃部の陰極から射出する際に、熱電子放出の原理に従
うために陰極温度に対応した熱速度を持つので、適正な
回転速度と直径を持つことが困難となる。そこで、中心
軸上磁束密度の尖頭値Ｂ₀は、（３）式のαの値を増加
させ、リップル率を増大させない範囲で、熱速度による
回転速度と直径の乱れが生じても電子ビームが集束でき
る様に、経験則から、電子ビームの直径によらず一律に
ブリルアン集束磁界の

【００１３】

【外１】倍の範囲に設定していた。以下に、従来例の具体的な説
明を述べる。

【００１４】特開昭５９−２２８３４４号公報には遅波
回路であるらせんの内径が２ｍｍ以下であり、磁界周期
をＬとし、らせんの外側の半径と内側の半径の和を２で
割った値の２／３をｒ₀としたときＬ／ｒ₀≦３０が成り
立つことを磁界周期の設定条件とする技術が開示されて
いる。これは電子ビーム透過調整時に電子ビーム軌道が
非常に乱れることを前提として電子ビームが周期磁界装
置への入射時に入射角５°を持つという仮定の基で
（６）式で表されたリップル率Ｒに、入射角が存在する
ことによるリップル率の増加分を追加した、

【００１５】

【数６】によって得られる結果から導かれた技術である。ここ
で、

【００１６】

【外２】はそれぞれ、ｚ＝０の位置での電子ビーム半径（ｍ）、
電子ビームの傾き（ｒａｄ）である。ｒ_av＝ｒ₀とした
とき、リップル率が５０％以下ならば電子ビームの山が
ヘリックスに衝突することはない。従ってリップル率と
αの関係をＬ／ｒ _avをパラメータとして示した図８にお
いてＬ／ｒ_avが３０以下ならばリップル率が５０％以下
となることから、Ｌ／ｒ₀≦３０と設定している。
（７）式から明らかなように、磁界周期Ｌが小さければ
小さいほどリップル率は低下する。近軸理論に基づく限
り、周期磁界への電子ビームの入射角度が、０度を含め
て何度であろうと、磁界周期Ｌが小さいほどリップル率
が小さくなることに変わりない。

【００１７】また、特開昭６３−２９１３４０号公報に
は、当該公報中に記載の図である図９に示す様に、出力
側１０〜３０％の範囲の磁界周期が、入力側または中間
部の磁界周期の８０〜９５％範囲に設定される技術が開
示されている。この技術の理論的背景も近軸方程式から
説明される。高周波と相互作用を行い、その運動エネル
ギーを高周波エネルギーに変換しつつ進行していく電子
ビームは、出力側付近では運動エネルギーが減少してい
るために電子ビームの電位は、入力側への入射時よりも
低下していることになる。つまり（３）式で電位Ｖの値
が小さくなるために、入力側よりもαの値が増加し、リ
ップル率Ｒが大きくなってしまう。そこで電位Ｖの低下
によるαの増加を相殺するために磁界周期Ｌを小さくす
るという技術である。

【００１８】また、特開平３−２０８２３３号公報に
は、当該公報中に記載の図である図１０に示す様に、磁
気回路の途中で高周波の入出力のため等の理由から磁気
回路の途中の半周期分だけ、周期を長くする必要がある
時、その半周期の中心軸上磁束密度の尖頭値を、他の周
期の磁束密度の尖頭値よりも５０〜２００Ｇａｕｓｓ低
く設定する技術が開示されている。この技術的背景も近
軸方式によって説明がなされる。局部的に周期Ｌが増加
することにより（３）式、（４）式のα、βの値が変化
するために、長くした半周期の前後で、（２）式で表さ
れる最小ビーム半径が不連続になってしまう現象を、中
心軸上磁束密度の尖頭値を低下することによって解消さ
せる技術である。その際の中心軸上磁束密度の尖頭値の
低下の範囲が５０〜２００ｇａｕｓｓに設定されるとい
うことである。

【００１９】このように従来技術に於いて、磁界周期Ｌ
と中心軸上磁束密度の尖頭値Ｂ₀は全て、近軸理論と経
験則によって決定される技術であった。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の技術に
おいては以下に記すような問題点がある。

【００２１】第１の問題点は、従来の技術は近軸理論に
基づいているので磁界周期が小さいほど、リップル率が
低減できると考えて磁界周期を小さくしすぎてしまい、
却ってリップル率の大きな電子ビームを形成してしまう
ことである。

【００２２】その理由は、近軸理論には、近似が多く含
まれており、周期磁界の軸方向成分と径方向成分は、中
心軸から離れるに従って、その強度が増大する分布を持
つという現実を考慮に入れていないためである。

【００２３】第２の問題点は、従来の技術において、中
心軸上の磁束密度の尖頭値を、電子ビームの直径によら
ず一律に、ブリルアン集束磁界の

【００２４】

【外３】倍の範囲に設定すると、電子ビームの直径が大きな場
合、電子ビームの最外層での磁束密度が大きくなりす
ぎ、リップル率が増大してしまうことである。

【００２５】その理由は、中心軸上磁束密度を設定する
際に、近軸理論と経験則を使用していたために、周期磁
界の半径方向の分布を考慮していなかったからである。

【００２６】本発明は上述したような従来の技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであって、リップル率の
低い電子ビームを有する周期磁界集束進行波管を提供す
ることを目的とする。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本発明の周期磁界集束進
行波管は、磁気回路の磁界周期が、近軸方程式から導か
れるリップル率が２．５％〜５．０％となる範囲に設定
された磁気回路を有する。

【００２８】また、電子ビームの直径が２ｍｍ以上の周
期磁界集束進行波管において、磁気回路の中心軸上磁束
密度の尖頭値Ｂ₀を、電子ビームを集束するために必要
な最小の磁束密度であるブリルアン集束磁界Ｂ_bに対し
て

【００２９】

【数７】の範囲に設定された磁気回路を有する。

【００３０】「作用」上記のように構成される本発明に
おいては、磁界周期を実際の電子ビームのリップル率が
最小となる範囲に設定できるので、良好な電子ビーム透
過特性を持つ周期磁界集束進行波管が得られる。

【００３１】また、中心軸上磁束密度の尖頭値が、従来
よりも低い値に設定される。このために、電子ビームの
直径が大きな場合には、電子ビームの最外部の電子に対
して良好な磁界が印加されるので、リップル率が低減さ
れ、良好な電子ビーム透過特性を持つ周期磁界集束進行
波管が得られる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実
施例を要部構成を示す断面図である。図１に示す構成は
図６に対応する磁気回路の部分であり、図１中の強磁性
体磁極５、永久磁石６、スペーサ７、遅波回路８および
誘電体支柱１０のそれぞれは図５中の強磁性体磁極５０
５、永久磁石５０６、スペーサ５０７、遅波回路５０８
および誘電体支柱５１０と同様に構成されたものであ
り、設定値のみを変更したものである。この他の構成は
図５に示したものと同様であるために説明は省略し、本
実施例の要部となる部分の構成および作用について説明
する。

【００３３】本実施例は、周期磁界集束進行波管の磁気
回路の磁界周期を、近軸方程式から導かれるリップル率
が、２．５％〜５．０％となる範囲に設定している。

【００３４】このような磁界周期でリップル率の低い磁
気回路が構成できる理由を説明する。電界ベクトルＥと
磁界ベクトルＢが存在する空間を電荷−ｅの電子が速度
ベクトルｖで運動する時、電子に働く力はローレンツ力
であり、相対論を考慮した運動方程式は

【００３５】

【数８】で表される。なお、

【００３６】

【数９】である。ここでｒは相対論係数、ｍ₀は電子の静止質量
（ｋｇ）ｅは電子の電荷（ｃｏｕｌ）、ｃは光速であ
る。（８）式を円筒座標系ｒ−φ−Ｚのもとで、加速度
の各座標成分を求めると

【００３７】

【数１０】となる。ここでＥ_r、Ｅφ、Ｅ_zは電界ベクトルＥの各座
標成分（Ｖ／ｍ）Ｂ_r、Ｂφ、Ｂ_zは磁界ベクトルＢの各
座標成分（Ｗｂ／ｍ）、ｒは電子の半径方向位置
（ｍ）、

【００３８】

【外４】は速度ベクトルｖの各座標成分（ｍ／ｓ）、

【００３９】

【外５】は加速度ベクトルの各座標成分である。特に、

【００４０】

【外６】はφ方向速度として

【００４１】

【外７】で定義している。

【００４２】（１０）〜（１２）式は近軸理論に基づく
近似を含まない厳密な式であり、この微分方程式を解く
ことによって電子ビームの軌道が決定される。特に電子
ビームのリップル率は、（１）式に示す様に、電子ビー
ムのｒ座標位置で定義されるために、（１０）式の微分
方程式を解くことができればリップル率を解析的に求め
ることができる。しかし、（１０）式は全ての座標方向
の速度成分を含み、かつ、Ｚ方向磁界Ｂ_Zは半径方向座
標ｒが大きくなるのに従って増加する分布を持っている
ことを考慮すると、電子ビームの半径方向座標ｒに関す
る解析的な方程式を得ることは不可能で、計算機による
数値解析によってのみ解を得ることができる。そこで、
厳密な微分方程式を計算機による数値解析を行って解い
た結果得られたリップル率と近軸方程式から得たリップ
ル率には差が生じる。近軸方程式から得たリップル率
は、磁界周期を小さくするに従って、限りなく零に近づ
く結果となる。図２に３種類の電子ビーム直径に関し、
磁界周期の変化に対するリップル率の変化を、近軸方程
式から求めた結果と計算機による数値計算によって厳密
な微分方程式を解いた結果を合せて、示す。図２から分
かるように厳密な微分方程式から得られた結果による
と、リップル率が最小になる磁界周期には必ず最適値が
存在する。これは磁界周期を小さくしていくと、周期磁
界のビーム進行方向成分Ｂｚと半径方向磁界成分Ｂｒ
が、中心軸から電子ビームの半径方向に離れた位置で
は、中心軸上の値よりも顕著に大きくなっていくという
理由による。厳密な微分方程式を計算機で解いた結果、
図２に示すように、リップル率を最小にする磁界周期は
近軸方程式から得られるリップル率が２．５％〜５．０
％の範囲となる磁界周期内に収まることが明らかになっ
た。

【００４３】次に、本発明の第２の実施例について図面
を参照して説明する。図３を参照すると、本発明の第２
の実施例は、電子ビームの直径が２ｍｍ以上である周期
磁界集束進行波管の磁気回路の中心軸上磁束密度の尖頭
値Ｂ₀を、電子ビームを集束するために必要な中心軸上
磁束密度であるブリルアン集束磁界Ｂ_bに対して、

【００４４】

【数１１】の範囲に設定している。

【００４５】このような中心軸上磁束密度の尖頭値でリ
ップル率の低い磁気回路が構成できる理由を説明する。
中心軸に関して軸対称である周期磁界集束進行波管の磁
気回路を構成する周期磁界の、電子ビームの進行方向成
分の中心軸上の磁束密度Ｂ_Z（Ｏ，Ｚ）は正弦的に変化
すると仮定すると、

【００４６】

【数１２】で表される。ここでｚは、電子ビームの進行方向位置で
ある。周期磁界の電子ビームの進行方向成分Ｂ_zを（１
３）式を適用して中心軸に関するテーラー展開を行い６
次の微分項まで考慮すると、任意の進行方向位置Ｚと半
径方向位置ｒに於いて、

【００４７】

【数１３】が得られる。また、

【００４８】

【外８】であることから、任意の進行方向位置Ｚと半径方向位置
ｒにおける周期磁界の電子ビームの半径方向成分Ｂｒ
は、

【００４９】

【数１４】で表される。

【００５０】ここで、有限の直径を持つ電子ビームは、
半径方向に層状に分割が可能であること仮定する。これ
は電子ビームの軌道解析に、頻繁に使用される仮定であ
り不自然なことではない。この仮定によると、電子ビー
ムには必ず中心軸近傍を通過する層が存在するために、
電子ビームを集束するために必要な中心軸上磁束密度の
尖頭値Ｂ₀は、ブリルアン集束磁界Ｂ_bが実効値であるこ
とから、周期磁界の磁束密度の尖頭値としては

【００５１】

【外９】以上に設定する必要がある。また、この仮定により、電
子ビームのリップル率を決定するのは最外層の電子ビー
ム軌道であることになる。この時、最外層の電子ビーム
の半径方向位置は零以外の有限の値を持つために、（１
４）式から分かるように、最外層の電子ビームに作用す
る電子ビームの進行方向磁束密度Ｂ_zは中心軸上よりも
大きくなっている。また、（１５）式から分かるよう
に、最外層の電子ビームには半径方向の磁束密度Ｂｒも
作用する。図４（ａ）（ｂ）に周期磁界の周期を１０ｍ
ｍ、１４ｍｍとした時の電子ビーム直径に対する、最外
層の電子ビームに作用する、進行方向磁束密度Ｂ_Zの中
心軸上の値からの増加の割合を示す。図４から分かる様
に、電子ビームの直径が２ｍｍ以上となる範囲では、最
外層の電子ビームに作用する進行方向磁束密度Ｂ_Zの増
加の割合は急激に大きくなる。また、進行方向磁束密度
Ｂ_Zの増加は、同時に半径方向の磁束密度Ｂ_Zの増加を意
味している。図２を参照すると、電子ビームの直径が２
ｍｍの時には、それよりも電子ビームの直径が小さい２
例に比べて、計算機による数値計算を行い厳密な微分方
程式を解いて得られたリップル率が、近軸方程式から得
られたリップル率よりも掛け離れて大きくなっている。
これは、電子ビームの直径が大きくなるのにつれて、近
軸方程式を得るために仮定した、電子ビームが中心軸の
ごく近傍を通過するという条件から外れていくために、
電子ビームに対して、中心軸上の磁束密度よりも大きな
進行方向磁束密度Ｂ_zと、半径方向磁束密度Ｂ_rが作用す
るという理由のためである。中心軸上磁束密度の尖頭値
Ｂ₀の値をパラメータとして計算機による解析を行った
結果、電子ビームの直径が２ｍｍを越える場合、リップ
ル率を１０％以下にするためには、中心軸上磁束密度の
尖頭値Ｂ₀を

【００５２】

【外１０】以下にする必要のあることが分かった。ＰＰＭ集束にお
ける尖頭値Ｂ₀の理論的な最小値は

【００５３】

【外１１】であるから、結局Ｂ₀は

【００５４】

【数１５】の範囲に設定しなければならない。

【００５５】本実施例のように構成される周期磁界集束
進行波管の場合、リップル率は図１に示した例でいう
と、永久磁石６の配置間隔を調整することにより調節さ
れ、また、尖頭値Ｂ₀は永久磁石６の磁化の強さにより
決定されるもので、本実施例における永久磁石６の強さ
および配置は近軸方程式から得られるリップル率が２．
５％〜５．０％の範囲となる磁界周期内に収まるととも
に尖頭値Ｂ₀に関する上記の関係式を満たすように選択
されている。

【００５６】

【発明の効果】本発明は以上説明したように構成されて
いるので、以下に記載するような効果を奏する。

【００５７】第１の効果は、磁気回路の永久磁石の磁界
周期を、近軸方程式から導かれるリップル率が２．５〜
５．０％となる範囲に設定することにより実際の電子ビ
ームに於いてリップル率がほぼ最小となる磁界周期を設
定できることである。これにより磁界周期を短くしすぎ
て却ってリップル率を悪化させることがない。

【００５８】その理由は、厳密な微分方程式を数値解析
によって解いた結果、最小なリップル率をあたえる磁界
周期は、近軸方程式から得られるリップル率が２．５〜
５．０％となる磁界周期の範囲内にあり、この範囲内設
定すれば、ほぼ最小なリップル率が得られるからであ
る。

【００５９】第２の効果は、電子ビームの直径が２ｍｍ
以上の場合、中心軸上磁束密度の尖頭値を、

【００６０】

【数１６】の範囲に設定することにより、電子ビームの最外層に作
用する磁束密度を適正化し、リップル率を低く抑えるこ
とである。これによりＫＷ級の大出力進行波管やＳ帯以
下の低周波数進行波管のように電子ビーム直径が太くな
る場合に、リップル率の小さい良好な電子ビームを得る
ことができる。

【００６１】その理由は、周期磁界の軸方向成分は、中
心軸上よりも、中心軸から半径方向に離れた方が強度が
大きくなる分布を持っている。このために、電子ビーム
の直径が大きい場合には中心軸上の磁束密度を下げるこ
とによって、電子ビームの最外部の電子に適正な磁界が
印加できるからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す周期磁界集束進行
波管の磁気回路部の部分断面図である。

【図２】（ａ）は電子ビーム直径が０．５ｍｍのときの
近軸方程式と厳密方程式の双方から得られたリップル率
と磁界周期の関係を示すグラフ、（ｂ）は電子ビーム直
径が０．８ｍｍのときの近軸方程式と厳密方程式の双方
から得られたリップル率と磁界周期の関係を示すグラ
フ、（ｃ）は電子ビーム直径が２．０ｍｍのとき、近軸
方程式と厳密方程式の双方から得られたリップル率と磁
界周期の関係を示すグラフである。

【図３】本発明の他の実施例に於いて周期磁界集束進行
波管の磁気回路の中心軸上磁束密度の尖頭値Ｂ₀をブリ
ルアン集束磁界の

【外１２】の間に設定したことを示すグラフである。

【図４】（ａ）は磁界周期が１０ｍｍのとき、電子ビー
ム直径に対する最外層の電子ビームに作用する軸方向磁
束密度Ｂ_Zの増加割合を示すグラフ、（ｂ）は磁界周期
が１４ｍｍのとき、電子ビーム直径に対する最外層の電
子ビームに作用する軸方向磁束密度Ｂ_Zの増加割合を示
すグラフである。

【図５】周期磁界集束進行波管の断面図である。

【図６】従来の周期磁界集束進行波管の磁気回路部の部
分断面図である。

【図７】従来の周期磁界集束進行波管の磁気回路の中心
軸上磁束密度分布図である。

【図８】横軸にα、縦軸にリップル率Ｒをとり、Ｌ／ｒ
_avをパラメータとして周期磁界へ５度の角度で入射した
電子ビームの安定性を表すグラフである。

【図９】出力側の磁界周期を小さくした磁気回路の中心
上磁束密度の分布を表す図である。

【図１０】（ａ）は磁気回路の半周期を他より大きくし
た時の断面図、（ｂ）は電子ビーム半径、（ｃ）は中心
軸上磁束密度の分布を表す図である。

【符号の説明】

５強磁性体磁極６永久磁石７スペーサ８遅波回路１０誘電体支柱

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁気回路の永久磁石の磁界周期を、近軸
方程式から導かれるリップル率が２．５％〜５．０％と
なる範囲に設定したことを特徴とする周期磁界集束進行
波管。
【請求項２】請求項１記載の周期磁界集束進行波管に
おいて、電子ビームの直径が２ｍｍ以上であり、磁気回路の永久
磁石の中心軸上磁束密度の尖頭値Ｂ₀が、電子ビームを
集束するために必要な最小の磁束密度であるブリルアン
集束磁界Ｂ_bに対して、【数１】となる範囲に設定したことを特徴とする周期磁界集束進
行波管。