JPH11135029A - ジャイロトロン - Google Patents
ジャイロトロンInfo
- Publication number
- JPH11135029A JPH11135029A JP30045897A JP30045897A JPH11135029A JP H11135029 A JPH11135029 A JP H11135029A JP 30045897 A JP30045897 A JP 30045897A JP 30045897 A JP30045897 A JP 30045897A JP H11135029 A JPH11135029 A JP H11135029A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gyrotron
- output window
- output
- electron gun
- resonant cavity
- 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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- Microwave Tubes (AREA)
- Waveguide Connection Structure (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】この発明は、出力窓の周波数帯域特性が著しく
改善されると共に、高周波損失による温度上昇および熱
応力が抑制されるジャイロトロンを提供することを目的
とする。 【解決手段】この発明のジャイロトロンは、電子ビーム
を発生する電子銃部１と、この電子銃部の下流に設けら
れた共振空胴部３と、この共振空胴部の下流に配置され
たコレクタ部１０と、共振空胴部で発生された電磁波を
透過する誘電体出力窓８を有する出力部９とを備えてな
り、更に出力窓８の表面にダイヤモンド層１５が形成さ
れてなることにより、上記の目的を達成することが出来
る。
改善されると共に、高周波損失による温度上昇および熱
応力が抑制されるジャイロトロンを提供することを目的
とする。 【解決手段】この発明のジャイロトロンは、電子ビーム
を発生する電子銃部１と、この電子銃部の下流に設けら
れた共振空胴部３と、この共振空胴部の下流に配置され
たコレクタ部１０と、共振空胴部で発生された電磁波を
透過する誘電体出力窓８を有する出力部９とを備えてな
り、更に出力窓８の表面にダイヤモンド層１５が形成さ
れてなることにより、上記の目的を達成することが出来
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明はジャイロトロンに
係わり、特にその出力部の改良に関する。
係わり、特にその出力部の改良に関する。
【０００２】
【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
用されている。
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
用されている。
【０００３】図２に現在主流になりつつあるモード変換
器内蔵型ジャイロトロンの概略構造を示す。これは、中
空電子ビームを発生する電子銃部１と、この電子銃部１
の下流に配置されて内壁が次第に径小となるテーパ状ビ
ームトンネル部２と、このビームトンネル部２の下流に
設けられ螺旋運動をする電子ビ−ムと相互作用を行なう
共振空胴部３と、この共振空胴部３の下流に設けられた
モード変換器４および反射鏡５，６，７と、この反射鏡
５，６，７の下流に配置され相互作用を行なった後の電
子ビームを捕捉する円筒状のコレクタ部１０と、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、出
力導波管９ａに気密封止された誘電体セラミックス板か
らなる出力窓８を有する出力部９と、中空電子ビームに
螺旋運動を与える外部磁石１１，１２により構成されて
いる。
器内蔵型ジャイロトロンの概略構造を示す。これは、中
空電子ビームを発生する電子銃部１と、この電子銃部１
の下流に配置されて内壁が次第に径小となるテーパ状ビ
ームトンネル部２と、このビームトンネル部２の下流に
設けられ螺旋運動をする電子ビ−ムと相互作用を行なう
共振空胴部３と、この共振空胴部３の下流に設けられた
モード変換器４および反射鏡５，６，７と、この反射鏡
５，６，７の下流に配置され相互作用を行なった後の電
子ビームを捕捉する円筒状のコレクタ部１０と、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、出
力導波管９ａに気密封止された誘電体セラミックス板か
らなる出力窓８を有する出力部９と、中空電子ビームに
螺旋運動を与える外部磁石１１，１２により構成されて
いる。
【０００４】動作時には、電子銃部１から射出された中
空電子ビームは、外部磁石１１，１２の形成する磁場に
沿ってビームトンネル部２を通って共振空胴部３に入射
される。共振空胴部３では電子ビームのエネルギーが、
電磁波のエネルギーに変換されることにより大電力電磁
波を発振する。発振した電磁波は、反射鏡５，６，７に
より伝送され出力部９より外部へ出力される。図中の符
号１３が出力電磁波ビームである。
空電子ビームは、外部磁石１１，１２の形成する磁場に
沿ってビームトンネル部２を通って共振空胴部３に入射
される。共振空胴部３では電子ビームのエネルギーが、
電磁波のエネルギーに変換されることにより大電力電磁
波を発振する。発振した電磁波は、反射鏡５，６，７に
より伝送され出力部９より外部へ出力される。図中の符
号１３が出力電磁波ビームである。
【０００５】ところで、ジャイロトロンの出力窓８は、
従来、図３（ａ）に示すように、１枚の誘電体板（例え
ばアルミナ、ベリリア、セラミックス、サファイア）の
端部を冷却するシングル・ディスク構造、あるいは同
（ｂ）に示すように、より高周波数，高出力，長パルス
動作では２枚の誘電体板の間に低誘電損失冷却媒体１４
を流し、誘電体窓の面を冷却するダブル・ディスク構造
のものが用いられてきた。
従来、図３（ａ）に示すように、１枚の誘電体板（例え
ばアルミナ、ベリリア、セラミックス、サファイア）の
端部を冷却するシングル・ディスク構造、あるいは同
（ｂ）に示すように、より高周波数，高出力，長パルス
動作では２枚の誘電体板の間に低誘電損失冷却媒体１４
を流し、誘電体窓の面を冷却するダブル・ディスク構造
のものが用いられてきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上説明した従来技術
によると、ジャイロトロンの動作周波数が高くなるにつ
れ、出力窓の周波数帯域特性が狭くなる。この発明は、
出力窓の周波数帯域特性が著しく改善されると共に、高
周波損失による温度上昇および熱応力が抑制されるジャ
イロトロンを提供することを目的とする。
によると、ジャイロトロンの動作周波数が高くなるにつ
れ、出力窓の周波数帯域特性が狭くなる。この発明は、
出力窓の周波数帯域特性が著しく改善されると共に、高
周波損失による温度上昇および熱応力が抑制されるジャ
イロトロンを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明は、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設けられ
た共振空胴部と、この共振空胴部の下流に配置されたコ
レクタ部と、共振空胴部で発生された電磁波を透過する
誘電体出力窓を有する出力部とを備えてなり、更に出力
窓の表面にダイヤモンド層が形成されてなるジャイロト
ロンである。
を発生する電子銃部と、この電子銃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配置されたコ
レクタ部と、共振空胴部で発生された電磁波を透過する
誘電体出力窓を有する出力部とを備えてなり、更に出力
窓の表面にダイヤモンド層が形成されてなるジャイロト
ロンである。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、この発明
の一実施の形態を詳細に説明する。この発明はジャイロ
トロンの出力部を改良したもので、出力部についてのみ
説明する。即ち、この発明によるジャイロトロンの出力
部は図１（ａ），（ｂ）に示すように構成され、従来例
（図２および図３）と同一部分は同一符号で表わす。
尚、図１の（ａ）は出力窓がシングル・ディスク構造の
場合を示し、（ｂ）は出力窓がダブル・ディスク構造の
場合を示している。
の一実施の形態を詳細に説明する。この発明はジャイロ
トロンの出力部を改良したもので、出力部についてのみ
説明する。即ち、この発明によるジャイロトロンの出力
部は図１（ａ），（ｂ）に示すように構成され、従来例
（図２および図３）と同一部分は同一符号で表わす。
尚、図１の（ａ）は出力窓がシングル・ディスク構造の
場合を示し、（ｂ）は出力窓がダブル・ディスク構造の
場合を示している。
【０００９】シングル・ディスク構造の場合は、例えば
サファイア又はアルミナ、ベリリアのような誘電体板か
らなる出力窓８の両面に、ダイヤモンド層１５が例えば
コーティングにより付着されている。又、ダブル・ディ
スク構造の場合は、誘電体板からなる出力窓８，８のそ
れぞれ片面（表面）にダイヤモンド層１５，１５が例え
ばコーティングにより付着されている。
サファイア又はアルミナ、ベリリアのような誘電体板か
らなる出力窓８の両面に、ダイヤモンド層１５が例えば
コーティングにより付着されている。又、ダブル・ディ
スク構造の場合は、誘電体板からなる出力窓８，８のそ
れぞれ片面（表面）にダイヤモンド層１５，１５が例え
ばコーティングにより付着されている。
【００１０】この時、出力窓８の周波数マッチング条件
は、 シングル・ディクス構造の場合 β１・ｔ１＝（ｎ１＋１／２）π ： ダイヤモンド β２・ｔｒ＝ｎ２・π ： セラミックス（例、アルミナ） ダブル・ディスク構造の場合 β１・ｔ１＝（ｎ１＋１／２）π ： ダイヤモンド β２・ｔ２＝（ｎ２−１／２）π ： セラミックス（例、サファイア） β３・ｔ３＝ｎ３・π ： 冷却媒体（例、ＦＣ−７５） である。βは伝播定数、ｔは厚み、ｎは整数である。
は、 シングル・ディクス構造の場合 β１・ｔ１＝（ｎ１＋１／２）π ： ダイヤモンド β２・ｔｒ＝ｎ２・π ： セラミックス（例、アルミナ） ダブル・ディスク構造の場合 β１・ｔ１＝（ｎ１＋１／２）π ： ダイヤモンド β２・ｔ２＝（ｎ２−１／２）π ： セラミックス（例、サファイア） β３・ｔ３＝ｎ３・π ： 冷却媒体（例、ＦＣ−７５） である。βは伝播定数、ｔは厚み、ｎは整数である。
【００１１】上式より算出した周波数帯域特性を図４
（シングル・ディクス構造の場合）、図５（ダブル・デ
ィスク構造）に示す。各図において、それぞれＡが従来
の場合、Ｂがダイヤモンド層１５を形成した場合であ
る。ダイヤモンド層１５の形成により周波数帯域特性が
改善される。ダイヤモンドは誘電率が５．６８と出力窓
８のセラミックス（サファイア９．４）より小さく、周
波数帯域特性が改善される。一般に、誘電率が出力窓８
のセラミックスより小さい物質であれば、周波数帯域特
性は改善される。ダイヤモンドは強度が強く、熱伝導率
が大きく、誘電損失率が小さいので、高周波損失による
温度上昇、熱応力の抑制の面で優れている。
（シングル・ディクス構造の場合）、図５（ダブル・デ
ィスク構造）に示す。各図において、それぞれＡが従来
の場合、Ｂがダイヤモンド層１５を形成した場合であ
る。ダイヤモンド層１５の形成により周波数帯域特性が
改善される。ダイヤモンドは誘電率が５．６８と出力窓
８のセラミックス（サファイア９．４）より小さく、周
波数帯域特性が改善される。一般に、誘電率が出力窓８
のセラミックスより小さい物質であれば、周波数帯域特
性は改善される。ダイヤモンドは強度が強く、熱伝導率
が大きく、誘電損失率が小さいので、高周波損失による
温度上昇、熱応力の抑制の面で優れている。
【００１２】尚、ダイヤモンド層１５の厚さは、薄いほ
ど広い周波数帯域特性が得られ、厚いほど熱伝導又は冷
却が良好になるので、適当な厚さにするが、実用上は１
ｍｍ以下に定めることが望ましい。又、この発明のジャ
イロトロンは、上記の出力部以外は従来例（図２）と同
一構成ゆえ、詳細な説明を省略する。
ど広い周波数帯域特性が得られ、厚いほど熱伝導又は冷
却が良好になるので、適当な厚さにするが、実用上は１
ｍｍ以下に定めることが望ましい。又、この発明のジャ
イロトロンは、上記の出力部以外は従来例（図２）と同
一構成ゆえ、詳細な説明を省略する。
【００１３】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明によれば、
出力窓の表面にダイヤモンド層が形成されているので、
出力窓の通過周波数帯域特性が著しく改善される。又、
ダイヤモンドは強度が強く熱伝導率が大きく誘電損失率
が小さいので、高周波損失による温度上昇および熱応力
が抑制される。
出力窓の表面にダイヤモンド層が形成されているので、
出力窓の通過周波数帯域特性が著しく改善される。又、
ダイヤモンドは強度が強く熱伝導率が大きく誘電損失率
が小さいので、高周波損失による温度上昇および熱応力
が抑制される。
【図１】この発明の一実施の形態に係るジャイロトロン
の出力部を示す断面図であり、（ａ）は出力窓がシング
ル・ディクス構造の場合、（ｂ）は出力窓がダブル・デ
ィクス構造の場合。
の出力部を示す断面図であり、（ａ）は出力窓がシング
ル・ディクス構造の場合、（ｂ）は出力窓がダブル・デ
ィクス構造の場合。
【図２】一般的なジャイロトロン全体の概略構成を示す
断面図。
断面図。
【図３】従来のジャイロトロンの出力部を示す断面図で
あり、（ａ）は出力窓がシングル・ディクス構造の場
合、（ｂ）は出力窓がダブル・ディクス構造の場合。
あり、（ａ）は出力窓がシングル・ディクス構造の場
合、（ｂ）は出力窓がダブル・ディクス構造の場合。
【図４】この発明および従来のジャイロトロンの出力窓
（シングル・ディクス構造の場合）における周波数帯域
特性を示す特性曲線図であり、Ａは従来、Ｂはこの発
明。
（シングル・ディクス構造の場合）における周波数帯域
特性を示す特性曲線図であり、Ａは従来、Ｂはこの発
明。
【図５】この発明および従来のジャイロトロンの出力窓
（ダブル・ディクス構造の場合）における周波数帯域特
性を示す特性曲線図であり、Ａは従来、Ｂはこの発明。
（ダブル・ディクス構造の場合）における周波数帯域特
性を示す特性曲線図であり、Ａは従来、Ｂはこの発明。
１…電子銃部、２…ビームトンネル部、３…共振空胴
部、８…出力窓、９…出力部、１０…コレクタ部、１３
…出力電磁波ビ−ム、１５…ダイヤモンド層。
部、８…出力窓、９…出力部、１０…コレクタ部、１３
…出力電磁波ビ−ム、１５…ダイヤモンド層。
Claims (2)
- 【請求項１】 電子ビームを発生する電子銃部と、この
電子銃部の下流に設けられた共振空胴部と、この共振空
胴部の下流に配置されたコレクタ部と、上記共振空胴部
で発生された電磁波を透過する誘電体出力窓を有する出
力部とを備えてなるジャイロトロンにおいて、 上記出力窓の表面にダイヤモンド層が形成されてなるこ
とを特徴とするジャイロトロン。 - 【請求項２】 上記ダイヤモンド層の厚さは１ｍｍ以下
に設定されてなる請求項１記載のジャイロトロン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30045897A JPH11135029A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ジャイロトロン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30045897A JPH11135029A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ジャイロトロン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11135029A true JPH11135029A (ja) | 1999-05-21 |
Family
ID=17885046
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30045897A Pending JPH11135029A (ja) | 1997-10-31 | 1997-10-31 | ジャイロトロン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11135029A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013526765A (ja) * | 2010-05-18 | 2013-06-24 | イー２ヴイ テクノロジーズ （ユーケイ） リミテッド | 電子管 |
-
1997
- 1997-10-31 JP JP30045897A patent/JPH11135029A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013526765A (ja) * | 2010-05-18 | 2013-06-24 | イー２ヴイ テクノロジーズ （ユーケイ） リミテッド | 電子管 |
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