JPS60195843A - ジヤイロトロン装置 - Google Patents

ジヤイロトロン装置

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Publication number
JPS60195843A
JPS60195843A JP5111184A JP5111184A JPS60195843A JP S60195843 A JPS60195843 A JP S60195843A JP 5111184 A JP5111184 A JP 5111184A JP 5111184 A JP5111184 A JP 5111184A JP S60195843 A JPS60195843 A JP S60195843A
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JP
Japan
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mirror
electromagnetic wave
electron beam
gyrotron device
partially
Prior art date
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Pending
Application number
JP5111184A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasuyuki Ito
保之 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP5111184A priority Critical patent/JPS60195843A/ja
Priority to EP84306562A priority patent/EP0141525B1/en
Priority to DE8484306562T priority patent/DE3483945D1/de
Priority to US06/655,466 priority patent/US4636688A/en
Publication of JPS60195843A publication Critical patent/JPS60195843A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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
    • H01J25/00Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/025Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path

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  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕 本発明は核融合炉σ?プラズマなどを加熱する′電磁波
ビームを発生するジャイロトロン装置に関する。 〔従来技術とその問題点〕 従来のジャイロトロン装置は、第1図f二示すように、
電子ビームをZ方向に発生する電子銃1と。 この電子銃lから発射された電子ビームにサイクロトロ
ン運動を起こさせる磁気コイル2と、この電子ビームか
ら得られる電磁波を共振させて電磁波のみな出力する出
力部3とで主に構成され℃いる。 電子銃lは電子放出帯4を設けた陰極5と、この陰極5
に同軸状に対抗配置された第1の陽極6と、この第1の
陽極6で、陰極5より引出された電子を2方向に導き、
第2の陽極7によって中空ノミ子ビーム8を発生するよ
うに構成されている。 尚、電子銃1は、各電極5,6.7に、それぞれの間を
絶縁する絶縁体9・・・と、それぞれの間に電圧を印加
する電源10 、11が設けられ、電子ビーム8を整形
する電子銃コイル12が配置されている。 出力部3は、第2の陽極7と同電位の共振部13、出力
整合部14、ビームコレクタ部15および出力導波部1
6と電気的に分離し電磁波のみを通すセラミック夷の出
力窓とで主に構成されている。すなわち、電子銃lから
出力部3に導出され九′4子ビーム8は、磁気コイル2
により生じる電子振動を共振部13で共振させて所定の
電磁波となるように整合部14で整合して出力窓17を
介して導波部】6に電磁波のみを出力するように動作す
る。共振部13および整合部14を通過する電子ビーム
はビームコレクタ部15の壁面に衝突し熱C二変換され
る。この時の熱は出力部3の壁面(二設けた冷却水の流
通する冷却装置18によって冷却される。また、電子銃
lおよび出力部3の内部は真空になっている。 このように構成された従来のジャイロトロン装置であっ
ては、扱う電子共鳴の周波数が高いために共振部の寸法
?大きく取れず、共振器壁面で生じる過大なジュール熱
のためC二、大出力の装置を作ることが困難であった。 故C二、核融合装置のプラズマを加熱する為には極めて
多数の装置を配置しなければ々らないなどの欠点があっ
た。 〔発明の目的〕 この発明は、上述した従来装置の欠点に鑑ろ為されたも
ので、プラズマ加熱に適するように電磁波を単一方向に
伝送しかつ集束させるとともに。 効率良く人出力の得られるジャイロトロン装置全提供す
ることを目的とする。 〔発明の概敬〕 本発明は、電子ビームを発生する電子銃と、この電子銃
より発射する電子ビームに磁場を印加する磁場発生部と
、上記電子ビームが上記磁場内を通過するときに生じる
電磁波のうち、この電子ビームの走行軸に対し1径方向
に放射された電磁波を準光学的に反射させて共振し増幅
しさせる反射部とこの電磁波を透過できる孔状の透過部
とを有する部分透過ミラ一体とを具備したジャイロトロ
ン装置である。また1部分透過ミラ一体を軸対称ミラー
としたジャイロトロン装置である。 〔発明の効果〕 本発明によれは、軸対私部分迅過ミラーを用いて共振部
を構成しているので、ミラーC二加わる電磁波強度を少
なくシ、ジュール熱を少なくできるので、大出力の電磁
波を発生させることができる。 しかも、この大出力の電磁波を目標方向に効率良く伝送
させかつ集束させられるので、プラズマ加熱のように特
定化された場所であつ℃も大出力の電磁波を照射するこ
とができる。 〔発明の実施例〕 以下9本発明の一実施例を詳細に説明する。 本発明によるジャイロトロン装置は、電磁波を光学的に
扱うので準光学的ジャイロトロン装置と称し、第2図f
二示すように、電子ビーム19を発生するマグネトロン
型電子銃器と、この電子銃器より発射する電子ビーム1
9に磁場を印加する超電導礎気コイル2jと、電子ビー
ム19が磁場内を通過するときf二重じる電磁波のうち
、この電子ビーム】9の走行軸に対して径方向に放射さ
れた電磁波を準光学的(二共振し増幅する円環状の軸対
称部分透過ミ2−22と、この部分透過ミラーnIr:
通して径方向に通過した電磁波を電子ビーム19の放射
方向f二方向を斐更するようこの電磁波を反射するより
構成した複数の′ll1s波伝送用軸対称ミラーブロッ
ク23.24.25と、使用済みの電子ビーム19のエ
ネルギーを熱に度換する電子ビームダンプ3と、電子ビ
ーム19をこのダンプ加に集める超電導コイルnとで主
に構成されている。 こめジャイロトロン装置の内部は排気用パイプ銘から排
気され真空状態となっていて、出力電磁波器のみを出力
するようにセラミック環の出力窓(資)が設けられてい
る。尚1図示しないが電子ビームダンプ部など、加熱さ
れる部分(二は水冷却装置が設けられている。また、各
ミラーブロック23゜囚、25の配置間隔は環状のスペ
ーサ31 、32 、33で位置規制されている。 電子銃器は電源34からの電圧によって電子ビーム]9
を発生する従来同様のもので、マグネトロン型が好まし
いが、特に限定されない。超電導磁気コイル21は電子
銃器、軸対称部分透過ミラーηおよび電磁波伝送用軸対
称ミラーブロックオ、24を覆うように単一のコイルで
構成しているが、複数のコイルを用いて構成してもよく
、また、超電導コイルに限らす常電尋のコイルでも、永
久磁石であっても所定の磁場を発生できるものであれば
良い。円環状の軸対称部分透過ミラーnは、#l製で。 第3図に断面で示すように、その内表面34がr −2
断面で一定の曲率半径(例えば、ミ’)−M径(2a)
に等しい曲率半径)を有し、全周(−わたって凹面鏡と
なっていて、径方向35イニ放射する電磁波を反射させ
て発振させ、増幅する。この増幅された電磁波は部分的
(二薄い部分(断面を凹レンズ状に形成してなる凹部の
部分)に多数の軸方向のスロット36が形成されている
部分を透過する。 このスロツ)36は、その幅が使用する電磁波の波長の
長さより長ければ、どのような形状でも良く9例えば、
多数の九人を均−C二分布するように配設しても良い。 ま九、ミラーnの円周に沿って設けたスロットであって
も良い。さらにまた、軸線
【二平行なスロットは、その
スロットの形状をアンテナのよう々形状とした。スロッ
トアンテナを複数配設しても良い。 電磁波伝送用軸対称ミラーブロック23,24.25は
、所定の角度の反射面を有する鋼製のリングで。 部分透過ミラーnから放射状に透過した電磁波を目標に
伝送させ集束させるもので、その断面形状は次のミラー
に焦点を合せた断面楕円面を有するもので、その電磁波
の伝送経路は、第4図に示すように(説明を容易にする
ために平面的j二示す)。 電子ビーム19の電磁波は部分透過ミラーnで発振させ
増幅してミラー2!3の方向に透過させる。ミラー23
の反射面はその焦点を部分透過ミラー22の中心点37
とミラー24の第1の反射面間の中心点39との2つの
焦点を有する楕円面40(この面はZ軸を中心軸とする
回転体表面で、その反射面の断面形状が楕円形状の一部
となるように形成され℃いる)を有している。同様にミ
ラー冴はミラ一部の中心点41とミラ一部の第2の反射
面42の中心点43との2つの焦点を有し、第1の反射
面間で反射した電磁波は第2の反射面42で反射しエミ
ラー6の方向l二重磁波を伝播させる。ミラ一部も第1
および第2の反射面44 、45を有し、電磁波をZ方
向に伝播させるが、特に第2の反射面45は加熱の対象
となる1例えばプラズマ46じ一つの焦点を合せるよう
C二楕円の回転体面となるように形成されている。 このように構成、された本発明のジャイロトロン装置は
、電子ビームから発生する径方向の電磁波を全周に渡っ
て共握させ増幅し、加熱目標方向に効率良く伝送するこ
とができるので大出力の装置が得られる。 〔発明の他の実施例〕 次に本発明の他の実施例について、その要部のみを示し
て説明する。第5図に示す軸対称部分透過ミラー47は
、このミラーの軸に平行な方向l二複&iMのスロット
化を設け、このスロット48の各々に電磁ホーン49を
取り付けて構成されている。このように構成すると、出
力電磁波が電磁ホーン49の先端f二おいて軸対称に近
い波面を有して放射されるので、この電磁ホーンを設け
ないものと比較すると、ミy−を二設けるスロットの数
を低減することができる。このことはスロット間のすき
間薯二冷却パイプ、冷却ジャケットなどの冷却設備を設
けることができ、しかも、″電磁波を外部C二等方的に
有効に出力することができる。 また、第6図に示すように、ミラーnの内面の周上に周
期的に電磁波を吸収する炭素が材料の電磁波吸収体(資
)を設けることにより効率の良い共振が行なわれる。す
なわち、電子銃器から出た円環状電子ビーム19を磁気
コイル2】がつくる磁力線に沿って走らせ、軸対称部分
透過ミラーη内ではこの′成子ビーム19によつ℃電磁
波が発撮し、かつ増幅されるが、この電磁波の振幅はe
−jnoに比例する。ここでj=、/−可、θは第2図
に示しである円筒座標(r+θ+z)のθ座標である。 又、nは任意の整数である。準光学的ジャイロトロンの
動作上望ましいのは、ある特定のモードelnの電磁波
を確実に発振させることであるが1例えばw=2n個の
電磁波吸収体間を配置すると、一対の短形ミラーを対向
させた光学的共振器をn個放射状C二並べたのと等価と
なる。従つ工、それぞれの共振器には、回折損失の一番
小さい基本モードの電磁波が発振する。この時θ方向の
電磁波の振幅分布は。 C08(r+θ)で表される。すなわち、n=w/2の
モードが選択的C二発振する。 さらにまた、出力される″電磁波を直線偏波に変換して
、照射目標5例えばプラズマの中心jで全電磁波を伝送
するようC二、ip!段の電磁波伝送用ミラーに、適切
なパターンのフルゲートを設けても良い。また、最終段
の電磁波伝送用ミラーから放出された電磁波を一度多数
のコルゲートを有する反射板に反射させて、照射目標と
なるプラズマまで伝送し又も良い。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のジャイロトロン装filな示す断面図、
第2図は本発明の実施例のジャイロトロンを示す断面図
、第3図は軸対称部分透過ミラーを示す断面斜視図、第
4図は電磁波の伝送経路を示す19・・・電子ビーム、
20・・・電子銃。 2】・・・磁気コイル、 22,47・・・軸対称部分
透過ミラー。 23.24.25・・・電磁波伝送用ミラーブロック。 %・・・電子ビームダンフ、36.48・・・スロット
。 49・・・電磁ホーン、50・・・電磁波吸収体。 第 3 図 第 4 図 第 5 ・(2) 第 6 図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1) 電子ビームを発生する電子銃と、この電子銃よ
    り発射する電子ビームに磁場を印加する磁場発生部と、
    前記電子ビームが前記磁場内を通過するときに生じる電
    磁波のうち、この電子ビームの走行軸に対し1径方向に
    伝播する電磁波を準光学的に反射させて共振させる反射
    部とこの電磁波を透過できる孔状の透過部とを有する部
    分透過ミラ一体とを具備したことを特徴とするジャイロ
    トロン装置。 (2) 部分透過ミラ一体を円環状の軸対称ミラーとし
    たことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載のジャ
    イロトロン装置。 (3)部分透過ミラ一体を軸に向かって断面凹レンズ状
    の導電性ミラーとしたことを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のジャイロトロン装置。 (4)部分透過ミラ一体の透過部を軸線方向に複数個設
    けたスロットとしたことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項に記載のジャイロトロン装置。 (5)部分透過ミラ一体の透過部を、軸線方向に複数個
    設けたスロットとこのスロットに設けた電磁ホーンとを
    設けて構成したことを特徴とする特許請求の範囲第1項
    に記載のジャイロトロン装置。 (6)部分透過ミラ一体の内面の周上C二周期的に電磁
    波吸収体を設けてなることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項に記載のジャイロトロン装置。 (力 部分透過ミラ一体の内面の周上(二周期的C二開
    口部を設けてなることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項に記載のジャイロトロン装置。 (8)部分透過ミラ一体の透過部を軸l二平行に設けた
    複数のスロットアンチで形成してなることを特徴とする
    特許請求の範囲第1項に記載のジャイロトロン装置。
JP5111184A 1983-09-30 1984-03-19 ジヤイロトロン装置 Pending JPS60195843A (ja)

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JP5111184A JPS60195843A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 ジヤイロトロン装置
EP84306562A EP0141525B1 (en) 1983-09-30 1984-09-26 Gyrotron device
DE8484306562T DE3483945D1 (en) 1983-09-30 1984-09-26 Gyrotron.
US06/655,466 US4636688A (en) 1983-09-30 1984-09-28 Gyrotron device

Applications Claiming Priority (1)

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JP5111184A JPS60195843A (ja) 1984-03-19 1984-03-19 ジヤイロトロン装置

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JPS60195843A true JPS60195843A (ja) 1985-10-04

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JP5111184A Pending JPS60195843A (ja) 1983-09-30 1984-03-19 ジヤイロトロン装置

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JP (1) JPS60195843A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104197908A (zh) * 2014-08-08 2014-12-10 上海交通大学 下凹环形压电谐振陀螺仪及其制作方法
CN109872933A (zh) * 2019-01-28 2019-06-11 西北核技术研究所 一种减小电子束径向振荡相位差的方法

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