JPS6055949B2

JPS6055949B2 - 多段コレクタ形電子ビ−ム管

Info

Publication number: JPS6055949B2
Application number: JP5086578A
Authority: JP
Inventors: 俊一木村; 敏雄青木
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1978-04-27
Filing date: 1978-04-27
Publication date: 1985-12-07
Also published as: JPS54142063A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、増幅作用に寄与した電子ビームを最終的に
捕獲するコレクタを有する電子ビーム管のうち、能率改
善のため前記コレクタを多段に構成した多段コレクタ形
電子ビーム管の改良に関する。

進行波管などの電子ビーム管において、電子銃から発
せられる電子ビームは、高周波回路部で高周波の増幅作
用を行なつた後コレクタに捕獲される。

この際、電子ビームをしてコレクタに衝突する際のエネ
ルギーが小さくなるような状態でコレクタに到達させる
と電子ビーム管の能率は大となる。このような能率改善
のため、コレクタ電圧を高周波回路部電圧より下げる方
法が一般に用いられて来た。しかし、高周波の増幅作用
に関与した電子ビームの速度にはバラツキがあるから、
これら速度のバラツキを有する電子ビームを単一コレク
タで捕獲するには、最も速度が遅い電子がコレクタに到
達し得る電圧をコレクタ電圧としなければならず、能率
の大幅な改善は難しい。このためさらに能率を改善する
目的で、コレクタを複数個に分割した種々の電子ビーム
管が考えられている。たしかに、コレクタの分割数を増
し、高周波回路部より離れるに従つて高周波回路電圧よ
り順次低い電圧を各コレクタに個々に印加すれば、高周
波の増幅作用に関与した電子ビームはコレクタに速度選
別されて捕獲される。すなわち、速度の遅い電子ビーム
は高い電位のコレクタに、また、速度の速い電子ビーム
は低い電位のコレクタに捕獲されるので能率が改善され
る。しカルながら、コレクタを複数個に分割するには各
コレクタ間を電気的に絶縁し、各コレクタ電極に異なつ
た電圧を供給するための電極リードを取り付ける必要が
あると共に、各コレクタの冷却のため、コレクタ外周部
には接地点より電気的に絶縁された放熱体を装着しなけ
ればならず、単一電極のコレクタと比べてコレクタ部の
構造が複雑化し、放熱体などを含めたコレクタ部の大形
化、重量増などの欠点があつた。特にコレクタ部を３〜
５段以上の電極に分割した場合、前記の欠点が顕著に生
じる可能性があつた。本発明は複数個に分割したコレ
クタを有し、複数個のコレクタが接地点より電気的に絶
縁されている進行波管などで代表される電子ビーム管に
おいて、コレクタに発生する熱を簡単に構造でもつて外
部に効果的に伝達させることにより、十分な冷却効果を
得るようにして、加えて接地点からのコレクタの絶縁及
びコレクタ電極リードの取り出しを容易とした多段コレ
クタ形電子ビーム管を提供することにある。

本発明によれは、電子ビームを発生する電子銃と高周波
の相互、作用が行なわれる高周波回路部と、前記高周波
回路部より低電位にある複数個のコレクタを具備する電
子ビーム管において、複数個のコレクタに発生する熱を
コレクタの支持及び電気的絶縁のためにコレクタ間に介
在された円筒状の絶縁部材を熱伝導路として、前記絶縁
部材の外周囲に配設された金属円筒に伝導させてコレク
タの冷却を行なう多段コレクタ形電子ビーム管が得られ
る。

つぎに図面を参照して本発明を説明する。

第１図Ａ，ｂは本発明を実施した進行波管を示し、この
進行波管は、電子銃１、高周波回路部２、高周波入力部
３、高周波出力部４、磁界集束装置５、コレクタ１１な
どを含み、電子銃側は支持台１牡コレクタ側は伝熱径路
となる伝熱支持台１３を介して保持板６の上に載置固定
されている。しかして、コレクタ１１は、第１コレクタ
７、第２コレクタ８、第３コレクタ９、第４コレクタ１
０と軸方向に分割され、それらは円筒状絶縁部材１２を
介してそれぞれ電気的に絶縁されている。円筒状絶縁部
材１２の外径をコレクタ外径より大きくし、軸方向の一
部に切り溝１７を設けた金属円筒１６が円筒状絶縁部材
１２の外周に配設されている。金属円筒１６の内径を絶
縁部材１２の外径より若干小さくして配設することも出
来、この場合、金属円筒１６のパネカにより金属円筒１
６と絶縁部材１２とを強固に固定することが出来る。高
圧電圧印加用のコレクタ電極リード１５は、各コレクタ
１１の外周の一部に半田付などで固定され、金属円筒１
６の切り溝１７より取り出される。コレクタの材料には
熱伝導率がよく溶融点温度が高い銅、モリブデン、また
はニッケルなどが使用され、真空容器の一部を成す。

円筒状絶縁部材１２は絶縁部材の中て熱伝導率がよく緻
密質のベリリアセラミツクまたはアルミナセラミックか
らなり、円筒状絶縁部材１２の両端面の一部（絶縁部材
１２の内径とコレクタ外径間）にメタライズ加工が施さ
れ、第１〜第４コレクタ７，８，９，１０とはろう付で
接着されている。このような電子ビーム管において、電
子銃１から発せられた電子ビームは磁界集束装置５によ
り集束され、高周波回路部２の中心軸部を通過し、この
間に高周波入力部３から印加された高周波と相互作用に
よる増幅作用が行なわれて高周波出力は高周波出力部４
から取り出される。

しかして、高周波増幅作用を行なつた電子ビームの速度
にはバラツキがあるので、電子ビームの速度に応じて電
子ビームはコレクタ電極リード１５により、外部電源（
図示せず）からコレクタ部の各電極電圧が供給された第
１〜第４コレクタ７，８，９，１０のいずれかに捕獲さ
れる。この場合、第１〜第４コレクタ７，８，９，１０
で発生する熱を、円筒状絶縁部材１２、金属円筒１６、
伝熱支持台１３を伝熱経路として保持板６へ放熱し、第
１〜第４コレクタ７，８，９，１０を冷却している。伝
熱支持台１３と金属円筒１６及び保持板６の間は半田付
、接着材などで接着固定するか、またはねじにより固定
することも出来る。このような構造にすれば、第１〜第
４コレクタ７，８，９，１０で発生する熱は、各コレク
タの外側面にろう付けされた円筒状絶縁部材１２へ十分
伝導され、さらに円筒状絶縁部材１２の外周面と密着し
て配設された金属円筒１６へと伝導され、熱流し場を形
成する保持板６へ伝熱支持台１３を介して放熱されるの
で、第１〜第４コレクタ７，８，９，１０のそれぞれに
、接地点より電気的に絶縁された放熱体を直接取付けて
冷却する必要がなく、コレクタ部構造が簡単化されると
共にコレクタの段数が増えても軸方向の長さを長くする
だけでよく、コレクタ部の小形化、軽量化に対して極め
て有利となる。

また、各コレクタの外径と円筒状絶縁部材１２の外径の
差を大きくとれば、各コレクタは接地点に対して円筒状
絶縁部材１２により十分電気的に絶縁することが出来る
。各コレクタと保持板６間の熱抵抗はほとんど円筒・状
絶縁部材１２の熱伝導率及び寸法で決まり、各コレクタ
に消費される電力及びコレクタに許容される温度を考慮
して、円筒状絶縁部材１２の寸法を選定することて、前
記円筒状絶縁部材１２は熱伝導径路としての役目を十分
はたすことが出来る。次に第１図の実施例における具体
的数値例を示す、第１〜第４コレクタ７，８，９，１０
を外径４５ＴｍＩｎ１厚さ１Ｔ！Ｒｍのモリブデン板で
製作し、円筒状絶縁部材１２の寸法を外径６０Ｔ０１１
内径４―長さ５朗とした場合の各コレクタと保持板６間
の熱抵抗ＲＴは金属円筒１６、伝熱台１３の熱抵抗が小
さいのでほぼ円筒状絶縁部材１２の径方向の熱抵抗に等
しく、Ｒ，＝向シｈム（℃／ｗ）で表わされ゛ゝ
Ｔ２πλｔる。

ここでγ２，γ１，ｔは各々円筒状絶縁部材の外径、内
径、長さであり、λは約１．２５Ｗ／℃Ｘｃｍ（ベリリ
アセラミツク）、約０．２Ｗ／℃×Ｃ７７！（アルミナ
セラミック）である。上記数値をＲＴの式に代人すると
、ＲＴは０．１上Ｃ／ｗ（ベリリアセラミツクの場合）
、０．６５．Ｃ／ｗ（アルミナセラミックの場合）とな
る。各コレクタに１００Ｗの電力が消費された場合の各
コレクタの温度上昇は、円筒状絶縁部材１２の材料にア
ルミナセラミックを用いた場合でも６５℃てあり、金属
円筒１６の温度を保持板６により２００℃程度に冷却す
れば、各コレクタの温度は高々２６５℃程度てあり、コ
レクタ温度の許容値（４００〜６００′Ｃ）からみて十
分実用に供することが出来る。

また、円筒状絶縁部材１２の材料をベリリアセラミツク
とすれば、各コレクタに４００Ｗの消費電力を与えても
各コレクタの温度を２４０℃程度にすることが可能で、
大電力の電子ビーム管の製作が可能となる。本実施例で
は、各コレクタ間に介在される円筒状絶縁部材の寸法は
同一寸法で示したが、かならずしも同一寸法にする必要
はなく、各コレクタ間の寸法が違う場合、長さの違つた
円筒状絶縁部材を各コレクタ間に配設することも可能で
ある。

第２図Ａ，ｂは本発明による電子ビーム管の他の実施例
を示し、第１図Ａ，ｂと同一あるいは相当部分は同一番
号を付している。第２図ａにおいては、円筒状絶縁部材
１２の両端面の一部をテーパ状にし、テーパ状の部分を
除いた両端面部のみにメタライズ加工が施され、第１〜
第４コレクタとはろう付で接着されている。各コレクタ
の外径は大き目としてろう付け部分より突出している。
同軸的に重ね合わされた円筒状絶縁部材１２の外周には
切り溝１７を有する金属円筒１６が配設され、コレクタ
電極リード１５は各コレクタ１１のろう付部より突出し
た部分に半田付などで固定され、金属円筒１６の切り溝
１７より取り出される。金属円筒１６の外周には、コレ
クタ電極リード１５を取り出すための切り欠き溝１９が
明けられた羽根付放熱体１８が、直接ねじ（図示せず）
により固定されている。第２図Ａ，ｂの実施例によれば
、第１図Ａ，ｂの実施例に比較して、各コレクタへのコ
レクタ電極リード１５の取付が容易になるとともに、羽
根付き放熱体１８が金属円筒１６の外周に直接配設され
ているので、金属円筒１６からの放熱効果が改善され、
コレクタの冷却のためには有利となる。また、第３図は
第１図Ａ，ｂにおいて円筒状絶縁部材１２、第１〜第４
コレクタ７，８，９，１０及び金属円筒１６によつて形
成される空隙２０に充填材２１を注入硬化させた実施例
である。

充填材２１を流動状態て金属円筒１６の切り溝１７から
注入し、硬化させれば空隙２０に隙間なく充填させるこ
とができる。充填材２１は絶縁性の良い金属セラミック
等に接着性のすぐれた材料である必要があり、シリコン
ゴム、ウレタンゴム等を例として上げることができる。
この様に充填材２１を空隙２０に注入硬化することによ
り、高圧露出部がなくなり、さらに各電極間及び各コレ
クタと接地点間の電気的絶縁が改善されるとともに第１
〜４コレクタ７，８，９，１０から金属円筒１６への熱
伝導を改善することが可能で、耐振性も向上させること
ができる。第３図では伝熱支持台１３を使用した場合に
ついて示したが、第２図の様に羽根付放熱体１８を使用
した場合にも充填材は有効でこの場合も充填材は金属円
筒１６の切り溝１７及び羽根付放熱体１８の切り窓から
充填すればよい。なお、前記実施例においてはいずれも
電子ビーム管としてコレクタを４段に分割した同軸結合
形の進行波管を用いた場合について言及したけれども、
本発明はこれに限定されることなく、コレクタを２段以
上に分割した導波管結合形のクライスＪトロンなどの電
子ビーム管に適用出来ることはもちろんである。

本発明によれば、コレクタの分割数に関係なくコレクタ
に発生する熱を各コレクタ間の電気的絶縁及び各コレク
タと、接地点間の電気的絶縁を劣化させることなく、外
部に効果的に伝達させることが出来、能率を改善する目
的でコレクタを分割してもコレクタ部の大形化、重量増
を防止することが可能となる。特に３〜５段以上にコレ
クタを分割した電子ビーム管に、本発明を適用した場合
に大なる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明による多段コレクタ形電子ビーム管の
一例を示す軸方向断面図、第１図ｂは同じくコレクタ側
からみた側面図、第２図Ａ，ｂは本発明の他の実施例の
コレクタ部を示す軸方向断面図及び側面図てある。

Claims

【特許請求の範囲】

１電子ビームを発生する電子銃と、高周波の相互作用
が行なわれる高周波回路部と、前記高周波回路部の一端
部から複数個の円筒状の絶縁部材を介して互いに絶縁さ
れた複数個のコレクタとを具備した多段コレクタ形電子
ビーム管において、前記円筒状絶縁部材は熱伝導の良い
材料からなり、その外径は前記コレクタの外径より大で
あつて、かつ、その外囲には軸方向の切り溝をもつ金属
円筒が配設され、さらに前記切り溝を通して前記コレク
タの接続リードが取出されていることを特徴とする多段
コレクタ形電子ビーム管。