JPS61155872A - クライストロン試験装置 - Google Patents

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】 ［発明の技術分野］ 本発明はクライストロンの試験装置に係り、特に大電力
のクライストロンのエージングを効率良〈実施できかつ
省力化の可能なりライストロン試験装置に間する。

［発明の技術的背景とその問題点］ 周知のようにクライストロンは数１００ＭＨｚから数Ｇ
Ｈ２の周波数帯の大電力増幅管として送信器やレーダー
装置などに幅広く使用されている速度変調型電子管であ
る。近年では、高エネルギー加速器の高周波加速空胴の
高周波源として、或いは核融合装置のローア・ハイブリ
ッド（ＬＯＷＥＲＨＹＢＲＩＤ）周波数帯の高周波によ
るプラズマ加熱装置の高周波源として出力電力がパルス
で数ＭＷから数十ＭＷの大電力管が開発されている。

ところで、このような大電力クライストロンでは製作後
、クライストロン試験装置によりエージングという処理
を行なってから使用するようにしている。すなわち、大
電力クライストロンは通常数十ｋＶから数百ｋ　’Ｖと
いう高いコレクタ電圧で動作するが、製作後はまず低い
電圧で動作させ、クライストロン内の真空度を監視しな
がら徐々に動作電圧を上昇させ、最終的に定格の電圧で
動作することを確認してから使用される。

従来、かかる大電力クライストロンのエージング処理を
行なうクライストロン試験装置としては第１０図に示す
ような構成のものが採用されている。第１図において、
１はクライストロン、２はポテンショメータ４ａの設定
値を基準電圧Ｖ　Ｃｒｅｆ　　　　’として出力電圧を
制御するコレクタ電源、３はポテンショメータ４ｂの設
定値を基準電圧ｖａｒｅｒとして出力電圧が制御される
アノード電源、５はフィラメント電源、６はクライスト
ロン１の外周部に設けられた収束マグネット７に電流を
供給する収束マグネット電源、８はクライストロン１に
連結されたイオンポンプ９に電流を供給するイオンポン
プ電源である。

しかして、このような構成のクライストロン試験装置に
おいて、製作後のクライストロン１のエージング処理を
行なうにはまずカソード電源２、アノード電８Ｉ！３の
基準電圧Ｖ　ｃｒｅｆ、　ｖａｒｅｆをポテンショメー
タ４ａ、４ｂによりそれぞれ低い値に設定して通電する
。そして運転員がイオンポンプ９を流れる電流値を監視
してイオン電流値が設定された基準値よりも低い場合に
はポテンショメータ４ａ、４ｂを調節してＶｃｒｅｒ、
　Ｖａｒｅｆを上昇させる。Ｖｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆ
が上昇すると１、コレクタからのガス放出等により管内
の真空度が一旦劣化し、イオン電流値も一旦増加するが
、イオンポンプの排気作用によって時間とともにイオン
電流値が減少する。イオン電流値が基準値よりも低くな
ると再びＶｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆを上昇させ、これを
繰り返して最終的に定格電圧での使用が可能になる。

しかしこのようなエージング処理では定格電圧で使用可
能になるまでに上記のような操作を数百ステップに分割
して行なう必要があり、またエージング時間も２週間程
度を必要とする。また上記のような一連の操作を全て運
転員の手動操作により行なわれるために基準電圧Ｖｃｒ
ｅｆ、　Ｖａｒｅｆの設定が難かしく、しかも誤操作に
より保護装置が動作するとエージングの一時中断が避け
られず、かつ、エージング間は常に運転員が監視してい
る必要があった。

［発明の目的］ 本発明は上記の欠点を解消するためになされたもので、
その目的はクライストロン製作後のエージング処理を自
動化することによって効率の良いかつ省力化が可能なり
ライストロン試験装置を提供することにある。

［発明の概要］ 本発明は、上記目的を達成するために、エージング処理
におけるクライストロンのカソード電源およびアノード
電源の基準電圧Ｖｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆ及び各ステッ
プの基準電圧に対応するエージング時間Ｔのそれぞれの
パターンをあらかじめ登録し、そのパターンに応じた各
ステップにおけるエージング時間経過後、イオン電流値
が設定値以下になっていれば次のスフツブに進む処理を
自動的に行なえるようにすることによプて効率良くエー
ジング処理を行なうと共に省力化を可能にしたものであ
る。

［発明の実施例］ 以下、本発明を第１図に示す第１の実施例について説明
するに、第１０図と同一構成要素に対しては同一記号を
付してその説明を省略し、ここでは異なる部分について
述べる。第１図において、１０．１１はそれぞれの各操
作ステップにおけるコレクタ電圧、アノード電圧の基準
電圧ｙ　ｃｒｅｒ。

ｙ　ａｒｅｒを記憶するコレクタ電圧パターンファイル
及びアノード電圧パターンファイル、１２はエージング
の各ステップにおけるエージング時間Ｔを記憶するエー
ジング時間パターンファイルである。

１３はコレクタ電圧パターンファイル１０．アノニド電
圧パターンファイル１１．エージング時間パターンファ
イル１２の各ステップにおける値を設定するパターン設
定手段である。

また１４は、コレクタ電圧パターンファイル１０、アノ
ード電圧パターンファイル１１、エージング時間パター
ンファイル１２およびタイマ１６、そしてイオンポンプ
電源８とイオンポンプ９との間に設けられたイオン電流
検出手段１５の出力信号がそれぞれ入力される制御手段
である。

この制皿出力手段１４はエージング時間パターンファイ
ル１２の各ステップにおけるエージング時間だけ経過し
た時点でイオン電流検出手段１５により検出されたイオ
ン電流値１１と設定値とを比較し、イオン電流値ＩＬが
設定値以下であればコレクタ電圧パターンフィル１０．
アノード電圧パターンファイル１１からの次のステップ
の電圧を基準電圧Ｖｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆとしてコレ
クタ電源２、アノード電源３に出力してエージング時間
パターンファイル１２の次のステップのエージング時間
だけエージングを行ない、Ｉｘが設定値をこえる場合は
ステップを更新せず、さらにこのステップのエージング
時間だけエージングを行なう機能を備えたものである。

上記タイマ１６は制御手段１４がエージング時間ファイ
ルの各ステップにおけるエージング時間だけ経過したこ
とを検出するためのものである。　　　′ 次に、上記のように構成されたクライストロン試験装置
の作用について説明する。第１図の動作の流れを第２図
に示す。まず、パターン設定手段１３で段階的に増加し
、最終ステップＫ　ＩａＸで定格電圧となるようなＶｃ
ｒ＋Ｊ、　Ｖａｒｅｆの電圧パターンを予めコレクタ電
圧パターンファイル１０、アノード電圧パターンファイ
ル１１に設定しておく。

また各ステップの基準電圧に対応するエージング時間を
予めエージング時間パターンファイル１２に設定してお
く。このような状態にして制御手段１４をスタートさせ
ると第２図に示すようにまず■でカウンターＫを１にセ
ットし、■でコレクタ電圧パターンファイル１０、アノ
ード電圧パターンファイル１１のに−１の値Ｖｃｒｅｆ
　（ｉ　）　。

Ｖａｒｅｆ　（１）をコレクタ電源２、アノード電源３
に出力する。次に■でエージング時間パターンファイル
１２のＴ（１）をタイマ１６にセットし、■でエージン
グ時間Ｔ（１）だけ経過するのを待ち、■でイオン電流
Ｉｘが設定値Ｉ　Ｓｅｔ以内にあることをチェックする
。イオン電流Ｉｔが設定値ｌ　Ｓｅｔ以内であれば■で
カウンターをカウントアツプし、基準電圧Ｖｃｒｅｆ　
（２）　、　Ｖａｒｅｆ　（２）でエージング時間Ｔ（
２）の間だけエージングを行ない、以下この処理を繰り
返す。■でカウンターをカウントアツプしたときは■で
指定したステップだけエージングを行なったかを調べ、
これが満たされれば目標値までのエージングは終了した
と判断して終了する。■でイオン電流１１が設定値１　
ｓｅｔを越える場合はステップを更新せず、基準電圧Ｖ
　ｃｒｅｆ、　　Ｖ　ａｒｅｆはそのままでさらにエー
ジング時間だけエージングを行ない、以下イオン電流１
＋が設定値以下となるまでこの処理を行なう。

第３図は各ステップに対応する基準電圧ｙｃｒｅｒ。

ｖ　ａｒｅｆの時間的変化を示したもので、まず、第１
ステップではＶｅｒｅｆ　（１）　、　Ｖａｒｅｆ　（
１）で■（１）時間だけエージングを行ない、Ｔ（１）
時間経過した時点でイオン電流値Ｉｔが設定値ｌ　Ｓｅ
ｔ以下であることをチェックして第２ステツプに移る。

この図では第４ステツプでＴ（４）時間だけ経過した後
もイオン電流値Ｉｔが設定値Ｉ　Ｓｅｔを超えているた
め、基準電圧ｖｃｒｅｒ。

Ｖ　ａｒｅｆはそのままで再びＴ（４）時間だけエージ
ングを行なっている。

以上説明したように、この実施例によれば、パターン設
定手段１３により基準電圧Ｖｃｒｅ４゜Ｖ　ａｒｅｆと
なる電圧パターン、各ステップの基準電圧に対応するエ
ージング時間パターンをコレクタ電圧パターンファイル
１０、アノード電圧バタ゛−ンファイル１１、エージン
グ時間パターンファイル１２に予め設定しておけば後は
定格動作に至るまでのエージング処理を自動化すること
ができる。

上記実施例ではクライストロン１の管内の真空度をイオ
ン電流値Ｉｔが設定値１　ｔ　Ｓｅｔ以下かこれを超え
るかによりエージング処理の経過を管理するようにして
いるが、真空度が限界値よりも劣化し、−担エージング
を停止して真空排気後再び最初のステップからエージン
グを行なう再エージング処理のほうが良い場合もある。

第４図はこのような機能を備えた本発明の第２の実施例
を示すもので、第１図と同一構成要素には同一記号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる点について述べ
る。本実施例では第４図に示すように再エージング処理
を行なう場合の各ステップの基準電圧に対応するエージ
ング時間を予めパターン設定手段１３′により設定して
おき、これを新たに設けられた再エージング時間パター
ンファイル１７に記憶させ、その出力信号を制御手段１
４′に入力するようにしたものである。

次に上記のように構成されたクライストロン試験装置に
おいて、制御手段１４′によるエージング処理の動作を
第５図を参照しながら説明する。

第５図において、■〜のは第１図の実施例の動作の流れ
を示した第２図と同じである。第５図において、第２図
と異なる点は■においてタイマにエージング時ｆｌｌＴ
（Ｋ）がセットされその時間を待つ間に■でイオン電流
値ＩＬが限界値Ｉ　ｌ１１１を以下であるか否かを監視
している点にある。このエージング時間Ｔ（Ｋ＞以内に
ＩｔがＩｌｉ曽ｉｔをこえた場合は■で基準電圧ｖｃｒ
ｅｒ、　Ｖａｒｅｆの出力をリセットしてエージングを
中断し、［株］でイオン電流値ＩＬが再エージング開始
可能な電流値Ｉ　Ｓｔａｒｔｇ、下になるまで待つ。そ
して、１１がｌ　８ｔａｌ’を以下になると再びＶｃｅ
ｒｅｆ　（ｉ）、　Ｖａｒｅｆ（１）からエージングを
開始する。０〜Ｏまでの処理はＯでしがＫより大きくな
る。すなわち、イオン電流値ｌｘが限界値１１ｏｕｔを
超え、−担エージングを中断したステップまで戻ると、
再びもとの■〜■の処理にはいることを除いては■〜■
と同じである。

再エージングでは最初のステップＶ　ｃｒｅｆ（１）　
。

Ｖ　ａｒｅｆ（１１から再びもとの■〜■の処理にはい
るまでの間、各ステップのエージング時間Ｔ′がパター
ン設定手段１３′に設定されており、これを再エージン
グ時間パターンファイル１７に記憶している。このよう
にしている理由は、この間のステップがすでにエージン
グを行なっているステップであり、エージング時間Ｔパ
ターンファイル１２に記憶される設定値よりも短時間で
次のステップへ進めるため、これを別のファイルで管理
することにより、より短時間で元のステップまでの再エ
ージングを終了できるからである。

第６図は基準電圧ｖｃｒｅｒ、　Ｖａｒｅｆの時間的変
化を示したもので、この図では第４ステツプでイオン電
流値ＩＬが限界値Ｉ　ｌｉｗ＋ｉｔを超えるためこの時
点で一担エージングを中断し、イオン電流値ｌｘが再エ
ージング開始可能な電流値ｌ　５ｔａｒｔ以下になった
時点で第１ステツプからエージングを開始している。再
エージングでは再ニージンク時間パターンファイル１７
の値Ｔ’（１１〜Ｔ’（３１を使用し、短時間で第４ス
テツプに達し、第４ステツプ以降は再びエージング時間
パターンファイル１２のニージンク時間Ｔの値を使用し
てエージングを行なっている。

また、上記第２の実施例ではイオン電流値ｌｘが設定＠
　ｌ　１　ｓｅｔを超えると一担エージングを停止して
排気後再び最初ステップからエージングを行なう再エー
ジング処理について述べたが、電圧基準値Ｖｃｒｅｆ、
　Ｖａｒｅｆはそのままで制御シーケンスを一担中断し
、その間にコレクタ電圧パターンファイル１０、アノー
ド電圧パターンファイル１１、エージング時間パターン
ファイル１２を書き換え可能な機能を制御手段に持たせ
ることによって、より柔軟なエージング処理を行なうこ
とができる。

第７図はこのような機能を備えた本発明の第３の実施例
を示すもので、第１図と同一構成要素には同一記号を付
してその説明を省略し、ここでは異なる点についてのみ
述べる。本実施例では第７図に示すようにタイマ１６を
セットしてからＴ（Ｋ＞時間経過するまでの間にイオン
電流値Ｉｔが設定値Ｉ　ｊ　Ｓｅｔを超えるとエージン
グ中断スイッチ１８からの指令により制御手段１４“は
基準電圧Ｖｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆをそのままにしてタ
イマ１６を一旦停止し、その闇にパターン設定手段１３
によりコレクタ電圧パターンファイル１０．アノード電
圧パターンファイル１１、エージング時間パターンファ
イル１２の各設定値が層き換えられると、再びタイマ１
６を動作させてエージングを開始するようにしたもので
ある。これにより、それまでのエージングの状況を見な
がら、各ステップ間の電圧変化幅、各ステップにおける
エージング時間を変えられるため、各クライストロンの
動作特性に合わせて、最適なエージング処理を行なうこ
とができる。

第８図は第７図の動作の流れを示したもので、■〜のは
第２図と同じである。第８図において、第２図と異なる
点はエージング時間Ｔ　（Ｋ＞だけ待つ間にＯでエージ
ング中断スイッチ１８が押されているかを調べ、エージ
ング中断の場合はＯで再開される・のを持ち、再開され
ると■以降の処理にもどる。　　　　　。

第９図は基準電圧Ｖｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆの時間的変
化を示したもので、この図では第４ステツプで一担エー
ジングを中断し、コレクタ電圧パターンファイル１０、
アノード電圧パターンファイル１１、エージング時間パ
ターンファイル１２を書き換えた後、エージング処理を
再開していることを表わしている。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、クライストロンのエ
ージング処理工程を自動化でき、真空度劣化時は一時中
断した後再エージング時間パターンに従ったエージング
処理も可能となり、一時中断している間に電圧パターン
ファイル、時間パターンファイルを書き換える機能を持
たせることによって、各クライストロンの特性に応じた
最適なエージング処理を行なうことが可能となり、もっ
て効率的で省力化が可能なりライストロン試験装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるクライストロン試験装置の第１の
実施例を示すブロック構成図、第２図は同実施例を説明
するための７０−チャートを示す図、第３図は同実施例
のＶｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆ、　　Ｉ　ｔの時間的変化
を示す図、第４図は本発明によるクライストロン試験装
置の第２の実施例を示すブロック構成図、第５図は同実
施例の動作を説明するためのフローチャートを示す図、
第６図は同実施例のＶｃｒｅｆ、　Ｖａｒｅｆ、　　Ｉ
　Ｊの時間的変化を示す図、第７図は本発明によるクラ
イストロン試験装置の第３の実施例を示すブロック構成
図、第８図は同実施例の動作を説明するためのフローチ
ャートを示す図、第９図は同実施例のＶｃｒｅｆ、　Ｖ
ａｒｅｆの時間的変化を示す図、第１０図は従来方式の
クライストロン試験装置の構成を示すブロック線図であ
る。 １・・・クライストロン、２・・・コレクタ電源、３・
・・アノード電源、４ａ、４ｂ・・・ポテンショメータ
、５・・・フィラメント電源、６・・・収束マグネット
電源、７・・・集束マグネット、８・・・イオンポンプ
電源、９・・・イオンポンプ、１０・・・コレクタ電圧
パターンファイル、１１・・・アノード電圧パターンフ
ァイル、１２・・・エージング時間パターンファ不ル、
１３゜１３′・・・パターン設定手段、１４．１４’　
、１４”・・・制御手段、１５・・・イオン電流検出手
段、１６・・・タイマ、１７・・・再エージング時間パ
ターンファイル、１８・・・エージング中断スイッチ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第８図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）収束マグネット電源により励磁される収束マグネ
   ットを備えたクライストロンにおいて、イオンポンプ電
   源により駆動され且つ前記クライストロンの容器内を真
   空引きするイオンポンプと、基準電圧により前記クライ
   ストロンのコレクタ及びアノードに与える出力電圧を制
   御するコレクタ電源及びアノード電源と、前記クライス
   トロンのフィラメントを加熱するフィラメント電源と、
   前記イオン電源からイオンポンプに流れるイオン電流値
   を検出するイオン電流検出手段と、前記コレクタ電源及
   びアノード電源に与えられる基準電圧として段階的に上
   昇するコレクタ電圧パターン、アノード電圧パターンを
   設定、記憶する第１の手段と、前記段階的に上昇する電
   圧パターンの各ステップにおけるエージング時間パター
   ンを設定、記憶する第２の手段と、前記第１の手段によ
   り与えられる各ステップにおけるコレクタ電圧パターン
   、アノード電圧パターンの値を前記コレクタ電源、アノ
   ード電源にそれぞれ基準電圧として出力し且つ前記第２
   の手段により与えられる各ステップにおけるエージング
   時間パターン値の時間経過後前記イオン電流検出手段に
   より検出されたイオン電流値が設定値を越えているか否
   かを判別する手段、この手段によりイオン電流値が設定
   値以下と判別されると前記コレクタ電源、アノード電源
   に出力される基準電圧となる電圧パターンのステップを
   順次一つずつ更新させる手段、前記判別手段によりイオ
   ン電流値が設定値を越えていると判別されると電圧パタ
   ーンのステップの更新を停止しこの停止時のステップに
   対して与えられている前記エージング時間パターン値だ
   け同じステップの基準電圧で前記コレクタ電源、アノー
   ド電源を運転する手段を備えた制御手段とから構成した
   ことを特徴とするクライストロン試験装置。
2. （２）収束マグネット電源により励磁される収束マグネ
   ットを備えたクライストロンにおいて、イオンポンプ電
   源により駆動され且つ前記クライストロンの容器内を真
   空引きするイオンポンプと、基準電圧により前記クライ
   ストロンのコレクタ及びアノードに与える出力電圧を制
   御するコレクタ電源及びアノード電源と、前記クライス
   トロンのフィラメントを加熱するフィラメント電源と、
   前記イオン電源からイオンポンプに流れるイオン電流値
   を検出するイオン電流検出手段と、前記コレクタ電源及
   びアノード電源に与えられる基準電圧として段階的に上
   昇するコレクタ電圧パターン、アノード電圧パターンを
   設定、記憶する第１の手段と、前記段階的に上昇する電
   圧パターンの各ステップにおけるエージング時間パター
   ンを設定、記憶する第２の手段と、前記電圧パターンの
   各ステップにおける再エージング時間パターンを設定、
   記憶する第３の手段、前記第１の手段により与えられる
   各ステップにおけるコレクタ電圧パターン、アノード電
   圧パターンの値を前記コレクタ電源、アノード電源にそ
   れぞれ基準電圧として出力し且つ前記第２の手段により
   与えられる各ステップにおけるエージング時間パターン
   値の時間経過後前記イオン電流検出手段により検出され
   たイオン電流値が設定値を越えているか否かを判別する
   手段この手段によりイオン電流値が設定値以下と判別さ
   れると前記コレクタ電源、アノード電源に出力される基
   準電圧となる電圧のパターンのステップを順次一つずつ
   更新させる手段、前記判別手段によりイオン電流値が設
   定値を越えていると判別されると前記コレクタ電源、ア
   ノード電源を停止してエージングを一旦中断し前記イオ
   ン電流値が再エージング可能な値以下になると前記第３
   の手段により与えられる再エージング時間パターンの値
   に基いて前記中断したステップまで前記コレクタ電源、
   アノード電源に出力される基準電圧となる電圧パターン
   でエージングを行なう手段、この手段により前記中断し
   たステップまでエーシングが行なわれると再び前記第２
   の手段によるエージング時間パターンの値に基いて前記
   コレクタ電源、アノード電源に出力される基準電圧とな
   る電圧パターンでエージングを行なう手段を備えた制御
   手段とから構成したことを特徴とするクライストロン試
   験装置。
3. （３）収束マグネット電源により励磁される収束マグネ
   ットを備えたクライストロンにおいて、イオンポンプ電
   源により駆動され且つ前記クライストロンの容器内を真
   空引きするイオンポンプと、基準電圧により前記クライ
   ストロンのコレクタ及びアノードに与える出力電圧を制
   御するコレクタ電源及びアノード電源と、前記クライス
   トロンのフィラメントを加熱するフィラメント電源と、
   前記イオン電源からイオンポンプに流れるイオン電流値
   を検出するイオン電流検出手段と、前記コレクタ電源及
   びアノード電源に与えられる基準電圧として段階的に上
   昇するコレクタ電圧パターン、アノード電圧パターンを
   設定、記憶する第１の手段と、前記段階的に上昇する電
   圧パターンの各ステップにおけるエージング時間パター
   ンを設定、記憶する第２の手段と、エージング中断指令
   を出力するスイッチング手段と、前記第１の手段により
   与えられる各ステップにおけるコレクタ電圧パターン、
   アノード電圧パターンの値を前記コレクタ電源、アノー
   ド電源にそれぞれ基準電圧として出力し且つ前記第２の
   手段により与えられる各ステップにおけるエージング時
   間パターン値の時間経過後前記イオン電流検出手段によ
   り検出されたイオン電流値が設定値を越えるているか否
   かを判別する手段、この手段によりイオン電流値が設定
   値以下と判別されると前記コレクタ電源、アノード電源
   に出力される基準電圧となる電圧パターンのステップを
   順次一つずつ更新させる手段、前記判別手段によりイオ
   ン電流値が設定値を越えていると判別されると前記スイ
   ッチング手段からの中断指令により前記電圧パターンの
   ステップの更新を停止すると共に前記第２の手段のエー
   ジング時間パターンの出力を一旦停止させその間に前記
   第１の手段、第２の手段に設定、記憶されている前記コ
   レクタ電圧パターン、アノード電圧パターン、エージン
   グ時間パターンの値を書き換えて再設定する手段、この
   再設定手段により各設定値の書き換えが終ると前記第２
   の手段により再設定後のエージング時間パターンを出力
   させて再設定後のコレクタ電圧パターン、アノード電圧
   パターンに基くエージングを開始する手段を備えた制御
   手段とから構成したことを特徴とするクライストロン試
   験装置。