JPS6217971Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は人工衛星に搭載される高出力進行波
管の消費電力の低減、すなわち能率向上を図るた
めの輻射冷却形多段コレクタの熱的および機械的
特性の改良に関するものである。

進行波管においては、電子銃から射出された電
子ビームは遅波回路部で入力結合部から入力され
た高周波と相互作用して、これを増幅した後、コ
レクタに捕捉される。すなわち電子ビームのエネ
ルギーは高周波の増幅に費やされて高周波出力と
して出力取出部から取り出され、残りの大部分は
コレクタにおいて熱損失として消費される。した
がつてコレクタにおいて熱損失として消費される
電力を出来るだけ少なくして能率の向上を図るこ
とは、消費電力の低減のために、更にコレクタの
冷却を容易にするために望ましいことである。特
に人工衛星に搭載される進行波管では所要電源の
小形軽量化および衛星本体の温度上昇を防ぐため
に能率向上が厳しく要求される。

人工衛星に搭載される高出力の進行波管では能
率の大幅な向上を図るため、コレクタ電極を複数
個に分割してそれぞれに異なつた電圧を印加する
ことにより、高周波との相互作用を終えて速度分
布をもつようになつた電子ビームをそれぞれの速
度に応じて分別して出来るだけ熱損失を発生しな
いように捕捉する多段コレクタが一般に採用され
る。多段コレクタの性能を示す指標としてのコレ
クタ効率、すなわち高周波との相互作用を終えて
コレクタへ入射する電子ビームの持つているエネ
ルギーいわゆるスペントビームエネルギーに対す
るスペントビームエネルギーの内の熱損失となら
なかつたものの比として定義される値は、コレク
タ電極の分割段数によつてその最大限界値が理論
的に求められ、分割段数の多いほど大きくなるこ
とが知られている。実際には３段ないし10段のも
のが用いられている。このような進行波管は人工
衛星上では衛星本体の温度上昇を防ぐため、コレ
クタで発生した熱を直接に宇宙空間に輻射によつ
て放散するようにコレクタを衛星外壁の外に出し
て進行波管ボデイを衛星外壁内に固定するという
形で据えつけられる。したがつてこのような進行
波管ではコレクタで発生した熱が進行波管がボデ
イへ伝わらないように断熱すること、各コレクタ
電極の電気絶縁、各コレクタ電極で発生した熱の
放散、コレクタの機械的支持および小形軽量化な
どが重要な問題である。

このような多段コレクタの従来のものは薄い金
属板で所要の形状に作つた各コレクタ電極をセラ
ミツクなどの棒で作つた磁器製絶縁体を中心軸対
称の数か所に設置して中心軸方向に所要の間隔で
支持し、この外側に底面を有する円筒形の金属製
真空外囲器をステンレス製ベローズなどの低熱伝
導部材を介してボデイに接続して真空外囲器を設
けたものである。この構造において各コレクタ電
極で発生した熱は輻射によつて真空外囲器に伝達
され、更に真空外囲器から宇宙空間に輻射によつ
て放散される。しかしながら、このような多段コ
レクタは宇宙空間への輻射放熱面である真空外囲
器への各コレクタ電極からの熱の伝達を輻射だけ
によつているので、各コレクタ電極の輻射表面積
を大きくするためコレクタ外形寸法を大きくせざ
るを得ないという欠点があつた。

この考案はこのような従来の欠点を取り除いた
多段コレクタを提供するもので、宇宙空間への輻
射放熱面である真空外囲器への各コレクタ電極か
らの熱の伝達を従来の輻射による他に、重量を重
くすることなく伝導による伝達を行なえるように
したものである。またこの考案は無励振時の終段
コレクタ電極に集中して発生した熱を低い温度差
で真空外囲器へ伝達できるようにしたものでもあ
る。更にまたこの考案は各コレクタ電極の支持を
強固にしたものでもある。

次にこの考案を図面に示す実施例により説明す
る。図には多段コレクタが中心軸を通る平面で切
つた断面図で示されている。ボデイ１（一部のみ
図示）にコレクタを支持する支持板２がろう付さ
れ、この支持板２にステンレス製ベローズ３およ
び円筒形の薄肉金属製の真空外囲器４がろう付さ
れ、この真空外囲器４と皿形の薄肉金属製の真空
外囲器５がそれぞれのつば部においてアーク溶接
されてコレクタの真空外囲器が形成されている。
また支持板２にはステンレス製支柱６を介して支
持板７がろう付されている。この支持板７の外縁
部はベローズ３と真空外囲器４との接続部にろう
付されている。薄い金属板で所要の形状に作られ
た第１ないし第４の各コレクタ電極それぞれ８，
９，１０，１１はセラミツク円柱１２により中心
軸対称の数か所で中心軸方向に所要の間隔を保た
れて、セラミツク円柱１２の第１コレクタ電極側
に支持板７に、第４コレクタ電極を支持板１３に
固定されると共に、ボデイ電位である真空外囲器
および支持板に対して、並びに各コレクタ電極相
互に対して電気絶縁されている。支持板１３は真
空外囲器４および５の接続部に接続されている。
第４コレクタ電極１１の中央部は金属部材１４と
１５、およびセラミツク部材１６を介して電気絶
縁されて真空外囲器５の底面中央部に接続されて
いる。

このような構成において第１ないし第４電極に
は、その順にボデイ電位からの電位低下量の大き
い電圧が給電線（図示せず）によつて印加され
る。したがつて高周波との相互作用により速度分
布を生じた電子ビームの内、最も遅い電子は第１
コレクタ電極に、順に速度の速い電子は第２から
第４の各コレクタ電極に入射し、入射するときの
速度に応じた熱損失が発生する。各コレクタ電極
で発生した熱は一部は輻射によつて高温のコレク
タ電極から低温のコレクタ電極に、また各コレク
タ電極からコレクタ真空外囲器に伝達される。熱
の一部はセラミツク円柱１２を通つて伝導より支
持板７および１３に伝達されて、更に伝導により
真空外囲器に伝達される。更に熱の一部は第４コ
レクタ電極１１から金属部材１４、セラミツク部
材１６および金属部材１５を通つて伝導により真
空外囲器５に伝達される。支持板７および真空外
囲器４は熱伝導の悪いステンレス製の支柱６およ
びベローズ３によつて支持板２と断熱されている
のでコレクタで発生した熱はボデイ側へはほとん
ど伝達されずに、コレクタの真空外囲器表面から
宇宙空間へ輻射によつて放散される。

したがつてこの考案の多段コレクタでは、各コ
レクタ電極で発生した熱を真空外囲器への輻射に
よつてだけ伝達していた従来のものに比べて、伝
導による分が加わつただけ各コレクタ電極から真
空外囲器への伝熱量が増えるため、両者間の温度
差が小さくなる。すなわちコレクタ電極の最大動
作温度を同一にすると、宇宙空間への輻射放熱面
である真空外囲器の表面積を小さく、すなわちコ
レクタの外形寸法を小さくすることができるとい
う効果を奏する。尚、セラミツク円柱１２には普
通にはアルミナセラミツクが用いられるが、ベリ
リアセラミツクを用いれば更に熱伝導が良くな
り、一層効果が大きくなる。またベリリアセラミ
ツクはアルミナセラミツクよりも比重が小さいの
で軽量化のためにも望ましい。ところで支持板７
および１３は支持および熱伝導を考慮して熱伝導
の良い金属で作ることにより、従来の多段コレク
タに比べて重量増加をもたらすことはほとんどな
い。

さて、進行波管の無励振時には電子ビームの速
度分布がほとんど無いため、カソード電位に近い
電圧の印加される第４コレクタ電極に電子ビーム
の大部分が入射し、局所的に発熱し温度上昇す
る。しかしながらこの考案の多段コレクタでは第
４コレクタ電極から真空外囲器へ伝導により熱が
放散されるので、局所的な温度上昇を抑えること
ができる。

更にこの考案によれば、コレクタ電極が第１コ
レクタ電極側のセラミツク円柱で支持板７に、第
４コレクタ電極側のセラミツク円柱で支持板１３
に、第４コレクタ電極側のセラミツク円柱で支持
板１３に、第４コレクタ電極の中央部で真空外囲
器の底面中央部にそれぞれ接続されるので極めて
強固に支持される。したがつて厳しい振動環境で
の使用に耐えることの要求される人工衛星搭載用
進行波管としては、耐振性が増すので望ましこと
である。

尚、上記の実施例は４段のコレクタ電極の場合
の実施例であつて、この考案が上記実施例と同様
の態様でコレクタ電極数の異なる場合にも適用で
きるのはもちろんである。

以上詳細に説明したように、この考案による多
段コレクタは外形寸法を小さくできる、無励振時
の終段コレクタ電極の局所的温度上昇を抑えるこ
とができる。コレクタ電極の支持が強固になり耐
振性が増すという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面はこの考案の多段コレクタの実施例の断面
図である。 １……ボデイ、２，７，１３……支持板、３…
…ベローズ、４，５……真空外囲器、６……支
柱、８，９，１０，１１……第１，２，３，４コ
レクタ電極、１２……セラミツク円柱、１４，１
５……金属部材、１６……セラミツク部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 底面を有する円筒でその端部が低熱伝導部材３
   により断熱されてボデイ１に接続されて成るコレ
   クタ真空外囲器４，５の中に、ボデイ１に対して
   断熱されて、かつ磁器製絶縁体１２により該コレ
   クタ真空外囲器４，５に対しておよび互いに電気
   絶縁されて支持された複数のコレクタ電極８〜１
   １を有する進行波管の多段コレクタにおいて、該
   磁器製絶縁体１２の初段電極８側の端部を真空外
   囲器４のボデイ１側に支持板７により接続し、該
   磁器製絶縁体１２の終段電極側１１の端部を真空
   外囲器４，５の円筒側面の底面側に支持板１３に
   より接続し、終段電極１１の中央部を磁器製絶縁
   体１６を介して真空外囲器５の円筒底面に金属部
   材１４，１５により接続したことを特徴とする進
   行波管の多段コレクタ。