JPS62272424A - マイクロ波電子管の出力部構体 - 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】 ３、発明の詳細な説明 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） この発明は、タライストロン、進行波管、ジψイロトロ
ンのようなマイクロ波電子管の出力部構体に関する。

（従来の技術） タライストロンのようなマイクロ波電子管の出力部構体
として、出力空胴に同軸導波管が接続され、その先端に
矩形導波管が結合される同軸・矩形導波管変換器を備え
る場合がある。そして同軸導波管構体の先端部に、気密
窓と称ざれるセラミックス誘電体製の気密窓板が真空気
密に設けられる。

このような同軸導波管構体を有するビーム直進形多空胴
クライストロンの概略構成例を第７図により説明する。

タライストロン本体はその一部を構成する中間共振空ｒ
ｇ４１１、ドリフト管１２、出力空胴１３、およびコレ
クタ部１４が管軸に沿って縦列に配設されている。そし
て出力回路部である出力空胴１３の空胴壁の一部には、
出力部を構成する同軸導波管構体旦が気密接続されてい
る。この間輔導波管構体旦は、内導体１６および外導体
１７を有し、内導体１６には矢印Ｑで示す如く、また外
導体にも図示しないが冷却水が循環させられるようにな
っている。内、外導体はともにその途中から直径が拡大
されて内導体径大部１８および外導体径大部１９に変換
され、これら径大部において両導体間に誘電体気密窓板
２０が真空気密に接合されている。そしてこの気密窓板
２０の位置よりも内方の分ｖ１部１８ａ　、１９ａで両
導体は部品状態で軸方向に分割されており、いずれもこ
の部分でアーク溶接などで電気的および真空気密的に一
体結合されてなる。

この同軸導波管橋体長の先端部は、矩形導波管２１に接
続される。すなわち外導体径大部１９の先端フランジ部
が矩形導波管２１の幅広面？２の開孔部に接続され、ま
た内導体径大部１８の先端部１ａｂが、ドアノブ状拡張
部２３を介して矩形導波管の対向幅広面２４に電気的お
よび機械的に接続されている。なお出力導波管の開口フ
ランジ２５は、外部負荷回路に接続される。

（発明が解決しようとする問題点） とくに超大電力用途のこの種マイクロ波電子管の出力部
構体は、誘電体気密窓板の内外気密接合部の保護のため
、前述のように気密接合部を外部から冷却する構造にな
っている。また、誘電体気密窓板がマルチパクタ放電に
より破壊されるのを防止するため、その内面に放電防止
用のコーティング層を被覆する。このため、同軸導波管
部休の組立てにあたっては、気密窓仮に接合される内外
導体部分と、その他の例えば出力空胴に接続される外方
延長部とを分離し別々に製作しておき、はぼ最終段階で
それらを一体的に結合する構成をとる必要がある。従来
は、この内導体、外導体のいずれも前述のように溶接に
より一体接合している。

しかし、内導体および外導体とも、高周波電流が流れる
部分に溶接箇所があると、この溶接部に不所望な発熱が
生じやすい。そこでこの溶接部を銅などの導電度のよい
金属材料で構成することも考えられるが、材料の性質か
ら溶接の信頼性が劣る不都合がある。またとくに内導体
を誘電体気密窓板よりも真空領域側で溶接することは、
外導体の存在が障害になるため困難である。このように
同軸導波管の内外導体の一体化結合部の信頼性が十分前
にくいという問題がある。

また、気密窓構体は高周波大電力の伝送のため不所望な
損傷を受けやすい。この気密窓構体が破損した場合、ク
ライストロン全体が使用不能となり、また再生不可能で
あると省資源のうえから重大な損失となる。

この発明は以上のような事情に鑑み、クライストロンの
ようなマイクロ波電子管本体と出力部気密窓構体とを必
要により容易に分離可能な構造のマイクロ波電子管の出
力部構体を提供することを目的とする。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） この発明は、気密窓構体の内導体部が筒状をなすととも
にその一部に真空気密閉塞板が気密接合されており、こ
の内導体部が内導体外方延長部の先端部に焼成め（又は
冷却嵌め）による密嵌合状態で電気的および機械的に接
合され、一方、気密窓構体の外導体部が外導体外方延長
部に気密溶接されてなるマイクロ波電子管の出力部構体
である。

（作用） この発明によれば、気密窓構体とマイクロ波電子管本体
側の同軸導波管部とを容易に分離、交換することができ
る。すなわら、両者の焼成めによる結合部を分離する必
要がある場合に、まず外導体係合部を分離したうえ気密
窓構体の内導体円筒部内側に工具を挿入して気密閉塞板
を突き破り、内導体外方延長部またはそれに当接しであ
る補強板を支点にして気密窓構体の内導体部を扱き出す
ことができる。こうしてほとんど各部の破損を起すこと
なく比較的容易に分離でき、また同様にして新規に組立
をすることができる。

（実施例） 以下この発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

なお同一部分は同−符丹であられす。

この発明をビーム直進形多空胴タライストロンに適用し
た例を第１図乃至第６図により説明する。

図示しないタライストロン本体の出力空胴に出力同輔導
波管構体亜が真空気密的に接続される。

同輔導波管構体東は、その一部に気密窓構体並を有する
。すなわち内導体３１と、外導体３２の径大部３３との
間に、セラミックスＲ電体からなる気密窓板３４が真空
気密に接合されている。また気密窓板３４の大気側にお
ける近傍に、誘電体隔壁円板３５が機械的に固定されて
いる。内導体の大気側の外方延長部３６は、薄い導電体
板が椀状に成形されてなるドアノブ状拡張部３７に電気
的に接続されている。

このドアノブ状拡張部３７は、出力矩形導波管３８の一
方の幅広面３９に電気的および機械的に接続されている
。そして内導体延長部３６は内部に矢印Ｐの如く冷却水
を循環できるように構成されている。

外導体径大部３３の先端フランジ４０は、矩形導波管の
他方の幅広面／１１に、その間孔部で接続されている。

真空領域側の内導体外方延長部３１ａ、および外導体外
方延長部３２ａは、前述のように出力空胴に結合されて
いる。そして内導体は、それぞれの内部に矢印Ｑの如く
冷却水を循環できるように構成されている。このように
してタライストロンの出力部の同軸導波管から矩形導波
管への変換部が構成されている。

次に各部の構造を好ましい組立て順序にしたがって説明
する。

同軸導波管構体凹を構成する内外導体外方延長部３１．
３２は、ともに銅製の径大な内導体有底円筒部４２およ
び内面テーパ状部をもつ外導体漏斗状部４３、外導体径
大部の外側第１整合用円筒４４を備えている。内導体有
底円筒部４２は、内側第１整合用円筒部４５を有すると
ともに、内側に３段の四部４６．４７．４８を有する。

そして底部４８には、ステンレス鋼のような機械的強度
の高い材料からなる段付き補強円板４９が嵌合される。

内導体有底円筒部４２はまた微小通気孔５０．および外
周の一部に穿設された位置決め用の雌ねじ部５１を有し
ている。外側第１整合用円筒４４は、先端の整合用円筒
部５２を有し、外周には固定用フランジ５３および薄肉
ステンレス鋼からなる気密封着用フランジ５４が接合さ
れている。固定用フランジ５３には、複数本の俊速する
締付は用ポルト５５が挿入される。外導体漏斗状部４３
および円筒４４の一部には、位首決め用工具５６を挿入
するための透孔５７が穿設されている。以上の内外導体
外方延長部の構造体は、その端部がタライストロンの出
力空胴に一体的に固ｆ４されている。

一方、誘電体気密窓板３４を有する気密窓構体並は、こ
れとは別に次のようにして組立てられる。

すなわちセラミックスからなる誘電体気密窓板３４の外
周面に外導体側の薄肉円筒６１が気密接合され、その外
周に水冷用環状冷却室６２を形成する冷却ジャケット用
円筒体６３が接合されている。環状冷却室６２には、外
部から矢印Ｒの如く冷却水を導入、排出できるようにな
っている。また円筒体６３の大気側端部には、複数個の
微小通気孔６４が放射状に形成され、また真空側の端部
外周には薄肉のステンレス鋼からなる気密封着用フラン
ジ６５が接合されている。なお円筒体６３の上端面には
、複数個の雌ねじ孔６３ａが形成されており、また外周
に固定用リング６３ｂが嵌合され膨出部６３ｃに係止さ
れるようになっている。誘電体気密窓板３４の中央孔の
内周面には、薄肉円筒６６が気密ろう接され、その内周
に同様に水冷用の環状冷却室６７を形成するように銅製
の略円筒状内導体接続用リング６８および内側円筒６９
が固定されている。内導体接続用リング６８は、部品状
態で前述の内導体有底円筒部４２の段部内周壁４７ａの
内径寸法Ｄａよりもわずか大きい外周径Ｄｂを有する。

またこれは、中心部に雌ねじ孔７０を有するとともに、
その開口が銅製の薄肉気密閉塞板７１により真空気密に
閉塞されている。

こうしてリング６８は、誘電体気密窓板３４に封着され
る内導体部の気密閉塞部を有している。これにより気密
窓構体興は、それ自体で外導体部の内側領域が、誘電体
気密窓板３４および気密閉塞部を備える内導体接続用リ
ング６８により真空気密に閉塞されている。内側円筒６
９には、内導体側薄肉円筒６６の外周大気側の環状冷却
室６７に冷却水を循環させるための複数組の透孔７２．
７３が冷却室両端部に対応して放射状に形成されている
。またこの内側円筒６９の上端部には、内側整合用円筒
部７４を有する銅製内側第２整合用円筒部材７５が接続
されている。その整合用円筒部７４は、薄肉円筒６６を
所定間隔をおいてとりまき、先端部が気密窓板の近傍ま
で延長されている。さらにその底部には軸方向に平行な
複数個の通気孔７６が形成されている。なお誘電体気密
窓板３４の内面には、マルチパクタ防止用のコーティン
グ層（図示せず）が被着されている。前述のようにこの
気密窓構体６０はそれ単体で組立てられる。このように
、内、外導体間に気密接合される誘電体気密窓板の部分
を含む気密窓構体興をそれ単体で管本体とは独立に組立
てるので、それらの気密接合部をきわめて信頼性の高い
接合構造とすることが容易にできる。とくに誘電体気密
窓板の内、外周面の気密接合部の形成、及びマルチパク
タ防止用コーティング層の被着をきわめて信頼性あるも
のとすることが容易にできる。

さて、このように用意した気密窓構体並を、出力空胴か
ら延長された内外導体延長部の各端部に次のようにして
結合する。すなわち、まず内導体有底円筒部４２に局部
加熱″Ｃきる小型の電熱炉７７を被せ、この円筒部を局
部的に加熱する。なお、内導体および外導体の同心位置
を正確に保つため、３方向から位置決め用治具５６を両
者間にねじ込んで位置合わせしておく。そして円筒部４
２が所定温度に達し熱膨張している状態で速やかに電熱
炉を除去するとともに気密窓構体並をそれらに合致させ
、その内導体接続用リング６８の先端部を熱膨張してい
る円筒部４２の段部内周壁４７ａ内に挿入又は圧入する
。その後至温まで冷却すると、内導体の接続用リング６
８および円筒部４２は相互に焼嵌めによる密嵌合状態で
機械的および電気的に結合される。この焼嵌めによる密
嵌合結合部を符号用であられしている。

そして固定用フランジ５３．６３ｂを、複数個のボルト
５５により全周を締付【プ固定する。この状態で、外導
体側の雨月着用フランジ５４．６５は合掌構造に合致す
るので、アーク溶接によりそれらの全周を気密溶接する
。こうして外導体径大部３３は相互に真空気密に且つ外
導体の円ｒｆＩ４４および６３が電気的に圧接接続され
る。両者の結合が終了した後、位置決め用治具５６を恢
取り、透孔５７を密封部材７８により真空気密に密封す
る。

このように組立てることにより、誘電体気密窓板３４に
接合されている内導体の薄肉円ｖ１６６の外周には、所
定のわずかな間隔をおいて内側第１整合用円筒部４５が
位置する。この内側第１整合用円筒部４５、これに気密
窓板を挟んで近接対向する大気側の第２整合用円筒部７
４、および薄肉円筒６６を含む導電体壁は、後述する外
導体側整合用環状渦とともに誘電体気密窓板の付近での
インピーダンスの不連続をなくして電磁波反射が生じな
いように、高周波整合を１！？るための整合用環状溝Ｃ
＠構成している。近接対向する両整合用円筒部４５．７
４はまた、薄肉円筒６６と気密窓板３４との気密ろう接
部を高周波電磁界から遮蔽する作用もする。気密窓板３
４と薄肉円筒６６との気密ろう接部は略この環状溝Ｃの
内部に位置し、これには高周波電流がほとんど流れず接
合部が保護される。また焼嵌めにより接続された結合部
Ｗも整合用環状溝Ｃの奥の部分に位置するのでここに高
周波電流がほとんど流れず、機械的および電気的な接合
の信頼性が高く維持される。このようにして両者は、内
導体が焼嵌めにより、また外導体がその俊の溶接により
相互に一体結合される。

次に、冷却ジャケット用円筒体６３の上に、外側第２整
合用円筒部７９をもち外導体部の一部を溝成する隔壁板
保持用リング８０を、固定ボルト８１を雌ねじ孔６３ａ
に螺合することにより接続固定する。

そしてこのリング８０の内側段部Ｂｏａ　、および内導
体側の内側第２整合用円筒部材７５の段部７５ａに、テ
フロン（商品名）のような高周波損失の少ない誘電体材
料からなる隔壁円板３５の中央孔３５ａを嵌合する。こ
の隔壁円板３５は、後述する冷却風の逃げを抑えて冷却
風が気密窓板３４の大気側の全面にくまなく確実に当る
ようにするとともに、内導体および外導体の機械的保持
強度を高めるものである。そしてこの隔壁円板３５の面
には、高周波耐電圧を向上するための円周溝８２が同軸
状に複数本形成され、また一部に気密な板監視用の比較
的小さい透孔８３が穿設されている。各外側整合用円筒
部７９および５２、薄肉円筒６１は、前述と同様に誘電
体気密窓板付近での高周波整合を得るための整合用環状
溝Ｃ＠：構成している。また近接対向する両整合用円筒
部７９．５２は、同様に薄肉円筒６１と気密窓板３４と
の気密ろう接部を高周波電磁界から遮蔽する作用をする
。それにより外側薄肉円筒６１や外導体の各接触部は、
この整合用環状溝Ｃの内部に位置するのでそこには高周
波電流がほとんど流れず、各接合部の高い信頼性が保た
れる。

さらに、内側第２整合用円筒部材７５の上に、冷却水お
よび冷却風を案内する冷媒ガイド部材８４をＯリング８
５を介して接続する。この冷媒ガイド部材８４は、略円
筒状をなし、軸方向に平行に４ｇｌの冷却風通路用透孔
８４ａが、またそれから円周方向にずれた位置に放射状
に４個の冷却水通路用透孔８４ｂが、それぞれ交互に穿
ｒ、２Ｑれている。なおこの冷媒ガイド部材８４には内
導体の外方延長部３６を構成するシリンダ８６、および
その内側の冷媒通路用隔壁シリンダ８７がろう接されて
いる。これらシ１リンダには、上端フランジ８８．８９
が接合されている。上端フランジ８８には、ドアノブ状
拡張部３７がボルト９０により接続固定される。ざらに
中空内導体部の内側に、冷却水案内用のパイプ９１ａ　
、９１ｂを、円筒６９の中心透孔内まで挿入し液密に固
定する。フランジ８９には冷色〇風送風用のパイプ９２
ａが、また内側案内用パイプ９１ａには冷却水導入用ホ
ース９２ｂが、ざらにフランジ８９には排水用ホース９
２ｃがそれぞれ接続され、導波管外に延長されている。

なおこれらは支柱９３により支持板９４に機械的に保持
固定されている。こうして動作に際しては、冷却水が矢
印Ｐの如く内導体の各部を循環して冷却できるようにな
っている。また冷却風は点線矢印Ｓの如く内側第２整合
用部材の内側奥に形成されている大気側通気孔７６から
内側整合用環状溝Ｃを通して誘電体気密窓板３４の面に
吹付ｔプられるように導入される。そして気密窓板３４
と隔壁円板３５とで区画される空間Ｔにより冷却風の流
れが放射方向に規制され、外側第２整合用円筒７９の整
合用環状溝Ｃを経てその奥の外側円筒に形成された通気
孔６４から外部に排出される。内導体部および外導体部
に形成されたこれら通気孔７６．６４は、いずれも寸法
が高周波に対して遮断寸法になっているのみならず、内
外整合用環状溝Ｃの内部に位置しているので、前述と同
様にこれら通気孔からの高周波外部漏洩が確実に抑止さ
れる。

外導体側においては、隔壁板保持用リング８０に導電体
製Ｏリング９５を介してフランジ４０がボルト９６によ
り接続固定され、このフランジ４０は矩形導波管３８に
一体固定されている。導波管３８には、外部負荷回路に
接続するための接続フランジ９７が設けられている。

また、ドアノブ状拡張部の一部には、高周波遮断寸法の
小透孔９８が設けられている。それによりこの小透孔９
８および誘電体隔壁円板３５に形成した小透孔８３を通
して誘電体気密窓板３４の温度あるいはこの付近での高
周波アーク放電の有無等を検出することができる。その
目的のため、温度あるいはアーク検出用などのセンサ装
置９９が、ドアノブ状拡張部を構成する薄肉導体板の内
側椀状空間Ｕ内に収納されている。勿論センサ装置は導
波管の外部に設けてもよく、あるいは監視する必要があ
る場合のみ装着して使用してもよい。

なお、内導体部相互の密嵌合結合部用は、焼成めに限ら
ず冷却嵌めにＪ：ることもできる。すなわち相互結合す
る各内導体部のうら、外側になる方を加熱するか、また
は内側になる方を冷却し、若しくはこれらを組合わせて
実施することができることは勿論である。

この発明の実施例によれば、内導体が焼成めなど機械的
な密嵌合状態で一体結合されているので、銅のような高
周波導電度のよい金属材料同士を直接接合でき、したが
って高周波損失がほとんど生しない。またこの密嵌合に
よる接合部を整合用環状溝の内部に設ければ、それによ
り焼嵌め結合部に高周波電流がほとんど流れず、高い電
気的ａ３よび機械的な接合の信頼性が得られる。

そしてとくにこの発明によれば、気密窓構体とマイクロ
波電子管本体側の同軸導波管部とを必要に応じて容易に
交換することができる。すなわち、両者の焼嵌めによる
結合部を分離する必要がある場合には、冷媒ガイド部材
や誘電体隔壁円板を解除し、また外周の両フランジ５４
．６５の溶接部を切削により切離す。そしてその状態で
、気密窓構体の内導体円筒部材６８の内部離ねじ孔７０
に、これに適合するねじ溝をもつ工具を螺合する。この
工具の回転進行によりまず薄肉の気密閉塞板７１が突き
破られる。さらに工具が進行するとその先端が、内導体
有底円筒部材４２の内側四部に装着されている機械的強
度の高い補強円板４９に突き当る。この状態からさらに
工具を回転進行して行くとこの補強円板４９への当接面
を支点にして内導体接続用リング６８を内導体有底円筒
部材４２から徐々に扱き出すことができる。こうしてほ
とんど各部の破損を起すことなく比較的容易に分離でき
、また同様にして気密窓構体を交換して新規に組立をす
ること　−ができる。

なおこの発明は、同軸導波管と矩形導波管との高周波結
合部に適用できるのみならず、要するに内導体、外導体
および気密窓構体を備える各種マイクロ波電子管の出力
部構体に広く適用することができる。なおまた、気密閉
塞板７１は、内導体接続用リング６８自体に一体形成し
たものであってもよい。また補強円板４９を用いないで
構成してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したようにこの発明によれば１両者の焼嵌めに
よる結合部を分離する必要がある場合に、まず外導体係
合部を分離したうえ気密窓構体の内導体円筒部内側に工
具をして気密閉塞板を突き破り、内導体外方延長部また
はそれに当接しである補強板を支点にして気密窓構体の
内導体部ｆｉ＆き出すことができる。こうして気密窓構
体とマイクロ波電子管本体側の同軸導波管部とをほとん
ど各部の破ｎを起すことなく比較的容易に分離でき、ま
た同様にして新規に組立をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例を示す縦断面図、第２図は（
の要部の分解断面図、第３図はその要部部品の上面図、
第４図は同様に要部部品の横断面図、第５図は同じく要
部部品の斜視図、第６図はこの発明の要部拡大断面図、
第７図は従来構造を説明する概略図である。 １３・・・クライストロン出力空胴、 凹・・・回軸導波管構体、３１・・・内導体、３２・・
・外導体、３４・・・誘電体気密窓板、並・・・気密窓
構体、 迎・・・密嵌合（焼嵌め）結合部、 ３１ａ　、３２ａ・・・内、外導体外方延長部、Ｃ・・
・整合用環状溝、 ４２・・・径大円筒部（内導体延長部先端部）、４５．
５２．７４．７９・・・整合用円筒、４９・・・補強板
、５４．６５・・・気密溶接用７ランジ、６８・・・内
導体接続用リング（内導体部）、７０・・・雌ねじ、７
１・・・気密閉塞板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）マイクロ波電子管の出力回路部に気密接続され同
   軸導波管を構成する内導体外方延長部および外導体外方
   延長部と、これらに一体的に結合される内導体部および
   外導体部の間に誘電体気密窓板が気密封着されてなる気
   密窓構体とを備えるマイクロ波電子管の出力部構体にお
   いて、 上記気密窓構体の内導体部は筒状をなすと ともにその一部に真空気密閉塞板が気密接合されており
   、該内導体部が上記内導体外方延長部の先端部に焼嵌め
   （又は冷却嵌め）による密嵌合状態で電気的および機械
   的に接合され、 上記気密窓構体の外導体部は外導体外方延 長部に気密溶接されてなることを特徴とするマイクロ波
   電子管の出力部構体。
2. （２）真空気密閉塞板が気密接合された内導体部の大気
   側内周壁に、雌ねじが穿設されてなる特許請求の範囲第
   １項記載のマイクロ波電子管の出力部構体。
3. （３）内導体部の真空気密閉塞板に対応する内導体外方
   延長部の先端部に、機械的強度の高い補強板が当接され
   てなる特許請求の範囲第１項記載のマイクロ波電子管の
   出力部構体。