JPS63245844A - ジヤイロトロン - Google Patents
ジヤイロトロンInfo
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- JPS63245844A JPS63245844A JP62078519A JP7851987A JPS63245844A JP S63245844 A JPS63245844 A JP S63245844A JP 62078519 A JP62078519 A JP 62078519A JP 7851987 A JP7851987 A JP 7851987A JP S63245844 A JPS63245844 A JP S63245844A
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- JP
- Japan
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- resonator
- coaxial
- conductor
- electron beam
- gyrotron
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- Pending
Links
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 33
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 claims abstract description 21
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims abstract description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 230000001568 sexual effect Effects 0.000 claims 1
- 230000020169 heat generation Effects 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes 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
- H01J25/025—Tubes 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
Landscapes
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、マイクロ波を発生するジャイロトロンに係わ
り、特に電子ビームから電磁波への変換に同軸共振器を
用いたジャイロトロンに関する。
り、特に電子ビームから電磁波への変換に同軸共振器を
用いたジャイロトロンに関する。
（従来の技術）
従来、マイクロ波を発生する装置として、電子ビームの
エネルギーを電磁波のエネルギーに変換するジャイロト
ロンが用いられている。このジャイロトロンは第２図に
示す如く、カソード電極１、制御電極２及び磁石３から
なる電子銃と、磁場印加機構４．共振器５．コレクタ６
、誘電体出力窓７及び出力導波管８等とから構成される
。そして、電子銃で発生させた電子ビームを、磁場印加
機構４により印加された磁力線に沿ってサイクロトロン
運動させながら共振器５を通過させ、電子ビームのエネ
ルギーを共振器５でマイクロ波のエネルギーに変換させ
、電子をコレクタ６に集め、マイクロ波を誘電体出力窓
７から出力導波管８に案内するようにしている。
エネルギーを電磁波のエネルギーに変換するジャイロト
ロンが用いられている。このジャイロトロンは第２図に
示す如く、カソード電極１、制御電極２及び磁石３から
なる電子銃と、磁場印加機構４．共振器５．コレクタ６
、誘電体出力窓７及び出力導波管８等とから構成される
。そして、電子銃で発生させた電子ビームを、磁場印加
機構４により印加された磁力線に沿ってサイクロトロン
運動させながら共振器５を通過させ、電子ビームのエネ
ルギーを共振器５でマイクロ波のエネルギーに変換させ
、電子をコレクタ６に集め、マイクロ波を誘電体出力窓
７から出力導波管８に案内するようにしている。
ところで、この種の装置でマイクロ波のエネルギーを大
きくすると、共振器の壁面におけるジュール熱の発生密
度が高くなり、共振器の熱変形や熱破壊を招く。これを
防止するには、共振器の寸法を大きくして共振器壁面の
面積を大きくすることが考えられるが、共振器の寸法（
特に径）は発生すべきマイクロ波の周波数との関係によ
って決まるものである。即ち、マイクロ波の発生に電子
のサイクロトロン運動と共振器の固有振動を共鳴結合さ
せる原理を利用しているため、扱うマイクロ波の周波数
が高くなると、共振器の寸法を大きくすることはできず
、共振器壁面で生じるジュール熱の発生密度が著しく上
昇してしまう。このため、高い周波数で大出力のジャイ
ロトロンを実現することは困難であった。
きくすると、共振器の壁面におけるジュール熱の発生密
度が高くなり、共振器の熱変形や熱破壊を招く。これを
防止するには、共振器の寸法を大きくして共振器壁面の
面積を大きくすることが考えられるが、共振器の寸法（
特に径）は発生すべきマイクロ波の周波数との関係によ
って決まるものである。即ち、マイクロ波の発生に電子
のサイクロトロン運動と共振器の固有振動を共鳴結合さ
せる原理を利用しているため、扱うマイクロ波の周波数
が高くなると、共振器の寸法を大きくすることはできず
、共振器壁面で生じるジュール熱の発生密度が著しく上
昇してしまう。このため、高い周波数で大出力のジャイ
ロトロンを実現することは困難であった。
（発明が解決しようとする問題点）
このように従来、マイクロ波の周波数が高くなると共振
器の寸法を小さくせざるを得ず、共振器壁面でのジュー
ル熱の発生密度が上昇してしまい、従って高周波で且つ
大出力のジャイロトロンを実現することは困難であった
。
器の寸法を小さくせざるを得ず、共振器壁面でのジュー
ル熱の発生密度が上昇してしまい、従って高周波で且つ
大出力のジャイロトロンを実現することは困難であった
。
本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、マイクロ波の周波数が高くなっても共
振器壁面におけるジュール熱の発生密度を十分低くする
ことができ、高周波で大出力化をはかり得るジャイロト
ロンを提供することにある。
とするところは、マイクロ波の周波数が高くなっても共
振器壁面におけるジュール熱の発生密度を十分低くする
ことができ、高周波で大出力化をはかり得るジャイロト
ロンを提供することにある。
［発明の構成］
（問題点を解決するための手段）
本発明の骨子は、電子ビームのエネルギーを電磁波のエ
ネルギーに変換する共振器を、従来の中空状の共振器か
ら中実状の同軸共振器に換え、マイクロ波の周波数に関
係する共振器寸法と関係しない共振器寸法との２つの自
由度を生出し、共振器壁面におけるジュール熱の発生密
度を低減することにある。
ネルギーに変換する共振器を、従来の中空状の共振器か
ら中実状の同軸共振器に換え、マイクロ波の周波数に関
係する共振器寸法と関係しない共振器寸法との２つの自
由度を生出し、共振器壁面におけるジュール熱の発生密
度を低減することにある。
即ち本発明は、中空状の電子ビームを発生する電子銃と
、この電子銃で発生した電子ビームに磁場を印加して該
電子ビームをサイクロトロン運動させる磁場印加手段と
、この磁場印加手段によりサイクロトロン運動する電子
ビームのエネルギーを電磁波のエネルギーに変換する共
振器とを具備したジャイロトロンにおいて、前記共振器
を同軸共振器で構成すると共に、この同軸共振器の内側
に該共振器と同軸的に同軸線路を設け、且つ上記同軸共
振器と同軸線路との間にこれらを電磁波結合させ、同軸
共振器からの電磁波を同軸線路に導くスロット状の方向
性結合部を設けるようにしたものである。
、この電子銃で発生した電子ビームに磁場を印加して該
電子ビームをサイクロトロン運動させる磁場印加手段と
、この磁場印加手段によりサイクロトロン運動する電子
ビームのエネルギーを電磁波のエネルギーに変換する共
振器とを具備したジャイロトロンにおいて、前記共振器
を同軸共振器で構成すると共に、この同軸共振器の内側
に該共振器と同軸的に同軸線路を設け、且つ上記同軸共
振器と同軸線路との間にこれらを電磁波結合させ、同軸
共振器からの電磁波を同軸線路に導くスロット状の方向
性結合部を設けるようにしたものである。
（作用）
同軸共振器は、内導体と外導体を持つ。電子銃から同軸
共振器に入射された電子ビームは軸対称中空ビームとな
っているため、共振器に発生されるマイクロ波も軸対称
モードとなっている。このため、マイクロ波の共振器周
波数を主に決定するのは内導体と外導体の径方向間隙長
となり、内導体の径の選択は相当程度自由となる。この
結果、マイクロ波の周波数が高くなっても、内導体の径
を大きくして共振器壁面の面積を十分に大きくすること
ができる。従って、共振器壁面で発生するジュール熱発
生密度を上昇させることなく、共振器内のマイクロ波エ
ネルギーを増大させることが可能となり、高周波であっ
ても十分大きな出力を得ることができる。
共振器に入射された電子ビームは軸対称中空ビームとな
っているため、共振器に発生されるマイクロ波も軸対称
モードとなっている。このため、マイクロ波の共振器周
波数を主に決定するのは内導体と外導体の径方向間隙長
となり、内導体の径の選択は相当程度自由となる。この
結果、マイクロ波の周波数が高くなっても、内導体の径
を大きくして共振器壁面の面積を十分に大きくすること
ができる。従って、共振器壁面で発生するジュール熱発
生密度を上昇させることなく、共振器内のマイクロ波エ
ネルギーを増大させることが可能となり、高周波であっ
ても十分大きな出力を得ることができる。
また、同軸共振器から出たマイクロ波は、直接大きな断
面の円筒導波管に結合させてしまうと、円筒導波管内の
マイクロ波には種々のモードの成分が含まれてしまう。
面の円筒導波管に結合させてしまうと、円筒導波管内の
マイクロ波には種々のモードの成分が含まれてしまう。
これに対し本発明では、同軸共振器と同軸線路との間に
スロット状の方向性結合部を設け、共振器内の電磁波を
再びスロット結合により同軸線路への伝送しているので
、不要モードの発生を抑えることが可能となる。
スロット状の方向性結合部を設け、共振器内の電磁波を
再びスロット結合により同軸線路への伝送しているので
、不要モードの発生を抑えることが可能となる。
（実施例）
以下、本発明の詳細を、図示の実施例によって説明する
。
。
第１図は本発明の一実施例に係わるジャイロ！・ロンの
要部構成を示す断面図である。図示しない電子銃から放
射された電子ビーム１０は同軸共振器２０内を通過して
コレクタ３０に集められる。
要部構成を示す断面図である。図示しない電子銃から放
射された電子ビーム１０は同軸共振器２０内を通過して
コレクタ３０に集められる。
同軸共振器２０は内導体２１と外導体２２からなる中実
状の共振器であり、内導体２１と外導体２２との径方向
間隙長は必要なマイクロ波の周波数から決定される。コ
レクタ３０は、同軸共振器２０の外導体２２の延長部で
形成されている。
状の共振器であり、内導体２１と外導体２２との径方向
間隙長は必要なマイクロ波の周波数から決定される。コ
レクタ３０は、同軸共振器２０の外導体２２の延長部で
形成されている。
同軸共振器２０の内側で且つ前記電子銃の反対側には、
該共振器２０の内導体２１を外導体とする。同軸線路４
０が同軸的に形成されている。この同軸線路４０と同軸
共振器２０との間には、軸方向に多数のスロット開口５
０が形成されている。
該共振器２０の内導体２１を外導体とする。同軸線路４
０が同軸的に形成されている。この同軸線路４０と同軸
共振器２０との間には、軸方向に多数のスロット開口５
０が形成されている。
これらのスロット開口５０は、その寸法を適正に選ぶこ
とにより、方向性結合器を構成している。
とにより、方向性結合器を構成している。
また、同軸線路５０の内芯導体６０は、不整モードが発
生しないように錐体状に終端されている。
生しないように錐体状に終端されている。
また、同軸共振器２０の外部には、軸方向の磁場を印加
する磁場印加機構（図示せず）が設けられている。
する磁場印加機構（図示せず）が設けられている。
このような構成であれば、電子子から放射された電子ビ
ームは磁場印加機構による磁場によりサイクロトロン運
動しながら同軸共振器２０内を通過し、コレクタ３０に
集められる。このとき、同軸共振器２０では電子ビーム
のエネルギーが電磁波のエネルギーに変換され、この変
換によって得られた電磁波６０はスロット開口５０を通
して同軸共振器４０に導かれ、図中右方向に進行して図
示しない出力導波管に結合されることになる。
ームは磁場印加機構による磁場によりサイクロトロン運
動しながら同軸共振器２０内を通過し、コレクタ３０に
集められる。このとき、同軸共振器２０では電子ビーム
のエネルギーが電磁波のエネルギーに変換され、この変
換によって得られた電磁波６０はスロット開口５０を通
して同軸共振器４０に導かれ、図中右方向に進行して図
示しない出力導波管に結合されることになる。
かくして本実施例によれば、同軸共振器２０による電子
ビームから電磁波への変換により、電磁波を発生するこ
とができる。そしてこの場合、マイクロ波の波長を決定
するのは同軸共振器２０の内導体２１と外導体２２との
間隙長であるので、内導体２１の径は発生すべきマイク
ロ波の波長に関係なく設定することができる。このため
、内導体２１の計を大きくすることにより、マイクロ波
の波長が高くなっても共振器壁面におけるジュール熱発
生密度を十分低く抑えることができる。従って、高周波
で大出力のジャイロトロンを実現することができる。ま
た、スロット開口５０及び内芯導体６０の終端の錐体状
加工により、不要なモード発生を防止することができ、
必要とする波長のマイクロ波を効率良く発生することが
できる等の利点もある。
ビームから電磁波への変換により、電磁波を発生するこ
とができる。そしてこの場合、マイクロ波の波長を決定
するのは同軸共振器２０の内導体２１と外導体２２との
間隙長であるので、内導体２１の径は発生すべきマイク
ロ波の波長に関係なく設定することができる。このため
、内導体２１の計を大きくすることにより、マイクロ波
の波長が高くなっても共振器壁面におけるジュール熱発
生密度を十分低く抑えることができる。従って、高周波
で大出力のジャイロトロンを実現することができる。ま
た、スロット開口５０及び内芯導体６０の終端の錐体状
加工により、不要なモード発生を防止することができ、
必要とする波長のマイクロ波を効率良く発生することが
できる等の利点もある。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記同軸線路の内芯導体の終端は錐体状加
工に限るものではなく、終端が滑らかに変化するように
すればよい。また、不要モードの発生を許容するならば
、同軸線路の内芯導体は省略することも可能である。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
い。例えば、前記同軸線路の内芯導体の終端は錐体状加
工に限るものではなく、終端が滑らかに変化するように
すればよい。また、不要モードの発生を許容するならば
、同軸線路の内芯導体は省略することも可能である。そ
の他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して
実施することができる。
［発明の効果］
以上詳述したように本発明によれば、電子ビームから電
磁波への変換に同軸共振器を用いることにより、マイク
ロ波の波長に関係なく共振器の壁面積を大きくすること
ができ、共振器壁面におけるジュール熱発生密度を低く
抑えることができる。従って、高周波であっても大出力
のジャイロトロンを実現することができ、その有用性は
絶大である。
磁波への変換に同軸共振器を用いることにより、マイク
ロ波の波長に関係なく共振器の壁面積を大きくすること
ができ、共振器壁面におけるジュール熱発生密度を低く
抑えることができる。従って、高周波であっても大出力
のジャイロトロンを実現することができ、その有用性は
絶大である。
第１図は本発明の一実施例に係わるジャイロトロンの要
部構成を示す断面図、第２図は従来装置の概略構成を示
す断面図である。 １０・・・電子ビーム、２０・・・同軸共振器、２１・
・・内導体、２２・・・外導体、３０・・・コレクタ、
４０・・・同軸線路、５０・・・スロット開口、６０・
・・内芯導体、７０・・・電磁波。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 −１０＝
部構成を示す断面図、第２図は従来装置の概略構成を示
す断面図である。 １０・・・電子ビーム、２０・・・同軸共振器、２１・
・・内導体、２２・・・外導体、３０・・・コレクタ、
４０・・・同軸線路、５０・・・スロット開口、６０・
・・内芯導体、７０・・・電磁波。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 −１０＝
Claims (3)
- （１）中空状の電子ビームを発生する電子銃と、この電
子銃で発生した電子ビームに磁場を印加して該ビームを
サイクロトロン運動させる磁場印加手段と、この磁場印
加手段によりサイクロトロン運動する電子ビームのエネ
ルギーを電磁波のエネルギーに変換する同軸共振器と、
この同軸共振器の内側に該共振器と同軸的に設けられた
同軸線路と、前記同軸共振器と前記同軸線路とを電磁波
結合させ、該共振器からの電磁波を該線路に導くスロッ
ト状の方向性結合部とを具備してなることを特徴とする
ジャイロトロン。 - （２）前記同軸共振器は、内導体と外導体との間の空間
で中実状の共振器を構成したものであり、前記同軸線路
は、上記同軸共振器の内導体を外導体とする中空状の線
路である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。 - （３）前記同軸線路に内芯導体を設け、この導体の先端
を錐体状に終端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。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078519A JPS63245844A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | ジヤイロトロン |
| US07/172,802 US4926093A (en) | 1987-03-31 | 1988-03-28 | Gyrotron device |
| FR8804326A FR2613534B1 (fr) | 1987-03-31 | 1988-03-31 | Gyrotron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62078519A JPS63245844A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | ジヤイロトロン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63245844A true JPS63245844A (ja) | 1988-10-12 |
Family
ID=13664180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62078519A Pending JPS63245844A (ja) | 1987-03-31 | 1987-03-31 | ジヤイロトロン |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4926093A (ja) |
| JP (1) | JPS63245844A (ja) |
| FR (1) | FR2613534B1 (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5015914A (en) * | 1988-12-09 | 1991-05-14 | Varian Associates, Inc. | Couplers for extracting RF power from a gyrotron cavity directly into fundamental mode waveguide |
| FR2672730B1 (fr) * | 1991-02-12 | 1993-04-23 | Thomson Tubes Electroniques | Dispositif convertisseur de modes et diviseur de puissance pour tube hyperfrequence et tube hyperfrequence comprenant un tel dispositif. |
| DE4236149C2 (de) * | 1992-10-27 | 1995-11-02 | Karlsruhe Forschzent | Gyrotron mit einer Einrichtung zur Erhöhung des Wirkungsgrads |
| DE19532785C1 (de) * | 1995-09-06 | 1997-04-17 | Arnold Moebius | Ein in der Frequenz kontinuierlich einstellbares Gyrotron |
| US5646488A (en) * | 1995-10-11 | 1997-07-08 | Warburton; William K. | Differential pumping stage with line of sight pumping mechanism |
| US8390200B2 (en) * | 2005-12-16 | 2013-03-05 | Shenggang Liu | Coaxial cavity gyrotron with two electron beams |
| CN111489945B (zh) * | 2020-04-21 | 2023-04-18 | 安徽华东光电技术研究所有限公司 | 回旋管电子枪结构及装配方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB796660A (en) * | 1956-05-28 | 1958-06-18 | Standard Telephones Cables Ltd | H.f. electrical wave guide coupling arrangement |
| US3815136A (en) * | 1972-09-11 | 1974-06-04 | Philco Ford Corp | Coaxial tracking signal coupler for antenna feed horn |
| FR2543368B1 (fr) * | 1983-03-25 | 1985-09-20 | Thomson Csf | Transformateur de modes |
| US4604551A (en) * | 1983-07-27 | 1986-08-05 | Ga Technologies Inc. | Cyclotron resonance maser system with microwave output window and coupling apparatus |
-
1987
- 1987-03-31 JP JP62078519A patent/JPS63245844A/ja active Pending
-
1988
- 1988-03-28 US US07/172,802 patent/US4926093A/en not_active Expired - Fee Related
- 1988-03-31 FR FR8804326A patent/FR2613534B1/fr not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2613534A1 (fr) | 1988-10-07 |
| FR2613534B1 (fr) | 1992-11-13 |
| US4926093A (en) | 1990-05-15 |
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