KR0122675Y1 - 클라이스트론 - Google Patents

Abstract

본 고안은 콜렉터로부터 마그네트로의 열전달이 최소화되는 클라이스트론에 관한 것으로서, 콜렉터(13)로부터 마그네트(21)로 전달되는 열을 차단하도록 아이소레이트(51)가 상기 마그네트(21)의 내주면과 상기 콜렉터(13)의 외주면사이에 배설되어 있는 클라이스트론에 있어서, 상기 아이소레이트(51)는 그 외주면에 돌기(51a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 클라이스트론의 효율이 높다.

Description

클라이스트론

제1도는 종래의 클라이스트론을 도시한 종단면도,

제2도의 본 고안의 일실시예에 의한 클라이스트론을 도시한 종단면도,

제3도의 제2도에서 화살표 A-A선에 따른 단면도,

제4도는 제2도에서 화살표 A-A선에 따른 본 고안의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

13 : 콜렉터 21 : 마그네트

51 : 아이소레이터 51a : 돌기

513 : 플레이트

본 고안은 마이크로파를 발생시키는 클라이스트론에 관한 것으로서, 특히 콜렉터로부터 마그네트에의 열전달이 최소화되는 클라이스트론에 관한 것이다.

종래, 다수의 전자빔을 형성하는 클라이스트론은 제1도에 도시한 바와 같이, 전자를 방출하는 캐소드(11)와, 상기 캐소드(11)로부터 발생된 전자를 수집하는 콜렉터(13)와, 상기 캐소드(11)로부터 콜렉터(13)로 가속되는 전자들로 구성된 다수의 전자빔(15)의 밀도를 변조시키도록 상기 캐소드(11)와 콜렉터(13)사이에 배설된 튜브(30)와, 상기 다수의 전자빔(15)을 가속시키도록 상기 캐소드(11)와 콜렉터(13)간에 전압을 걸어주는 가속수단(17)과, 상기 다수의 전자빔(15)의 확산을 방지하여 상기 다수의 전자빔(15)이 일정한 크기를 유지하도록 상기 다수의 전자빔(15)의 길이방향을 따라 지속을 형성시키는 좌·우마그네트(19, 21)와 상기 좌·우 마그네트(19, 21)에 의한 자계의 자로역할을 힘과 동시에 콜렉터(13)로부터 우마그네트(21)로 전달되는 열을 차단하도록 상기 우마그네트(21)의 내주면에 밀착배설된 아이소레이터(22)와, 상기 캐소드(11)로 부터 전자를 발생시키도록 상기 캐소드(11)를 가열하는 히터(23)와, 상기 콜렉터(13)에 부딪치는 전자에 의해 코렉터(13)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하도록 상기 콜렉터(13)에 배설된 방열부재(25)와, 밀도변화에 따른 마이크로파에너지를 상기 튜브(30)로부터 끌어내는 출력단(27)으로 이루어져 있다.

상기 캐소드(11)로부터 발생되는 전자가 다수의 전자빔(15)을 형성하도록 상기 콜렉터(13)와 마주보는 캐소드(11)의 면에서 다수곳에 오목부가 형성되어 있고, 이 오목면이외의 캐소드(11)면에서는 전자가 방출되지 않도록 이 오목면이외의 캐소드(11)면에는 전자방출을 억제하는 몰리브덴등과 같은 재질의 금속이 코팅되어 있다.

상기 좌·우마그네트(19, 21)는 상기 캐소드(11)로 부터 콜렉터(13)로 흐르는 전자의 방향에 대해 반대방향의 지속이 형성되도록, 상기 좌마그네트(19)의 내주면은 S극이되고 좌 마그네트(19)의 외주면은 N극이 되면 상기 우 마그네트(21)의 내주면은 N극이 되어 우 마그네트(21)의 외주면은 S극이 되게 상기 캐소드(11) 및 콜렉터(13)의 외측에 배설되어 있다.

상기 아이소레이터(22)의 좌측벽에는 상기 전자빔(15)의 통과하여 상기 콜렉터(13)에 수집되도록 다수의 관통구멍(221)이 형성되어 있다. 그리고, 전자가 작용하는 공간에 상기 좌·우마그네트(19, 21)에 의해 최대의 지속밀도가 존재하도록 상기 콜렉트(13)의 외주면은 상기 아이소레이터(22)의 내주면에 최대한 근접되어 있다.

상기 튜브(30)내에는 상기 다수의 전자빔(15)의 속도를 변화시킴으로써 상기 다수의 전자빔(15)의 밀도변조를 유도하는 다수의 캐비티(31, 33, 35)가 형성되어 있고, 상기 각 캐비티(31, 33, 35)내에는 도시하지 않은 신호원에 의해 고주파전계가 가해지는 갭(311, 331, 351)이 형성되어 있으며, 인접한 각 갭(311, 331, 351)사이에는 다수의 관통구멍으로 된 드리프트공간(313, 333, 353)이 형성되어 있고, 상기 캐소드(11)의 오목부와 마주보는 튜브(30)의 면에는 상기 캐소드(11)의 오목부로부터 방출되는 전자가 다수의 전자빔(15)으로 형성되면서 상기 튜브(30)내로 유입되도록 다수의 관통구멍(315)이 형성되어 있다. 그리고 상기 콜렉터(13)에 인접한 캐비티(35)에는 상기 출력단(27)이 배설되어 있다.

상기 방열부재(25)의 단부에는 상기 콜렉터(13)로부터 발생되는 열이 외부로 용이하게 방출되도록 외부공기와의 접촉면적이 넓은 다수의 방열핀(251)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 클라이스트론에서, 가속수단(17), 히터(23) 및 도시하지 않은 신호원에 전원이 인가되면, 히터(23)가 발열하여 캐소드(11)를 가열한다. 상기 캐소드(11)가 가열되어 고온이 되면, 상기 캐소드(11)의 오목면으로부터 전자가 방출된다.

이 전자는 가속수단(17)에 의해 캐소드(11)와 콜렉터(13)간에 인가되어 있는 가속전압에 의해 관통구멍(315)을 통하여 다수의 전자빔(15)으로 형성되면서 튜브(30)내에 유입된다. 이때, 상기 다수의 전자빔(15)은 좌·우마그테트(19. 21)에 의해 형성되는 화살표 방향의 자속에 의해 확산이 방지되어 일정한 크기로 유지됨과 동시에 화살표방향의 자속의 자속밀도에 의해 더욱 가속된다. 즉, 전자는 -입자의 흐름으로서 N극에서 S극방향으로 형성되는 자속의 자속밀도가 커지면 오른쪽 방향으로 흐르는 전자의 유동력은 커지는 것이다.

상기 튜브(30)내에 유입된 전자들이 첫번째 캐비티(31)의 갭(311)에 도달하면, 상기 갭(311)에느 도시하지 않은 신호원에 의해 고주파전계가 형성되어 있으므로 이 전자들은 상기 고주파전계에 의해 제각기 속도가 변한다. 즉, 상기 각 전자들은 속도변조되는 것이다.

속도변조를 받은 각 전자들은 전계가 변화된 공간(313)을 지나갈 때 변도된 제각기의 속도로 나아간다. 따라서, 가속을 받은 전자는 평균보다 앞쪽으로 나아가고, 감속을 받은 전자는 평균보다 늦어져서 점차 전자들은 덩어리를 만들게 된다. 이 작용에 의해 각 전자빔내에는 전자밀도가 불균일하게 된다. 즉, 각 전자빔은 밀도변조되는 것이다.

상기 전자빔(15)내의 전자가 계속 진행하여 두번재 캐비터(33) 및 세번째 캐비티(35)에 이르렀을 때도 위에서 설명한 바와 같은 작용에 의해 전자의 속도변조가 일어나게 된다. 이로 인해 전자빔(15)내에서 전자밀도가 높았던 부분의 전자밀도는 더욱 높아진다. 상기 높은 전자밀도를 갖는 전자빔(15)은 세번째 캐비티(출력캐비티)(35)에서 도시하지 않은 출력회로에 의해 마이크로파에너지로 변화되어 출력단(27)을 통해 외부로 출력된다. 즉, 전자빔(15)의 밀도변화에 따른 에너지, 가속수단(17)의 가속전압에 의한 전자의 운동에너지 및 좌·우마그네트(19, 21)에 의해 형성되는 자속의 자속밀도에 의해 전자의 운동에너지가 출력단(27)을 통해 외부로 출력되는 것이다.

이 출력에 의해 운동에너지를 손실한 전자, 즉, 상기 전자빔(15)의 밀도변화의 매개체인 전자는 계속 진행하여 콜렉터(13)의 표면에 이른다. 상기 콜렉터(13)표면에 이른 전자는 상기 콜렉터(13)표면에 부딪치면서 상기 콜렉터(13)에 흡수되어 소멸한다. 이때, 마이크로파에너지로 변환되지 못한 운동에너지에 의해 상기 콜렉터(13)표면에 부딪친 전자의 운동에너지는 열에너지로 변화되고, 상기 열에너지는 방열부재(25)를 통해 외부에 방산된다. 상기 방열부재(25)에 형성된 방열판(251)은 방열효과를 높인다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 클라이스트론에서는 우마그네트(21)의 내주면과 콜렉터(13)의 외주면사이에 아이소레이터(22)가 배설되어 있음에도 불구하고 상기 콜렉터(13)의 표면에 부딪치는 전자에 의해 콜렉터(13)로부터 발생하는 열은 여전히 아이소레이터(22)를 통해 우마그네트(21)에 전달되어 상기 우마그네트(21)를 고온으로 만든다. 마그네트는 고온으로 되면, 자화력이 감소하는 감자(자화력의 감소)특성을 가지고 있으므로, 고온으로 된 우마그네트(21)는 좌마그네트(19)와 함께 형성하는 자속의 자속밀도를 감소시킨다. 따라서, 자속의 자속밀도에 의한 전자의 운동에너지 효율이 감소되므로, 이 운동에너지에 의한 마이크로파에너지가 감소되어 클라이스트론의 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 콜렉터로부터 마그네트로의 열전달을 최소화므로써, 클라이스트론의 효율을 높인 클라이스트론에 관한 것이다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 고안에 의한 클라이스트론은 콜렉터로부터 마그네트로 전달되는 열을 차단하도록 아이소레이트가 상기 마그네트의 내주면과 상기 콜렉터의 외주면사이에 배설되어 있는 클라이스트론에 있어서, 상기 아이소레이트는 그 외주면에 돌기가 형성되어 있는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 고안의 일실시예에 관하여 첨부도면을 참조하면서 상세히 설명한다. 또, 제1도에 도시한 부분과 동일한 부분에 대해서는 동일한 부호를 붙이고 중복되는 설명은 생략한다.

제2도 및 제3도에 도시한 바와 같이, 마그네트(21)의 내주면과 콜렉터(13)의 외주면사이에는 상기 콜렉터(13)로부터 마그네트(21)로 전달되는 열을 차단하도록 아이소레이트(51)가 상기 마그네트(21)의 내주면에 접촉되게 배설되어 있다.

상기 아이소레이터(51)의 좌측벽에는 전자빔(15)이 통과하여 상기 콜렉터(13)에 수집되도록 다수의 관통구멍(511)이 형성되어 있고, 상기 아이소레이트(51)의 외주면에는 상기 콜렉터(13)로부터 마그네트(21)로의 열전달을 최소화하도록 돌기(51a)가 형성되어 있다.

상기 아이소레이트(51)의 돌기(51a)는 규칙적으로 배열되어 있는 것이 바람직하며, 또한 상기 아이소레이트(51)의 돌기(51a)의 베이스폭은 5mm이내로 되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 고안의 일실시예에 의한 클라이스트론의 작용 및 효과를 다음에 설명한다.

콜렉터(13)의 표면에 부딪치는 전자에 의해 콜렉터(13)로부터 발생하는 열은 아이스레이터(51)을 통해 마그네트(21)에 전달된다.

그러나, 아이소레이트(51)의 외주면에 형성된 돌기(51a)에 의해 상기 아이스레이터(51)는 마그네트(21)의 내주면에 점접촉되어 있으므로 상기 아이소레이터(51)로부터 마그네트(21)로의 열전달은 최소화된다. 따라서, 상기 마그네트(21)는 열영향에 의한 감자(자화력의 감소)가 적다.

그러므로, 상기 마그네트(21)와 마그네트(19)가 함께 형성하는 자속의 자속밀도는 높고, 아 자속의 자속밀도에 의한 전자의 운동에너지 효율이 높아지므로 이 운동에너지에 의한 마이크로파에너지가 커져서 클라이스트론의 효율이 높은 것이다.

위 설명에서는 아이소레이트(51)의 외주면에 돌기(51a)가 형성된 클라이스트론에 관한 일예를 들어 설명하였으나, 본 고안은 이에 한정되지 않으며, 예를들면, 아이소레이트(51)의 외주면에 요철이 형성된 구조도 본 고안의 개념을 이탈하는 것은 아니다.

제4도는 본 고안의 다른 실시예로서, 요철이 형성된 얇은 플레이트(531)가 되시하지 않은 부착수단에 의해 아이소레이터(51)의 외주면에 부착되어 있다.

상기 본 고안의 다른 실시예에서는 아이소레이터(51)가 1차적으로 열을 차폐하고 요철이 형성된 플레이트(531)가 2차적으로 열을 차폐하므로 콜렉터(13)로부터 마그네트(21)에 전달되는 열량은 더욱 적다. 따라서, 클라이스트론의 효율은 더욱 높다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 클라이스트론은 콜렉터로부터 마그네트에의 열전달을 최소화하므로써, 마그네트의 감자(자화력의 감소)를 줄여 클라이스트론의 효율을 높인다는 매우 실용적인 고안이다.

Claims (3)

1. 콜렉터(13)로부터 마그네트(21)로 전달되는 열을 차단하도록 아이스레이트(51)가 상기 마그네트(21)의 내주면과 상기 콜렉터(13)의 외주면사이에 배설되어 있는 클라이스트론에 있어서, 상기 아이소레이트(51)는 그 외주면에 돌기(51a)가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클라이스트론.
2. 제1항에 있어서, 상기 아이소레이트(51)의 외주면에는 요철이 형성된 플레이트(531)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 클라이스트론.
3. 제1항에 있어서, 상기 아이소레이트(51)는 그 외주면에 요철이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클라이스트론.