KR0122678Y1 - 클라이스트론 - Google Patents

Abstract

본 고안은 마이크로파를 발생시키는 클라이스트론에 관한 것으로서, 캐소드(11)로부터 콜렉터(71)로 향해 가속되는 전자빔(15)의 밀도를 변조시키도록 상기 캐소드(11)와 콜렉터(71)사이에 튜브(50)가 배설된 클라이스트론에 있어서, 상기 튜브(50)는 다수개의 부재로 조합된 튜브본체(51)와, 상기 튜브본체(51)내에 배설되어 상기 전자빔(15)의 통로를 형성하는 채널관(53)으로 이루어진 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 상기 튜브본체(51)의 재료비 및 가공비를 줄일 수 있음과 동시에 상기 튜브본체(51)의 대량생산을 도모할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있고, 튜브본체(51)의 내부측벽에 엠보싱부(572, 592)를 형성하여 내부표면적을 넓게 함에 따라 전자빔(15)의 밀도변조 경향이 커져 클라이스트론의 효율을 높일 수 있다.

Description

클라이스트론

제1도는 종래의 클라이스트론을 도시한 종단면도,

제2도는 제1도의 튜브본체를 도시한 사시도,

제3도는 본 고안의 일실시예에 의한 클라이스트론을 도시한 종단면도,

제4도는 제3도의 튜브본체를 도시한 사시도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

11 : 캐소드 50 : 튜브

51 : 튜브본체 53 : 체널관

55 : 제1부재 57 : 제2부재

572, 592 : 엠보싱부 59 : 제3부재

61 : 제4부재 63 : 제5부재

65 : 제6부재 67 : 제7부재

71 :콜렉터

본 고안은 마이크로파를 발생시키는 클라이스트론에 관한 것으로서, 특히 다수개의 부재로 조합된 튜브본체를 구비한 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(40)와, 상기 전자빔(15)의 확산을 방지하여 상기 전자빔(15)이 일정한 크기를 유지하도록 상기 전자빔(15)의 길이방향을 따라 자속을 형성시키는 좌·우마그네트(17, 19)와, 상기 좌·우측 마그네트(17, 19)가 각각 배설되는 좌·우측 폴피스(21, 23)와, 상기 캐소드(11)로 부터 전자를 발생시키도록 상기 캐소드(11)를 가열하는 히터(25)와, 상기 콜렉터(13)에 부딪치는 전자에 의해 콜렉터(13)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하도록 상기 콜렉터(13)에 배설된 방열부재(27)와, 상기 콜렉터(13) 및 방열부재(27)가 체결수단에 의해 좌우측에 각각 체결됨과 동시에 우측 폴피스(23)를 지지하는 지지부재(29)와, 밀도변화에 따른 마이크로파에너지를 상기 튜브(40)로부터 끌어내는 출력단(31)으로 이루어져 있다.

또한, 상기 캐소드(11)와 콜렉터(13)간에는 상기 전자빔(15)을 가속시키도록 상기 캐소드(11)와 콜렉터(13)간에 일정한 전압을 걸어주는 도시하지 않은 가속수단이 배설되어 있다.

그리고, 상기 캐소드(11)로부터 발생되는 전자가 다수의 전자빔(15)을 형성하도록 상기 콜렉터(13)와 마주보는 캐소드(11)의 면의 다수곳에는 오목면이 형성되어 있고, 상기 오목면 이외의 캐소드(11)면에서는 전자가 방출되지 않도록 상기 오목면 이외의 캐소드(11)면에는 전자방출을 억제하는 재질(몰리브덴등)이 코팅되어 있다.

상기 좌·우측 마그네트(17, 19)는 상기 캐소드(11)와 콜렉터(13)의 외측에 각각 배설되어 캐소드(11)에서 콜렉터(13)로 흐르는 전자의 방향에 대한 반대방향으로 자속을 형성하도록 상기 좌측 마그네트(17)의 내주면은 S극으로 형성되어 있음과 동시에 그 외주면은 N극으로 형성되어 있고, 상기 우측 마그네트(19)의 내주면은 N극으로 형성되어 있음과 동시에 그 외주면은 S극으로 형성되어 있다.

상기 히터(25)의 좌측에는 상기 히터(25)를 지지하는 지지대(33a, 33b)가 배설되어 있고, 상기 지지대(33a, 33b)의 좌측단부에는 상기 지지대(33a, 33b)를 지지하는 세라믹홀더(35)가 배설되어 있으며, 상기 세라믹홀더(35)의 좌측면에는 도시하지 않은 전원공급장치에 전기적으로 접속되도록 전선(37a, 37b)이 접속된 러그(39a, 39b)가 배설되어 있다.

상기 히터(25)의 내부에는 전원의 공급에 따라 저항열을 발생하는 도시하지 않은 코일이 배설되어 있고, 상기 지지대(33a, 33b)의 내부에는 상기 코일에 전원을 공급하도록 일단은 상기 코일에 전기적으로 접속됨과 동시에 타단은 상기 러그(39a, 39b)에 전기적으로 접속되는 도시하지 않은 전선이 배설되어 있다.

상기 방열부재(27)의 단부에는 상기 콜렉터(13)로부터 발생되는 열이 외부로 용이하게 방출되도록 외부공기와의 접촉면적이 넓은 다수의 방열핀(271)이 일정간격을 두고 배열설치 되어 있다.

상기 튜브(40)는 튜브본체(41)와, 상기 튜브본체(41)내에 배설되어 상기 전자빔(15)이 흐르는 통로를 형성하는 채널관(43)으로 이루어져 있다.

상기 튜브본체(41)내에는 상기 전자빔(15)의 속도를 변화시킴으로써 상기 전자빔(15)의 밀도변조를 유도하는 다수의 캐비티(411, 412, 413, 414)가 관통형성되어 있고, 상기 캐비티(411, 412, 413, 414)내에는 도시하지 않은 신호원에 의해 고주파전계가 가해지는 갭(431, 432, 433, 434)이 각각 형성됨과 동시에 인접한 각 갭(431, 432, 433,434)사이에 관통되게 다수의 드리프트공간(435)이 형성된 채널관(43)이 배설되어 있다.

즉, 상기 채널관(43)의 내부에 형성된 다수의 갭곡간 및 관통구멍에 의해 상기 갭(431, 432, 433, 434) 및 다수의 드르프트공간(435)이 형성된다.

그리고, 상기 콜렉터(13)에 인접한 캐비티(414)에는 상기 출력단(31)이 배설되어 있다.

한편, 상기 튜브본체(41)는 제2도에 도시한 바와 같이 육면체형상으로서, 상기 튜브본체(41)에는 그 전면으로부터 후면으로 다수개의 캐비티(411, 412, 413, 414)가 관통되게 형성되어 있고, 상기 캐비티(411, 412, 413, 414)의 관통방향에 대해 수직방향으로 튜브본체(41)의 측면 중앙에는 상기 채널관(43)이 삽입에 의해 배설되도록 제1관통구멍(415)이 형성되어 있으며, 상기 튜브본체(41)의 상면에 대해 상기 네번째 캐비티(414)방향에는 상기 출력단(31)을 배설하도록 제2관통구멍(416)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 클라이스트론에서, 도시하지 않은 가속수단, 히터(25) 및 도시하지 않은 신호원에 전원이 인가되면, 상기 히터(25)내에 배설된 도시하지 않은 코일의 저항열에 의해 히터(25)가 발열하여 캐소드(11)를 가열한다. 상기 캐소드(11)가 가열되어 고온으로 되면, 상기 캐소드(11)의 오목면으로부터 전자가 방출된다.

상기 전자는 도시하지 않은 가속수단에 의해 상기 캐소드(11)와 콜렉터(13)간에 인가되어 있는 가속전압에 의해 채널관(43)에 형성된 다수의 관통구멍을 통하여 다수의 전자빔(15)으로 형성되면서 튜브(40)의 채널관(43)내에 유입된다. 이때, 상기 전자빔(15)은 좌·우측 마그네트(17, 19)에 의해 형성되는 화살표 방향의 자속에 의해 확산이 방지되어 일정한 크기로 유지됨과 동시에 화살표 방향의 자속의 자속밀도에 의해 더욱 가속된다. 즉, 전자는 - 입자의 흐름이므로 N극에서 S극방향으로 형성되는 자속의 자속밀도가 커지면 오른쪽 방향으로 흐르는 전자의 유동력은 커지게 된다.

상기 튜브(40)의 채널관(43)내에 유입된 전자들이 첫번째 캐비트(411)의 갭(431)에 도달하면, 상기 갭(431)에는 도시하지 않은 신호원에 의해 고주파전계가 형성되어 있으므로 이 전자들은 이 고주파전계에 의해 제각기 속도가 변한다. 즉, 이 전자들은 속도변조된다.

속도변조를 받은 상기 전자들은 전계가 변화된 드리프트 공간(435)을 지나갈때 변조된 제각기의 속도로 나아간다. 따라서, 가속을 받은 전자는 평균보다 앞쪽으로 나아가고, 감속을 받은 전자는 평균보다 늦어져서 점차 전자들은 덩어리를 만들게 된다. 이 작용에 의해 각 전자빔(15)내에는 전자밀도의 불균일이 생긴다. 즉, 각 전자빔(15)은 밀조변조되는 것이다.

상기 전자빔(15)내의 전자가 계속진행하여 두 번재 캐비티(412), 세번째 캐비티(413)에 및 네번째 캐비티(414)에 순차적으로 도달될 때도 위에서 설명한 바와 같은 작용에 의해 전자의 속도변조가 일어나게 된다. 이로 인해 전자빔(15)내에서 전자밀도가 높았던 부분의 전자밀도는 더욱 높아진다. 이 높은 전자밀도를 갖는 전자빔(15)은 네번째 캐비티(414)에서 도시하지 않은 출력회로에 의해 마이크로파에너지로 변화되어 출력단(31)을 통해 외부로 출력된다. 즉, 전자빔(15)의 밀도변화에 따른 에너지, 도시하지 않은 가속수단의 가속전압에 의한 전자의 운동에너지 및 좌·우측 마그네트(17, 19)에 의해 형성되는 자속의 자속밀도에 의한 전자의 운동에너지가 출력단(31)을 통해 외부로 출력되어진다.

그리고, 상기 전자빔(15)들의 밀도변조경향은 각 캐비티의 내부표면적에 비례하여 커진다는 것이 실험적으로 알려져 있다.

출력에 의한 운동에너지를 손실한 전자, 즉, 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(27)를 통해 외부에 방산된다. 상기 방열부재(27)에 형성된 방열핀(271)은 방열효과를 높인다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 클라이스트론에서는, 튜브(40)의 튜브본체(41)가 한개의 부재로 형성되어 있다. 따라서, 상기 튜브본체(41)를 제작하기 위해서는 먼저, 육면체형상의 중실재(속이 찬부재)를 준비하고, 상기 중실재에 상기 다수개의 캐비티(411, 412, 413, 414) 및 제1관통구멍(415)를 형성시키는 와이어컷팅 가공을 한 후, 제2관통구멍(416)을 형성시키는 드릴링가공을 한다.

상기 와이어컷팅 가공법은 와이어라는 절삭공구를 사용하여 피절삭물에 일정한 형상의 관통구멍 또는 윤곽을 형성시키는 가공법이다. 즉, 와이어컷팅 가공법으로 피절삭물에 일정한 형상의 관통구멍을 형성시키기 위해서는 먼저, 피절삭물의 면에 상기 와이어가 삽입될 정도의 소관통구멍을 드릴링머시인등으로 형성시킨 후, 상기 와이어를 이 소관통구멍에 관통되게 삽입함과 동시에 상기 와이어 및 피절살물을 와이어컷팅 머시인에 설치한다. 다음에 와이어컷팅 머시인을 작동시켜 형성될 관통구멍의 원주면을 따라 상기 와이어를 이동시키면, 상기 피절삭물에 원하는 형상의 관통구멍을 형성시킬 수 있게 된다.

상기 와이어컷팅 가공법으로 하나의 피절삭물에 다수개의 관통구멍을 형성시키기 위해서는 관통구멍의 수에 따라 와이어를 착탈해야 하므로 연속적인 절삭작업이 불가능하므로 가공시간이 길어 진다.

따라서, 종래 한개의 부재로 형성된 튜브본체(41)는 중실재(속이 찬부재)로부터 불필요한 부분을 제거하여 제작되므로 재료의 손실이 많고, 와이어컷팅 가공 및 드릴링 가공등의 절삭 가공에 의해 제작되므로 가공시간이 길어짐에 따라 전체적으로 클라이스트론의 제조비용을 높인다는 문제점이 있었다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은, 튜브본체를 다수개의 부재로 조합되게 하므로써 상기 튜브본체의 재료비 및 가공비를 줄이고 상기 튜브본체의 양상을 가능하도록 하여 제조비용을 줄임과 동시에, 튜브본체의 내부면에 엠보싱부를 형성하여 효율을 높인 클라이스트론을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 고안에 의한 클라이스트론은, 캐소드로부터 콜렉터로 향해 가속되는 전자빔의 밀도를 변조시키도록 상기 캐소드와 콜렉터사이에 튜브가 배설된 클라이스트론에 있어서, 상기 튜브는 다수개의 부재로 조합된 튜브본체와, 상기 튜브본체내에 배설되어 상기 전자빔의 통로를 형성하는 채널관으로 이루어진 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.

제3도에 도시한 바와 같이, 캐소드(11)의 우측에는 상기 캐소드(11)로부터 유입된 전자들로 구성된 다수의 전자빔(15)의 밀도를 변조시키도록 튜브(50)가 배설되어 있고, 상기 튜브(50)의 우측에는 상기 튜브(50)내를 지나면서 마이크로파에너지를 출력시킨 전자들이 흡수되는 콜렉터(71)가 배설되어 있으며, 상기 콜렉터(71)의 우측에는 상기 콜렉터(71)에 부딪치는 전자에 의해 콜레터(71)로부터 발생되는 열을 외부로 방출하도록 방열부재(73)가 배설되어 있다.

상기 튜브(50)는 다수개의 부재로 조합된 튜브본체(51)와, 상기 튜브본체(51)내에 배설되어 전자빔(15)이 흐르는 통로를 형성하는 채널관으로 이루어져 있다.

상기 튜브본체(51)는 제4도에 도시한 바와 같이 제1부재(55)와, 상기 제1부재(55)의 좌측에 배설된 제2부재(57)와, 상기 제2부재(57)로 부터 일정한 간격을 두고 상기 제2부재(57)의 좌측에 배설된 제3부재(59)와, 상기 제3부재(59)로부터 일정한 간격을 두고 상기 제3부재(59)의 좌측에 배설된 제4부재(61)와, 상기 제1부재(55)의 우측면에 배설된 제5부재(63)와, 상기 제2부재(57)와 제3부재(59)의 상단부 사이에 배설된 제6부재(65)와, 상기 제3부재(59)와 제4부재(61)의 상단부 사이에 배설된 제7부재(67)로 이루어져 있다.

상기 제1부재(55) 내지 제7부제(67)에 의해 상기 튜브본체(51)내에는 상기 전자빔(15)의 속도를 변화시킴으로써 상기 전자빔(15)의 밀도변조를 유도하는 제1, 제2, 제3, 제4 캐비티(511, 512, 513, 514)가 순차적으로 형성되어 있다.

즉, 상기 제3부재(59)와 제4부재(61) 사이에는 제1캐비티(511)가 형성되어 있고, 상기 제2부재(57)와 제3부재(59) 사이에는 제2캐비티(521)가 형성되어 있으며, 상기 제1부재(55)와 제2부재(57) 사이에는 제3캐비티(513)가 형성되어 있고, 상기 제1부재(55)와 제5부재(63) 사이에는 제 4캐비티(514)가 형성되어 있다.

상기 제1, 제5부재(55, 63)의 측벽 중앙 및 상기 제2, 제3, 제4부재(57, 59, 61)의 벽 중앙에는 상기 채널관(53)이 가로방향으로 삽입되도록 관통구멍(551, 571, 591, 611, 631)이 각각 형성되어 있고, 상기 제2부재(57) 및 제3부재(59)에 대해 상기 관통구멍(571, 591)의 원주면과 일정한 간격을 두고 그 둘레면에는 상기 제1캐비티(511)내지 제3캐비티(513)의 내부 표면적이 커지도록 엠보스가공된 엠보싱부(572, 592)가 형성되어 있으며, 상기 제5부재(63)의 상면에는 상기 출력단(31)이 삽입 배설되도록 관통구멍(632)이 형성되어 있다.

이때, 상기 엠보싱부(572, 592)는 상기 관통구멍(571, 591)의 원주면과 일정한 간격을 두고 상기 제2부재(57)와 제3부재(59)의 측벽에 대해 좌측방향으로 각각 볼록하게 돌출된 형상을 하고 있다.

상기 제4부재(61)는 ㄷ자형으로 절곡형성되어서 그 하측 수평면에 상기 제2, 제3, 제4부재(57, 59, 61)의 하단이 삽입 배설되도록 제1, 제2, 제3요홈부(552, 553, 554)가 각각 일정한 간격으로 형성되어 있다.

상기 제5부재(63)는 ㄷ자형으로 절곡형성되어서 그 상측 수평부가 상기 제4캐비티(514)의 상면을 형성하고, 그 수직부가 상기 제4캐비티(514)의 우측면을 형성하며, 그 하측수평부가 상기 제4캐비티(514)의 저면을 형성하도록 되어 있다.

상기 제6부재(65) 및 제7부재(67)는 조립 및 용접이 용이하도록 그 좌측이나 또는 그 우측중에서 적어도 어느 한 곳에 돌출띠(부호도시 안됨)가 형성되어 있다.

제3도에 도시한 바와같이, 상기 콜렉터(71)에는 전자들의 흡수를 용이하게 하도록 요입부(711)가 형성되어 있고, 상기 방열부재(73)의 단부에는 상기 콜렉터(71)로부터 발생되는 열이 외부로 용이하게 방출되도록 외부공기와의 접촉면적이 넓은 다수의 방열핀(731)이 일정간격을 두고 배열설치 되어 있다.

이와같이 구성된 튜브본체(51)를 제작하기 위해서는 먼저, 제1부재(55) 내지 제7부재(67)를 상술한 형상으로 프레스가공 또는 절골가공을 한 후, 상기 제1부재(55) 내지 제7부재(67)를 서로 조립한다. 이때, 각 부재들 간의 접합은 용접(상세하게는 은을 녹여서 용접)으로 하게 된다.

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

상기 튜브본체(51)는 엠보싱부(592)의 볼록면을 포함하는 제1캐비티(511)와, 엠보싱부(592)의 오목면과 엠보싱부(572)의 볼록면을 포함하는 제2캐비티(512)와, 엠보싱부(572)의 오목면을 포함하는 제3캐비티(513)에 의해 각각 그 내부표면이 형성되는 구조로 구성되어 있기 때문에 종래의 동일한 크기의 튜브본체에 비해 내부 표면적이 넓다. 따라서, 전자빔(15)들의 밀도변조경향은 각 캐비티의 내부표면적에 비례하여 커진다는 것이 실험적으로 알려져 있으므로 상기 튜브본체(51)는 종래의 동일한 크기의 튜브본체에 비해 밀도변조경향이 커짐과 동시에 그 튜브본체(51)로 이루어진 클라이스트론이 종래의 동일한 크기의 클라이스트론에 비해 효율이 높다.

그리고, 상기 튜브본체(51)는 다수개의 부재를 용접으로 접합시키는 구조로 구성되어 있으므로 하나의 부재를 절삭가공으로 제작하는 종래의 구조에 비해 버려지는 재료의 양이 적으므로 재료비를 절감할 수 있다.

또한, 상기 튜브본체(51)의 각 부재는 프레스가공으로 제작되므로 절삭가공에 비해 가공시간이 짧고 대량생산에 적합함은 물론, 전체적으로 튜브본체(51)의 제조비용을 다운시킬 수 있음과 동시에 클라이스트론의 제조비용을 낮출 수 있다.

상기 설명에는 튜브본체(51)를 형성하는 부재의 갯수를 최소화하도록 제1부재(55) 및 제5부재(63)가 ㄷ자형으로 각각 절곡 형성된 1개의 부재로 제작되어 있으나, 다른 실시예로서 제4부재(61)와 제7부재(67)를 서로 일체로 제작하거나, 또는 제4부재(61)를 매개로 제7부재(67)와 제1부재(55)의 저부를 서로 일체로 제작하여 줌으로써 튜브본체(51)에 사용되는 부재의 갯수를 절감할 수도 있음은 물론이다.

또한, 상기 엠보싱부(572, 592)가 상기 제2부재(57) 및 제3부재(59)의 측벽에 대해 좌측으로 각각 돌출된 형상으로 되어 있으나, 다른 실시예로서 상기 엠보싱부(572, 592)를 상기 제2부재(57) 및 제3부재(59)의 측벽에 대해 우측으로 각각 돌출된 형상으로 할 수도 있음은 물론이다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 클라이스트론은, 튜브본체를 다수개의 부재로 조합되게 하므로써 상기 튜브본체의 재료비 및 가공비를 줄일 수 있음과 동시에 상기 튜브본체의 대량생산을 도모할 수 있어 제조비용을 줄일 수 있고, 튜브본체의 내부측벽에 엠보싱부를 형성하여 내부표면적을 넓게 함에 따라 전자빔의 밀도변조 경향이 커져 클라이스트론의 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.

Claims (3)

1. 캐소드(11)로부터 콜렉터(71)로 향해 가속되는 전자빔(15)의 밀도를 변조시키도록 상기 캐소드(11)와 콜렉터(71)사이에 튜브(50)가 배설된 클라이스트론에 있어서, 상기 튜브(50)는 다수개의 부재로 조합된 튜브본체(51)와, 상기 튜브본체(51)내에 배설되어 상기 전자빔(15)의 통로를 형성하는 채널관(53)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 클라이스트론.
2. 제1항에 있어서, 상기 튜브본체(51)는 제1부재(55)와, 상기 제1부재(55)의 좌측에 배설된 제2부재(57)와, 상기 제2부재(57)로 부터 일정한 간격을 두고 상기 제2부재(57)의 좌측에 배설된 제3부재(59)와, 상기 제3부재(59)로부터 일정한 간격을 두고 상기 제3부재(59)의 좌측에 배설된 제4부재(61)와, 상기 제1부재(55)의 우측면에 배설된 제5부재(63), 상기 제2부재(57)와 제3부재(59)의 상단부 사이에 배설된 제6부재(65)와, 상기 제3부재(59)와 제41부재(61)의 상단부 사이에 배설된 제7부재(67)로 이루어진 것을 특징으로 하는 클라이스트론.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2, 제3부재(57, 59)의 각 측벽에는 이 측벽의 표면적을 넓혀주도록 엠보싱부(572, 592)가 형성된 것을 특징으로 하는 클라이스트론.