KR0139336Y1 - 멀티빔 진공관 - Google Patents

Abstract

본고안은 멀티빔 진공관에 관한 것으로, 드리프트 통로의 양단에 제1열팽창 억제판과 제2열팽창 억제판을 설치하여 캐소드에서 발생된 전자빔의 중심과 드리프트 통로의 중심을 일치시킴으로써 전자빔 내의 전자의 손실을 방지함으로써 제품의 효율을 상승시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Description

멀티빔 진공관

제1도는 본고안의 일실시예에 의한 멀티빔 진공관의 단면도.

제2도는 제1도의 요부 확대도.

제3도는 제1도의 A-A선 단면도.

제4도는 종래 기술에 의한 멀티빔 진공관의 단면도.

제5도는 제4도의 B-B선 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

2 : 캐소드 12 : 자력발생수단

18 : 전자빔 20 : 제1폴피스

22 : 제2폴피스 70 : 드리프트 통로

72 : 드리프트 튜브 90 : 컬렉터

98 : 중심 일치 수단 100 : 제1열팽창 억제판

102 : 제2열팽창 억제판

본고안은 멀티빔 진공관에 관한 것으로, 특히 캐소드에서 발생된 전자빔의 중심과 드리프트 통로의 중심을 일치시키는 멀티빔 진공관에 관한 것이다.

종래 멀티빔 진공관 중 멀티빔 클라이스트론은 제4도에 도시된 바와 같이 전자빔을 발생하는 캐소드(2)와, 상기 캐소드(2)에서 발생된 전자빔이 이동하는 드리프트 통로(70)와, 상기 드리프트 통로(70)를 이동하는 전자빔의 확산을 방지하도록 자력을 발생하는 자력발생수단(12)과, 상기 드리프트 통로(70)를 이동한 전자빔을 수집하는 컬렉터(90)로 이루어져 있었다.

그런데 상기와 같이 구성된 종래 멀티빔 클라이스트론에서는 상기 캐소드(2)의 히터(8)에서 발열하는 열에 의해 상기 캐소드(2)의 온도가 1000℃ 이상을 유지하므로써 상기 자력발생수단(12)의 제1폴피스(POLE PIECE, 20)가 열팽창된다. 또한 상기 드리프트 통로(70)를 이동한 전자빔(18)의 전자가 상기 자력발생수단(12)의 제2폴피스(22)에 흡수될 경우 상기 제2폴피스(22)가 열팽창된다.

또한 상기 제2폴피스(22)가 열팽창됨으로써 상기 드리프트 통로(70)의 중심이 이동하여 제5도에 도시된 바와 같이 드리프트 통로(70)의 중심과 전자빔(18)의 중심이 어긋나게 된다. 이 경우 상기 전자빔(18)의 전자가 상기 드리프트 튜브(72)에 부딪혀서 전자빔(18)의 전자가 손실됨으로써 제품의 효율이 저하하는 문제점이 있었다.

또한 상기 전자빔의 전자가 상기 드리프트 튜브(72)에 부딪힐 경우 상기 드리프트 튜브(72)에서 많은 열이 발생한다. 상기 드리프트 튜브(72)에서 많은 열이 발생할 경우 상기 컬렉터(90)에서의 열전도율을 저하시킴으로써 역시 제품의 효율이 저하하는 문제점이 있었다.

따라서 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서 본고안의 목적은 제품의 효율을 상승시킬 수 있는 멀티빔 진공관을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 고안에 따른 멀티빔 진공관은 전자빔을 발생하는 캐소드와, 상기 캐소드에서 발생된 전자빔이 이동하는 드리프트 통로와, 상기 드리프트 통로를 이동하는 전자빔의 확산을 방지하도록 자력을 발생하는 자력발생수단과, 상기 드리프트 통로를 이동한 전자빔을 수집하는 컬렉터와, 상기 드리프트 통로를 이동하는 전자빔내의 전자의 손실을 방지하도록 상기 전자빔의 중심과 상기 드리프트 통로의 중심을 일치시키는 중심일치수단으로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이하 본고안의 일실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

제1도에 도시된 바와 같이, 다수의 전자빔을 방출하는 캐소드(2)는 히터로드(4) 및 에미터로드(6)와, 상기 히터 로드(4) 및 에미터로드(6)를 통해 교류 120V 또는 교류 220V의 전압을 받아서 발열하는 히터(8)와, 상기 히터(8)에서 방출된 열에 의해 여기되어 전자를 방출하는 에미터(10)로 이루어져 있다.

상기 에미터(10)의 표면은 제2도에 도시된 바와 같이 다수의 전자빔(18)을 방출하도록 다수의 방출부(10a)가 형성되어 있으며, 상기 에미터(10)의 표면 중 상기 방출부(10a) 이외의 곳에는 전자빔 방출을 억제하기 위해 얇은 몰리브덴판(10b)이 부착되어 있다.

상기 방출부(10a)는 1열 이상의 환상으로 다수개 형성되어 있으며, 3열의 환상으로 25개 형성되어 있다. 상기 방출부(10a)는 또한 제2도에 도시된 바와 같이 상기 방출부(10a)로부터 방출된 전자를 한 곳으로 모으도록 상기 에미터(10)의 내측으로 오목하게 형성되어 있다. 상기 히터(8)와 상기 에미터(10)는 상기 히터로드(4)와 상기 에미터로드(6)를 개재해서 교류 120V 또는 교류 220V를 출력하는 전원수단(도시생략)에 상호 직렬로 접속되어 있다.

상기 히터로드(4)와 에미터로드(6)는 하우징(13)에 의해 지지되어 있다. 상기 캐소드(2)에서 방출된 다수의 전자빔(18)의 확산을 방지하도록 자력을 발생하는 자력발생수단(12)은 전자빔(18)이 이동하는 드리프트 통로(70)에 자속을 인가하도록 상기 드리프트 통로(70)의 전단에 설치된 제1영구자석(14)과, 전자빔(18)이 이동하는 드리프트 통로(70)에 자속을 인가하도록 상기 드리프트 통로(70)의 후단에 설치된 제2영구자석(16)과, 상기 드리프트 통로(70)에 자속을 균일한 밀도로 분포시키도록 상기 제1영구자석(14)에서 나온 자속을 상기 제2영구자석(16)으로 안내하는 제1폴피스(POLE PIECE, 20) 및 제2폴피스(22)와, 상기 제2영구자석(16)에서 나온 자속을 상기 제1영구자석(14)으로 안내하는 요크(24, 30)로 이루어져 있다.

상기 제1영구자석(14)과 제2영구자석(16)은 환상으로 배열된 드리프트 통로(70)에 자속을 균일하게 인가하도록 환상으로 형성되어 있다.

상기 제1영구자석(14)은 중심측이 N극을 띠고 바깥측이 S극을 띤다. 반면에 상기 제2영구자석(16)은 중심측이 S극을 띠고 바깥측이 N극을 띤다.

또한, 전자빔이 존재하는 곳의 자속 밀도가 균일하도록 상기 제1영구자석(14)과 상기 제2영구자석(16)에 내접하는 원의 지름은 상기 드리프트 통로(70)의 그룹이 형성하는 원의 지름보다 크도록 설계되어 있다.

전자빔(18)이 후술하는 제4캐비티를 지나 끝까지 일정한 반경을 유지하도록 상기 제2폴피스(22)는 후술하는 드리프트 튜브에 접속되어 있다.

상기 캐소드(2)에서 방출한 전자빔(18)의 밀도를 변조시키는 밀도변조수단(60)은 상기 캐소드(2)로부터 방출된 전자빔(18)을 1차로 밀도변조하여 고주파(RADO FREQUENCY) 전력을 증폭하는 제1캐비티(62)와, 상기 캐소드(2)로부터 방출된 전자빔을 2차로 밀도변조하여 고주파 전력을 증폭하는 제2캐비티(64)와, 상기 캐소드(2)로부터 방출된 전자빔을 3차로 밀도변조하여 고주파 전력을 증폭하는 제3캐비티(66)와, 상기 캐소드(2)로부터 방출된 전자빔을 4차로 밀도변조하여 고주파 전력을 증폭하는 제4캐비티(68) 및 상기 캐소드(2)로부터 방출된 전자빔을 상기 컬렉터(90) 방향으로 이동시키도록 드리프트 통로(70)를 형성한 드리프트 튜브(72)로 이루어져 있다.

상기 제2캐비티(64)와 제3캐비티(66)의 공진주파수는 전자빔(18)의 밀도변조를 효과적으로 높이기 위해서 상기 제1캐비티(62)와 제4캐비티(68)의 공진주파수보다 조금 크게 설정되어 있다.

상기 드리프트 통로(70)는 상기 제1캐비티(62) 내지 제4캐비티(68)의 중심축과 평행하도록 구리로 만들어진 상기 드리프트 튜브(72)에 의해 1열 이상의 환상으로 형성되어 있다. 상기 드리프트 튜브(72)의 드리프트 통로(70)는 상기 드리프트 통로(70)에 균일한 자속을 공급하도록 전자빔(18)의 수와 동일한 개수로 형성되어 있다. 본실시예에서는 3열의 환상으로 25개의 드리프트 통로(70)가 형성되어 있다.

상기 드리프트 튜브(72)는 상기 드리프트 통로(70)에 균일한 자속밀도를 공급하도록 전자빔(18)의 수와 동일한 개수의 구멍(20a)이 형성된 상기 자력발생수단(12)의 제1폴피스(20)와 접속되어 있다.

고주파 전력의 에너지의 일부가 상기 제2캐비티(64) 내지 제4캐비티(68)로부터 상기 제1캐비티(62)로 되돌아가도록 상기 제3캐비티(66)와 상기 제1캐비티(62) 사이에는 피드백채널(74)이 형성되어 있다.

또한, 상기 밀도변조수단(60)의 특성을 높이기 위해 상기 제4캐비티(68)의 갭(82)의 크기는 다른 갭(76, 78, 80)의 크기보다 작게 형성되어 있다.

상기 밀도변조수단(60)에 의해 밀도 변조된 전자빔의 에너지를 커플링하여 고주파를 발생하는 고주파 발생수단(84)은 상기 제4캐비티(68)와 자계 커플링되어 상기 제4캐비티(68)를 통과하는 전자빔의 에너지를 흡수하는 커플링(86)과, 상기 커플링 링(86)이 흡수한 에너지를 고주파로 출력하는 안테나(88)로 이루어져 있다

상기 밀도변조수단(60)을 통과하고 고주파를 출력한 전자빔을 수집하는 컬렉터(90)는 상기 제2폴피스(22)로부터 전자를 수집하는 컬렉터 플레이트(92)와, 상기 컬렉터 플레이트(92)에 수집된 전자가 갖고 있는 에너지를 열로서 외부에 방출하는 방열봉(94) 및 방열 플레이트(96)로 이루어져 있다.

상기 제2폴피스(22)에서 발생한 열이 용이하게 외부로 전도되도록 상기 컬렉터 플레이트(92)는 상기 제2폴피스(22)와 접속되어 있다.

상기 방열플레이트(96)는 상기 방열봉(94)에 억지끼워맞춤으로 결합되어 있고, 상기 방열봉(94)은 상기 컬렉터 플레이트(92)에 브레이징접합되어 있다. 상기 컬렉터 플레이트(92)는 상기 에미터(10)와 상기 컬렉터 플레이트(92) 사이에 전자빔의 가속을 위한 전위차가 형성되도록 직류 600V의 전압을 출력하는 제2전원수단(도시생략)의 출력단자에 접속되어 있다.

상기 드리프트 통로(70)를 이동하는 전자빔(18) 내의 전자의 손실을 방지하도록 상기 전자빔(18)의 중심과 상기 드리프트 통로(70)의 중심을 일치시키는 중심일치수단(98)은 상기 자력발생수단(12)의 제1폴피스(20)의 열팽창을 억제하도록 상기 제1폴피스(20)에 접속된 제1열팽창 억제판(100)과, 상기 드리프트 튜브(72)의 열팽창을 억제함과 동시에 상기 자력발생수단(12)의 제2폴피스(22)의 열팽창을 억제하도록 상기 드리프트 튜브 (72) 및 상기 제2폴피스(22)에 접속된 제2열팽창 억제판(102)으로 이루어져 있다.

상기 제1열팽창 억제판(100)에는 제3도에 도시된 바와 같이 상기 제1폴피스(20)에 형성된 구멍(20a) 및 드리프트 통로(70)와 일치하도록 다수개의 구멍(100a)이 형성되어 있다. 상기 제1열팽창 억제판(100)과 제2열팽창 억제판(102)은 열팽창율이 매우 작은 금속으로 이루어져 있으며, 일예로 몰리브덴이나 몰리브덴 합금으로 이루어져 있다.

이하 상기와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 의한 멀티빔 진공관의 작용효과를 설명한다.

먼저 상기 히터 로드(4)와 상기 에미터 로드(6) 사이에 220V의 교류 전압이 인가되고 상기 컬렉터 플레이트(92)에 600V의 직류전압이 인가된다. 그러면 상기 히터(8)와 상기 에미터(10)에 교류 220V의 전압이 인가되어 상기 히터(8)가 발열한다. 상기 히터(8)가 발열하면, 상기 에미터(10)가 1000℃ 이상으로 가열되어 상기 에미터(10)의 방출부(10a)로부터 다수의 전자가 연속적으로 방출되어 전자빔(18)을 형성한다.

상기 에미터(10)의 방출부(10a)로부터 상기 컬렉터 플레이트(92) 방향으로 방출된 전자빔(18)은 상기 에미터(10)와 상기 컬렉터 플레이트(92) 사이에 형성된 600V의 전위차로 인해 상기 컬렉터 플레이트(92) 방향으로 가속된다. 상기 컬렉터 플레이트(92) 방향으로 가속된 전자빔(18)은 상기 제1캐비티(62)의 갭(72)에 도달한다. 상기 제1캐비티(62)의 갭(76)에는 외부의 소신호 고주파수단(도시 생략)으로부터 상기 제1캐비티(62)의 공동(62a)에 입사된 소신호 고주파로 인해 전계가 형성되어 있는데, 이 전계로부터 전자빔(18) 내의 전자들이 힘을 받아 속도변조가 발생한다. 전자빔(18) 내의 전자들이 속도변조를 받게되면 전자빔(18)의 밀도는 상기 드리프트 통로(70) 내에서의 위치에 따라 변조된다.

전자빔(18)이 계속 진행하여 제2캐비티(64)의 갭(78)에 이르면 제2캐비티(64)와 전자빔(18)의 상호 작용으로 전자의 속도변조가 다시 발생하고, 이로 인해 전자빔(18) 내에서 밀도가 높았던 부분의 전자밀도는 더욱 높아진다. 전자빔이 계속 진행해서 상기 제3캐비티(66)의 갭(80)에 이르렀을 때도 제2캐비티(64)의 갭(78)에서 작용했던 것과 똑같이 되어 전자밀도가 높았던 부분이 다시 한번 더 고밀도로 높아진다. 따라서 높은 에너지의 마이크로파를 발생시키기에 충분하도록 밀도가 높은 전자빔이 형성된다.

충분한 전자밀도를 갖는 전자빔이 출력캐비티인 제4캐비티(680의 갭(82)에 이르면 상기 제4캐비티(68)에 유도전류를 야기하고 이로 인해 전계와 자계가 제4캐비티(68) 내에 유기되는데 이 중 전계는 제4캐비티(68)의 갭(82)에 주로 존재하고 자계는 제4캐비티(68)의 공동(68a) 내에 존재한다.

이와 같이 전자빔(18)은 상기 제4캐비티(68)의 갭(82)을 지나면서 전자계에너지를 상기 제4캐비티(68)의 공동(68a) 내에 유도시킨 다음 일부의 운동에너지를 갖고 계속 진행해서 제2폴피스(220의 표면과 부딪혀서 흡수된다. 상기 제2폴피스(22)에 흡수된 전자는 컬렉터 플레이트(92)로 이동하여 컬렉터 플레이트(92)에 연결된 전원선(도시생략)으로 흘러 간다. 이 경우 상기 제2폴피스(22)에 흡수된 전자가 갖고 있던 잔여 운동에너지는 상기 제2폴피스(22)에서 열을 발생시키고, 상기 제2폴피스(22)에서 발생한 열은 상기 컬렉터 플레이트(92)를 통해 방열봉(94) 및 방열플레이트(96)로 열전도되어 외부로 방출된다.

다음에 상기 커플링 링(86)은 상기 제4캐비티(68)의 공동(68a) 내의 자계 에너지를 커플링함으로써 고주파에너지를 외부로 끌어내게 되고, 외부로 나온 고주파는 안테나(88)에서 필요한 공간 중으로, 일예로 전자렌지의 조리실로 방사된다.

한편, 상기와 같은 고주파 발생의 동작중에 상기 캐소드(2)에서 발생한 열이 상기 제1폴피스(20)에 전달되더라도 상기 제1폴피스(20)에 열팽창율이 매우 작은 상기 제1열팽창 억제판(100)이 접속되어 있음으로써 상기 제1폴피스(20)의 열팽창이 억제된다. 따라서 상기 캐소드(2)에서 방출되는 전자빔(18)의 중심과 상기 드리프트 통로(70)의 중심이 어긋나는 것이 방지되어 상기 캐소드(2)에서 방출되는 전자빔(18)의 중심과 상기 드리프트 통로(70)의 중심이 일치한다.

또한 상기 제2폴피스(22)에 전자빔(18)의 전자가 흡수되어 상기 제2폴피스(22)에 열이 발생하더라도 상기 제2폴피스(22)에 상기 제2열팽창 억제판(102)이 접속되어 있음으로써 상기 제2폴피스(22)의 열팽창이 방지된다. 따라서 상기 드리프트 통로(70)의 중심이 고정됨으로써 상기 드리프트 통로(70)의 중심과 상기 전자빔(18)의 중심이 일치한다.

한편, 상술한 본고안의 일실시예에 의한 멀티빔 진공관으로서는 밀도변조수단(60)이 제1캐비티(62) 내지 제4캐비티(68)의 4개의 캐비티로 구성되고 상기 밀도변조수단(60)의 전후에 영구자석(14, 16)이 설치된 멀티빔 클라이스트론이 설명되어졌다. 반면에 본 고안의 다른 실시예로서 캐비티가 2개이고 캐비티 내에 그리드가 설치되어 고주파를 출력하는 멀티빔 클라이스트로드(KLYSTROD)에 상술한 바와 같이 중심일치수단을 설치하여도 상술한 본고안의 일실시예에서와 동일한 효과를 기대할 수 있다.

또한 상술한 본고안의 일실시예에 의한 멀티빔 진공관에서는 드리프트 튜브(72)의 양단에 제1열팽창 억제판(100)과 제2열팽창 억제판(102)을 설치하였지만 본고안의 다른 실시예로서 상기 드리프트 튜브(72) 자체를 열팽창이 매우 작은 금속으로 구성하고 상기 드리프트 튜브(72)의 표면에 진공도 개선과 자속흐름의 원활함을 위해 도전율이 큰 구리를 코팅할 수도 있다.

또한 본고안의 다른 실시예로서, 드리프트 튜브(72)의 열팽창을 보다 강력하게 억제하도록 상기 드리프트 튜브(72) 내에 다수개의 열팽창 억제판을 일정 간격을 두고 설치할 수도 있다.

상술한 바와 같이 본고안에 따른 멀티빔 진공관에 의하면, 드리프트 통로의 양단에 제1열팽창 억제판과 제2열팽창 억제판을 설치하여 캐소드에서 발생된 전자빔의 중심과 드리프트 통로의 중심을 일치시킴으로써 전자빔 내의 전자의 손실을 방지함으로써 제품의 효율을 상승시킬 수 있는 매우 뛰어난 효과가 있다.

Claims (2)

1. 멀티빔 진공관에 있어서, 전자빔(18)을 발생하는 캐소드(2)와, 상기 캐소드(2)에서 발생된 전자빔(18)이 이동하는 드리프트 통로(70)와, 상기 드리프트 통로(70)를 이동하는 전자빔(18)의 확산을 방지하도록 자력을 발생하는 자력발생수단(12)과, 상기 드리프트 통로(70)를 이동한 전자빔을 수집하는 컬렉터(90)와, 상기 드리프트 통로(70)를 이동하는 전자빔(18) 내의 전자의 손실을 방지하도록 상기 전자빔(18)의 중심과 상기 드리프트 통로(70)의 중심을 일치시키는 중심일치수단(98)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티빔 진공관.
2. 제1항에 있어서, 상기 중심일치수단(98)은 상기 자력발생수단(12)의 제1폴피스(20)의 열팽창을 억제하도록 상기 제1폴피스(20)에 접속된 제1열팽창 억제판(100)과, 상기 드리프트 통로(70)를 형성하는 드리프트 튜브(72)의 열팽창을 억제함과 동시에 상기 자력발생수단(12)의 제2폴피스(22)의 열팽창을 억제하도록 상기 드리프트 튜브(72) 및 상기 제2폴피스(22)에 접속된 제2열팽창 억제판(102)으로 이루어진 것을 특징으로 하는 멀티빔 진공관.