KR0139340Y1 - 클라이스트론의 콜렉터 구조 - Google Patents

Abstract

본 고안은 클라이스트론의 콜렉터 구조에 관한 것으로서, 캐소드(11)로부터 발생한 전자를 수집하는 콜렉터(41)와, 상기 콜렉터(41)에 수집되는 전자의 충돌로 인해 발생한 열을 용이하게 방출시키도록 방열핀(49)을 구비한 바영ㅇ수단(43)으로 이루어진 클라이스트론의 콜렉터 구조에 있어서, 상기 캐소드(11)와 마주보는 콜렉터(41)의 측면은 상기 전자를 용이하게 수집할 뿐만 아니라 상기 방열수단(43)의 방열핀(49)에 이르는 거리를 가깝게 함과 동시에 드리프트공간(17i)과의 거리를 멀게 하도록 공동(41a)을 형성하는 오목면(41b)으로 되어 있고, 상기 공동(41a)의 개구부에는 상기 오목면(41b)으로부터 발생한 2차전자가 캐소드(11)로 향하여 이동하지 않도록 상기 2차전자를 차단하는 콜렉터 스크린(45)이 배설된 것을 특징으로 하며, 이와 같이 구성되어 있으므로, 상기 콜랙터의 방열이 용이하여 2차전자의 발생수량이 감소함과 동시에 드리프트공간(17i)으로 역이동하는 2차전자의 수량이 감소하므로, 안정된 모드의 마이크로파 툴력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 클라이스트론의 효율이 증가한다.

Description

클라이스트론의 콜렉터 구조

제1도는 종래 콜렉터 구조가 적용된 클라이스트론을 나타내는 종단면도.

제2도는 본 고안의 일실시예에 의한 콜렉터 구조가 적용된 클라이스트론을 나타내는 종단면도.

제3도의 a도 및 b도는 제2도의 콜렉터 스크린을 나타내는 평면도 및 종단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

11 : 캐소드 17 : 튜브

17i : 드리프트공간 41 : 콜렉터

41a : 공동 41b : 오목면

43 : 방열수단 45 : 콜렉터 스크린

47 : 방열봉 49 : 방열핀

51 : 베이스부재 53 : 차단부재

본 고안은 클라이스트론의 몰렉터 구조에 관한 것으로서, 전자가 수집되는 콜렉터면에 충돌한 후 태소드로 향해 이동하는 2차전자의 수를 최소화함과 동시에 상기 전자의 충돌로 인한 발열을 원활히 방출하여, 안정된 모드의 고주파 출력을 얻음과 동시에 클라이스트론의 효율을 증가시키는 클라이스트론의 콜렉터 구조에 관한 것이다.

종래, 콜렉터 구조가 적용된 클라이스트론(이하, 다수의 전자빔을 형성하는 멀티빔 클라이스트론에 대해, 예를 들어 설명한다)은 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 투브(17)와, 상기 다수의 전자빔(15)을 가속시키도록 상기 캐소드(11)와 콜렉터(13)간에 전압을 걸어주는 가속수단(19)과, 상기 다수의 전자빔(15)의 길이방향을 따라 자계를 형성시킴과 동시에 상기 다수의 전자빔(15)의 확산을 방지하여 상기 다수의 전자빔(15)이 일정한 크기를 유지하도록 상기 튜브(17)의 좌, 우측에 각각 배설된 좌, 우측마그네트(21,23)와 상기 좌, 우측마그네트(21,23)를 지지함과 동시에 상기 좌, 우측마그네트(21,23)에 의해 형성되는 자계의 자로역할을 하도록 상기 좌,우측마그네트(21,23)의 내측에 각각 배설된 좌,우측폴피스(25,27)와, 상기 캐소드(11)를 가열하여 상기 캐소드(11)에서 전자를 발생시키도록 상기 캐소드(11)의 일측에 배설된 히터(29)와, 상기 콜렉터(13)에 부딪치는 전자에 의해 상기 콜렉터(13)에서 발생하는 열을 외부로 방출하도록 상기 콜렉터(13)의 일측에 배설된 방열부재(31)를 구비하고 있다.

상기 캐소드(11)에서 발생하는 전자가 다수의 전자빔(15)으로 형성되도록 상기 콜렉터(13)와 마주보는 캐소드(11)의 면에는 다수의 오목면(11a)이 형성되어 있고, 상기 오목면(11a)이외의 캐소드(11)면에서는 전자가 방출되지 않도록 상기 오목면(11a)이외의 캐소드(11)면에는 전자방출을 억제하는 물질(몰리브덴등)이 코팅되어 있다.

상기 콜렉터(13)는 상기 방열부재(31)의 좌측면에 밀착배설되어 있고, 전자가 부딪치는 콜렉터(13)의 충돌면(13a)은 평탄하게 되어있다.

상기 튜브(17)내에는 상기 다수의 전자빔(15)의 속도를 변화시킴으로써 상기 다수의 전자빔(15)의 밀도변조를 유도하도록 다수의 캐디티(17a, 17b, 17c)가 순차적으로 형성되어 있고, 상기 각 캐비티(17a, 17b, 17c)내에는 도시하지 않은 신호원에 의해 고주파전계가 가해지는 다수의 갭(17d, 17e, 17f)이 형성되어 있으며, 인접한 각 갭(17d, 17e,17f)사이에는 전계가 가해지지 않는 다수의 관통구멍으로 된 드리프트공간(17g,17h,17i)이 형성되어 있고, 상기 캐소드(11)와 마주보는 튜브(17)의 면에는 상기 캐소드(11)의 오목면(11a)으로부터 방출되는 전자가 다수의 전자빔(15)으로 형성되면서 상기 튜브(17)내로 유입하도록 다수의 관통구명(17j)이 형성되어 있다. 이때, 상기 콜렉터(13)에 인접한 캐비티(17c)에는 밀도변화에 따른 마이크로파전압을 상기 튜브(17)내로부터 끌어내도록 출력단(33)이 배설되어 있다.

상기 방열부재(31)의 단부에는 상기 콜렉터(13)에서 발생하는 열이 외부로 용이하게 방출되도록 외부공기와의 접촉면적을 넓히는 다수의 방열핀(31a)이 형성되어 있다.

이와 같이 구성된 종래의 클라이스트론에서, 가속수단(19), 히터(29) 및 도시하지 않은 신호원에 전원이 인가되면, 히터(29)가 발열하여 캐소드(11)를 가열한다. 상기 캐소드(11)가 가열되어 고온으로 되면, 상기 캐소드(11)의 오목면(11a)으로부터 전자가 방출된다.

상기 전자는 가속수단(19)에 의해 캐소드(11)와 콜렉터(13)간에 인가되어 있는 가속전압에 의해 다수의 관통구멍(17j)을 통하여 다수의 전자빔(15)으로 형성되면서 튜브(17)내에 유입한다. 이때, 상기 다수의 전자빔(15)은 마크네트(21,23)에 의해 형성되는 자계에 의해 확산이 방지되어 일정한 크기로 유지된다.

상기 튜브(17)내에 유입된 전자들이 캐비티(17a)의 갭(17d)에 도달하면, 상기 갭(17d)에는 도시하지 않은 신호워넹 의해 고주파전계가 형성되어 있으므로 상기 전자들은 상기 고주파전계에 의해 제각기 속도가 변한다. 즉, 상기 각 전자들은 속도변조되는 것이다.

속도변조를 받은 상기 각 전자들은 전계가 없는 공간(17g)을 지나갈 때 변조된 제각기의 속도로 나아간다. 따라서, 가속을 받은 전자는 평균보다 앞쪽으로 나아가고, 감속을 받은 전자는 평균보다 늦어져서 점차 전자들은 덩어리를 만들게 된다. 상기 작용에 의해 각 전자빔내에는 전자밀도의 소밀이 생긴다. 즉, 각 전자빔은 밀도변조되는 것이다.

상기 전자빔(15)내의 전자가 계속 진행하여 캐비티(17b) 및 캐비티(17c)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 캐비티에서 도시하지 않은 출력회로에 의해 전자계에너지로 변환되어 출력단(33)을 통해 외부로 출력된다. 즉, 상기 전자빔(15)의 밀도변화에 따른 에너지 및 가속수단(19)의 가속전압에 의한 전자의 운동에너지가 출력단(33)을 통해 외부로 출력되는 것이다.

상기 전자빔(15)의 밀도변화의 매개체인 전자는 계속 진행하여 콜렉터(13)에 이른다. 상기 콜렉터(13)에 이른 전자는 상기 콜렉터(13)의 충돌면(13a)표면에 부딪치면서 상기 콜렉터(13)에 흡수되어 소멸한다. 이때, 전자계에너지로 변환되지 못한 운동에너지에 의해 상기 콜렉터(13)표면에 부딪친 전자늬 운동에너지는 열에너지로 변환되고, 상기 열에너지는 방열부재(31)를 통새 외부에 방산된다. 또한, 상기 방열부재(31)에 형성된 방열핀(31a)운 방열효과를 높인다.

그런데, 이와 같이 구성된 종래의 클라이스트론의 콜렉터 구조에서는, 상기 콜렉터(13)의 충돌면(13a)에 부딪치는 전자에 의해 상기 충돌면(13a)으로부터 발생하는 열 및 전자의 탄성충돌로 인해 상기 충돌면(13a)으로부터 2차전자가 발생하는 원인이 되고, 상기 2차전자는 드리프트공간(17i)내로 역이동하게 되어 상기 2차전자는 콜렉터(13)로 유입하는 전자의 운동을 방해한다.

또한, 상기 충돌면(13a)과 방열핀(31a)간의 거리가 멀므로 상 기 콜렉터(13)에서 발생한 열이 용이하게 방출되지 못하여 콜렉터의 온도를 상승시킨다.

따라서, 상기 2차전자 및 콜렉터의 온도상승으로 인해, 안정된 모드의 마이크로파 출력을 얻을 수 없을 뿐만 아니라 클라이스트론의 효율이 저하된다는 문제점이 있었다.

따라서, 본 고안은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로서, 본 고안의 목적은 콜렉터의 단부에 콜렉터 스크린을 설치함과 동시에 전자의 충돌면을 오목하게 형성하므로써, 상기 콜렉터로부터 캐소드로 향해 역이동하는 2차전자의 수를 최소화함과 동시에 상기 전자의 충돌로 인해 생긴 열을 원활히 방출하여, 안정된 모드로 고주파 출력을 얻음과 동시에 클라이스트론의 효율을 증가시키는 클라이트스론의 콜렉터 구조를 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 이루어진 본 고안에 의한 클라이스트론의 콜렉터 구조는 케소드에서 발생한 전자를 수집하는 콜렉터와, 상기 콜렉터에 수집되는 전자의 충돌로 인해 발생한 열을 용이하게 방출시키도록 방열핀을 구비한 방열수단으로 이루어진 클라이스트론의 콜렉터 구조에 있어서, 상기 캐소드와 마주보는 콜렉터의 측면은 상기 전자를 용이하게 수집할 뿐만 아니라 상기 방열수단의 방열핀에 이르는 거리를 가깝게 함과 동시에 드리프트 공간과의 거리를 멀게 하도록 공동을 형성하는 오목면으로 되어 있고, 상기 공동의 개구부에는 상기 오목면에서 발생한 2차전자가 캐소드로 향하여 이동하지 않도록 상기 2차전자를 차단하는 콜렉터 스크린이 배설된 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.

제2도에 도시한 바와 같이, 튜브(17)를 사이에 두고 캐소드(11)와 마주보는 곳에는 상기 캐소드(11)에서 발생한 전자를 수집하는 콜렉터(41)가 배설되어 있고, 상기 콜렉터(41)의 외측면에는 상기 콜렉터(41)에서 수집되는 전자의 충돌로 인해 발생한 열을 용이하게 방출기키도록 방열수단(43)이 배설되어 있으며, 상기 방열수단(43)이 접하는 콜렉터(41)면의 타측에는 상기 콜렉터(41)에서 발생한 2차전자가 캐소드(11)로 향하여 이동하지 않도록 상기 2차전자를 차단하는 콜렉터 스크린(45)이 배설되어 있다.

상기 캐소드(11)와 마주보는 콜렉터(41)의 측면은 상기 전자를 용이하게 수집함과 동시에 상기 방열수단(43)의 후술하는 방열핀(49)에 이르는 거리를 줄이도록 공동(41a)을 형성하는 오목면(41b)으로 되어 있고, 상기 콜렉터(41)의 우측 외면에는 상기 방열수단(43)이 끼워지도록 삽입요홈(41c)이 형성되어 있다. 그리고, 상기 오목면(41b)의 측면은 상기 전자가 용이하게 모여 콜렉터(41)의 오목면(41b)에서 소멸하도록 일정한 기울기로 되어 있다.

상기 방열수단(43)은 열의 전도성이 좋은 알루미늄등의 재질로 되어 있고, 상기 콜렉터(41)의 삽입요홈(41c)에 그 일단부가 삽입 밀착된 방열봉(47)과, 방열효과를 높이도록 상기 방열봉(47)의 외주면에 배설된 다수의 방열핀(49)으로 이루어져 있다.

상기 콜렉터 스크린(45)은 제3도에 도시한 바와 같이, 일정한 폭(w)을 가진 링형상의 베이스부재(51)와, 전자의 흐름을 구속하도록 상기 베이스부재(51)의 일측면에 배설된 망사형의 차단부재(53)로 이루어져, 상기 베이스부재(51)의 내주면이 상기 콜렉터(41)의 외주면에 밀착 배설된 구조로 되어 있다. 이때, 상기 차단부재(53)는 와이어등이 가로 세로로 얽힌 거름망형태로 되어 있다.

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

케소드(11)에서 발생하여 튜브(17)내를 지나면서 밀도변조되어 마이크로파를 출력시킨 전자는 상기 콜렉터(41)의 오목면(41b)에 부딪쳐 소멸하게 되는데, 이때, 상기 전자의 충돌로 인해 상기 오목면(41b)에서 발생하는 열 및 전자의 탄성충돌은 상기 오목면(41b)에서 2차전자를 발생시킨다.

이때 발생한 상기 2차전자는 차단부재(53)에 의해 드리프트공간(17i)내로의 역이동을 구속당하므로 공동(41a)내에서 소멸하게 된다. 더우기 전자의 충돌면은 오목면(41b)으로 되어 있으므로, 이 오목면(41b)과 드리프트공간(17i)사이의 거리가 멀게 되어 상기 2차전자는 드리프트공간(17i)내로 이동하기 힘든 것이다.

그리고, 전자의 충돌면, 즉 오목면(41b)은 방열핀(49)에서 가까이 형성되어 있으므로, 상기 콜렉터(41)의 오목면(41b)에서 발생하는 열이 외부로 용이하게 방출되어 콜렉터(41)의 온도가 저하하고, 이로 인해 2차전자의 발생수량은 감소하는 것이다.

또한, 상기 콜렉더 스크린(45)은 상기 공동(41a)에 유입한 전자와 상기 공동(41a)에 유입하려는 전자와의 상호반발력을 차단하므로 전자빔(15)의 전자가 상기 콜렉터(41)로 원활히 진행하는 것이다.

따라서, 상기 콜렉터(41)의 방열이 용이하여 2차전자의 발생수량이 감소함과 동시에 드리프트공간(17i)으로 역이동하는 2차전자의 수량이 감소하므로, 안정된 모드의 마아크로파 출력을 얻을 수 있을 뿐만 아니라 클라이스트론의 효율이 증가하는 것이다.

앞에서 설명한 바와 같이 본 고안에 의한 클라이스트론의 콜렉터구조는 캐소드와 마주보는 콜렉터의 단부에 콜렉터 스크린을 설치함과 동시에 전자의 충돌면을 오목하게 형성하므로써, 상기 콜렉터의 방열이 용이하여 2차전자의 발생수량이 감소함과 동시에 드리프트공간으로 역이동하는 2차전자의 수량이 감소하므로, 안정된 모드의 마이크로파 출력을 얻을 수 있게 할 뿐만 아니라 클라이스트론의 효율을 증가시킨다는 매우 실용적인 고안이다.

Claims (3)

1. 캐소드(11)로부터 발생한 전자를 수집하는 콜렉터(41)와, 상기 콜렉터(41)에 수집되는 전자의 충돌로 인해 발생한 열을 용이하게 방출시키도록 방열핀(49)을 구비한 방열수단(43)으로 이루어진 클라이스트론의 콜렉터 구조에 있어서, 상기 캐소드(11)와 마주보는 콜렉터(41)의 측면은 상기 전자를 용이하게 수집할 뿐만 아니라 상기 방열수단(43)의 방열핀(49)에 이르는 거리를 가깝게 함과 동시에 드리프트공간(17i)과의 거리를 멀게 하도록 공동(41a)을 형성하는 오목면(41b)으로 된 것을 특징으로 하는 클라이스트론의 콜렉터 구조.
2. 제1항에 있어서, 상기 공동(41a)의 개구부에는 상기 오목면(41b)으로부터 발생한 2차전자가 캐소드(11)로 향하여 이동하지 않도록 상기 2차전자를 차단하는 콜렉터 스크린(45)이 배설된 것을 특징으로 하는 클라이스트론의 콜렉터 구조.
3. 제2항에 있어서, 상기 콜렉터 스크린(45)은 링형상의 베이스부재(51)와, 전자의 흐름을 구속하도록 상기 베이스부재(51)의 일측면에 배설된 망사형의 차단부재(53)로 이루어진 것을 특징으로 하는 클라이스트론의 콜렉터 구조.