KR100262925B1

KR100262925B1 - 고평균전력마그네트론용급속캐소드예열히터

Info

Publication number: KR100262925B1
Application number: KR1019910004000A
Authority: KR
Inventors: 크리스토퍼엠.워커; 제프리도온버; 로버트씨.잉글리쉬
Original assignee: 제럴드 엘. 클라인; 리톤 시스템즈 인코포레이티드
Priority date: 1990-03-14
Filing date: 1991-03-13
Publication date: 2000-08-01
Also published as: EP0447206A2; US5130601A; IL97449A0; EP0447206A3; JPH04220932A

Abstract

피복되지 않은 방사형 가열 필라멘트 와이어는 고 전력 마그네트론의 캐소드와 전기적으로 및 열적으로 절연된다. 이 필라멘트 와이어는 캐소드 지지 봉을 나선형으로 감고, 세라믹 부재에 의해 상기 지지봉 표면 상에 현수된다. 반사 쉘은 나선형 필라멘트 와이어 및 캐소드 지지 봉을 둘러싼다. 이 쉘은 캐소드 지지봉 상에서 필라멘트 와이어로부터 방사된 열을 균일하게 반사시킨다.

Description

고 평균 전력 마그네트론용 급속 캐소드 예열 히터

제1도는 예시적인 캐소드 예열 장치의 측면도.

제2도는 예시적인 열적으로 절연된 지지 부재를 도시한 도면.

제3도는 제1도의 평면 3-3을 절취하여 도시한 예시적인 캐소드 예열 장치의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

10 : 캐소드 예열 장치 12 : 에미터

14 : 캐소드 16 : 슬롯

18 : 캐소드 지지 봉 20 : 절연 부재

22 : 돌출 표면 24 : 노치

26 : 필라멘트 와이어 28 : 필라멘트

30 : 쉘 32 : 내부 표면

36 : 테이퍼 부분

본 발명은 일반적으로 마이크로파 주파수 전기 부품에 관한 것이며, 특히 마그네트론용 캐소드 예열 장치에 관한 것이다.

고 평균 전력 마그네트론에서, 일반적으로 캐소드는 고레벨의 입사 에너지를 받게 된다. 정상 동작 중에 이러한 고레벨의 입사 에너지가 제공될 때, 이러한 입사 에너지가 분산되지 않으면 캐소드 구조물 양단 간에 큰 온도 변화를 가져와 손상이 일어난다. 종래 기술에서는 캐소드에 열을 전도시키기 위해 캐소드 히터를 개발하였다. 이로써, 캐소드는 마그네트론의 개시에 의해 동작 온도로 될 수 있다.

통상적으로 사용되는 종래 기술의 캐소드 히터는 납땜인두(soldering iron)형이다. 납땜 인두형 캐소드 히터는 에미터에 접속된 고체 봉(solid rod)상에 감겨진 피복된 필라멘트 와이어를 사용한다. 전압이 이 와이어에 공급될 때 이 와이어는 저항손(resistive loss)에 의해 가열된다. 따라서, 이 열이 봉을 통해 에미터에 전도된다. 그러나, 납땜 인두형 캐소드 히터는 다수의 단점 및 한계들을 갖고 있다. 이러한 히터는 신속히 가열될 수 없다. 이러한 히터의 정상 예열 시간은 5분 정도일 수 있다. 와이어의 온도가 너무 가열되면, 와이어의 피복이 타버리므로 마그네트론을 작동시키지 않는다. 납땜 인두형 캐소드 히터가 갖는 다른 단점 및 한계는 매우 큰 열량을 필요로 하여 무게의 감소가 필수적인 요소인 많은 응용기술에서 사용할 수 없다는 것이다. 그러므로, 고 평균 전력 마그네트론용 고속, 경량의 캐소드 예열 히터를 제공하는 것이 매우 바람직하다.

본 발명에 따르면, 종래 기술의 상술된 단점들 및 한계들은 캐소드로부터 전기적으로 및 열적으로 절연된 피복되지 않은 방사성 가열 필라멘트 와이어를 사용함으로써 제거된다. 가열 필라멘트 와이어는 캐소드 지지봉을 나선형으로 에워싸고 다수의 세라믹 부재들에 의해 그 지지봉 표면 상에 현수된다. 반사형 쉘(reflective shell)이 나선형 필라멘트 및 캐소드 지지 봉을 둘러싸서 캐소드 지지봉 상에서 방사 열이 균일하게 반사된다.

그러므로, 본 발명은 종래 기술에 비해 다수의 장점들을 갖는다. 첫번째 장점은 경량의 캐소드 지지 구조물을 사용할 수 있다는 것이다. 두번째 장점은 와이어가 캐소드 지지 구조물로부터 절연되기 대문에 피복된 와이어가 불필요하다는 것이다. 다른 장점은 피복되지 않은 와이어가 피복된 와이어보다 높은 온도에 도달할 수 있으므로 캐소드 구조물이 급속히 예열되어 캐소드 구조물 질량의 감소로 에미터에 열을 보다 신속하게 전도할 수 있다.

본 발명의 기타 목적, 장점들 및 특징은 본 발명의 예시적인 양호한 실시에의 이후 설명으로부터 첨부된 도면들 및 첨부된 특허 청구의 범위와 관련하여 볼때 본 분야에 숙련된 기술자들에게는 명백해질 것이다.

제1도는 참조하면, 예시적인 캐소드 예열 장치(10)가 도시되어 있다. 장치(10)은 몰리브덴과 같은 전기적 및 열적으로 도전성 물질로 구성된 캐소드 지지봉(18)로 사실상 이루어진다. 캐소드(14)는 캐소드 지지 봉(18)의 제1 단부에 형성되고 에미터(12)는 지지 봉(18)의 제2 단부에 형성된다. 캐소드 지지 봉(18)은 캐소드 단부에서 제1 반경의 제1 실린더형 부분(34)를 갖는다. 제2 실린더형 부분(38)은 에미터 단부에서 제1 부분보다 좁은 제2 반경을 갖는다. 제1 실린더형 부분(34)와 제 2 실린더형 부분(38)의 중간은 테이퍼된(tapered)부분(36)이다.

다수의 축상으로 신장된 장착 슬롯들(16a-16d)이 지지 봉(18)의 제1 실린더형 부분(34)상에 형성된다. 이 슬롯들(16a-16d)는 제1 실린더형 부분(34)의 원주에 대해 방사상으로 동일하게 이격된다. 본 발명의 양호한 예시적인 실시예에서 임의 충분한 개수의 슬롯들을 사용할 수 있지만, 아래 설명에서 명백하게 되는 바와 같이, 4개의 슬롯(16)가 있다. 다수의 신장된 절연 부재(20a-20d)는 슬롯(16)에 의해 수용 될 수 있는 크기의 면적으로 구성되어 슬롯(16)내로 견고하게 삽입된다. 절연 부재들(20)의 높이는 슬롯(16)의 깊이보다 크기 때문에, 돌출 표면(22)이 제1 실린더형 부분(34)에 대해 외향으로 연장된다.

절연 부재들(20)은 제2도에 도시된 바와 같이, 돌출 표면(22)내에 다수의 노치들(24)를 갖는다. 코일형 필라멘트 와이어(26)가 지지 봉(18)의 제1 실린더형 부분(34) 주변을 나선형으로 에워싸고 노치들(24)에 의해 수용된다. 절연 부재(20)은 제3도에 알 수 있는 바와 같이 필라멘트 와이어(26)가 제1실린더형 부분(34)의 임의의 부분에 접속되는 것을 방지한다. 필라멘트 와이어(26)의 2개의 단부들(1개의 단부만 도시됨)은 단자(28)에서 종단되고 전압원(도시안됨)양단에 접속되도록 되어 있다.

쉘(30)은 지지 봉(18)의 제1실린더형 부분(34)를 둘러싼다. 쉘(30)의 내면(32)는 내면(32)과 코일형 필라멘트 와이어(26) 사이에 공간으로 열적으로 반사된다.

이 쉘(30)은 지지 봉(18)의 테이퍼된 부분(36)에서 지지 봉(18)에 견고하게 장착된다.

필라멘트 와이어(26) 양단의 단자(28)에 전압을 인가함으로써, 와이어의 온도가 급속히 상승한다. 와이어(26)으로부터의 열은 지지 봉(18)의 실린더형 부분(34)상에 방사된 다음, 지지 봉(18)의 부분(38)을 통해 에미터(12)로 전도된다. 쉘(30)은 방사 열을 가지며 또한 이 열을 지지 봉(18)의 제1 실린더형 부분(34)상으로 반사시킨다. 절연 부재(20)은 이 와이어보다 낮은 온도로 유지된다. 그러므로, 에미터는 와이어(26)으로 부터의 열에 의해 캐소드 지지 봉(18)을 손상시키는 일 없이 신속하게 동작 온도에 도달할 수 있다.

이상은 고 평균 전력 마그네트론내 캐소드의 새로운 예열 장치를 기술한 것이다. 본 분야의 숙련된 기술자들은 본 명세서에 기술된 개념에서 벗어나지 않고 상술된 실시에를 다양하게 사용할 수 있다는 것이 명백하다. 따라서, 본 발명은 다음 청구의 범위에 의해 한정된다.

Claims

에미터 및 캐소드를 갖는 고 평균 전력 마그네트론(high average power magneton)에서의 캐소드 예열 장치에 있어서, 상기 에미터 및 상기 캐소드를 구조적으로 상호접속하고 다수의 축상으로 신장된 장착 슬롯을 갖는 캐소드 지지 봉(cathod support rod), 열적 절연성 물질로 구성되고, 상기 슬롯들 각각 하나에 의해 수용될 수 있는 치수이고, 상기 슬롯들 상기 각각 하나의 슬롯으로부터 외향으로 연장되며 다수의 노치들을 갖는 옛지를 갖는 다수의 연장된 부재들, 및 상기 캐소드 지지 봉 주변에 나선형으로 감겨 있고, 상기 노치들에 의해 수용되며 전원 양단에 전기적으로 접속되기에 적합한 코일형 필라멘트 와이어를 포함하고, 상기 전원으로 부터 상기 필라멘트 와이어로의 전압 인가에 의해 상기 와이어의 온도가 급속하게 상승되어 상기 지지 봉으로 열이 방사됨으로써 상기 에미터로 열이 전도되어 상기 에미터가 신속하게 동작 온도로 되어지는 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제1항에 있어서, 상기 캐소드 지지 봉을 둘러싸고 열적으로 반사되는 내면을 갖고 있으며 상기 내면과 상기 와이어 사이에 공간을 제공하는 쉘을 더 포함하며, 상기 와이어로부터의 방사 열은 상기 캐소드 지지 봉의 표면 상에 균일하게 반사되는 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제2항에 있어서, 상기 캐소드 지지 봉은 상기 캐소드에 상관되는 제1 실린더형 부분, 상기 에미터에 상관되는 제2 실린더형 부분, 및 상기 제1 및 제2 부분들의 중간인 테이퍼된 부분을 갖고 있고, 상기 제1실린더형 부분은 제1반경으로 구성되고 상기 제2 부분은 보다 좁은 제2 반경으로 구성되고, 상기 쉘은 상기 테이퍼된 부분에서 상기 캐소드 지지 봉에 고정되는 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제1항에 있어서, 상기 슬롯들은 거의 동일한 방사 섹터들로 배치되는 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제4항에 있어서, 상기 슬롯 개수는 4개인 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제3항에 있어서, 상기 슬롯들은 상기 제1 실린더형 부분의 길이만큼만 연장되는 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제1항에 있어서, 상기 열적으로 절연성인 부재들의 상기 물질은 전기적으로도 절연성인 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제7항에 있어서, 상기 와이어는 피복되지 않은 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
제1항에 있어서, 상기 열적으로 절연성인 부재들의 상기 물질은 세라믹인 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.
에미터 및 캐소드를 갖고 있는 고 평균 전력4 마그네트론에서의 캐소드 예열 장치에 있어서, 에미터와 캐소드를 상호접속하는 캐소드 지지 봉, 및 상기 캐소드 지지봉과 열적으로 및 전기적으로 절연되고 전원 양단에 전기적으로 접속되기에 적합한 나선 코일형인 피복되지 않은 필라멘트의 와이어를 포함하고, 상기 와이어 양단에 전압을 인가함에 의해 상기 와이어의 온도가 급속히 상승하여 상기 지지 봉으로 열이 방사되어 짐으로써 상기 에미너로 열이 전도되는 것을 특징으로 하는 캐소드 예열 장치.