KR100732400B1 - 진행파관의 전자빔 집속 진단장치 - Google Patents

Abstract

진행파관의 전자빔 집속 진단장치가 개시된다. 개시된 진단장치는, 영구자석의 주변에 설치되어 폴피스와 절연되도록 하여 전극 단자의 역할을 하게 하는 절연성 필름과, 폴피스 들의 사이 및 영구자석의 사이에 설치되는 세라믹을 포함하는 비금속성의 절연성 스페이서와, 각각의 폴피스에 접속되어 전자빔의 진행방향의 위치에 따른 차단전류를 측정하기 위한 독립적인 다수의 전류계를 갖는다. 이러한 진단장치는, 위치별로 측정된 값을 바탕으로 전자빔이 양호하게 집속되도록 전자빔 집속용 영구자석의 자기장 값을 조절함으로써, 차단전류 값이 최소화되어 전자빔의 운동에너지가 전자파로 바뀌는 효율이 증대되는 진행파관을 제작할 수 있다.

전자빔 집속 진단, 진행파관

Description

진행파관의 전자빔 집속 진단장치{DIAGNOSTIC APPARATUS FOR FOCUSING ELECTRON BEAM IN TRAVELING WAVE TUBE(TWT)}

도 1은 전자빔이 없는 상태에서 진행파관의 구조를 나타낸 개념도,

도 2a는 전자빔의 집속정도가 미약한 경우를 예시한 진행파관의 종래 기술에 의한 전자빔 집속 진단과정을 나타낸 구성도,

도 2b는 전자빔의 집속정도가 비교적 양호한 경우를 예시한 진행파관의 종래 기술에 의한 전자빔 집속 진단과정을 나타낸 구성도,

도 3은 본 발명에 사용된 진행파관의 전자빔 집속 진단용 장치를 나타낸 개념도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

1: 캐소드 2: 애노드

3: RF 입력부 4: 헬릭스

5: 영구자석 6: RF 출력부

7: 콜렉터 8: 전자빔

11: 폴피스 12: 금속성 스페이서

21: 절연성 필름 22: 절연성 스페이서

31: RF회로

41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49: 전류계

본 발명은 진행파관의 전자빔 집속 진단장치에 관한 것으로서, 특히 전자빔의 진행방향에 따른 위치별로 바디전류를 구분 측정함으로써, 전자빔을 집속시키기 위한 자석의 자화강도를 개체별로 정확히 조절하여 더욱 양호한 전자빔의 집속이 이루어질 수 있도록 하는 진행파관의 전자빔 집속 진단장치에 관한 것이다.

도 1은 전자빔이 없는 상태에서 진행파관의 구조를 나타낸 개념도이다. 도 2a는 전자빔의 집속정도가 미약한 경우, 종래 기술에 의한 진행파관의 전자빔 집속 진단과정을 나타낸 구성도이고, 도 2b는 전자빔의 집속정도가 비교적 양호한 경우, 종래 기술에 의한 진행파관의 전자빔 집속 진단과정을 나타낸 구성도이다.

진행파관은 전자빔(8)을 발생시키는 캐소드(1), 캐소드(1)에서 발생된 전자빔(8)을 애노드 가속전압에 의하여 가속시키기 위한 애노드(2), 가속된 전자빔(8)을 주기적인 전자뭉치로 변조시키기 위한 RF 입력부(3), 가속된 전자빔(8)의 집속을 위한 영구자석(5), 가속되고 전자뭉치로 변조된 전자빔(8)의 운동에너지를 전자파로 변형시키기 위한 헬릭스(4)를 포함하는 RF회로(31), 전자빔(8)의 운동에너지가 변형되어 전자파로 증폭되어 나타나는 신호를 출력하기 위한 RF 출력부(6), 전자파로의 변형과정을 거친 전자빔(8)의 수집을 위한 콜렉터(7) 등으로 구성되어 진다.

그리고 전자빔(8)을 집속하기 위한 영구자석(5) 들간에는 순철을 포함하는 자성재질의 폴피스(11)가 설치되고, 폴피스(11) 들 간 및 영구자석(5)과 RF회로(31)의 사이에는 비자성재질의 금속성 스페이서(12)가 설치된다.

한편, 이와 같은 진행파관에서 전자빔(8)을 집속하는 영구자석(5)의 자기장이 지나치게 약하면, 전자빔(8)의 집속도가 떨어져 전자빔(8)의 진행시 헬릭스(4)를 포함하는 RF회로(31)에 부딪쳐 소모되는 바디전류 혹은 차단전류(interception current)가 증가하게 되어 RF회로(31)와의 상호작용을 통한 전자빔의 운동에너지를 전자파에너지로 변환시키는 데에 필요한 전류가 감소하게 되므로 결과적으로 진행파관의 효율이 저하된다.

반대로, 진행파관에서 전자빔(8)을 집속하는 영구자석(5)의 자기장이 지나치게 강하면, 영구자석(5)이 있는 구간에서는 전자빔(8)이 지나치게 좁은 반경으로 집속되었다가 영구자석(5) 들의 사이를 지날 때는 전자빔(8)이 다시 팽창하는 현상을 보여 전체적으로 웨이브가 형성되어 바디전류 혹은 차단전류가 증가하게 되어 RF회로(31)와의 상호작용을 통한 전자빔의 운동에너지를 전자파에너지로 변환시키는 데에 필요한 전류가 감소하게 되므로 결과적으로 진행파관의 효율이 저하된다.

따라서 진행파관은 전자빔(8)의 운동에너지를 전자파로 변화시키는 효율을 최대화하기 위하여 전자빔(8)의 집속도를 양호하게 하여 바디전류 혹은 차단전류를 최소화하여야 한다.

이를 위하여 RF회로(31)를 지나는 전자빔(8)의 집속도를 측정하고, 측정된 수치를 근거로 영구자석(5)의 자기장의 세기를 조정하여야 한다.

진행파관의 전자빔(8)의 집속도 진단을 위한 종래 기술에 의한 차단전류 측정의 일 예로, 1개의 전류계(41)를 자성재질의 폴피스(11)에 설치하여 RF회로(31)에 흐르는 전자빔(8)으로부터 발생된 차단전류의 변화를 측정하는 방법이 알려져 있다.

이 방법에 의하여 전류계(41)에 측정된 차단전류의 변화를 총합적인 차단전류의 변화로 판단하고, 측정된 단일 수치를 근거로 일률적으로 혹은 매우 숙련된 작업자의 오랜 경험치에 의존하여 영구자석(5)의 자화 값을 조정하여 왔다.

그러나 수개 또는 수십 개로 배치된 각각의 영구자석(5)의 근방에 발생되는 차단전류의 변화는 모두 다를 수 있으므로, 1개의 전류계(41)에 의하여 측정된 값에 근거하여 영구자석(5)의 자화값을 조정하면, 위치별 영구자석(5) 간의 전자빔(8)의 집속도가 불량하게 되어 원하는 목적을 달성할 수 없었다.

본 발명의 목적은, 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 전자빔의 진행방향의 변위에 따른 위치별 차단전류 측정용 전극들을 설치하여 전자빔을 집속시키기 위한 자석에 의한 위치별 전자빔의 집속 정도 내지는 위치별 차단전류 값의 변화를 측정함으로써, 최선의 전자빔의 집속효율을 얻을 수 있도록 전자빔을 집속시키기 위한 자석의 자기장을 조절하기 위한 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전자빔을 발생시키는 캐소드, 상기 캐소드에서 발생된 전자빔을 애노드 가속전압에 의하여 가속시키기 위한 애노 드, 가속된 전자빔을 주기적인 전자뭉치로 변조시키기 위한 RF 입력부, 가속된 전자빔의 집속을 위한 영구자석, 상기 영구자석 들 간에 설치되는 순철을 포함하는 자성재질의 폴피스, 가속되고 전자뭉치로 변조된 전자빔의 운동에너지를 전자파로 변형시키기 위한 헬릭스를 포함하는 RF회로(혹은 상호작용 유도관), 전자빔의 운동에너지가 변형되어 전자파로 증폭되어 나타나는 신호를 출력하기 위한 RF 출력부, 전자파로의 변형과정을 거친 전자빔의 수집을 위한 콜렉터를 포함하여 이루어지는 진행파관의 전자빔 집속 진단장치에 있어서,

상기 영구자석의 주변에 설치되어 상기 폴피스와 절연되도록 하여 상기 폴피스가 전극 단자의 역할을 하게 하는 절연성 필름;

상기 폴피스 들의 사이 및 상기 영구자석의 사이에 설치되는 세라믹을 포함하는 비금속성의 절연성 스페이서; 및

각각의 상기 폴피스에 접속되어 전자빔의 진행방향의 위치에 따른 차단전류를 측정하기 위한 독립적인 다수의 전류계;를 포함하여 이루어지는 진행파관의 전자빔 집속 진단장치를 제공한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 설명하여 본 발명을 상세히 한다.

도 3은 본 실시예인 진행파관의 전자빔 집속 진단용 장치를 나타낸 개념도이다.

진행파관은, 전자빔(8)을 발생시키는 캐소드(1), 캐소드(1)에서 발생된 전자 빔(8)을 애노드 가속전압에 의하여 가속시키기 위한 애노드(2), 가속된 전자빔(8)을 주기적인 전자뭉치로 변조시키기 위한 RF 입력부(3), 가속된 전자빔(8)의 집속을 위한 영구자석(5), 영구자석(5) 들 간에 설치되는 순철을 포함하는 자성재질의 폴피스(11), 가속되고 전자뭉치로 변조된 전자빔(8)의 운동에너지를 전자파로 변형시키기 위한 헬릭스(4)를 포함하는 RF회로(혹은 상호작용 유도관: 31), 전자빔(8)의 운동에너지가 변형되어 전자파로 증폭되어 나타나는 신호를 출력하기 위한 RF 출력부(6), 전자파로의 변형과정을 거친 전자빔(8)의 수집을 위한 콜렉터(7)를 포함하여 이루어진다.

이러한 진행파관의 전자빔 집속 진단장치는, 영구자석(5)의 주변에 설치되어 폴피스(11)와 절연되도록 하여 폴피스(11)가 전극 단자의 역할을 하게 하는 절연성 필름(21)과, 폴피스(11) 들의 사이 및 영구자석(5)의 사이에 설치되는 세라믹을 포함하는 비금속성의 절연성 스페이서(22)와, 각각의 폴피스(11)에 접속되어 전자빔(8)의 진행방향의 위치에 따른 차단전류를 측정하기 위한 독립적인 다수의 전류계(42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49)로 이루어진다.

절연성 필름(21)은 폴피스(11)가 영구자석(5)으로부터 전달될 수 있는 전류의 영향을 받지 않도록 하기 위한 것이고, 비금속성의 절연성 스페이서(22)는 폴피스(11)간에 전류가 전달되는 것을 막기 위한 것이다.

이와 같은 구조를 갖는 전자빔 집속 진단장치는, 각각의 폴피스(11)에 접속된 각각의 전류계(42~49)는 RF회로(31)에 흐르는 전자빔(8)으로부터 발생된 차단전 류의 변화를 위치별로 측정하게 된다.

수개 또는 수십 개로 배치된 각각의 영구자석(5)의 근방에 발생되는 차단전류의 변화는 모두 다를 수 있으며, 각각의 전류계(42~49)에 측정되는 값 또한 모두 다르게 측정된다.

위치별로 측정된 값에 근거하여 각각의 영구자석(5)의 자화값을 위치별로 다르게 조정하여 전류 값이 균일하게 되도록 하면, 위치별 전자빔(8)의 집속도가 균일하게 이루어져 차단전류의 발생이 최소화된다.

이에 따라 효율적인 진행파관의 제작이 가능해진다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 전자빔 집속 진단장치는 진행파관에 있어서 전자빔의 진행방향의 위치에 따른 전자빔의 차단전류를 측정가능하게 한다. 따라서 측정된 값을 바탕으로 전자빔이 양호하게 집속되도록 전자빔 집속용 자석의 자기장 값을 조절함으로써, 차단전류 값이 최소화되어 전자빔의 운동에너지가 전자파로 바뀌는 효율이 증대되는 진행파관을 제작할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명을 하나의 실시예로써 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형이 가능할 것이다.

Claims (1)

1. 전자빔을 발생시키는 캐소드, 상기 캐소드에서 발생된 전자빔을 애노드 가속전압에 의하여 가속시키기 위한 애노드, 가속된 전자빔을 주기적인 전자뭉치로 변조시키기 위한 RF 입력부, 가속된 전자빔의 집속을 위한 영구자석, 상기 영구자석 들 간에 설치되는 순철을 포함하는 자성재질의 폴피스, 가속되고 전자뭉치로 변조된 전자빔의 운동에너지를 전자파로 변형시키기 위한 헬릭스를 포함하는 RF회로(혹은 상호작용 유도관), 전자빔의 운동에너지가 변형되어 전자파로 증폭되어 나타나는 신호를 출력하기 위한 RF 출력부, 전자파로의 변형과정을 거친 전자빔의 수집을 위한 콜렉터를 포함하여 이루어지는 진행파관의 전자빔 집속 진단장치에 있어서,

   상기 영구자석의 주변에 설치되어 상기 폴피스와 절연되도록 하여 상기 폴피스가 전극 단자의 역할을 하게 하는 절연성 필름;

   상기 폴피스 들의 사이 및 상기 영구자석의 사이에 설치되는 세라믹을 포함하는 비금속성의 절연성 스페이서; 및

   각각의 상기 폴피스에 접속되어 전자빔의 진행방향의 위치에 따른 차단전류를 측정하기 위한 독립적인 다수의 전류계;를 포함하여 이루어지는 진행파관의 전자빔 집속 진단장치.

Images