KR20010085278A - 빔의 경로를 수정하기 위한 자계를 가진 다중 빔 전자 튜브 - Google Patents

빔의 경로를 수정하기 위한 자계를 가진 다중 빔 전자 튜브 Download PDF

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Abstract

본 발명은 몸체(10)를 통하여 통과하는 몇몇의 거의 평행인 전자빔91-7)을 가진 다중 빔 전자 튜브에 관한 것이다. 상기 빔(1-7) 사이에서, 적어도 몇몇(2-7)은 인터빔 볼륨(22)을 정의하고, 상기 인터빔 볼륨(22)을 정의하는 각각의 빔(2-7)은 모든 다른 빔들에 의해 유도된 교란 방위각 자계(Bθ)에 종속된다. 상기 튜브는, 상기 인터빔 볼륨(22)에 위치된 적어도 하나의 도전 소자(23)에서, 상기 빔들(1-7)의 전류(I)에 반대 방향으로 역전류를 흐르게 하는 허용 수단(M)을 포함하고, 상기 역전류(I')는, 상기 인터빔 공간(22)을 정의하는 빔(1-7)에서, 교란 자계(Bθ)를 방해하도록 수정 자계(magnetic correction field)를 생성한다.
특히 다중 빔 클라이스트론 또는 진행파 튜브에 응용된다.

Description

빔의 경로를 수정하기 위한 자계를 가진 다중 빔 전자 튜브{Multibeam electronic tube with magnetic field for correcting beam trajectory}
클라이스트론의 경우에, 대역폭은 공동이 더 높은 전류에 의해 충전되는 사실 때문에 증가된다.
단일-빔 튜브와 비교하면, 주요 결점 중 하나는, 상기 빔들이 드리프트 튜브에 의해 감지 가능한 방해 없이 상기 마이크로웨이브 구조를 통해 진행하도록 허용하는 최적의 포커싱 자계(magnetic focusing field)를 생성하는 게 어렵다는 것이다.
다중 빔 클라이스트론에서, 몸체 전류로 불리는 차단된(intercepted) 전류는 종종 약 4 내지 8%인 반면에, 빔이 훨씬 고-주파수-변조될 때조차, 고효율 클라이스트론에서와 같이, 통상의 단일-빔 클라이스트론에서는 2 내지 3%를 넘지 않는다.
과도한 방해(interception)는 복잡하고 값비싼 냉각 시스템을 요구하는 과도한 가열뿐만 아니라 확장, 화성(degassing), 주파수 변화, 진동, 스퓨리어스 모드의 여기(excitation of spurious modes), 반사된 전자, 이온 충격(bombardment) 및 빔과 마이크로웨이브 구조 사이의 교란된 상호 작용이 일어날 수 있기 때문에 튜브의 불충분한 동작까지 수반한다. 상기 방해는, 컬렉터에 접근할 때 더 큰 변조 밀도의 효과에 기인한 공간 충전 능력을 증가시키기 때문이고, 따라서 드리프트 튜브의 벽에 더 가깝게 오는 빔의 횡단면을 증가하게 한다. 그것은 또한 축의 자계가 변하는, 다시 말해 총과 컬렉터에 가까운 영역에서 광선 자계를 부득이하게 생산하는 포커서 때문이다. 부가하여, 상기 포커서는 절대로 완전하지 않기 때문에, 디포커싱 기생 자기 구성 요소(defocusing parasitic magnetic components)가 생산된다.
다중 빔 튜브에 대한 디포커싱 특성의 다른 중요한 원인은, 각각의 빔이, 튜브의 구성 및 동작 모드에 따라서, 다른 빔을 교란하는 위험을 무릅쓰는 방위각 자계(azimuthal magnetic field)를 만들어낸다. 상기 방위각 자계는, 축이 없는 빔에서, 편향하는(deflect) 원심력을 야기한다.
포커서 및 그 코일의 구성에 대한 특별한 주의를 함으로써, 디포커싱 자기 구성 요소를 줄이는 것이 가능하다는 것은 공지되었다.
상기 튜브의 몸체에서 중간의 극 피스(intermediate pole pieces)를 사용함으로써 방사상(radial) 자계를 줄이도록 돕는 것 또한 가능하다.
개선은 또한, 자기 흐름의 라인이, 실질적으로 그들이 방사되자마자 전자의 경로를 사상하도록 총에 대해 이루어질 수 있다.
또한, 그들이 상기 빔의 일반적인 이동을 따르도록 상기 드리프트 튜브의 성질을 변화시키는 것도 가능하다.
그러나, 이런 모든 해법들은 모든 다른 빔들에 의해 축이 없는 빔에 유도 방위각 자계를 이길 수 없다.
본 발명은, 예를 들면, 클라이스트론 또는 진행파(travelling wave) 튜브와 같은 다중 빔 세로 방향(longitudinal)-상호 작용 전자 튜브에 관한 것이다. 이들 튜브는 일반적으로 축 주위에 구성되고, 상기 축에 평행인 여러 세로 방향 전자빔을 포함한다. 이들 빔은 종종 수개의 캐소드가 설치된 보통의 전자총에 의해 생산되고, 하나 이상의 컬렉터에서 진행(travel)의 끝에 접속된다. 상기 총과 컬렉터 사이에서, 이들 빔은, 마이크로웨이브 에너지가 추출되는 출력에서 마이크로웨이브 구조인 몸체를 통해 통과한다. 상기 구조는 공진 공동(cavity) 및 드리프트 튜브의 연속으로부터 형성될 수 있다. 상기 전자빔은, 그 길고 가는 모양을 유지하기 위해, 중심 축 상에 집중되는 포커서의 자계(magnetic field)에 의해 포커싱되고, 마이크로웨이브 구조를 둘러싼다.
다중 빔 전자 튜브의 이점은 다음과 같다. 생산된 전류가 더 높아지고, 및/또는 높은 전압이 더 낮아지고, 및/또는 상기 길이가 더 짧아진다.
거의 같은 성능에 대하여, 상기 튜브의 전체 크기는 일반적으로 더 작다. 사용된 변조기 및 전원은 따라서 단순화되고 더 소형이다. 상호 작용의 효율은 각각의 빔들의 일반적으로 더 낮은 퍼비언스(perveance) 때문에 더 좋아진다.
도 1a는 본 발명에 따른 다중 빔 튜브의 몸체의 횡단면도.
도 1b는 전자빔에 의해 유도 자계(magnetic field)를 도시한 도면.
도 2는 본 발명에 따른 다중 빔 클라이스트론의 종단면도.
도 3a 및 3b는 몸체 내에 결합된 도전 소자를 갖는 본 발명에 따른 클라이스트론 몸체의 부분적인 종단면 및 횡단면도.
도 4a 및 4b는 몸체 내에 결합된 도전 소자를 갖는 본 발명에 따른 클라이스트론의 다른 실시예의 부분적인 종단면 및 횡단면도.
도 5a 내지 5c는 몸체로부터 절연된 도전 소자를 갖는 본 발명에 따른 클라이스트론 몸체의 부분적인 종단면 및 횡단면도.
도 6은 본 발명에 따른 다중 빔 진행파 튜브의 종단면도.
본 발명의 목적은 따라서, 이익 또는 특유한 능력을 감소시키지 않고 상기 유도 방위각 자계를 줄이거나 상쇄하는 것이다.
이러한 목적을 성취하기 위해, 본 발명은 몸체를 통해 통과하는 거의 평행인 여러 전자빔을 포함하는 다중 빔 전자 튜브를 제안한다. 이들 빔 사이에, 적어도일부 빔은 인터빔 볼륨을 정의하고, 인터빔 볼륨을 정의한 각각의 상기 빔들은 모든 다른 빔들에 의해 유도 교란 방위각 자계에 종속된다. 상기 튜브는, 몸체 내의 인터빔 볼륨 내에 위치된 적어도 하나의 도전(conducting) 소자에서, 상기 빔의 전류와 반대 방향으로 역전류의 흐름을 허용하는 수단을 포함하고, 상기 역전류는, 인터빔 볼륨을 정의하는 빔에서, 교란 자계를 방해하는 수정 자계(magnetic correction field)를 생성한다.
도전 소자는 몸체 내에 결합될 수 있거나, 반대로, 몸체로부터 전기적으로 절연될 수 있다.
몸체 내에 결합된 도전 소자에서 흐름에 대한 역전류를 허용하는 수단은, 접지에 의해 차단된 빔의 전류로부터 역전류가 나오도록 몸체의 입력과 가까운 접지 접속(ground connection)을 포함한다. 컬렉터는 빔을 생산하는 캐소드의 전위와 접지 사이의 중간 전위에 있다.
양호하게, 상기 접지 접속은 캐소드에 전위를 전달하는 고-전압 전원에 접속된다.
이러한 형태의 튜브에서, 클라이스트론 또는 진행파 튜브에 대해, 상기 몸체는 공동(cavities)의 연속을 포함하고, 공동의 입력 및 출력에서, 상기 빔은 드리프트 튜브에 포함된다. 드리프트 튜브가 동일한 도전 블록 내에서 비어 있다면(hollowed out), 상기 도전 블록은 역전류가 흐르는 도전 소자로서 소용된다.
인터빔 볼륨에서 흐름을 강제하기 위해, 인터빔 볼륨을 둘러싸는 중앙 부분에서, 상기 도전 블록은 상기 중앙 부분 주위에 위치된 블록의 주변 부분에 의해 소유되는 것보다 더 작은 저항을 가질 수 있다.
이들 다양한 저항을 얻기 위해, 중앙 부분은 제 1 재료에서 제작될 수 있고, 주변 부분은 제 2 재료에서 제작될 수 있고, 상기 제 2 재료는 가장 높은 저항을 갖는다.
그 지점에서 저항을 증가시키기 위해 블록의 주변 내의 장애물(chicanes)을 삭제하는 것 또한 권할 만하다.
2개의 연속적인 공동이 도전 블록을 가진 공통 벽 정수(common wall integral)를 가질 때, 저항성 삽입물(resistive inserts)은 공통 벽 및 도전 블록 내에 포함될 수 있고, 상기 저항성 삽입물은 상기 삽입물 주위의 루프 내의 도전 블록에서 그리고 반대 방향으로 상기 삽입물의 각각의 면 위의 공통 벽에서 상기 역전류가 흐르도록 강제한다.
역전류가 흐르도록 허용하는 수단은 몸체의 입력에 근접한 제 1 접속 수단 및 몸체의 출력에 근접한 제 2 접속 수단을 포함하고, 이들 접속 수단은 역전류를 전달해야 하는 전원에 접속되도록 의도된다.
도전 소자가 몸체 내에 결합되는 구성에서, 몸체 및/또는 컬렉터는 그들이 보통 전기적으로 접촉하는 다양한 멤버들로부터 전기적으로 절연되어야 한다.
드리프트 튜브가 동일한 도전 블록 내에서 비어있지 않은 구성에서, 인터빔 볼륨은 드리프트 튜브 내에서 비어있고, 몸체와 임의의 전기적 접촉 없이 상기 드리프트 튜브에 거의 평행이 되도록 상기 도전 소자를 그 내부에 수용하는 것이 가능하다.
상기 도전 소자는 공동의 입력 및 출력에서 단단한 섹션을 포함하고 공동의 각각의 면 위에 접속된 2개의 단단한 섹션을 접속하는 동안 공동을 스트러들링하는 유동적인 접속을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 특성 및 이점은 본 발명에 따른 다중 빔 튜브의 실시예의 상세한 설명을 통해 명확해질 것이다. 상기 상세한 설명은 도시한 첨부된 도면과 연결하여 주어진다.
도 1a는 다중 빔 튜브의 전자빔(1-7)의 횡단면도를 도시한다. 이들 거의 평행인 빔들은 몸체 내에 드리프트 튜브(drift tube)(13) 내에 각각 포함된다. 이들 드리프트 튜브(13)는 상기 튜브의 몸체(10) 부분을 형성하는 동일한 도전 블록(15) 내에서 비어 있다(hollowed out). 이들 빔(1) 중 하나는 중앙 축에 집중되고, 시트(sheet)에 수직이고, 지점(0)을 통하여 통과한다. 다른 빔들(2 내지 7)은 0 위에 집중된 원 위에 배열되고, 축이 없다. 통상적으로, 이들은 서로 거의 등거리에 있다.
도 1b를 참조하면, 전류(Ii)의 빔(i)은, 상기 빔의 축으로부터 거리(d)인 지점(N)에서, 상기 빔(i)에 수직인 평면에서 생산되고, 자계(bθi)는 거의 다음과 같다.
여기서 μ0는 매체의 도자율(permeability)이다.
따라서, 도 1a의 튜브의 적어도 하나의 축이 없는 빔(7)은, 한편으로, 비편향(nondeflecting) 구심력을 생성하는 자신의 자계(bθ7)에 종속(subject)되고, 다른 한편으로, 모든 다른 빔들(1 내지 6, 등)에 의해 유도 자계(bθ1, bθ2, bθ3, bθ4, bθ5, 및 bθ6)의 결과(Bθ)에 종속된다.
이 결과 자계(Bθ)는 중앙 축으로부터 상기 빔(7)을 편향하는 원심력을 생성한다. 중앙 빔(1)에 관해서는, 1이라면, 대칭적인 양식으로 편향되지 않는다.
참조는 이제 본 발명에 따른 다중 빔 튜브를 도시하는 도 2에서 이루어진다. 상기 튜브는 다중 빔 클라이스트론이다. 그것은 축(XX') 주위에 구성된다.
튜브는 1 내지 7로 번호 매겨진 여러 빔들을 갖는다고 가정되고, 도 1a의 참조와 같이 이루어지도록 배열된다. 이들 7개의 빔들 사이에서, 2 내지 7로 표시된 6개는 인터빔(interbeam) 볼륨(22)을 정의한다. 이들은 원의 반경 위에 위치되고, 인터빔 볼륨(22)은 원통형(cylindrical)이다. 마지막 빔(1)은 축(XX') 위에 집중된다. 다른 빔들은 축이 없다. 빔들(1 내지 7)은 총(17)에 의해 생산된다. 이어서 이들 빔은 이들이 통과하는 몸체(10)에 주입되고, 컬렉터(11)에서 출력(S)으로 모아진다. 총(17)은 빔들(1 내지 7)이 고전압 전원(supply)(A1)에 의해 전달되는 적당한 전위(Vk)에 있을 때, 상기 빔들(1 내지 7)을 생산하는 7개의 캐소드(cathode)(18)을 갖는다. 또한, 총(17)은 몸체(10)의 입력(E)을 향해 전자를 가속하는 애노드(anode)을 포함한다. 애노드는 캐소드의 전위(Vk)보다 작은 음전기의 전위에 있다. 도 2에서, 단지 3개의 캐소드가 가시적이다.
몸체(10)는 공동(cavities)(20)과 드리프트 튜브(13)의 교대로부터 형성된다. 빔(1 내지 7)은, 제 1 공동(20)을 관통하기 전에, 마지막 공동(20)을 출발함과 동시에 드리프트 튜브(13) 내에 포함되고, 각각의 공동 사이에서 더 일반적이다. 몸체(10)는 튜불러 포커서(tubular focuser)(12) 내에 위치된다. 몸체(10)는 입력 극 피스(input pole piece)(19.1) 후에 시작하고 출력 극 피스(19.2) 전에 종료한다.
인터빔 볼륨(22)을 정의하는 각각의 빔(2 내지 7)은 편향하는 디포커싱 방위각 자계에 종속된다. 상기 방위각 자계는 바로 도 1에 도시된 것과 같이, 모든 다른 자계들에 의해 유도된다. 상기 유도 방위각 자계의 효과를 약화시키고, 상쇄시키기 위하여, 본 발명에 따른 다중 빔 전자 튜브는, 몸체(10) 내에, 모든 빔들에 의해 전달되는 전류(I)의 반대 방향으로 역전류(I')를 흐르게 하고, 인터빔 볼륨(22)에 위치된 적어도 하나의 도전 소자(23) 내의 허용 수단(M)을 몸체(10) 내에 포함한다. 상기 역전류(I')는, 교란(perturbed) 빔(2-7) 내에서, 유도 방위각 자계(Bθ)에 대항하도록 방위각 수정 자계(azimuthal correction field)(B'θ)를 생성한다.
도 2의 실시예에서, 도전 소자는 상기 튜브의 몸체(10) 내에 결합되고, 역전류의 흐름을 허용하는 수단(M)은, 역전류(I')가 접지에 의해 차단된 모든 다른 빔들에 의해 전달되는 전류(I)로부터 나오도록, 몸체(10)의 입력(E) 근처에, 접지 접속(P)을 포함한다. 컬렉터(11)는, 물론, 캐소드(18)의 Vk와 접지 사이의 중간 전위(Vc)에 있다.
도 1a에 도시된 것처럼, 빔(1-7)이 있는 많은 드리프트 튜브(13)와 같이 그 속이 빈 도전 블록(15)은 공동의 입력 및 출력에 위치된다.
이들 도전 블록(15)은 역전류(I')가 흐르는 내부에 도전 소자(23)를 형성한다. 도 1a에서, 도시된 도전 블록(15)은 반경(a + g + t)의 원통이고, 여기서 g는 드리프트 튜브의 반경이고, t는 드리프트 튜브(13)와 상기 블록(15)의 엣지 사이에위치된 재료의 두께이다. 상기 두께(t)는 몸체(10)의 내부를 밀폐하도록 돕는다.
도 2에 도시된 구성에서, 역전류(I')는 몸체(10) 전체 내에서, 빔(1-7)의 전류(I)의 반대 방향으로 흐르지만, 인터빔 공간(22)의 내부를 흐르는 부분만 수정을 제공한다. 인터빔 볼륨(22)의 외부를 흐르는 부분은, 특히 공동의 측면 벽(27)에서, 수정에 관여하지 않고, 어떤 교란도 유도하지 않는다.
도 2의 실시예에서, 접지 접속(P)은 총(17)의 애노드(16)에 위치된다. 입력 극 피스(19.1)에서 접지 접속을 시키는 것은 상상할 수 있다. 상기 입력 극 피스(19.1)는 포커서(12)의 자계에 의해 교란된 상태로부터 캐소드(18)을 보호한다.
상기 구성에서, 캐소드의 전위(Vk)는 캐소드(18)과 접지 접속(P) 사이에 접속된 전원(A1)에 의해 전달된다.
통상적으로, 이러한 종류의 튜브에서, 접지 접속은 컬렉터(11)에서 이루어졌고, 또는 몸체(10)로부터 전기적으로 절연되었다면, 포커서(12)의 자계에 의해 교란된 상태로부터 컬렉터(11)에서 수집된 전자를 보호하는 출력 극 피스(19.2)에서 이루어졌다.
이제 튜브의 몸체(10) 내에 결합된 도전 소자(23)에서 역전류(I')의 흐름을 만든다는 사실은, 종래 기술의 통상적인 구성에서 전기적으로 접촉했던 튜브의 다른 구성 요소에 관하여, 전기적으로 절연되는 컬렉터(11) 및/또는 상기 몸체(10)를 요구한다. 특히, 포커서(12)는 유전체 재료(24.1)를 사용하여 몸체(10)로부터 전기적으로 절연될 것이다. 상기 예에서, 절연은 입력 및 출력 극 피스(19.1, 19.2)에의해 성취된다. 이들 극 피스(19.1, 19.2)는, 통상의 튜브에서, 그 입력(E) 및 출력(S)에서 몸체와 접촉한다. 예를 들면, 포커서(12)와 극 피스(19.1, 19.2) 사이에 삽입된 PTFE 시트가 사용될 것이다. 또한 최종 공동(extreme cavities) 내에 위치된 전송 가이드가 있다. 입력 파 가이드(25.1)는 제 1 공동(20)과 접속되고, 증폭된 신호를 후자에 주입하는 것이 가능하게 한다. 상기 파 가이드(25.1)는 절연 고리(collar)(24.2)에 의해 몸체(10)로부터 전기적으로 절연된다.
일반적으로, 냉각 장치(26)는 컬렉터(11) 주변에 제공되고, 심지어 몸체(10) 주변에도 가능하다. 상기 냉각 장치(26)는 컬렉터(11)로부터 전기적으로 절연될 것이고, 필요하다면 몸체(10)로부터도 절연될 것이다. 상기 절연은 유전체 재료들로부터 냉각 장치, 예를 들어 저항 냉각제의 흐름을 통한 적어도 하나의 플라스틱 덕트(28)를 제작함으로써 얻어질 수 있다. 냉각제로서, 이온 제거된 물이 사용될 수 있다.
계산은 정확한 보정(compensation)을 제공하는 역전류(I')가 I' = 1/2I임을 보여주고, 여기서 I는 튜브의 모든 빔(1 내지 7)의 총 전류에 대응한다.
다른 빔에 의해 인터빔 공간(22)을 정의하는 빔 중 하나에서 유도 방위각 자계는 다음과 같이 주어진다.
인터빔 공간을 정의하는 빔이 반경(a)의 원 상에 배열된다면, Bθ=μ0I/4πa.
빔(1 내지 7)의 총 전류(I)가 반경(a + g + t)의 단면을 갖는 도전 블록(15) 내에 흐르도록 이루어진다면, 역전류(I')는 다음과 같이 주어진다.
I' = Ia2/(a + g + t)2
a, g 및 t의 값이 비율(a2/(a + g + t)2)이 0.5와 같도록 되면, 상기 역전류(I')는 정확한 보정을 허용한다.
a = 21.8 mm, g = 6 mm 및 t = 3 mm와 같은 양은 얻어지는 최적의 결과를 허용한다.
치수(a, g, t)는 도 1a에 설명되지만, 비례적으로(to scale) 도시되지 않는다.
몸체(10) 전체를 통해 전류로부터 얻어지는 최적의 역전류(I')를 허용하는 한 방법은 전류가 인터빔 볼륨을 통해 우선적으로 통과하게 하는 것이다.
도 3a, 3b, 4a, 4b는, 종단면 및 횡단면에서, 본 발명에 따른 다중 빔 클라이스트론의 몸체(10)의 한 부분을 도시한다. 여기에 인터빔 볼륨에서 전류를 조력하는 2가지 다른 방법이 주어진다.
2개의 연속적인 공동(20)은 도 3a에서 개략적으로 도시된다. 이들은 문제(matters)를 단순화하기 위해 도 4a에는 도시되지 않는다. 도 3b, 4b의 횡단면도는 섹션(aa)의 평면 위에 주어진다.
도 3a, 3b에서, 도전 블록(15)은 주변 부분(32)에 의해 둘러싸인 중앙 부분(31)으로부터 형성된다. 드리프트 튜브(13)는 중앙 부분(31)에 위치된다. 인터빔 볼륨(22)의 경계는, 도 3b에 점선으로 도시된, 드리프트 튜브(13)의 중심을 통해 통과하는 원에 거의 대응하고 중앙 부분(31)은 인터빔 볼륨(22)을 둘러싼다.
적어도 하나의 블록에 대하여, 제 1 재료에서 중앙 부분(31)을 제작하고, 제 2 재료에서 주변 부분(32)을 제작함으로써, 그리고 제 1 재료의 저항성이 제 2 재료의 그것보다 더 작도록 이들 재료를 선택함으로써, 인터빔 볼륨(22)을 통한 상기 우선적인 흐름이 분명하게 얻어진다.
중앙 부분(31)은, 예를 들면, 구리에 기초하고, 주변 부분은 스테인레스 스틸에 기초할 수 있다. 다른 선택도 가능하다. 주변 부분(32)의 재료의 선택은 원하는 실링(sealing)에 따라 호환적이다.
인터빔 볼륨에 관하여 적어도 하나의 블록(15)의 주변에 저항성을 증가시키는 다른 방법은 상기 블록(15)의 주변에 장애물(chicanes)(33)을 잘라내는 것이다. 이들 장애물(33)은 도 4a, 4b에 도시된다. 장애물을 가진 구성은, 도 4에 도시된 것과 같이, 도 3a, 3b에 도시된 것과 결합될 수 있다.
빔 전류(I)로부터 오는 역전류(I') 대신에, 역전류(I')의 흐름을 허용하는 수단(M)이 2개의 접속 수단(C1, C2)을 포함하는 것은 가능하다. 하나는 몸체(10)의 입력(E)에 접속하고, 다른 하나는 그 출력(S)에 접속하고, 이들 접속 수단은 역전류(I')를 전달해야 하는 저-전압 전원(A2)의 터미널에 접속되도록 의도된다. 도 6(후에 설명됨)은 다중 빔 진행파 튜브에 적용되는 특징을 도시한다. 물론, 다중 빔 클라이스트론에도 적용될 수 있다.
상술된 다중 빔 클라이스트론에서, 빔의 경로의 보정은 인터빔 볼륨 내, 다시 말해 드리프트 튜브(13) 내의 역전류가 흐르는 지점에서 발생한다. 그러나, 이들 드리프트 튜브(13)는 몸체의 길이의 거의 75%를 차지하고, 이것은 빔의 길이의25%는 수정을 수신하지 못한다는 것을 의미하지만, 이것은 문제되지 않는다. 공동(20)의 입력 및 출력에서 적당한 수정은, 필요하다면, 상기 바람직하지 못한 디포커싱 효과를 줄이기 위해 계획될 수 있다.
드리프트 튜브(13)가 동일한 도전 블록(15) 내에서 속이 비어있지 않고, 공동(30)에 접속된 튜브(13)에 의해 생산되고 서로 분리된 구성에서, 인터빔 볼륨(22)은 도전 재료에 가득 차지 않는다.
도 5a, 5b는, 부분적인 종단면 및 횡단면에서, 이러한 특징을 가진 다중 빔 클라이스트론 몸체를 도시한다.
이 경우에, 역전류(I')의 흐름을 통해 도전 소자(23)는 전기적으로 절연되고, 몸체(10)로부터 분리된다. 그것은, 도전 소자 또는 공동(20)과의 어떤 전기적 접촉 없이, 인터빔 볼륨에서 평행의 드리프트 튜브를 확장하고, 공동의 입력 및 출력에 위치된 단단한 도전 섹션(34)으로부터 형성될 수 있다. 이들 섹션은 알루미나와 같은 단단한 도전 로드(rods) 외장된 절연체(conducting rods sheathed with an insulation)(37)가 될 수 있다.
몸체의 전체 길이를 넘어, 단단한 도전 섹션(34)이 연속될 것이다. 공동(20)의 각각의 면 위에 위치된 2개의 단단한 도전 섹션(34)은 공동(20)을 스트래들(straddle)하는 유동적인 접속(35)에 의해 접속된다. 유동적인 접속(35)은 금속몰 외장된 절연체(metal braid sheathed with an insulation)일 수 있다.
역전류(I')가 흐르도록 허용하는 수단(M)은, 도전 소자의 양 끝에서, 역전류(I')를 전달해야 하는 전원(A2)에 접속되도록 의도된 접속 수단(C1, C2)을포함한다.
튜브가 중앙 빔을 갖지 않는다면, 도 5c에 도시된 것처럼, 단일 도전 소자(23)는 중앙에 충분하다. 튜브가 중앙 빔을 갖는다면, 도 5b에 도시된 것처럼, 여러 도전 소자(23)가 요구되고, 이들은 인터빔 볼륨(22)을 정의하는 빔(2-7)과 중앙 빔(1) 사이에 배열된다.
다른 것들에 의한 빔 중 하나에 유도된 바람직하지 않은 자계는, 단지 그것이 안정된 상태에서, 또는 상대적으로 긴 펄스 기간에 작동할 때, 상기 튜브에 나타난다. 이것은 통신 응용, 개인적인 또는 과학적인 응용, 및 레이더에 사용된 많은 튜브에서 나타난다.
이것은 빔들이 몸체(10)로 주입되는 각각의 시간에, 그들이 일정한 시간 동안, 드리프트 튜브에서, 교란하는 유도 자계에 대항하는 소용돌이 전류(eddy currents) 때문이다.
상기 튜브의 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency)를 호출(F)하면, 교란하는 유도 자계가 통과하는 재료의 두께(e)는 다음과 같다.
여기서 ρ는 Ω.cm 단위의 재료의 저항성이고, μr는 재료의 상대적인 도자율이다. 구리에 대하여, ρ는 1.72 X 10-6Ω.cm 이고 μr는 1이다.
상기 튜브가 16 mm의 구리 두께(e)에 의해 분리된 고리(ring)에서 6개의 빔을 갖는다면, 펄스 반복 주파수(F)는, 상기 펄스가 디포커싱 효과 없이 단지 30 내지 40 ms 지속할 수 있는 양인 거의 17 Hz이다.
다중 빔 클라이스트론에서 전송 문제는 모두 더 크고 높은 전력과 더 긴 펄스이다.
바로 상술된 상기 튜브는 클라이스트론이다. 본 발명에 따른 다중 빔 튜브는 또한 도 6에 도시된 것처럼 진행파 튜브 형태일 수 있다.
이런 형태의 튜브에서, 몸체(10)는 공통 벽(36) 위에 위치된 아이리스(irises)(21)에 의해 서로 연결된 공동(30)의 연속으로부터 형성된다. 상기 빔(1 내지 7)은 제 1 공동(30)을 관통하기 전에, 마지막 공동(20)을 출발함과 동시에 드리프트 튜브(13) 내에 포함되고, 각각의 공동 사이에서 더 일반적이다. 그러나 이제 드리프트 튜브(13)는 몸체(10)의 길이의 50%보다 덜 차지한다. 이것은 얻어진 수정이 덜 효율적이라는 것을 의미한다. 그러나 그럼에도 불구하고 이점이 있다. 드리프트 튜브(13)가 비어있지 않은 도전 블록은 참조(15)를 제공하고, 공통 벽(36)은 도전 블록(15)과 함께 완전하다.
가능한 최장 길이를 넘는 인터빔 볼륨(22)내의 역전류(reverse current)(I')의 흐름을 조력하기 위해, 도전 블록(15) 및 공통 벽 내에서, 역전류(I')가 접지되는 저항성 삽입물(200)이 포함될 수 있다. 이러한 삽입물(200)은 도 6에서 서로에게 고정된 두 부분(201, 202)으로 도시된다. 도전 블록(15)에 위치하는 제 1 부분(201)은 드리프트 튜브(13)를 둘러싸는 튜불러 요소를 갖는다. 역전류(I')는 제 1 부분(201)주변의 루프 로서 도전 블록(15) 내에서 흐른다.
제 2 부분(202)은 공통 벽(36)의 두께 내의 제 1 부분으로부터, 플랜지(flange)처럼 확장된다.
역전류(I')는 반대방향으로 제 2 부분(202)의 각각의 면 위의 공통 벽 내에서 흐른다.
블록(15)의 방사상 횡단면을 제작함으로써, 삽입물(200)은 T형 모양, 제 2 부분(202)인 다리(leg), 및 제 1 부분인 빗장(cross bar)을 가질 것이다. 삽입물(200)을 돌아다니는 역전류(I')의 흐름은 도 6에서 상세하게 도시되어 있다.
삽입물(200)은 예를 들면, 알루미나, 스테인레스 스틸 또는 리세스(recesses)로 제작될 수 있다.
역전류의 흐름을 허용하는 수단(M)은 이제 두 개의 접속 수단(C1, C2)을 포함하는데, 하나는 몸체(10)의 입력(E)에 근접하고, 다른 하나(C2)는 몸체의 출력(S)에 근접하며, 이들 접속 수단(C1, C2)은 역전류(I')를 전달해야 하는 저-전압 전원(A2)의 터미널(e1, e2)에 접속되도록 의도된다. 도 6에서, 제 1 접속 수단(C1)은 입력 극 피스(19.1)에 있고, 제 2 접속 수단(C2)은 컬렉터(11)의 바닥(base)에 있다. 상기 제 1 접속 수단(C1)은 애노드(16) 위에 있을 수 있고, 제 2 접속 수단은 출력 극 피스 위에 있을 수 있다. 상술된 예에서, 제 2 접속 수단(C2)은 접지 전위에 있지만, 다른 전위들은 상상된다.
저-전압 전원(A2)에 직렬로 연결된 적절하게 선택된 레지스터(R)는 조정된 역전류의 값을 허용한다.
도 6에서, 다른 전원(A1)은 통상적으로 도시된다. 그것은 캐소드(18)과 컬렉터(11) 사이에 접속되고, 빔(1 내지 7)을 만드는데 소용된다. 이것은 고-전압 전원이다.
본 발명에 따른 다중 빔 튜브는 기존의 튜브와 비교하여 변경된 구조를 갖고, 이들 모두는 상술된 접속을 제공하는데 요구된다.

Claims (20)

  1. 몸체(10)를 통해 통과하는 거의 평행인 여러 전자빔(1-7)을 포함하는 다중 빔 전자 튜브로서, 빔들(1-7) 중에서, 적어도 일부 빔(2-7)은 인터빔 볼륨(22)을 정의하고, 인터빔 볼륨(22)을 정의하는 각각의 빔(2-7)은 모든 다른 빔들에 의해 유도된 교란 방위각 자계(perturbing azimuthal magnetic field)(Bθ)에 종속되는, 상기 다중 빔 전자 튜브에 있어서,
    인터빔 볼륨(22)에 위치된 적어도 하나의 도전 소자(23)에서, 상기 빔들(1-7)의 전류(I)의 반대 방향으로 역전류(I')의 흐름을 허용하는 수단(M)을 포함하고,
    상기 역전류(I')는, 인터빔 공간(22)을 정의하는 빔(2-7)에서, 교란 자계(Bθ)에 대항하기 위한 수정 자계를 생성하는 것을 특징으로 하는 다중 빔 전자 튜브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도전 소자(23)는 상기 튜브의 몸체(10)로 결합되는 것을 특징으로 하는 다중 빔 전자 튜브.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 빔들(1-7)의 전자를 방사하는 하나 이상의 캐소드(18)을 갖는 총(17)을 포함하고, 이들 빔은 입력(E)으로부터 적어도 하나의 컬렉터(11)에 의해 수집되는출력(S)을 향하여 몸체(10)를 통해 통과하는, 상기 다중 빔 전자 튜브로서,
    상기 역전류(I')가 흐르도록 허용하는 상기 수단(M)은 역전류(I')가 접지에 의해 차단된(close) 상기 빔들(1-7)의 전류로부터 오도록 상기 몸체(10)의 입력(E)에 근접한 접지 접속(ground connection)(P)을 포함하고,
    상기 컬렉터(11)는 상기 캐소드(18)의 접지와 전압(Vk) 사이에서 중간 전위(Vc)에 있는 것을 특징으로 하는 다중 빔 전자 튜브.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 접지 접속(P)은 상기 총(17)에 의해 제공된 애노드(16)에 위치되는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 접지 접속(P)은 몸체(10)의 입력(E)에 위치된 입력 극 피스(19.1)에 있는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 접지 접속(P)은 캐소드(18)의 전위(Vk)를 전달하는 전원(A1)에 접속되도록 의도되는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 역전류(I')가 흐르도록 허용하는 상기 수단(M)은 상기 몸체의 입력(E)에 근접한 제 1 접속 수단(C1) 및 상기 몸체의 출력(S)에 근접한 제 2 접속 수단(C2)을 포함하고,
    이들 접속 수단(C1, C2)은 역전류(I')를 전달해야 하는 전원(A2)에 접속되도록 의도되는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체(10)는 공동(cavity)(20, 30)의 연속을 포함하고, 상기 빔들(1-7)은 도전 블록(15) 내에 속이 빈 드리프트 튜브(13)에서 공동(20, 30)의 입력 및 출력에 포함되고, 이들 도전 블록(15)은 도전 소자(23)로서 소용하는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  9. 제 8 항에 있어서,
    적어도 하나의 도전 블록(15)은, 인터빔 볼륨을 둘러싸는 중앙 부분(31)에서, 상기 중앙 부분(31)을 둘러싸는 주변 부분(32)에서 갖는 것 보다 더 작은 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 중앙 부분(31)은 제 1 재료에서 제작되고, 상기 주변 부분(32)은 제 2재료에서 제작되고, 상기 제 1 재료는 상기 제 2 재료보다 더 낮은 저항력을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,
    적어도 하나의 블록(15)의 상기 주변은 그 주변의 저항력을 증가시키기 위해 그 주변에 장애물(chicanes)(33)을 갖는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  12. 제 8 항에 있어서,
    2개의 연속하는 공동(30)은 도전 블록(15)을 전달하는 공통의 벽(36)을 갖고, 상기 도전 블록(15) 및 공통 벽(36)은 반대 방향으로 삽입물(200)의 각각의 면 위에, 상기 공통 벽(36) 및 상기 삽입물(200)의 주위 루프와 같은 도전 블록(15)에서 상기 역전류(I')가 흐르도록 강제하는 상기 저항성 삽입물(200)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  13. 제 2 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 빔들(1-7)은 컬렉터(11)에서 모아지고, 몸체(10) 및/또는 컬렉터(11)와 상호 작용하는 하나 이상의 장치(26, 25, 12)를 포함하는 전자 튜브로서,
    이들 장치(26, 25, 12)는 몸체(10) 및/또는 컬렉터(11)로부터 전기적으로 절연되는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 몸체 및/또는 상기 컬렉터로부터 전기적으로 절연된 장치로서, 저항성 유동체가 흐르는 절연 재료로 이루어진 적어도 하나의 덕트(28)로부터 형성된, 몸체 및/또는 컬렉터를 둘러싸는 냉각 장치(26)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,
    상기 몸체(10)로부터 전기적으로 절연된 장치로서, 몸체가 위치되는 튜불러 포커서(12)를 포함하고, 유전체 소자(24.1)는 상기 포커서로부터 절연시키기 위해 상기 몸체(10)의 출력(S) 및 입력(E)에 위치되는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 몸체(10)로부터 전기적으로 절연된 장치로서, 상기 몸체(10)로부터 유전체 고리(collar)(24.2)에 의해 절연된 적어도 하나의 전송 가이드(25.1, 25.2)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상기 몸체(10)는 연속하는 공동(20)을 포함하고, 상기 빔들(1-7)은 상기 공동(30)의 출력 및 입력에서, 서로로부터 분리된, 드리프트 튜브(13) 내에 포함되는 전자 튜브로서,
    상기 도전 소자(23)는 종적이고(longitudinal), 상기 드리프트 튜브 또는 공동 중 하나와 임의의 전기적 접촉 없이, 상기 드리프트 튜브(13)에 평행인 인터빔 볼륨(22) 내에서 확장되는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 도전 소자는 공동(20)의 출력 및 입력에서 단단한 도전 섹션(33)을 포함하고, 상기 공동의 각각의 면 위에 2개의 연속하는 섹션들(33)은 상기 공동(20)을 스트래들링(straddling)하는 유동적인 접속(35)에 의해 접속되는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,
    상기 도전 소자(23)는 절연체로 외장된(sheathed) 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
  20. 제 17 항 내지 제 19 항에 있어서,
    상기 역전류(I')가 흐르도록 허용하는 수단(M)은 상기 역전류(I')를 전달해야 하는 전원의 터미널에 접속하기 위한 접속 수단(C1, C2)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 튜브.
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