KR200267716Y1 - 원통형 초고주파 발생 장치 - Google Patents

원통형 초고주파 발생 장치 Download PDF

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KR200267716Y1
KR200267716Y1 KR2019990004234U KR19990004234U KR200267716Y1 KR 200267716 Y1 KR200267716 Y1 KR 200267716Y1 KR 2019990004234 U KR2019990004234 U KR 2019990004234U KR 19990004234 U KR19990004234 U KR 19990004234U KR 200267716 Y1 KR200267716 Y1 KR 200267716Y1
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김덕중
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Abstract

본 고안은 원통형 제 1 그리드와 원통형 제 2 그리드를 다소 어긋나게 설치하여 전자빔의 궤적을 나선형으로 함으로써 전자빔을 효율적으로 집속하고 제어할 수 있도록 한 원통형 초고주파 발생 장치에 관한 것이다.
본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치는 원통형의 가열 수단 내측에 설치되어 진공 중에 전자를 방출시키는 원통형 캐소드와; 상기 원통형 캐소드 내측에 마련되어 상기 전자를 전자빔으로 변환시키기 위한 복수개의 슬롯을 구비한 원통형 제 1 그리드와; 상기 원통형 제 1 그리드 내측에 상기 원통형 제 1 그리드와 다소 어긋나게 설치되어 상기 원통형 제 1 그리드의 슬롯을 통과한 전자빔을 다시 통과시키는 복수개의 슬롯을 구비한 원통형 제 2 그리드와; 상기 원통형 제 2 그리드의 슬롯을 통과한 전자빔을 수신하는 와이어형 애노드와; 상기 원통형 제 2 그리드와 와이어형 애노드에 의해 둘러싸여 이루어지며 상기 원통형 캐소드 및 원통형 제 1 그리드와 절연되어 있는 초고주파 에너지를 발생시키는 진공의 원통형 출력 공동; 및 상기 원통형 출력 공동에서 발생된 초고주파 에너지를 출력시키는 출력 포트를 구비하여 이루어진다.

Description

원통형 초고주파 발생 장치{CYLINDER TYPE EXTREME HIGH PREQUENCY OSCILLATION APPARATUS}
본 고안은 원통형 초고주파 발생 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 원통형 제 1 그리드와 원통형 제 2 그리드를 다소 어긋나게 설치하여 전자빔의 궤적을 나선형으로 함으로써 전자빔을 효율적으로 집속하고 제어할 수 있도록 한 원통형 초고주파 발생 장치에 관한 것이다.
도 1은 종래의 원통형 초고주파 발생 장치를 나타내는 등가 회로도로 평단면도를 기준으로 본 것이다. 이 도면에 도시하는 바와 같이, 종래의 원통형 초고주파 발생 장치는 전자를 방출시키는 원통형 캐소드(5)와, 필라멘트로 형성되어 원통형 캐소드(5)를 가열시키는 히터를 포함하는 원통형의 가열 부재(10)와, 가열 부재(10)에 전원을 공급하는 전력 공급 장치(15)와, 원통형 캐소드(5)로부터 방출된 전자빔을 집속시키기 위한 자기장을 발생시키는 자석(미도시)과, 전자빔을 수신하는 와이어형 애노드(20)와, 원통형 캐소드(5)와 와이어형 애노드(20)에 전압을 인가하는 전력 공급 장치(25)와, 출력부의 공진회로 역할을 함과 동시에 상호 작용 공간으로 초고주파 에너지를 발생시키는 출력 공동(空洞;cavity)(30)과, 출력 공동(30) 내에 설치되어 출력 공동(30)에서 발생되어진 초고주파 에너지를 외부로 출력시키는 출력 포트(미도시)를 구비하여 이루어진다.
전술한 바와 같은 구성의 종래 원통형 초고주파 발생 장치는 동작 전압, 예를 들어, 85kV가 전력 공급 장치(25)로부터 원통형 캐소드(5)에 인가되면 가열 부재(10)에 의해 가열되어진 원통형 캐소드(5)로부터 전자가 방출된다. 이렇게 원통형 캐소드(5)로부터 방출된 전자는 자석(미도시)과 같은 임의의 수단에 의해 발생된 자기장에 의해 제어되면서 집속되어 나선형 운동궤적을 형성하는 전자빔으로 변조된다. 이와 같이, 자기장에 의해 변조된 전자빔은 장시간 동안 와이어 형태의 애노드 주위를 여러차례 선회하면서 전자기파 에너지를 방출한 뒤 원운동에너지가 전환되어 출력부의 상호 작용 공간인 출력 공동(30)에 의해 형성되는 공지 회로의 공진 주파수에 해당하는 초고주파를 발생시킨 뒤 와이어 형태의 애노드(20)에 도달한다. 출력 공동(30)에서 발생된 초고주파는 출력 포트(미도시)를 통하여 외부로 출력된다.
그러나 전술한 구조를 가지는 종래의 원통형 초고주파 발생 장치는 와이어 형태의 애노드 주위로의 선회 운동성 부여 기능을 목적으로 전자빔을 제어하기 위해 자석과 같은 임의의 수단에만 의존하므로써 효율이 낮아지는 문제점이 있다.
본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 전자빔을 전자방출 단계에서부터 와이어 형태의 애노드 주위로의 선회 운동성을 부여할 수 있도록 한 원통형 초고주파 발생 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
도 1 은 종래의 원통형 초고주파 발생 장치를 나타내는 등가 회로도,
도 2 는 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치를 나타내는 정단면도,
도 3 은 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치를 나타내는 단면 사시도,
도 4 는 정단면도를 기준으로 한 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치의 등가 회로도,
도 5 는 평단면도를 기준으로 한 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치의 등가 회로도이다.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***
110. 원통형 캐소드, 120. 가열부재,
125, 200. 전력 공급 장치, 130. 원통형 제 1 그리드,
135, 155. 슬롯, 140. 자석,
150. 원통형 제 2 그리드, 160. 와이어형 애노드,
180. 출력 공동, 190. 출력 포트
전술한 목적을 달성하기 위한 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치는 원통형의 가열 수단 내측에 설치되어 진공 중에 전자를 방출시키는 원통형 캐소드와; 상기 원통형 캐소드 내측에 마련되어 상기 전자를 전자빔으로 변환시키기 위한 복수개의 슬롯을 구비한 원통형 제 1 그리드와; 상기 원통형 제 1 그리드 내측에 전자방출 단계에서부터 와이어 형태의 애노드 주위로의 선회 운동성을 부여할 목적으로 상기 원통형 제 1 그리드와 다소 어긋나게 설치되어 상기 원통형 제 1 그리드의 슬롯을 통과한 전자빔을 다시 통과시키는 복수개의 슬롯을 구비한 원통형 제 2 그리드와; 상기 원통형 제 2 그리드의 슬롯을 통과한 전자빔을 수신하는 와이어형 애노드와; 상기 원통형 제 2 그리드와 와이어형 애노드에 의해 둘러싸여 이루어지며 상기 원통형 캐소드 및 원통형 제 1 그리드와 절연되어 있는 초고주파 에너지를 발생시키는 진공의 원통형 출력 공동; 및 상기 원통형 출력 공동에서 발생된 초고주파 에너지를 출력시키는 출력 포트를 구비하여 이루어진다. 또한, 상기 전자빔을 집속시키기 위한 자기장을 발생시키는 자석을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 한다. 한편, 상기 출력 포트를 루프형 결합기나 막대형 결합기로 구성하는 것을 특징으로 한다.
이하에는 첨부한 도면을 참조하여 본 고안의 양호한 실시예에 따른 원통형 초고주파 발생 장치에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2는 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치를 나타내는 정단면도이고, 도 3은 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치를 나타내는 단면 사시도이다. 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치는 전자를 방출시키는 원통형 캐소드(110)와, 필라멘트로 형성되어 원통형 캐소드(110)를 가열시키는 히터를 포함하는 원통형의 가열 부재(120)와, 원통형 캐소드(110) 내측에 설치되어 원통형 캐소드(110)로부터 방출된 전자를 전자빔으로 변환시키기 위한 복수개의 슬롯(135)을 가지며, 전자의 흐름을 제어하고 집속하는 원통형 제 1 그리드(130)와, 원통형 캐소드(110)로부터 방출된 전자빔을 집속시키기 위한 자기장을 발생시키는 자석(140)과, 원통형 제 1 그리드(130)의 내측에 전자방출 단계에서부터 와이어 형태의 애노드 주위로의 선회 운동성을 부여할 목적으로 다소 어긋나게 설치되어 원통형 제 1 그리드(130)의 슬롯(135)을 통과한 전자들을 또 다시 통과시키는 복수개의 슬롯(155)을 가지는 원통형 제 2 그리드(150)와, 원통형 제 2 그리드(150) 내측에 설치되어 원통형 제 2 그리드(150)의 슬롯(155)을 통과한 전자빔을 수신하는 와이어형 애노드(160)와, 원통형 제 2 그리드(150)와 와이어형 애노드(160)에 의해 둘러싸여 초고주파 에너지를 발생시키는 진공의 원통형 출력 공동(180)과, 와이어형 애노드(160)에 설치되어 원통형 출력 공동(180)에서 발생된 초고주파 에너지를 출력시키는 출력 포트(190) 및 원통형 캐소드(110)와 와이어형 애노드(160)에 전압을 인가하는 전력 공급 장치(200)를 구비하여 이루어진다.
전술한 구성에 있어서, 원통형 제 2 그리드(150)는 원통형 제 1 그리드(130)에 의해 전자빔을 집속하고 와이어형 애노드(160) 주위로의 선회 운동성을 부여하여 효과적으로 원통형 출력 공동(180)에서 초고주파를 발생시킬 수 있도록 원통형 제 1 그리드(130)의 슬롯(135)과 원통형 제 2 그리드(150)의 슬롯(155)이 다소 어긋나도록 적정 거리 떨어져 설치되어 있다. 따라서, 전자빔 집속을 위한 자석(140)이 전자빔의 궤적을 나선형으로 만들기 전에 원통형 캐소드(110)로부터 방출되어지면서 나선궤도를 그리게 되므로 전자빔이 효율적으로 원운동하는 전자빔으로 집속되고 원통형 출력 공동(180)에서 효과적으로 전자빔의 에너지를 초고주파로 전환시킨다.
한편, 출력 포트(190)로는 루프형 결합기와 막대형 결합기가 사용될 수 있으면 이하, 본 고안의 실시예에서는 루프형 결합기를 사용하여 설명을 진행한다.
도 4 및 도 5는 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치의 등가 회로도로써, 도 4는 정단면도를 기준으로 한 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치의 등가 회로도이고, 도 5는 평단면도를 기준으로 한 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치의 등가 회로도이다. 도 4 및 도 5에 도시하는 바와 같이, 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치에서 가열 부재(120)는 히터에 전력을 공급하는 전력 공급 장치(125)와 전기적으로 접속되어 있고, 원통형 캐소드(110)와 와이어형 애노드(160)는 각각 전력 공급 장치(200)의 -단자 및 +단자에 접속되어 있다.
한편, 원통형 제 2 그리드(150)와 와이어형 애노드(160)는 동일체로 원통형 제 2 그리드(150)와 와이어형 애노드(160)는 동일한 전위를 갖는다. 반면에 원통형 제 1 그리드(130)는 원통형 캐소드(110)와 동일체이면서 원통형 출력 공동(180)과는 서로 다른 전위를 갖는다.
이하에서는 도 2 내지 도 5를 참조하여 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치의 동작 과정에 대해서 설명한다.
가열 부재(120)의 히터가 전력 공급 장치(125)로부터 전력을 인가받아 예를 들어, 600℃ 내지 1200℃의 온도 범위로 가열되어 원통형 캐소드(110)를 가열시키면 원통형 캐소드(110)는 전자를 방출하게 된다.
전술한 바와 같이, 원통형 캐소드(110)로부터 방출된 전자는 원통형 제 1 그리드(130)의 슬롯(135) 및 다소 어긋나게 설치되어 있는 원통형 제 2 그리드(150)의 슬롯(155)을 거쳐 와이어형 애노드(160)에 도착하게 되는 데, 여기서, 원통형 캐소드(110) 및 원통형 제 1 그리드(130)와 원통형 출력 공동(180) 사이에 형성된 전계에 의해 원통형 캐소드(110)에서 방출된 전자 그룹이 원통형 제 1 그리드(130)의 슬롯(135)을 통과할 때 전자빔으로 변환된다. 이렇게 변환된 전자빔은 원통형 제 1 그리드(130)와 다소 어긋나게 설치되어 있는 원통형 제 2 그리드(150) 사이에서 가속되며, 이 가속된 전자빔은 초기부터 나선형의 궤적을 그리며 원통형 제 2 그리드(150)의 슬롯(155)을 통과하여 와이어형 애노드(160) 주위를 운동한다. 이렇게 와이어형 애노드(160) 주위를 선회 운동해온 전자빔의 나선 운동 에너지는 원통형 출력 공동(180) 내에서 초고주파 에너지로 전환되면서 초고주파를 발생시킨다. 이렇게 발생된 초고주파는 출력 포트(190)에 의해 출력되어진다.
본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치는 전술한 실시예에 국한되지 않고 본 고안의 기술사상이 허용할 수 있는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수가 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 고안의 원통형 초고주파 발생 장치에 따르면, 원통형 제 1 그리드와 원통형 제 2 그리드를 다소 어긋나게 설치함으로써 전자빔을 효율적으로 집속하고 제어할 수 있는 효과가 있다.
또한, 자석으로 전자빔의 궤적을 나선형으로 형성시킴과 동시에 원통형 제 1 그리드와 원통형 제 2 그리드를 다소 어긋나게 설치하여 전자빔이 원통형 캐소드로부터 방출되어지면서 나선운동을 하게 함으로써 원통형 출력 공동 내에서 상호 작용을 보다 강하게 일으켜 원통형 초고주파 발생 장치의 효율을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (4)

  1. 원통형의 가열 수단 내측에 설치되어 진공 중에 전자를 방출시키는 원통형 캐소드와;
    상기 원통형 캐소드 내측에 마련되어 상기 전자를 전자빔으로 변환시키기 위한 복수개의 슬롯을 구비한 원통형 제 1 그리드와;
    상기 원통형 제 1 그리드 내측에 상기 원통형 제 1 그리드와 다소 어긋나게 설치되어 상기 원통형 제 1 그리드의 슬롯을 통과한 전자빔을 다시 통과시키는 복수개의 슬롯을 구비한 원통형 제 2 그리드와;
    상기 원통형 제 2 그리드의 슬롯을 통과한 전자빔을 수신하는 와이어형 애노드와;
    상기 원통형 제 2 그리드와 와이어형 애노드에 의해 둘러싸여 이루어지며 상기 원통형 캐소드 및 원통형 제 1 그리드와 절연되어 있는 초고주파 에너지를 발생시키는 진공의 원통형 출력 공동; 및
    상기 원통형 출력 공동에서 발생된 초고주파 에너지를 출력시키는 출력 포트를 구비하여 이루어지는 원통형 초고주파 발생 장치.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 전자빔을 집속시키기 위한 자기장을 발생시키는 자석을 더 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 원통형 초고주파 발생 장치.
  3. (삭 제)
  4. (삭 제)
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