(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
空胴共振器で発振した電磁波を準光学的に伝送するためのモード変換器及び伝送ミラー系を内蔵する管本体と、前記管本体から前記電磁波を出力する出力窓と、前記管本体にその一端が接続され前記電磁波の回折成分を伝播しかつ他端に副窓が設けられた導波管と、前記導波管の側壁に接続されたイオンポンプとを具備することを特徴とするジャイロトロン装置。
【請求項２】
前記副窓は可視領域波長の光を透過可能であることを特徴とする請求項１記載のジャイロトロン装置。
【請求項３】
前記副窓は、前記回折成分を吸収可能な吸収体が取付可能であることを特徴とする請求項１記載のジャイロトロン装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、核融合炉のプラズマ加熱等に利用されるミリ波帯の大電力電磁波を出力するジャイロトロン装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
核融合等においてプラズマを加熱する手段として、例えばミリ波帯の電磁波を用いる方法が知られている。
【０００３】
このミリ波帯の電磁波を発振させるための発振源として用いられるジャイロトロン装置は、一般にマグネトロン型電子銃及び空胴共振器を内蔵し、電子銃で生成されコレクタ側に向けて加速された旋回電子ビームを空胴共振器で電磁波に変換するものである。
【０００４】
そしてこの空胴共振器で発振した高次モードミリ波を、自由空間の伝播が可能なビーム形状にモード変換器で変換して出力し、ＨＥ１１等の伝送ロスの少ない導波管モードに結合させて伝送する方法が採用されている。
【０００５】
以下に、代表的なジャイロトロン装置の一例を説明する。例えば図３に示すように、ジャイロトロン装置１の管本体１ａの一端部に設けられた電子銃２から出射された電子ビーム３により、空胴共振器（キャビティ）４で、準光学的なミリ波またはマイクロ波である電磁波５が生起させる。生起された電磁波５は、モード変換器６と伝送ミラー系７（７ａ〜７ｄ）により平行ビーム状に変換され、出射ミラー７ｄで、出力導波管の出力窓８に向けて反射され、ジャイロトロン装置１の外部に、出力波９として導出される。
【０００６】
なお、電磁波５の生起に利用された後の電子ビーム３は、図示しないスイープ（掃引）コイルにより掃引され、コレクタ１０に捕捉される。また、ジャイロトロン装置１の管本体１ａ内でジャイロトロン装置１の動作中に発生する不純物ガスは、コレクタ１０から分岐された導波管１１の端部に接続されたイオンポンプ１２により吸着除去される。なお、空胴共振器４の外側の管本体１ａの周囲には、例えば超伝導電磁石等からなる磁界発生装置１３が設けられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したジャイロトロン装置１においては、モード変換器６や伝送ミラー系７の変換効率および伝送効率は１００％よりも小さく、電磁波の一部（１０％未満）は出力窓８からジャイロトロン装置１の外部へ導出されずに、回折（電磁）波１４として管本体１ａ内に留まり、管本体１ａ内で乱反射することが知られている。
【０００８】
この回折波１４がイオンポンプ１２に入射すると、イオンポンプ１２を加熱してイオンポンプ１２自身によるガス放出の原因になるとともに、イオンポンプ１２の動作不良を引き起こすおそれもある。
【０００９】
このためイオンポンプ１２の入り口に、回折波１４を遮断するための図示しないメッシュを設けるか、あるいは回折波１４を吸収させるための図示しない吸収体を設けることにより、回折波１４のイオンポンプ１２への入射を低減することも考えられる。
【００１０】
しかしメッシュを設けた場合は、排気コンダクタンスが低下してイオンポンプ１２による不純物ガスの排気効率が低下する問題がある。また吸収体を使用するとそれ自身が回折波により加熱されるとともに、新たな不純物ガスの放出源となる問題がある。
【００１１】
この発明の目的は、回折波によるイオンポンプの加熱を防止し、しかも所定の排気コンダクタンスを確実に得ることができ、安定に動作可能なジャイロトロン装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この発明のジャイロトロン装置は、空胴共振器で発振した電磁波を準光学的に伝送するためのモード変換器及び伝送ミラー系を内蔵する管本体と、前記管本体から前記電磁波を出力する出力窓と、前記管本体にその一端が接続され前記電磁波の回折成分を伝播しかつ他端に副窓が設けられた導波管と、前記導波管の側壁に接続されたイオンポンプとを具備することを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、この発明の実施の形態を詳細に説明する。なお、図３を用いて前に説明した従来の構成と同一の構成については、同じ符号を付して説明を簡略化する。
【００１４】
図１に示すように、ジャイロトロン装置１の管本体１ａの一端部に設けられた電子銃２から出射された中空の電子ビーム３は、図示しない外部電源からの電力により動作する超伝導電磁石等である磁界発生装置１３の作る磁力線に沿って旋回しながら空胴共振器（キャビティ）４に入射され、キャビティ４により電子ビーム３のエネルギーから電磁波エネルギーに変換されて、大電力の電磁波５となる。
【００１５】
キャビティ４で生起された導波管モードの電磁波５は、モード変換器６により準光学モードに変換され、伝送ミラー系７（７ａ〜７ｄ）により、反射と伝送が繰り返されて、平行ビームとして、出力窓８より出力波９としてジャイロトロン装置１の外部に出力される。
【００１６】
電磁波５にエネルギーを与えた後の電子ビーム３は、図示しないスイープ（掃引）コイルにより発生される磁力線に沿ってコレクタ１０に捕集される。
【００１７】
また、管本体１ａの出力窓８よりもコレクタ１０寄りの位置には、導波管１１が装着されている。さらにこの導波管１１には、イオンポンプ１１及び副窓１７が接続される。
【００１８】
図２は、図１に示した構成の導波管１１、イオンポンプ１２、副窓１７の取付け部分を詳細に説明するための部分拡大図である。イオンポンプ１２は、分岐管１５を介して導波管１１の側壁に接続されている。また導波管１１の管軸方向端部に配置された副窓１７は、窓材１８を保持しかつその終端側には回折波吸収体１６が装着されている。窓材１８は、例えばサファイアの薄板からなり可視光を透過可能である。
【００１９】
この構成において、管本体１ａで発生した不純物ガスは、導波管１１及び分岐管１５を通ってイオンポンプ１２により吸着除去される。一方管本体１ａ内部を伝播し導波管１１に入射した回折波１４は、導波管１１の管軸方向に沿って伝播し窓材１８を通過して回折波吸収体１６に到達し吸収される。
【００２０】
このようにイオンポンプ１２の入り口を導波管１１の管軸方向から分岐させるようにしたため、導波管１１に入射した回折波がイオンポンプ１２を衝撃することがなくなるため、イオンポンプ１２が不所望に加熱されることがなく、従ってイオンポンプの入り口にメッシュ等を設ける必要がなく、十分な排気コンダクタンスを確保することができる。また回折波１４は副窓１７から外部に放出されるので、装置全体の動作に影響することはない。
【００２１】
また、窓材１８にサファイア等の透明なセラミックス（セラミック）を用いたので、ジャイロトロン装置１の管本体１ａの内部を目視で観測（測定）することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明のジャイロトロン装置においては、イオンポンプが管本体内の回折波により加熱されることを防止しかつ排気コンダクタンスを確保でき、安定な動作が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態が適用されるジャイロトロン装置を示す概略図。
【図２】図１に示したジャイロトロン装置のイオンポンプの近傍および導波管の端部に位置された窓の構造を説明する概略図。
【図３】周知のジャイロトロンを示す概略図。
【符号の説明】
１  ・・・ジャイロトロン装置、
１ａ・・・管本体、
２  ・・・電子銃、
３  ・・・電子ビーム、
４  ・・・キャビティ（空胴共振器）、
５  ・・・電磁波、
６  ・・・モード変換器、
７  ・・・伝送ミラー系、
７ｄ・・・出力ミラー、
８  ・・・出力窓、
９  ・・・出力波、
１０  ・・・コレクタ、
１１  ・・・導波管、
１２  ・・・イオンポンプ、
１３  ・・・磁界発生装置、
１４  ・・・回折波、
１５  ・・・分岐管、
１６  ・・・回折波吸収体、
１７  ・・・副窓、
１８  ・・・窓材。
【図１】
0003721111.tif 000002
【図２】
0003721111.tif 000003
【図３】
0003721111.tif 000004