(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極円筒の外側に、該陽極円筒と略同軸形状に設置された同軸空胴の共振周波数を可変することにより発振周波数を可変させる同調機構が設置された同軸マグネトロンにおいて、上記同軸空胴と結合したゲッター用空胴を設置し、さらに該ゲッター用空胴内にはゲッターを設置し、そして該ゲッター用空胴の共振周波数は上記同軸空胴の可変可能な周波数範囲内であって、且つ同軸マグネトロンとしての常用動作周波数範囲外であることを特徴とする同軸マグネトロン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はパルスレーダー等に用いられるマイクロ波管の一種である同軸マグネトロンのゲッターの構造に関するものである。従来よりの同軸マグネトロンの中で、主にゲッターが入力端子部に設置されている構造の同軸マグネトロンにおいては、その構造が原因となり入力部の耐電圧特性を悪化させ易いと言う問題があった。これに対して本発明の同軸マグネトロンにおいては、同軸空胴に結合したゲッター用空胴を別個に設置し、そのゲッター用空胴内にゲッターを設置したために、入力部の耐電圧特性を悪化させることは無くなった。即ち、本発明は同軸マグネトロンにおけるゲッターの設置方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりの同軸マグネトロンについて、ここでは代表的な構造を図３の断面図に示し、その従来技術について概略を以下に述べる。まず同軸マグネトロンにはドーナッツ形状の同軸空胴１の内側に、その同軸空胴１と略同軸形状に略円筒形の陽極円筒２が設置され、その陽極円筒２の中心部には陰極３が陽極円筒２と略同軸形状に設置されている。そして、陽極円筒２には複数の陽極片４が陰極３を略同軸形状に取り囲むように設置され、陽極部を構成している。更に、陽極円筒２の略円筒形の両端には同軸空胴１の外側に設置された磁石により陽極部に磁界を供給するためのポールピース５とポールピース６とが、陰極３と複数の陽極片４とをその中間に挟むように設置されている。又、同軸空胴１は陽極円筒２に設置された細長い複数のスリット７を通して陽極部と結合している。そして、その同軸空胴１の一端側には周波数可変用の同調機構８が設置され、他端側には陰極３を保持している入力部９が設置され、その入力部９のスリーブにはガス吸着用のゲッター１０が設置されている。そしてこの状態で入力部９に電圧を印加すると通常のマグネトロンと同様に励起されたマイクロ波が出力部１１より出力される。
【０００３】
ところで上記に説明した同軸マグネトロンを含めて、一般的にマイクロ波電子管の電気特性にとって、管内の真空度の良否は重要な要素の一つである。それはマイクロ波電子管においては、真空度が劣化すると電気特性も劣化するからである。例えば、真空度が劣化すればマイクロ波出力は低下し、スプリアス比は劣化し、動作寿命は短くなる。勿論、上記に説明した同軸マグネトロンも例外ではない。現実に、同軸マグネトロンにおいては、動作中に陽極部等を構成する金属表面より主に吸着ガスが、あるいは陰極３に設置されている電子を供給するための電子放射性物質より主に分解ガスが放出され、徐々に管内の真空度は劣化して行くのである。そこで、この真空度の劣化を抑制するために、製作工程中の化学処理工程、排気処理工程、エージング処理工程等において、同軸マグネトロンの管内の金属表面より、あるいは陰極３の電子放射性物質より不要なガスを可能な限り除去するようになっている。しかし、それでも同軸マグネトロンの管内の真空度の経時劣化は避けられないのが現実である。そこで動作中の管内の真空度を良好に保持するために、上記に説明した同軸マグネトロンでは入力部９のスリーブにガス吸着用のゲッター１０が設置され、不要なガスを吸着させるようにしているのである。
【０００４】
さて、その上記ゲッター１０であるが、管内に設置されたままの状態ではその効果を機能させられない。即ち、ガス吸着が可能な状態にするためには活性化と言われる加熱処理が必要なのである。そこで一般的には、ゲッター１０は約８００（℃）〜約９００（℃）に迄温度を上げて加熱処理される。その加熱処理の方法としては主に次の二つの方法がある。第一には、ゲッター１０に管外から電極を設置し、これに通電することにより加熱処理する方法である。第二には、ゲッター１０が設置されている位置の同軸マグネトロンの外側から、高周波による誘導加熱によりゲッター１０を加熱処理する方法である。第一の方法では電極を構成するための部品と組立工程が必要であり、全体として生産コストはコストアップとなるため余り用いられない。そこで一般には第二の方法が用いられるが、第二の方法ではゲッター１０が設置されている外側を誘電体により構成する必要が生じる。それは高周波による誘導加熱を効率良く行うためである。そのため一般的には、ゲッター１０は入力部９あるいはその近辺に設置され、入力部９を構成する絶縁セラミックスを経由して高周波による誘電加熱されることが多い。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記の説明のように、ゲッター１０が入力部９あるいはその近辺に設置されている同軸マグネトロンにおいては、一般的にゲッター１０が設置されているために、入力部９の耐電圧が低下してしまうと言う問題が生じてくる。入力部９に高電圧を供給する同軸マグネトロンにおいては、入力部９の耐電圧の低下は種々の不具合発生の原因となり、強いては短寿命の原因ともなる。そこで本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、入力部９の耐電圧の低下を伴わずに、且つ容易にゲッター１０の活性化のための加熱処理が行える構造の同軸マグネトロンを提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明においては上記の課題を以下に示す手段により解決した。陽極円筒２の外側に、該陽極円筒２と略同軸形状に設置された同軸空胴１の共振周波数を可変することにより発振周波数を可変させる同調機構８が設置された同軸マグネトロンにおいて、上記同軸空胴１と結合したゲッター用空胴１２を設置し、さらに該ゲッター用空胴１２内にはゲッター１０を設置し、そして該ゲッター用空胴１２の共振周波数は上記同軸空胴１の可変可能な周波数範囲内であって、且つ同軸マグネトロンとしての常用動作周波数範囲外であることを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下に図１〜図２により、上記の手段による本発明の実施形態を示す。図１は本発明の実施例の断面図であり、その構造の概略は次のようになっている。まず同軸マグネトロンにはドーナッツ形状の同軸空胴１の内側に、その同軸空胴１と略同軸形状に略円筒形の陽極円筒２が設置され、その陽極円筒２の中心部には陰極３が陽極円筒２と略同軸形状に設置されている。そして、陽極円筒２には複数の陽極片４が陰極３を略同軸形状に取り囲むように設置され、陽極部を構成している。更に、陽極円筒２の略円筒形の両端には同軸空胴１の外側に設置された磁石により陽極部に磁界を供給するためのポールピース５とポールピース６とが、陰極３と複数の陽極片４とをその中間に挟むように設置されている。又、同軸空胴１は陽極円筒２に設置された細長い複数のスリット７を通して陽極部と結合している。そして、その同軸空胴１の一端側には周波数可変用の同調機構８が設置され、他端側には陰極３を保持している入力部９が設置されている。ここ迄は従来よりの同軸マグネトロンと同様であるが、本発明による同軸マグネトロンにおいては、その入力部９のスリーブにはガス吸着用のゲッター１０は設置されていない。その代わりに同軸空胴１と結合したゲッター用空胴１２が同軸空胴１の外側に設置され、ゲッター１０はその内に設置されている。そしてこの状態で入力部９に電圧を印加すると通常のマグネトロンと同様に励起されたマイクロ波が出力部１１より出力される。
【０００８】
このようにして動作を開始した同軸マグネトロンの発振周波数は同軸空胴１の中を同調機構８を可変させることにより、予め決められている周波数範囲の内の任意の周波数に設定できる。同調機構８は同軸空胴１の外側の機械的可動構造に接続されており、これにより任意に操作できるようになっている。図２はある発振周波数で共振状態となっている同軸空胴１の中の共振モードの様子を示した概略模式図である。この場合の共振モードはＴＥ011 であり、同軸空胴１と同心円状にマイクロ波電界が分布している。従来よりの同軸マグネトロンであれば、この状態により励起されたマイクロ波が出力部１１より出力されるだけである。しかし本発明の同軸マグネトロンである図２においては、出力部１１の略反対側の位置に同軸空胴１とスリット１３を経由して結合しているゲッター用空胴１２が設置されている。そしてゲッター用空胴１２の共振周波数は同軸空胴１の可変可能な周波数範囲内であって、且つ同軸マグネトロンとしての常用動作周波数範囲外であるように設定されている。そこで今、ゲッター用空胴１２の共振周波数と同じ周波数になるように同軸空胴１の発振周波数が同調機構８により設定されると、ゲッター用空胴１２も共振状態となる。すると共振モードがＴＥ011 で、同軸空胴１と同心円状に分布しているマイクロ波電界はゲッター用空胴１２の中にも侵入してくることになる。これによりゲッター用空胴１２の中にはマイクロ波の消費による発熱が起こり、ゲッター用空胴１２の中に設置されたゲッター１０は加熱されることになる。
【０００９】
ところで必要とするゲッター１０の量は、それが設置される同軸マグネトロンの真空部分の大きさに依存する。一般的に大きな真空部分を持つ同軸マグネトロンでは排出されるガス量も多いために、必然的に必要とするゲッター量も多くなる。逆に小さな真空部分を持つ同軸マグネトロンでは排出されるガス量も少ないために、当然必要とするゲッター量も少なくなる。通常マイクロ波出力の大きな同軸マグネトロンにおいては電力損失、即ち発熱も大きいため、同軸マグネトロン全体の異常な昇温を防止するために真空部分はできるだけ大きく設置されている。するとマイクロ波出力の大きな同軸マグネトロンにおいては、必然的に必要とするゲッター量も多くなる。ゲッター量が多くなれば、その活性化に必要な電力も多くなる。本発明においてはゲッター用空胴１２の共振周波数に動作周波数を同調させると、マイクロ波出力は非同調時と比較して１０（％）〜２０（％）低下する。このことは低下したマイクロ波出力がゲッター用空胴１２において消費されていることを意味している。この実施例においては同軸マグネトロンのマイクロ波平均出力は略８０（Ｗ）であったから、ゲッター用空胴１２において消費されたマイクロ波平均出力は約８（Ｗ）〜約１６（Ｗ）であったことになる。一方、設置されているゲッター１０は非蒸発型ゲッターであって、従来よりの管外から電極を設置し、これに通電することにより加熱処理する方法では、直流電流３．５（Ａ）を通電することによりゲッター１０を約９００（℃）にて加熱処理して活性化している。この場合の電圧は約４．５（Ｖ）であるから加熱処理に消費された電力は約１５．７５（Ｗ）であったことになる。従って本発明のゲッター用空胴１２において消費されたマイクロ波平均出力と同程度であって、本発明のゲッター用空胴１２においても十分にゲッター１０は加熱処理され、活性化されることがわかる。この実施例においては同軸マグネトロンのマイクロ波平均出力の大きさに合わせて活性化が十分に行えるように、ゲッター１０の量が適切になるように増減させている。
【００１０】
そしてゲッター用空胴１２の構造は以下のようになっている。この実施例においては同軸マグネトロンの常用動作周波数範囲は約９１００（ＭＨｚ）〜約９６００（ＭＨｚ）であり、可変可能な同調周波数範囲は約８９００（ＭＨｚ）〜約９８００（ＭＨｚ）である。ゲッター用空胴１２は直径φ２３．５（ｍｍ）、長さ１２（ｍｍ）の円筒形状であり、その共振モードは共振周波数９７７１（ＭＨｚ）の円筒空胴のＴＭ010 である。このようにゲッター用空胴１２の共振周波数を、常用動作周波数の約９６００（ＭＨｚ）より高い９７７１（ＭＨｚ）に設定し、且つその共振モードを最も低い共振周波数で共振する、いわゆる基本モードとすることでゲッター用空胴１２のその他の如何なる共振モードも常用動作周波数範囲の約９１００（ＭＨｚ）〜約９６００（ＭＨｚ）に入ることはない。ちなみにこの実施例における共振モードの基本モードはＴＭ010 であり、この基本モードは上記の円筒形状の長さ方向に依存しない共振モードであるため、長さ方向の作成精度も余り必要とせず、作成上も有利な点である。
【００１１】
上記の説明のようにして、ゲッター用空胴１２の中に設置されたゲッター１０は加熱処理され、活性化されるのであるが、同軸マグネトロンとしての常用動作周波数範囲内においてはゲッター用空胴１２は共振状態となることはなく、従って同軸マグネトロンの常用動作には何等影響を与えることはない。それはスリット１３が常用動作周波数が遮断周波数となるような構造に設置されているからである。例えばこの実施例においては、常用動作周波数範囲が約９１００（ＭＨｚ）〜約９６００（ＭＨｚ）であるから、スリット１３がスリット幅２（ｍｍ）でスリット長さ１０（ｍｍ）であれば、常用動作周波数の波長の１／２よりスリット長さは小さくなるため、遮断周波数範囲となる。このスリット１３の寸法ではゲッター用空胴１２の共振周波数、即ち９７７１（ＭＨｚ）でも遮断周波数範囲となっている。しかし、共振周波数で同軸空胴１とゲッター用空胴１２とはある程度結合しており、発振周波数をゲッター用空胴１２の共振周波数に合わせた時マイクロ波平均出力は約２０（％）低下し、ゲッター１０は加熱処理され、活性化された。このスリット１３の寸法はゲッター１０が加熱処理され、活性化されるのに必要な電力と関連して適当に設計されるものであり、最低限必要な条件は常用動作周波数範囲で遮断周波数範囲として、同軸空胴１とゲッター用空胴１２との常用動作周波数範囲での結合を阻止することである。スリット１３は略矩形形状に限定されるものではなく、略丸穴形状でも可能である。スリット１３が遮断周波数範囲であるかどうかの判定はスリット１３をマイクロ波を伝送する導波管とみなし、略矩形形状であれば矩形導波管の基本モードのＴＥ10モードが、略丸穴形状であれば円形導波管の基本モードのＴＥ11モードがそれぞれ遮断されるかどうかで決定される。この実施例においては、スリット１３が略矩形形状であればスリット長さは１５．６（ｍｍ）以下であり、略丸穴形状であれば穴径はφ１８．３（ｍｍ）以下であることが必要である。なほ、本発明の同軸マグネトロンにおいては、通常使用に当たり常用動作周波数範囲外にならないように同調機構８にはストッパー機構が設置されている。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の同軸マグネトロンにおいては、第一にゲッターが入力端子部に設置されていないために入力部の耐電圧特性を悪化させることがない。従って、同軸マグネトロンの不具合発生を低下させるのに有効であり、長寿命化にも役立っている。そして第二に、同軸マグネトロン自身の同調機構を利用する構造であるために材料費、製作費等が削減できる。第三に、高周波誘導加熱装置等が不要であるから、設備費、保守管理費が不要である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例であるところの同軸マグネトロンの概略断面図。
【図２】本発明の一実施例であるところの同軸マグネトロンの、ゲッター用空胴共振時の概略模式図。
【図３】従来よりの同軸マグネトロンの概略断面図。
【符号の説明】
１……同軸空胴
２……陽極円筒
３……陰極
４……陽極片
５……ポールピース
６……ポールピース
７……スリット
８……同調機構
９……入力部
１０……ゲッター
１１……出力部
１２……ゲッター用空胴
１３……スリット
【図１】
0003649851.tif 000002
【図２】
0003649851.tif 000003
【図３】
0003649851.tif 000004