(57)【要約】【課題】高周波透過窓にクラックが発生しにくい高周波透過窓構体を提供する【解決手段】高周波透過窓構体17は、高周波透過窓40、高周波透過窓40の外周にろう付け接合されている外側スリーブ42、および高周波透過窓40の内周にろう付け接合されている内側スリーブ41を備える。外側スリーブ42は、筒状のスリーブ部48、およびスリーブ部48の軸方向両端部に設けられたスリーブ取付部49を有する。スリーブ部48にはスリーブ取付部49から離反した軸方向中間部の外周面に溝部50が設けられているとともに溝部50によって薄肉部51が設けられている。薄肉部51が高周波透過窓40の外周にろう付け接合されている。【選択図】図１
2018113503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波透過窓と、
前記高周波透過窓の外周にろう付け接合されている外側スリーブと、
前記高周波透過窓の内周にろう付け接合されている内側スリーブと
を具備し、
前記外側スリーブは、筒状のスリーブ部、およびこのスリーブ部の軸方向両端部に設けられたスリーブ取付部を有し、前記スリーブ部には前記スリーブ取付部から離反した軸方向中間部の外周面に溝部が設けられているとともにこの溝部によって薄肉部が設けられており、この薄肉部が前記高周波透過窓の外周にろう付け接合されている
ことを特徴とする高周波透過窓構体。
【請求項２】
前記外側スリーブは、前記スリーブ部の軸方向における前記溝部が設けられている領域が、前記溝部が設けられていない領域よりも小さい
ことを特徴とする請求項１記載の高周波透過窓構体。
【請求項３】
内導体および外導体を有する結合器本体と、
前記内導体に前記内側スリーブが取り付けられるとともに、前記外導体に前記外側スリーブの前記スリーブ取付部が取り付けられた請求項１記載の高周波透過窓構体と
を備えることを特徴とする高周波入力結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、気密性を保ち高周波（マイクロ波）を透過する高周波透過窓構体、およびこの高周波透過窓構体を用いた高周波入力結合器に関する。
【背景技術】
【０００２】
荷電粒子（電子，イオン，陽子）加速器において、クライストロンのような高周波増幅器から放出される高周波を加速空胴に入射するとき、加速空胴に対して良好なカップリングを持たせることのできる構造を有した高周波入力結合器（カプラ）が用いられている。
【０００３】
高周波入力結合器は、大気側から入射される高周波を高真空に保たれた加速空胴内に入射させるための高周波透過窓構体を備えている。
【０００４】
高周波透過窓構体は、気密を保ちながら高周波を透過させる高周波透過窓と、高周波透過窓の外周および内周にろう付けにより接合されて高周波の伝送路となる外側スリーブおよび内側スリーブなどを備えている。
【０００５】
高周波透過窓にはアルミナなどのセラミックが用いられており、各スリーブは銅などの金属が用いられている。高周波透過窓の各スリーブとの接合面は、メタライズ層を有し、このメタライズ層を介してろう付けにより各スリーブが接合されている。それにより、高周波透過窓の前後で気密が保たれている。
【０００６】
ところで、高周波透過窓構体は、ろう付けによる組み立て時に１０００℃以上の高温にさらされ、さらに、その後の高周波窓構体と高周波入力結合器の各部品をろう付けにより組み立てる際に７００℃以上の高温にさらされる。その際、高周波透過窓と各スリーブとでは材料の熱膨張率が異なるため、ろう付けでの温度上昇時や温度降下時に、高周波透過窓の外側スリーブと接合面近傍においては、高周波透過窓に引張応力が生じる。その結果、高周波透過窓の外側スリーブとの接合面の端部を起点として、高周波透過窓の内部に向かいクラックが発生することがある。このクラックが高周波透過窓を貫通すると、高周波入力結合器の気密を保てなくなるという課題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１５−１４１８４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、高周波透過窓にクラックが発生しにくい高周波透過窓構体および高周波入力結合器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態の高周波透過窓構体は、高周波透過窓、高周波透過窓の外周にろう付け接合されている外側スリーブ、および高周波透過窓の内周にろう付け接合されている内側スリーブを備える。外側スリーブは、筒状のスリーブ部、およびスリーブ部の軸方向両端部に設けられたスリーブ取付部を有する。スリーブ部にはスリーブ取付部から離反した軸方向中間部の外周面に溝部が設けられているとともに溝部によって薄肉部が設けられている。薄肉部が高周波透過窓の外周にろう付け接合されている。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態を示す高周波透過窓構体の断面図である。
【図２】同上高周波透過窓構体を用いた高周波入力結合器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態を、図１および図２を参照して説明する。
【００１２】
高周波入力結合器10は、例えばクライストロンなどの高周波増幅器から放射された高周波（マイクロ波）を伝送する導波管11と加速器12の加速空胴13との間を結合するとともに、導波管11内の大気圧と加速空胴13内の高真空とを隔絶し、高周波を加速空胴13に入射するのに用いられる。
【００１３】
そして、高周波入力結合器10は、結合器本体16、およびこの結合器本体16に組み込まれた高周波透過窓構体17を備えている。
【００１４】
結合器本体16は、同軸に配置される円柱状の内導体20および円筒状の外導体21を有している。これら内導体20と外導体21との間を通じて高周波を伝送する。
【００１５】
内導体20は、高周波透過窓構体17の内側が接合される大気側内側チョーク23および真空側内側チョーク24を有しているとともに、真空側内側チョーク24から加速器12の加速空胴13に突出配置されるアンテナ部25を有している。
【００１６】
外導体21は、高周波透過窓構体17の外側が接合される大気側外側チョーク27および真空側外側チョーク28を有するとともに、これら大気側外側チョーク27の外周部と真空側外側チョーク28の外周部とに接合されて連結する連結円筒29を有している。大気側外側チョーク27には導波管11が取り付けられる大気側フランジ30が接合され、真空側外側チョーク28には真空側フランジ31が接合されている。真空側フランジ31には外周円筒32が取り付けられ、この外周円筒32が加速器12に取り付けられている。
【００１７】
そして、高周波入力結合器10は、高周波透過窓構体17が組み立てられた後、この高周波透過窓構体17とともに各部品がろう付けにより接合されて組み立てられている。
【００１８】
また、高周波透過窓構体17は、気密を保ち高周波を透過する高周波透過窓40と、伝送路を構成する内側スリーブ41および外側スリーブ42と、内側スリーブ41の高周波透過窓40がろう付けされる部分の内周側にろう付けされる金属薄板43と、外側スリーブ42の高周波透過窓40がろう付けされる部分の外周側に巻き付けられる金属製のワイヤ44とを備えているとともに、さらに、外側スリーブ42とろう付けにより接合されている大気側外側チョーク27を備えている。
【００１９】
高周波透過窓40の材料には、例えばアルミナなどのセラミックが用いられている。高周波透過窓40は、中央に円形の孔46を有する円板状（円環状）に形成されている。そして、高周波透過窓40の孔46に内側スリーブ41が挿入され、高周波透過窓40が外側スリーブ42の内側に挿入され、高周波透過窓40と内側スリーブ41および外側スリーブ42との接合面がろう材を介して溶着するろう付けによって気密に接合されている。
【００２０】
内側スリーブ41および外側スリーブ42の材料には、例えば銅などの金属が用いられている。内側スリーブ41および外側スリーブ42は、同軸に配置されるように円筒状に形成されている。
【００２１】
外側スリーブ42は、円筒状のスリーブ部48、およびこのスリーブ部48の軸方向両端部に設けられたスリーブ取付部49を有している。一端側のスリーブ取付部49は大気側外側チョーク27にろう付けにより接合されて取り付けられ、他端側のスリーブ取付部49は真空側外側チョーク28にろう付けにより接合されて取り付けられる。
【００２２】
外側スリーブ42のスリーブ部48には、両端部のスリーブ取付部49から離反したスリーブ部48の軸方向中間部の外周面に溝部50が設けられているとともに、この溝部50によってスリーブ部48の肉厚が薄い薄肉部51が設けられている。すなわち、スリーブ部48は、軸方向中間部に設けられた薄肉部51、およびこの薄肉部51の軸方向両側に設けられたスリーブ部48の肉厚が厚い厚肉部52を有し、この厚肉部52の軸方向両端にスリーブ取付部49が設けられている。そして、例えば、スリーブ部48の軸方向における溝部50（薄肉部51）が設けられている領域の軸方向の長さは、高周波透過窓40の厚み寸法よりも大きく、かつ、溝部50（薄肉部51）が設けられていない領域（つまり、厚肉部52の部分）の軸方向の長さよりも小さい関係にある。そして、溝部50内であって薄肉部51の外周にワイヤ44が巻き付けられ、薄肉部51が高周波透過窓40の外周にろう付けにより接合されている。
【００２３】
金属薄膜43は、例えば、銅製の内側スリーブ41よりも熱膨張率の小さいモリブデンなどの金属で構成されており、内側スリーブ41の高周波透過窓40がろう付けされる部分の内周側にろう付けにより接合されている。
【００２４】
ワイヤ44は、例えば、銅製の外側スリーブ42よりも熱膨張率の小さいモリブデンなどの金属で構成されており、外側スリーブ42の高周波透過窓40がろう付けされる部分（溝部50内の薄肉部51）の外周側に巻き付けられている。なお、ワイヤ44の外側スリーブ42への巻き数は任意である。
【００２５】
そして、このように構成される高周波透過窓構体17は、高周波透過窓構体17自体のろう付けによる組み立て時に例えば１０００度以上の高温にさらされ、さらに、その後の高周波透過窓構体17と高周波入力結合器10の各部品とをろう付けにより組み立てる際に７００℃以上の高温にさらされる。
【００２６】
その際、セラミック製の高周波透過窓40と銅製の外側スリーブ42とでは材料の熱膨張率が異なるため、ろう付けでの温度上昇時や温度降下時に、高周波透過窓40の外側スリーブ42との接合面の近傍において、高周波透過窓40に引張応力が生じる。その結果、高周波透過窓40の外側スリーブ42との接合面の端部を起点として、高周波透過窓40の内部に向かいクラックが発生することがある。
【００２７】
本実施形態の高周波透過窓構体17では、外側スリーブ42の外周面に溝部50を設けることで外側スリーブ42に薄肉部51を設け、この薄肉部51に高周波透過窓40をろう付けする。それにより、ろう付け時において、高周波透過窓40に生じる引張応力を低減でき、高周波透過窓40にクラックを発生しにくくできる。
【００２８】
しかも、外側スリーブ42の外周面に溝部50を設けているため、例えば外側スリーブ42の内周面に溝部50を設けた場合に生じる電界への影響を防止できる。
【００２９】
さらに、スリーブ部48の軸方向における溝部50（薄肉部51）が設けられている領域の軸方向の長さは、溝部50（薄肉部51）が設けられていない領域（つまり、厚肉部52の部分）の軸方向の長さよりも小さい関係としているため、例えばスリーブ部48の全体を薄肉部51の肉厚とする場合に比べて、外側スリーブ42の強度を確保することができる。
【００３０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３１】
10    高周波入力結合器
16    結合器本体
17    高周波透過窓構体
20    内導体
21    外導体
40    高周波透過窓
41    内側スリーブ
42    外側スリーブ
48    スリーブ部
49    スリーブ取付部
50    溝部
51    薄肉部
【図１】
2018113503.tif 000003
【図２】
2018113503.tif 000004