(57)【要約】【課題】マグネトロンのカソードの支持アームが振動を受けにくいようにすること【解決手段】カソードの支持アーム３、４は、他端部に対するよりも放射状延長部のカソード端部のほうの近くに位置する放射状延長部の端部壁１８内に取り付けられているので、これまでよりも、より短いカソード支持アーム３、４上にカソードターミナル６、７を収納するための放射状延長部を有するマグネトロンのカソードが支持されている。これによって、マグネトロンは、放射線治療目的のために使用される線形加速システムにおけるように、急速に移動する場合に、励振されにくい、より高い周波数のバンドに振動がシフトする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器がカソードの軸線に対して放射状に延びる部分を含み、一対の導電性支持アームが前記カソードを支持すると共に、カソードの給電ターミナルに電気接続されており、前記支持アームの自由端がカソードに接続されたリード線に接続されており、前記支持アームは、放射状に延びる部分の領域を横断するように延びる壁内に取り付けられており、前記壁は、カソードから遠い端部よりもカソードに隣接する端部のほうに近い、放射状に延びる部分に位置するマグネトロン。
【請求項２】
各支持アームは、共に固定された２つの部品から構成され、一方の部品は壁内に取り付けられており、前記カソードに接続された他方の部品よりも大きい直径を有する、請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
壁内に取り付けられた前記部品は、タングステンまたはモリブデン、または銅またはニッケル、もしくはそれらの合金から製造されている、請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記カソードのリード線に取り付けられた前記部品は、タングステンまたはモリブデン、もしくはそれらの合金から製造されている、請求項２又は３に記載のマグネトロン。
【請求項５】
前記壁は、前記カソードから遠い、放射状に延びる部分の部品と一体的に形成されている、請求項１乃至４の何れか１項に記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記カソードに隣接する前記放射状に延びる部分の部品は、シール材料により前記カソードから遠い部品に接続されている、請求項５に記載のマグネトロン。
【請求項７】
前記壁は、前記支持アームを受け入れるための開口部を有し、前記壁にコーティングされた金属被覆部への鑞付けにより、真空密シールが形成されている、請求項５又は６に記載のマグネトロン。
【請求項８】
前記金属被覆部の近傍の電界強度を低減するための前記支持アームを囲むフレア状のスリーブを含む、請求項７に記載のマグネトロン。
【請求項９】
前記フレア状のスリーブは、４分の１波長のＲＦチョークを形成するよう、前記支持アームを囲むスリーブと一体的に形成されている、請求項８に記載のマグネトロン。
【請求項１０】
前記真空容器の前記放射状に延びる部分は、セラミック材料製である、請求項１乃至９の何れか１項に記載のマグネトロン。
【請求項１１】
前記支持アームは、前記アノードの内部の輪郭の外側で終端しており、前記カソードのリード線は、組み立て中に接続される、請求項１乃至１０の何れか１項に記載のマグネトロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
マグネトロンは、Ｘ線を発生するために、リニア加速システム（ｌｉｎａｃｓ）で使用されており、かかるリニア加速システムの用途は、放射線治療における腫瘍の治療のためのＸ線を発生することである。腫瘍に最適な量の放射線を照射する試みにおいて、リニア加速システムは、ガントリーに取り付けられており、このガントリーは、Ｘ線を照射しながら、ときどきは高速にて、患者のまわりを回転する。このことにより、最適な性能を得るにはアノードとカソードとの間に高電圧をかけた状態で、中空円筒形アノード内の精密な位置にカソードを保持しなければならないという問題が生じる。カソードは、一対の導電性アーム上に支持でき、これらアームは、両端が真空容器内に係止されている。
【０００３】
よって、図１および１ａを参照する。図１は、公知のマグネトロンの放射状に延びる部分を通る軸方向部分横断面略図であり、図１ａは、アノード内部の一部の部分端面図である。カソード１は、タングステンの支持アーム３、４により中空円筒形アノード２内に支持されている。一般に、サイドアームと称され、全体が参照番号５で示された真空容器の放射状に延びる部分は、セラミック製であり、外側にカソードのターミナル６、７を担持しており、これらカソードターミナルの間にカソード用のＤＣヒーター電圧が印加され、マグネトロンの作動に必要な高負電圧に重ねられている。マグネトロンの本体８は、金属製であり、支持アーム３、４を収納するためのチャンネル９、１０を有する。放射状に延びる部分は、金属リング１１を備え、この金属リング１１は、本体８に溶接され、セラミックスリーブ１２に鑞付けされており、セラミックスリーブ１２の下方円形エッジが金属被覆されている。放射状に延びる部分は、円筒形スリーブ１２にシールされた壁１３によって閉じられている。支持アーム３、４の端部は、ソケット１４、１５に固定されており、ソケット１４、１５は、真空密状態を維持するよう、壁１３に支持されると共に、壁を貫通して外側のターミナル６、７に接続しているので、支持アーム３、４は、これらターミナル６、７に電気的に接続している。
【０００４】
カソード支持アームは、それらの自由端がリード線２９、３０によりカソード１の両端に接続されている。カソード支持アーム３、４は、製造中にカソードを軸方向に挿入できるようにするための余裕が得られるよう、円筒形アノード空間２の手前で終端しており、カソードをアノード空間に挿入したときにしかリード線を接続できないようになっている。一端部にあるリード線３０は、Ｖ字形にすることができ、その頂点はカソード支持アーム４に接続され、突出部分の端部がカソードに接続されている。他端部にあるリード線２９は、平行ストランドとなるように曲げられた導線とすることができ、絶縁カラー（本願では示されていないが、米国公開特許出願第2009/0236991号には示されている)を通してカソードの他端から延びるヒーターリード線に接続されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
支持アーム３、４は、機械的な振動を受けやすく、これによってマグネトロンが正しく機能することが損なわれると考えられている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、真空容器がカソードの軸線に対して放射状に延びる部分を含み、一対の導電性支持アームが前記カソードを支持すると共に、カソードの給電ターミナルに電気接続されており、前記支持アームの自由端がカソードに接続されたリード線に接続されており、前記支持アームは、放射状に延びる部分の領域を横断するように延びる壁内に取り付けられており、前記壁は、カソードから遠い端部よりもカソードに隣接する端部のほうに近い、放射状に延びる部分に位置するマグネトロンを提供するものである。
【０００７】
このように、放射状に延びる部分の端部の中間に位置する壁内に支持アームを取り付けることによって支持アームの自由長さを短縮することにより、好ましくない周波数での振動を低減または解消することが可能となる。
【０００８】
各支持アームは、共に固定された２つの部品から構成でき、タングステンまたはモリブデンまたは銅またはニッケル、もしくはそれらの合金から製造できる一方の部品は、壁内に取り付けられ、他方の部品よりも大きい直径を有し、他方の部品は、タングステンまたはモリブデン、もしくはそれらの合金から製造でき、カソードに接続される。所望すれば、支持アームを３つ以上の部品から構成することもできる。
【０００９】
壁をカソードから離間するように放射状に延びる部分の部品と一体に形成でき、金属被覆するために壁にアクセスできるよう、シール材料によりカソードに隣接する部品に接続できる。これら部品をセラミック材料から製造できる。
【００１０】
壁は、カソードに隣接する端部からカソードから遠い端部までの長さの３分の１未満または４分の１未満だけ放射状に延びる部分に沿って位置できる。
【００１１】
支持アームは、円筒形アノードのプロフィルの投影線の外部で終端することが好ましく、ニッケルワイヤー製とすることができるリード線は、マグネトロンの組み立て中にカソードとカソードの支持アームとの間を接続するように溶接または鑞付けされる。
【００１２】
以下、添付図面を参照し、本発明を実施する１つの方法を例として詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】公知のマグネトロンの放射状に延びる部分を通る軸方向部分横断面略図である。
【図１ａ】図１における１ａ−１ａ線に沿って見た、図１のマグネトロンの部分端面図である。
【図２】本発明に係わるマグネトロンの、放射状に延びる部分の軸方向横断面図である。
【図３】図２に示された放射状に延びる部分のセラミックコンポーネントを通る、軸方向横断面図である。
【図４】図３に示されたセラミックコンポーネントの底部端面図である。
【００１４】
全図にわたり、同様な部品には同様な参照番号が付けられている。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明のマグネトロンは、真空容器の放射状に延びるサイドアーム部分５の構造、特にカソード支持アームの取り付けに関して図１の公知のマグネトロンと異なっている。
【００１６】
図２を参照する。放射状に延びる部分は、２つの管状セラミック部材１６、１７を有し、セラミック部材１７は、閉じた下端部の壁１８を有する。管状セラミック部材１６は、下方のカーブしたエッジが金属被覆されており、金属被覆リング１１に鑞付けされており、その金属リングもマグネトロンの本体に溶接されている。マグネトロンのこの本体は、図１では示されているが、図２には示されていない。カソードおよびカソードリード線２９、３０も図１に示されているようなものである。
【００１７】
図１の公知のマグネトロンと対照的に、全体が参照番号３、４で示されたカソード支持アームの自由長さのほうが短く、これらアームは下方端の壁１８内の開口部内に真空密状態に取り付けられており、下方端部壁１８はサイドアームの延長部の他端部よりもサイドアーム延長部のカソード端部のほうにより近くに位置している。更に、各支持アーム３、４は、共に固定された２つの部品から構成され、一方の部品１９、２０は、壁１８に係止されており、カソードリード線２９、３０に接続されている他方の部品２７、２８よりも直径が大きくなっている。
【００１８】
支持アームの部品１９、２０は、一体的延長部１９ａ、２０ａを有し、カソード給電ターミナル６、７は、延長部の端部に固定されている。ターミナルおよび一体的延長部は、管状部材１７によって保護されており、管状部材１７もアノード本体とターミナル６、７との間の高電圧から絶縁されている。所望すれば、管状部材１７内の空のスペースは、このスペース内で生じるコロナ放電を防止するよう、ゴム材料で満たすことができる。
【００１９】
放射状に延びる部分を通るＲＦのリークを防止するために、ＲＦチョークが設けられている。従って、金属リング１１は、放射状に延びる部分内への開口部の周辺まわりでのＲＦのリークを防止するために、４分の１波長のチョーク２１を有し、カソード支持アーム３、４に沿ったＲＦのリークを防止するために、カソード支持アームの部分１９、２０のまわりを中空スリーブ２２、２３（これらスリーブも４分の１波長である）が囲んでいる。ＲＦチョーク２１、２２、２３は、互いに重なっている。
【００２０】
これらＲＦチョーク２２、２３には、フレア状領域２２ａ、２３ａが設けられている。
【００２１】
壁１８における真空シールの一体性を維持するために、カソード支持アームの部分１９、２０は、中空スリーブ２２、２３の、より細い直径領域に鑞付けされており、中空スリーブ２２、２３も上端部が壁１８の下側面に鑞付けされており、これらの嵌合面は、金属被覆されている。更に、フレア状領域２２ａ、２３ａは、導電性部材１９および２０に高い負電圧のパルスが印加されたときの金属被覆部分の領域における電界強度を低減するように、金属被覆リング（２４、２５−図４）にオーバーラップするようになっている。フレア状領域２２ａおよび２３ａは、２つのコンポーネントが短絡回路とならないように、これら２つのコンポーネントの間の領域内でスライスされている。
【００２２】
かかる金属被覆加工は、壁１８の下方の限られたスペースで実行するのはやっかいな作業である。この理由から、金属被覆加工中、または金属被覆加工を実行した後のいずれかにおいて、壁に管状セラミック部材１７を接合できる。真空密に部品を共にシールするのに、ガラス粉末の層２６を使用できる。
【００２３】
カソード支持アームの自由長さを短くするために、図２から分かるように、サイドアームの長手方向に沿って上端部から下端部までの少なくとも中間に壁１８が位置している。
【００２４】
アーム３および４の自由長さは、図１の公知のマグネトロンの場合よりも短くなっており、この自由長さは、カソード支持アームが公知のマグネトロンで共振する周波数とは異なる周波数で共振する。この共振周波数は高くなると考えられている。公知のマグネトロンでは、支持アームは約５０Ｈｚで共振することが分かっているのに対し、本発明に係わるマグネトロンでは、共振周波数は１００Ｈｚよりも高くなることが分かっている。
【００２５】
カソード支持アームの共振周波数には種々の要因が影響する。従って、共振周波数はアームの剛性によって決まり、支持アームの領域１９、２０の直径は、カソードに接続されている領域２７、２８の直径よりも大きくなっていることが理解できよう。更に、領域１９、２０に対し、より大きい横断面の材料を選択すると、カソードおよびそれに隣接するコンポーネントからの熱伝達による熱損失が大きくなるという利点が得られる。このことは、平均出力パワーに対する上限近くでマグネトロンが作動される場合、有利となり得る。
【００２６】
支持アームの部品２７、２８に対する適当な材料として、タングステン、モリブデンまたはその他の高融点の金属または合金がある。部品１９、２０に対する適当な材料として、タングステン、モリブデンおよびそれらの合金、銅、ニッケルおよびニッケルのその他の合金が挙げられる。
【００２７】
当然ながら、本発明の範囲を逸脱することなく、これまで説明した実施形態について種々の変形を行うことができる。従って、例えば壁１８は、スリーブ１７の上端部に固定された極めて深いカップの底部を形成でき、すなわち図１に示された従来の構造の壁１３に類似したものにできるが、壁１８がサイドアームの長手方向に沿った同じ位置に位置するような深さとすることができる。これとは異なり、図２の図示された構造体では、管状部材１６を管状部材および壁１８と一体にしてもよい。管状部材１７は、図示されているものより長さを短くできる。
【００２８】
本発明は、２ＭＷからのピーク出力パワーを有するマグネトロンに対して特に適す。作動周波数の代表的なレンジは２８５０ＭＨｚ〜３０１０ＭＨｚであり、このような設計は、特に２９９４ＭＨｚ〜３００２ＭＨｚに適す。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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