(57)【要約】【課題】クライストロン本体のコレクタおよびＸ線シールドの質量増加に対応できるクライストロンを提供する。【解決手段】クライストロン10は、クライストロン本体11、集束磁界装置12、Ｘ線シールド、環状部材57および支持部材64を備える。クライストロン本体11は、電子銃部、高周波相互作用部およびコレクタを有する。集束磁界装置12は、クライストロン本体11が挿通される集束コイルおよび集束コイルを保持する枠体38を備え、枠体38の上面にクライストロン本体11が挿通する挿通孔46を有する上側枠部43が設けられる。Ｘ線シールドは、コレクタを覆い、上側枠部43の上面に設置される。環状部材57は、上側枠部43の上面で挿通孔46の周囲に固定される。支持部材64は、環状部材57を挿通し、クライストロン本体11を環状部材57に支持する。【選択図】図１
2019133873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃部、高周波相互作用部およびコレクタを有するクライストロン本体と、
前記クライストロン本体が挿通される集束コイルおよびこの集束コイルを保持する枠体を備え、この枠体の上面に前記クライストロン本体が挿通する挿通孔を有する上側枠部が設けられた集束磁界装置と、
前記コレクタを覆い、前記上側枠部の上面に設置されるＸ線シールドと、
前記上側枠部の上面で前記挿通孔の周囲に固定される環状部材と、
前記環状部材を挿通し、前記クライストロン本体を前記環状部材に支持する支持部材と
を具備することを特徴とするクライストロン。
【請求項２】
前記上側枠部は、前記挿通孔を中心として複数に分割されている
ことを特徴とする請求項１記載のクライストロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、高周波を増幅するクライストロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
クライストロンは、電子ビームを発生する電子銃部、電子ビームと高周波電界との相互作用により高周波を増幅する高周波相互作用部、および高周波相互作用部を通過した電子ビームを捕捉するコレクタを有するクライストロン本体を備えている。このクライストロン本体は、電子ビームの集束磁場を発生する集束コイル内に上方から挿通されて設置されている。
【０００３】
クライストロンのコレクタにおいては、電子ビームを内壁面に衝突させて熱に変換し、この熱を冷却回路により冷却している。さらに、電子ビームがコレクタの内壁面に衝突する際には制動Ｘ線が発生するため、コレクタの周囲にはＸ線を遮蔽する鉛などで設けられたＸ線シールドが設置されている。
【０００４】
例えば産業用途向けのクライストロンなどでは、スループットの向上のためにクライストロンの平均出力電力が大きいほうが好ましく、要求される平均出力電力が徐々に増大している。これに伴い、コレクタの大きさが徐々に大きくなり、質量も増大してきている。さらに、コレクタの大形化に伴い、コレクタの周囲に設置するＸ線シールドが大きくなり、質量も増大してきている。
【０００５】
Ｘ線シールドは、集束コイルを保持する枠体の上側枠部の上面に設置されている。Ｘ線シールドの大形化による質量増加で、上側枠部の変形や、この上側枠部の変形による集束磁場の分布変化などが生じるおそれがある。
【０００６】
さらに、クライストロン本体は枠体に設けられた支持部に支持されている。コレクタの大形化によるクライストロン本体の質量増加で、クライストロン本体を支持している枠体の支持部への負荷が増加し、この支持部の変形や破壊によるクライストロン本体の脱落のおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−２３４５２４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、クライストロン本体のコレクタおよびＸ線シールドの質量増加に対応できるクライストロンを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本実施形態のクライストロンは、クライストロン本体、集束磁界装置、Ｘ線シールド、環状部材および支持部材を備える。クライストロン本体は、電子銃部、高周波相互作用部およびコレクタを有する。集束磁界装置は、クライストロン本体が挿通される集束コイルおよび集束コイルを保持する枠体を備え、枠体の上面にクライストロン本体が挿通する挿通孔を有する上側枠部が設けられる。Ｘ線シールドは、コレクタを覆い、上側枠部の上面に設置される。環状部材は、上側枠部の上面で挿通孔の周囲に固定される。支持部材は、環状部材を挿通し、クライストロン本体を環状部材に支持する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態を示すクライストロンの一部を拡大した断面図である。
【図２】同上クライストロンの上側枠部および環状部材の平面図である。
【図３】同上クライストロンの断面図である。
【図４】同上クライストロンの概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１２】
図３にクライストロン10の断面図、図４にクライストロン10の概略断面図を示す。クライストロン10は、クライストロン本体11、集束磁界装置12、およびＸ線シールド13などを備えている。
【００１３】
そして、クライストロン本体11は、電子銃部16、高周波相互作用部17、およびコレクタ18などを備えている。クライストロン本体11の下端側に電子銃部16が配置され、上端側にコレクタ18が配置されている。
【００１４】
電子銃部16は、電子ビーム20を放出するカソード21、および電子ビーム20を加速するアノード22などを備えている。
【００１５】
高周波相互作用部17は、電子銃部16から放出される電子ビーム20が通過するドリフト管24、このドリフト管24に電子ビーム20の進行方向に沿ってそれぞれ設けられた入力空胴25、複数の中間空胴26および出力空胴27を備えている。入力空胴25には高周波を入力する入力部28が接続されている。出力空胴27には出力導波管29が接続され、この出力導波管29には増幅された大電力の高周波を出力する出力窓30が設けられている。
【００１６】
コレクタ18は、高周波相互作用部17を通過した電子ビーム20を捕捉する。コレクタ18においては、電子ビーム20を内壁面に衝突させて熱に変換しており、この熱を冷却するために冷却装置32が設けられている。冷却装置32は、コレクタ18を収容する冷却ジャケット33を有し、この冷却ジャケット33内と冷却器との間で冷却媒体を循環させてコレクタ18を冷却する。
【００１７】
高周波相互作用部17の下側には、集束磁界装置12に支持されるクライストロン本体11の下側のフランジ34が設けられている。冷却ジャケット33の下側でかつ出力導波管29の上側には、クライストロン本体11の上側のフランジ35が設けられている。
【００１８】
また、集束磁界装置12は、クライストロン本体11の高周波相互作用部17の周囲に配置されている。集束磁界装置12は、集束コイル37、およびこの集束コイル37を保持する枠体38を備えている。集束コイル37および枠体38は、環状に形成され、中央には円筒状の挿通部39が上下方向に貫通形成されている。挿通部39には、クライストロン本体11が上方から挿通することによって配置されている。
【００１９】
集束コイル37は、集束磁界を発生し、高周波相互作用部17を通過する電子ビーム20を集束する。
【００２０】
枠体38は、磁性材料で形成され、集束コイル37が発生する集束磁界の磁極としても機能する。枠体38は、外周の外周枠部41、下面側の下側枠部42および上面側の上側枠部43などを備えている。外周枠部41と下側枠部42とは一体的に設けられ、上側枠部43は外周枠部41に着脱可能に取り付けられている。
【００２１】
下側枠部42には、中央にクライストロン本体11が挿通する挿通孔44が設けられているとともに、挿通孔44の周辺部にクライストロン本体11を支持する支持部45が設けられている。支持部45は、クライストロン本体11のフランジ34の周辺部が上方から嵌合され、クライストロン本体11の中心を集束磁界装置12の中心と位置決めするとともに、クライストロン本体11のフランジ34を集束磁界装置12に支持する。
【００２２】
上側枠部43の中央には、クライストロン本体11が挿通する挿通孔46が設けられている。挿通孔46にはクライストロン本体11のフランジ35が嵌合配置され、クライストロン本体11の中心を集束磁界装置12の中心と位置決めする。
【００２３】
上側枠部43は、図２に示すように、挿通孔46を中心として複数に分割されている。すなわち、上側枠部43は、挿通孔46を中心とする径方向に沿った分割ラインで２分割されていて、一対の半環状の上側枠部材43aを有している。そして、クライストロン本体11を集束磁界装置12に上方から装着された後、一対の上側枠部材43aでクライストロン本体11のフランジ部35を側方から挟み込むように、一対の上側枠部材43aが円環状に組み合わされて外周枠部41の上端に取り付けられている。
【００２４】
枠体38の内側には、コイル枠47によって集束コイル37が配設されている。コイル枠47の上面と上側枠部43との間には、出力導波管29が配置される間隙48が設けられている。この間隙48内で出力導波管29の部分を除いた上側枠部43の挿通孔46の周囲に、シールド部材49が配設されている。シールド部材49は、Ｘ線を遮蔽する例えば鉛などの金属材料によって形成されている。
【００２５】
また、Ｘ線シールド13は、集束磁界装置12の上側枠部43の上面に設置され、上側枠部43の上方に突出するコレクタ18および冷却ジャケット33などの周囲を覆っている。Ｘ線シールド13は、Ｘ線を遮蔽する例えば鉛などの金属材料によって形成されている。Ｘ線シールド13は、クライストロン10の軸方向（上下方向）に沿って分割された複数のシールド部材52を有している。複数のシールド部材52には、最上部のシールド部材52a、中間のシールド部材52bおよび最下部のシールド部材52cが含まれる。
【００２６】
これら複数のシールド部材52は、環状に設けられ、上下方向に積み重ねられているとともに、その積み重ね部分が凹凸嵌合して同軸上に積み重ねられている。最上部のシールド部材52aは、上面が閉塞されるとともに、側部に冷却ジャケット33内の冷却媒体を循環させるための配管33aが挿通されている。さらに、最上部のシールド部材52aには、配管33aを覆うシードルカバー53が取り付けられている。最下部のシールド部材52cは、他のシールド部材52a，52bよりも大径で、内側下部に収容部54が形成されている。収容部54は、他のシールド部材52a，52bの内径よりも大径に設けられている。
【００２７】
また、図１にクライストロン10の一部を拡大した断面図、図２にクライストロン10の上側枠部43および環状部材57の平面図を示す。
【００２８】
集束磁界装置12の上側枠部43の上面で挿通孔46の周囲に、環状部材57が固定されている。環状部材57は、例えばステンレスなどの非磁性金属材料で環状に形成されている。環状部材57の中央には、クライストロン本体11（冷却ジャケット33）が挿通する開口部58が形成されている。開口部58の内径は、冷却ジャケット33の外形よりも大径で、上側枠部43の挿通孔46の内径およびクライストロン本体11のフランジ35の外径よりも小径となっている。
【００２９】
環状部材57の外周側には、複数の固定孔59が周方向に等間隔毎に設けられている。これら固定孔59にボルト60がそれぞれ上方から挿通されるとともに上側枠部43に螺着されることにより、環状部材57が上側枠部43に固定されている。ボルト60は、環状部材57の周方向の例えば６箇所に設けられるが、６箇所よりも多くの箇所に設けてもよい。
【００３０】
環状部材57の内周側には、上側枠部43の挿通孔46の上方に突出する内周部61が設けられているとともに、この内周部61の下側に上側枠部43の挿通孔46に対向しかつ連通する窪み部62が設けられている。
【００３１】
環状部材57には支持部材64が挿通され、この支持部材64によってクライストロン本体11が環状部材57に支持されている。すなわち、環状部材57の内周部61に複数の支持孔63が周方向に等間隔毎に設けられ、これら支持孔63に支持部材64が上方から挿通されるとともにクライストロン本体11のフランジ35に螺着され、支持部材64によってクライストロン本体11が環状部材57に支持されている。支持部材64は、環状部材57の周方向の例えば４箇所に設けられるが、４箇所よりも多くの箇所に設けてもよい。
【００３２】
支持部材64は、ピン付ねじで構成されている。支持部材64は、環状部材57の支持孔63に挿通されるピン部65、このピン部65の下端に設けられクライストロン本体11に螺着されるねじ部66、およびピン部65の上端に設けられ環状部材57の上面との当接によってクライストロン本体11の下降を規制する頭部67を有する。頭部67の上端面には六角レンチによって回動操作するための六角穴が設けられている。なお、支持部材64には、ピン付ねじを用いることが好ましいが、ボルトを用いてもよい。
【００３３】
上側枠部43の上面で挿通孔46の周囲に固定された環状部材57は、Ｘ線シールド13の最下部のシールド部材52cの収容部54に収容される。
【００３４】
そして、クライストロン10の組立時には、クライストロン本体11を集束磁界装置12の挿通部39に上方から挿入し、クライストロン本体11のフランジ34を集束磁界装置12の支持部45に設置する。このとき、上側枠部43は取り外した状態にあり、クライストロン本体11の側方に出力導波管29が突出されていても、クライストロン本体11を集束磁界装置12に組み込むことができる。
【００３５】
クライストロン本体11を集束磁界装置12に上方から組み込んだ後、一対の上側枠部材43aでクライストロン本体11のフランジ部35を側方から挟み込むように、一対の上側枠部材43aを円環状に組み合わせて外周枠部41の上端に取り付ける。
【００３６】
環状部材57の開口部58を冷却ジャケット33の周囲に通し、環状部材57を集束磁界装置12の上側枠部43の上面で挿通孔46の周囲に配置し、複数のボルト60を環状部材57の複数の固定孔59を通じて上側枠部43に螺着し、環状部材57を上側枠部43に固定する。
【００３７】
複数の支持部材64を環状部材57の複数の支持孔63を通じてクライストロン本体11のフランジ35に螺着し、クライストロン本体11を環状部材57に支持する。
【００３８】
コレクタ18および冷却ジャケット33を覆うＸ線シールド13を上側枠部43の上面に設置する。
【００３９】
そして、本実施形態のクライストロン10によれば、環状部材57を集束磁界装置12の上側枠部43の上面で挿通孔46の周囲に固定しているため、上側枠部43に環状部材57が一体化されて上側枠部43が補強される。これにより、Ｘ線シールド13の大形化によって質量が増大しても、そのＸ線シールド13が設置される上側枠部43の変形を抑制でき、さらに、上側枠部43の変形を抑制できることにより、集束磁場の分布変化などの影響も抑制できる。
【００４０】
さらに、上側枠部43は、クライストロン本体11の組立性を考慮して、挿通孔46を中心として複数に分割されているが、これら上側枠部43を環状部材57によって一体化でき、上側枠部43の強度を確保することができる。
【００４１】
また、環状部材57を挿通する支持部材64によってクライストロン本体11を環状部材57に支持しているため、クライストロン本体11の周方向（中心軸を中心とした回転方向）の位置を位置決め保持できる。この支持部材64にピン部65を有するピン付ねじを用いることにより、ピン部65の外周面が環状部材57の支持孔63の内周面に接触するため、クライストロン本体11の周方向の位置を確実に位置決め保持できる。
【００４２】
さらに、コレクタ18の大形化によるクライストロン本体11の質量の増加で、クライストロン本体11を支持している集積磁界装置12の支持部45への負荷が増加し、この支持部45の変形や破損によるクライストロン本体11の脱落のおそれがあるが、環状部材57を挿通する支持部材64によってクライストロン本体11を環状部材57に支持しているため、クライストロン本体11の脱落を確実に防止できる。
【００４３】
また、環状部材57は、非磁性材料で形成されているため、上側枠部43に固定されていても、磁場への影響がない。
【００４４】
また、上側枠部43の上面で挿通孔46の周囲に固定された環状部材57は、Ｘ線シールド13の最下部のシールド部材52cの収容部54に収容されるため、上側枠部43の上面に設置されるＸ線シールド13の位置が大きくずれるのを環状部材57で規制することができる。
【００４５】
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】
【００４６】
10    クライストロン
11    クライストロン本体
12    集束磁界装置
13    Ｘ線シールド
16    電子銃部
17    高周波相互作用部
18    コレクタ
37    集束コイル
38    枠体
43    上側枠部
46    挿通孔
57    環状部材
64    支持部材
【図１】
2019133873.tif 000003
【図２】
2019133873.tif 000004
【図３】
2019133873.tif 000005
【図４】
2019133873.tif 000006