(57)【要約】【課題】  繰返し多くの電磁パルスを発生させることができる電磁波発生装置を得る。【解決手段】  電磁波を透過する透過窓を有し、内部を決められた真空度に保つ真空容器と、一方の端を前記透過窓に向けて前記真空容器の内部に設置され、他方の端から内部に電子ビームが入射されて前記一方の端から電磁波を出力する導波管と、前記真空容器の内部に備えられた、前記導波管と等しい電位を有する陽極と、前記陽極を前記他方の端に設置する支持部と、前記真空容器の内部に備えられた、前記陽極の電位に対して負の電位が加えられて前記他方の端から前記導波管の内部に電子ビームを入射する陰極とを備えるようにする。【選択図】    図２
2019029154.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を透過する透過窓を有し、内部を決められた真空度に保つ真空容器と、一方の端を前記透過窓に向けて前記真空容器の内部に配置され、他方の端から内部に電子ビームが入射されて前記一方の端から電磁波を出力する導波管と、前記真空容器の内部に備えられた、前記導波管と等しい電位を有する陽極と、前記陽極を前記他方の端に設置する支持部と、前記真空容器の内部に備えられた、前記陽極の電位に対して負の電位が加えられて前記他方の端から前記導波管の内部に電子ビームを入射する陰極とを備えた電磁波発生装置。
【請求項２】
前記真空容器の内部に備えられた、電磁波を反射し電子を透過する反射板と、前記他方の端から決められた反射板間隔で前記導波管に設けられた、前記導波管の内部に前記反射板が挿入される反射板挿入部とをさらに備え、前記支持部は、前記導波管の他方の端に前記陽極を設置すると共に、前記反射板を前記導波管に前記反射板挿入部を通して設置する、請求項１に記載の電磁波発生装置。
【請求項３】
前記真空容器の内部に備えられた、電磁波を反射し電子を透過する反射板と、前記他方の端から決められた反射板間隔で前記導波管に設けられた、前記導波管の内部に前記反射板が挿入される反射板挿入部と、前記反射板挿入部を通して前記導波管の内部に前記反射板を設置する反射板支持部とをさらに備えた、請求項１に記載の電磁波発生装置。
【請求項４】
前記支持部は、前記他方の端を含む前記真空容器の内部の決められた経路である陽極移動経路上に支持する前記陽極を、前記陽極系路上を移動させて前記他方の端に設置する、請求項１から３のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
【請求項５】
前記陽極移動経路は、前記他方の端から前記一方の端に向かう方向に平行な回転軸に中心を有する環状の経路である、請求項４に記載の電磁波発生装置。
【請求項６】
前記陽極移動経路は、前記他方の端から前記一方の端に向かう方向と交叉する方向の直線状の経路である、請求項４に記載の電磁発生装置。
【請求項７】
前記支持部は、複数の前記陽極を前記陽極移動経路上に支持する、請求項４から６のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
【請求項８】
前記支持部は、前記導波管の直径以上の幅を有し、前記陽極移動経路に沿った方向に延びる前記陽極を、前記陽極移動経路上に支持する、請求項４から６のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
【請求項９】
前記支持部は、決められた繰返し回数だけ前記導波管から電磁波を出力する毎に、前記陽極を前記陽極移動経路上で移動させる、請求項４から８のいずれか１項に記載の電磁波発生装置。
【請求項１０】
前記支持部は、前記他方の端を含む前記真空容器の内部の決められた経路である陽極移動経路上に支持する前記陽極を、前記陽極系路上を移動させて前記他方の端に設置し、前記反射板挿入部を含む前記真空容器の内部の決められた経路である反射板移動経路上に支持する前記反射板を、前記反射板系路上を移動させて前記他方の端に設置する、請求項２に記載の電磁波発生装置。
【請求項１１】
前記支持部は、前記他方の端を含む前記真空容器の内部の決められた経路である陽極移動経路上に支持する前記陽極を、前記陽極系路上を移動させて前記他方の端に設置し、前記反射板支持部は、前記反射板挿入部を含む前記真空容器の内部の決められた経路である反射板移動経路上に支持する前記反射板を、前記反射板系路上を移動させて前記他方の端に設置する、請求項３に記載の電磁波発生装置。
【請求項１２】
前記支持部は、決められた繰返し回数だけ前記導波管から電磁波を出力する毎に、前記陽極を前記陽極移動経路上で移動させ、前記反射板支持部は、決められた反射板用繰返し回数だけ前記導波管から電磁波を出力する毎に、前記反射板を前記反射板移動経路上で移動させる、請求項１１に記載の電磁波発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、高出力の電磁波を発生させる電磁波発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
高出力の電磁波を発生させる電磁波発生装置として、仮想陰極発振器（バーカトール、Ｖｉｒｃａｔｏｒ）と呼ばれる電子管が知られている。仮想陰極発振器では、真空に保たれた導波管内に空間電荷制限電流を越える電子ビームを入射する。このように入射した電子は、導波管内部に集積して仮想陰極を形成する。形成された仮想陰極は、導波管内で時間的、空間的に電子を振動させる。仮想陰極発振器は、この電子の振動により、高出力なパルス状の電磁波（電磁パルス）を発生させる（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、仮想陰極発振器をさらに高出力にする技術として、仮想陰極発振器の導波管内部に、１つ以上の反射板を設けるよう構成する技術がある（例えば、特許文献２、非特許文献１、および非特許文献２参照）。導波管内部に反射板を設けた仮想陰極発振器では、仮想陰極から放射されて反射板を透過した電子ビームがさらに新たな仮想陰極を形成する。仮想陰極発振器は、仮想陰極を複数形成させることにより、より高出力のパルス状の電磁波を発生させる。
【０００４】
このような仮想陰極発振器においては、電磁波を発生させる際に、高出力の電子ビームが導波管の端にある陽極を透過する。このため、電磁波を数回にわたり発生させると陽極が損傷する（例えば、非特許文献３参照）。その結果、仮想陰極発振器においては、繰返し多くの電磁パルスを発生させることが困難である。また、導波管内部に反射板を設けた仮想陰極発振器においては、陽極のみではなく、反射板も陽極と同様に損傷する。このような仮想陰極発振器においても、繰返し多くの電磁パルスの発生を行うことは困難である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平５−２６６８１０号公報
【特許文献２】国際公開第２００６／０３７９１８号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Ｓ．Ｃｈａｍｐｅａｕｘ  ｅｔ．ａｌ，  “３−Ｄ  ＰＩＣ  Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ａ  Ｎｏｖｅｌ  Ｃｏｎｃｅｐｔ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ  Ａｘｉａｌ  Ｖｉｒｃａｔｏｒ  ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ４３，  ３８４１（２０１５）
【非特許文献２】Ｓ．Ｃｈａｍｐｅａｕｘ  ｅｔ．ａｌ，  “Ｉｍｐｒｏｖｅｄ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｏｆ  Ｍｕｌｔｉｓｔａｇｅ  Ａｘｉａｌ  Ｖｉｒｃａｔｏｒ  ｗｉｔｈ  Ｒｅｆｌｅｃｔｏｒｓ  ｆｏｒ  Ｅｎｈａｎｃｅｄ  Ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ４４，  ３８４１（２０１６）
【非特許文献３】Ｍ．ＥｌｆｓＢｅｒｇ  ｅｔ  ａｌ，  “Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ  Ｓｔｕｄｉｅｓ  ｏｆ  Ａｎｏｄｅ  ａｎｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  ｉｎ  ａ  Ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ  Ｄｒｉｖｅｎ  Ａｘｉａｌ  Ｖｉｒｃａｔｏｒ”，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｐｌａｓｍａ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ３６，  ６８８（２００８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
陽極の損傷は、材料の選定等により陽極を改良しても回避することは困難である。このため、仮想陰発振器により、より多くの電磁パルスを発生させるためには、損傷した陽極や反射板等を修復することが必要である。ところで、仮想陰極発振器においては、電磁波を発生させるために、導波管の内部は真空に保つ必要がある。導波管の真空を保った状態で、導波管の端にある陽極や内部にある反射板を修復することは、困難である。このため、仮想陰発振器を、繰返し多くの電磁パルスが発生できるようにすることは困難であった。
【０００８】
この発明は、かかる課題を解決するためのものであり、繰返し多くのパルス状の電磁波を発生させることができる電磁波発生装置を得るためのものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る電磁波発生装置は、電磁波を透過する透過窓を有し、内部を決められた真空度に保つ真空容器と、一方の端を前記透過窓に向けて前記真空容器の内部に設置され、他方の端から内部に電子ビームが入射されて前記一方の端から電磁波を出力する導波管と、前記真空容器の内部に備えられた、前記導波管と等しい電位を有する陽極と、前記陽極を前記他方の端に設置する支持部と、前記真空容器の内部に備えられた、前記陽極の電位に対して負の電位が加えられて前記他方の端から前記導波管の内部に電子ビームを入射する陰極とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、電磁波発生装置は、真空容器の内部に備えられた陽極を支持部により導波管の他方の端に設置することで、導波管の真空を保った状態で陽極を修復することができる。このため、損傷した陽極を修復して繰返し多くの電磁パルスを発生させる電磁波発生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置を用いた送信機の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置内部の構成を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の陽極の構成を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の陽極と支持部の構成を表す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の動作原理を示す概念図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の動作を示すフローチャートである。
【図７】この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置の変形例における陽極と支持部の構成を表す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置内部の構成を示す断面図である。
【図９】この発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置の陽極と支持部の構成を表す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置の変形例における陽極と支持部の構成を表す断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置内部の構成を示す断面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置の反射板の構成を示す平面図である。
【図１３】この発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置の反射板と支持部の構成を表す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置の動作原理を示す概念図である。
【図１５】この発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置の動作を示すフローチャートである。
【図１６】この発明の実施の形態４に係る電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【図１７】この発明の実施の形態４に係る電磁波発生装置の動作を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置について、図１〜７を用いて説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る電磁波発生装置を用いた送信機の構成図である。電磁波発生装置１００は、高電圧パルス発生装置２００と、真空ポンプ３００とに接続されている。この送信機により電磁波を送信する場合、最初に真空ポンプ３００で電磁波発生装置１００の内部から気体を排出して、決められた真空度にする。内部の真空度が保たれている状態で、高電圧パルス発生装置２００から高電圧のパルスが入力されると、電磁波発生装置内部で放電が行われて電磁パルス４００を発生する。なお、送信機を電磁波発生装置１００と高電圧パルス発生装置２００のみで構成する場合も有る。このような場合は、製造時に電磁波発生装置１００の内部の機体を排出して決められた真空度にした後、電磁波発生装置１００を密封して内部の真空度を保つ。
【００１３】
図２は、電磁波発生装置１００内部の構成を示す断面図である。電磁波発生装置１００は、電磁波を透過する透過窓１１１を有し、内部を決められた真空度に保つ真空容器１１０と、一方の端を透過窓１１１に向けて真空容器１１０の内部に設置された導波管１２０とを備えている。導波管１２０は、他方の端から内部に電子ビームが入射されて、一方の端から電磁パルスを出力する。また、電磁波発生装置１００は、真空容器１１０の内部に備えられた、導波管１２０と等しい電位を有する陽極１３０と、陽極１３０を導波管１２０の他方の端に設置する支持部１４０と、真空容器１１０の内部に備えられた、陽極１３０の電位に対して負の電位が加えられて、導波管１２０の他方の端を介して導波管１２０の内部に電子ビームを入射する陰極１５０とを備えている。
【００１４】
導波管１２０は、円形導波管であり、その軸Ｚ−ｚは、透過窓１１１と交叉する。以後、導波管１２０の透過窓１１１に向かう端を一方の端、その反対側の端を、他方の端と呼ぶ。導波管１２０の他方の端の外部には、導波管に開口を向けた筐体１５１が配置されている。筐体１５１は、導波管１２０と電気的に接続され、同電位に保たれている。陰極１５０は、導波管１２０の他方の端の外側の、軸Ｚ−ｚの延長上にある。陰極１５０は、周囲を筐体１５１に囲まれている。導波管の他方の端と筐体１５１との間には隙間があり、この隙間に、支持部１４０に支持された陽極１３０が設置される。陽極１３０陰極１５０との間は、発生する電磁波の周波数により決められる距離ｄだけ離れている。
【００１５】
電磁波発生装置１００は、真空状態において陽極１３０と陰極１５０とにより電子ビームを発生させる。このため、陰極１５０と陽極１３０が配置されている、筐体１５１と導波管１２０に囲まれた部分は、真空度が保たれている必要がある。また、電磁波発生装置１００は、真空状態において導波管１２０の内部で電磁パルスを発生させる。このため、導波管１２０の内部は、真空度が保たれている必要がある。ところで、真空容器１１０は、その内部の真空度が保たれており、導波管１２０、陽極１３０、陰極１５０、および筐体１５１は、いずれも真空容器１１０の内部に配置されている。このため、内部の真空度を保つために、あらためて導波管１２０、導波管１２０と筐体１５１に囲まれている部分を、密封構造にする必要は無い。このため、導波管１２０と筐体１５１との間には隙間があり、この隙間を陽極１３０が移動することが可能な構成となっている。
【００１６】
支持部１４０は、金属ブラシ１４１により筐体１５１と電気的に接続している。このため、支持部１４０は、導波管１２０と同電位に保たれている。支持部１４０は、複数の陽極１３０を支持している。支持部１４０に支持されている複数の陽極１３０もまた、導波管１２０と同電位に保たれている。支持部１４０は、回転軸Ｙ−ｙの周りを回転することで、支持している複数の陽極１３０それぞれを導波管１２０の他方の端に設置する。
【００１７】
図３は、陽極１３０の構成を示す平面図である。陽極１３０は、電子が透過しやすい金属メッシュやμｍ程度の厚みを持つ金属薄膜にて構成される陽極本体１３１と、陽極本体１３１を保持する陽極フレーム１３２とを有する。陽極１３０は、上面を導波管１２０の一方の端の方向に向けて支持部１４０に保持されている。陽極本体１３１は、支持部１４０を通して導波管１２０と同電位に保たれている。
【００１８】
図４は、支持部１４０と陽極１３０の構成を示す断面図である。図４は、電磁波発生装置１００を図２のＡ−Ａで切断した断面を表す。Ａ−Ａは、電磁波発生装置１００の、真空容器１１０、陽極１３０、支持部１４０を通る断面である。支持部１４０は、複数（図４では４つ）の陽極１３０を支持する。それぞれの陽極１３０は、真空容器１１０内の、導波管１２０の他方の端を通る経路（以後、陽極移動経路１４２という）上で支持されている。
【００１９】
支持部１４０は、回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転する。支持部１４０が回転すると、それぞれの陽極１３０は、陽極移動経路１４２上を移動する。陽極移動経路１４２は、図４に示されるとおり、導波管１２０の他方の端から一方の端に向かう方向に平行な回転軸Ｙ−ｙに中心を有する環状の経路である。支持部１４０は、回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転して、それぞれの陽極１３０を陽極移動経路１４２上で移動させ、導波管１２０の他方の端に設置する。なお、図４においては、支持部１４０により支持される陽極１３０の数が４つである例を示したが、陽極１３０の数は４以外の任意の数でも良い。支持部１４０により支持される陽極１３０の数は、電磁波発生装置１００で発生させる電磁パルスの数や、真空容器１１０の容量上の制限等により決定される。
【００２０】
図５は、電磁波発生装置１００の動作原理を示す概念図である。図５は、図２の断面図において、導波管１２０や陰極１５０の付近を拡大したものである。真空容器１１０は、真空容器１１０の内部の気圧を、例えば、０．１ｍＰａ程度の高真空に保っている。支持部１４０は、陽極１３０の一つを導波管１２０の他方の端に設置している。この状態で、高電圧パルス発生装置２００により陽極本体１３１と陰極１５０との間にパルス状（パルス幅が数１０ｎｓ〜１００ｎｓ程度）の高電圧（数１００ｋＶ以上）が印加されると、陰極１５０から陽極本体１３１に向けて電子が引き出され、電子ビームが生成される。電子ビームは、陽極本体１３１を抜けて導波管１２０に入射する。このとき、電子ビームの電流が以下の式（１）で表す導波管１２０の空間電荷制限電流Ｉｃを越えると、導波管１２０の内部に、仮想陰極４２０が形成される。
【００２１】
【数１】
2019029154.tif 000003
【００２２】
ただし、式（１）において、γ、ｒ、ｂは、それぞれ、電子のローレンツ因子、導波管半径、電子ビーム半径である。電子のローレンツ因子γは印可電圧Ｖ、電気素量ｅ、電子質量ｍｅ、光速度ｃを用いて以下の式（２）の通り表される。
【００２３】
【数２】
2019029154.tif 000004
【００２４】
仮想陰極４２０は空間的に電子が群集した領域である。そのため、陽極本体１３１を抜けて仮想陰極４２０に向かう電子は、電子軌道４１０に示す通り仮想陰極４２０の電位により減速し、反射する。その結果、陰極１５０と仮想陰極４２０との間で、電子が振動運動を行い、電磁パルス４００が発生する。
【００２５】
陽極本体１３１と陰極１５０との間の距離ｄと、電磁パルス４００の周波数ｆとの間には、式（３）の関係がある。
【００２６】
【数３】
2019029154.tif 000005
【００２７】
また、陽極本体１３１と陰極１５０との間の距離ｄと、陰極１５０の表面の面積Ａに対し、仮想陰極発振器１００のインピーダンスは、以下の式（４）のように表される。
【００２８】
【数４】
2019029154.tif 000006
【００２９】
このため、電磁波発生装置１００で発生しようとする電磁パルス４００の周波数や、高電圧パルス発生装置２００のインピーダンスにあわせて距離ｄや面積Ａは調整される。
【００３０】
電磁波発生装置１００で電磁パルス４００を発生する度に、陽極本体１３１には陰極１５０との間には繰り返し高電圧が印加され、陽極本体１３１を透過して大電流の電子が振動する。このため、陽極本体１３１は、印加される高電圧と透過する電子により、数回程度電磁パルスを発生すると損傷する。陽極本体１３１が損傷すると、電磁波発生装置１００は、電磁パルスを発生することができなくなる。支持部１４０は、電磁波発生装置１００で電磁パルスを発生できなくなることを回避するため、電磁パルスを決められた回数発生させる度毎、すなわち陰極１５０に負の電圧が決められた回数加えられる度毎に、異なる陽極１３０を導波管１２０の他方の端に設置する。
【００３１】
図６は、電磁波発生装置１００の動作を示すフローチャートである。図６において、電磁波発生装置１００は、最初に、真空ポンプ３００により、真空容器１１０内部の真空度を調整する（ＳＴ１０）。なお、図１において説明したとおり、電磁波発生装置１００の内部を製造時に真空状態にして密封し、運用時には真空ポンプ３００を使用しない構成とすることも可能である。電磁波発生装置１００をこのような構成とした場合、ＳＴ１０のステップは不要であり、電磁波発生装置１００は、次のＳＴ２０から動作を開始する。次に、支持部１４０は回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転して、一つの陽極１３０を導波管１２０の他方の端に設置する（ＳＴ２０）。ＳＴ２０により陽極１３０が設置され、陰極から電子ビームを生成可能となった状態で、陰極１５０と陽極１３０との間にパルス電圧を印加すると、電磁波発生装置１００は、電磁パルス４００を発生する（ＳＴ３０）。
【００３２】
電磁波発生装置１００は、陽極１３０を設置した後に、同じ陽極１３０で決められた繰返し回数だけ電磁波を発生したか発生していないか（ＳＴ４０）により異なる動作を行う。決められた繰返し回数だけ電磁波を発生していなければ（ＳＴ４０でＮＯ）、電磁波発生装置１００は、ＳＴ３０〜ＳＴ４０を繰り返す。ＳＴ４０で判断の基準となる繰返し回数は、実験等により決められる。繰返し回数は、電磁波発生装置１００で繰返し電磁パルス４００の発生を行い、陽極１３０が損傷したときの電磁パルスの発生回数より少ない回数に設定される。
【００３３】
電磁波発生装置１００は、陽極１３０を設置した後に、電磁波を決められた繰返し回数だけ発生した場合（ＳＴ４０でＹＥＳ）、支持部１４０が支持する陽極１３０の全てを既に電磁パルス発生に使用したか、使用して無いかにより異なる動作を行う（ＳＴ５０）。陽極１３０の全てを既に電磁パルス発生に使用した場合（ＳＴ５０でＹＥＳ）、電磁パルスを発生可能な陽極１３０は残ってないため、電磁波発生装置１００は、運用を終了する。電磁パルス発生に使用してない陽極１３０がある場合（ＳＴ５０でＮＯ）、支持部１４０が使用していない陽極１３０を導波管１２０の他方の端に設置する（ＳＴ６０）。電磁波発生装置１００は、ＳＴ６０により、再び繰返し回数だけ電磁パルスを発生することが可能になる。
【００３４】
なお、以上の説明では、真空容器１１０の中に複数の陽極１３０が備えられており、電磁波発生装置１００は、複数の陽極１３０を交換しながら電磁パルスを発生する。しかし、変形例として、真空容器１１０の中に、導波管１２０の断面より大きな一つの陽極１３０Ａを備える構成とした電磁波発生装置１００Ａでも同様の効果を得ることができる。
【００３５】
図７は、実施の形態１の変形例に係る電磁波発生装置における陽極と支持部の構成を表す断面図である。電磁波発生装置１００Ａは、陽極１３０Ａの形状をのぞいて、電磁波発生装置１００と同様の構成をしている。図７は、図４と同様に、電磁波発生装置１００Ａを図２のＡ−Ａと同様な切断面で切断した断面を表す。
【００３６】
図７において、陽極１３０Ａは、支持部１４０の回転軸Ｙ−ｙのまわりの環状の陽極本体１３１Ａと、陽極本体１３１Ａを保持する陽極フレーム１３２Ａを備えている。陽極本体１３１Ａは、陽極本体１３１と同様に、電子が透過しやすい金属メッシュやμｍ程度の厚みを持つ金属薄膜にて構成される。なお、陽極本体１３１Ａは、図７に示すような環状でなくても、導波管１２０の直径以上の幅を有し、陽極移動経路１４２に沿った方向に延びる形状であれば、例えば、弧状の形状をしていても良い。陽極本体１３１Ａの陽極移動経路１４２に沿った方向の長さは、陽極１３０Ａを動かしながら電磁パルスを発生する回数を考慮し、例えば、導波管１２０の直径のｎ倍などの長さにしても良い。
【００３７】
陽極本体１３１Ａは、陽極移動経路１４２上で支持部１４０に支持される。支持部１４０に支持された陽極１３０Ａおよび陽極本体１３１Ａは、導波管１２０と同電位に保たれている。陽極本体１３１Ａのそれぞれの部分は、支持部１４０が回転軸Ｙ−ｙの周りを回転すると、陽極移動経路１４２上を移動する。陽極移動経路１４２は、回転軸Ｙ−ｙに中心を有する環状の経路である。
【００３８】
図７において、導波管１２０の他方の端には、陽極１３０Ａの一部が常に設置されている。このため、電磁波発生装置１００は、陽極１３０Ａと陰極１５０との間にパルス電圧を印加すると電磁パルスを発生させることができる。電磁パルスを発生後に陽極１３０Ａの、導波管１２０の他方の端に設置されていた部分が損傷した場合でも、支持部１４０を回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転させて、陽極１３０Ａの損傷していない部分を導波管１２０の他方の端に設置することで、再び繰返し回数だけ電磁パルスを発生することが可能になる。
【００３９】
以上のように、実施の形態１に係る電磁波発生装置は、真空容器１１０の内部に導波管１２０を設置し、真空容器１１０の中に備えられた陽極１３０を支持部１４０が導波管１２０の他方の端に設置しながら電磁パルスを発生する。導波管１２０が設置されている真空容器１１０の内部は真空に保たれているため、導波管１２０の内部の真空度を損なうことなく、陽極１３０が導波管１２０の端を移動することができる。このため、電磁パルスの発生により陽極１３０が損傷した場合であっても、損傷していない陽極１３０または、陽極１３０の損傷していない部分を導波管１２０の他方の端に設置することで、さらに多くの電磁パルスを発生させることができる。
【００４０】
実施の形態２．
実施の形態２に係る電磁波発生装置においては、実施の形態１に係る電磁波発生装置とは異なり、真空容器１３０Ａの内部で、陽極１３０を直線状に移動させる。以下、この発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置について、図８〜１０を用いて説明する。以下、実施の形態１に係る電磁波発生装置の構成と同様な構成については同様な符号を付し、説明を省略する。なお、それぞれの実施の形態に係る電磁波発生装置についても、特に記載が無い限り、その使用形態は実施の形態１に係る電磁波発生装置と同様であり、図１の構成の送信機などに使用する。
【００４１】
図８は、この発明の実施の形態２に係る電磁波発生装置内部の構成を示す断面図である。電磁波発生装置１００Ｂは、電磁波発生装置１００とは異なり、支持部１４０の代わりに、導波管１２０の他方の端から一方の端に向かう方向（すなわち導波管の軸方向）と交叉する方向の直線上を動く支持部１４０Ａを備えている。また、電磁波発生装置１００Ｂは、支持部１４０Ａが動く範囲を内部に含む真空容器１１０Ａを、真空容器１１０の代わりに備えている。
【００４２】
支持部１４０Ａは、金属リボン１４１Ａにより筐体１５１と電気的に接続している。このため、支持部１４０Ａは、導波管１２０と同電位に保たれている。支持部１４０Ａは、複数の陽極１３０を支持している。陽極１３０および陽極本体１３１は、支持部１４０Ａを通じて導波管１２０と同電位に保たれている。支持部１４０Ａは、図８における、図の手前から奥、奥から手前に向かう方向に動き、支持している複数の陽極１３０それぞれを導波管１２０の他方の端に設置する。
【００４３】
図９は、支持部１４０Ａと陽極１３０の構成を示す断面図である。図９は、電磁波発生装置１００Ｂを図８のＢ−Ｂで切断した断面を表す。Ｂ−Ｂは、電磁波発生装置１００Ｂの、真空容器１１０Ａ、陽極１３０、支持部１４０Ａを通る断面である。支持部１４０Ａは、複数（図９では３つ）の陽極１３０を支持する。それぞれの陽極１３０は、真空容器１１０Ａ内の、導波管１２０の他方の端を通る経路（以後、陽極移動経路１４２Ａという）上で支持されている。陽極移動経路１４２Ａは、導波管１２０の他方の端から一方の端に向かう方向と交叉する方向の直線状の経路である。支持部１４０Ａが移動すると、それぞれの陽極１３０は、陽極移動経路１４２Ａ上を移動する。支持部１４０Ａは、陽極移動経路１４２Ａと平行に移動して、それぞれの陽極１３０を、導波管１２０の他方の端に設置する。
【００４４】
なお、図９においては、支持部１４０Ａにより支持される陽極１３０の数が３つの例を示したが、陽極１３０の数は３以外の任意の数でも良い。支持部１４０Ａにより支持される陽極１３０の数は、電磁波発生装置１００Ｂで発生させる電磁パルスの数や、真空容器１１０Ａの容量上の制限等により決定される。
【００４５】
電磁波発生装置１００Ｂは、電磁波発生装置１００と同様に、図５に示す原理で電磁パルスを発生させる。また、電磁波発生装置１００Ｂは、電磁波発生装置１００と同様に、図６に示すフローチャートに従い動作する。
【００４６】
上記説明では、真空容器１１０Ａの中に複数の陽極１３０が備えられており、電磁波発生装置１００Ｂは、複数の陽極１３０を交換しながら電磁パルスを発生する構成である。しかし、実施の形態２についても、実施の形態１に対する変形例と同様に、真空容器の中に、導波管１２０の断面より大きな一つの陽極１３０Ｂを備える構成でも同様の効果を得ることができる。図１０は、実施の形態２の変形例に係る電磁波発生装置（電磁波発生装置１００Ｃ）における陽極と支持部の構成を表す断面図である。電磁波発生装置１００Ｃは、陽極１３０Ｂの形状を除いて、電磁波発生装置１００Ｂと同様の構成をしている。図１０は、図９と同様に、電磁波発生装置１００Ｃを図８のＢ−Ｂと同様な切断面で切断した断面を表す。
【００４７】
図１０において、陽極１３０Ｂは、導波管１２０の他方の端を含む平面上の、導波管１２０の他方の端を含む平面上に広がる陽極本体１３１Ｂと、陽極本体１３１Ｂを保持する陽極フレーム１３２Ｂとを備えている。陽極本体１３１Ｂの幅は、導波管１２０の直径以上であり、陽極本体１３１Ｂは、陽極移動経路１４２Ａに沿って伸びた形状をしている。陽極本体１３１Ｂの陽極移動経路１４２Ａに沿った方向の長さは、陽極１３０Ｂを動かしながら電磁パルスを発生する回数を考慮し、例えば、導波管１２０の直径のｎ倍などの長さにしても良い。
【００４８】
陽極本体１３１Ｂは、陽極本体１３１と同様に、電子が透過しやすい金属メッシュやμｍ程度の厚みを持つ金属薄膜にて構成される。陽極１３０Ｂは、陽極移動経路１４２Ａ上で支持部１４０Ａに支持される。陽極１３０Ｂおよび陽極本体１３１Ｂは、支持部１４０Ａを通じて導波管１２０と同電位に保たれている。陽極本体１３１Ｂのそれぞれの部分は、支持部１４０Ｂが図１０の矢印の方向に移動すると、陽極１３０Ｂは、陽極移動経路１４２Ａ上を移動する。
【００４９】
図１０において、導波管１２０の他方の端には、陽極１３０Ｂの一部が常に設置されている。このため、電磁波発生装置１００Ｃは、陽極１３０Ｂと陰極１５０との間にパルス電圧を印加すると電磁パルスを発生させることができる。電磁パルスを発生することにより、陽極１３０Ｂの、導波管１２０の他方の端に設置されていた部分が損傷した場合でも、支持部１４０を移動させて、陽極１３０Ｂの損傷していない部分を導波管１２０の他方の端に設置することで、再び繰返し回数だけ電磁パルスを発生することが可能になる。
【００５０】
以上のように、実施の形態２に係る電磁波発生装置においても、真空容器１１０Ａの内部に導波管１２０を設置し、真空容器１１０Ａの中に備えられた陽極１３０Ｂを支持部１４０Ａが導波管１２０の他方の端に設置して電磁パルスを発生する。このため、電磁パルスの発生により陽極１３０が損傷した場合であっても、支持部１４０Ａが損傷していない陽極１３０または、陽極１３０の損傷していない部分を導波管１２０の他方の端に設置することで、さらに多くの電磁パルスを発生させることができる。
【００５１】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る電磁波発生装置について、図１１〜１５を用いて説明する。図１１は、電磁波発生装置１００Ｄ内部の構成を示す断面図である。電磁波発生装置１００Ｄは、真空容器１１０の内部に、電磁波発生装置１００の構成に加えて、電磁波を反射し電子を透過する反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを備えている。また、電磁波発生装置１００Ｄは、導波管１２０Ａの他方の端から決められた反射板間隔Ｄ毎に、導波管１２０Ａの内部に反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを挿入する反射板挿入部１２１、１２１Ａ，１２１Ｂを備えている。反射板導入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂは、それぞれ、導波管１２０Ａの軸方向と交叉するスリットを有し、このスリットを介して反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂが導波管１２０Ａの内部に挿入される。なお、反射板間隔Ｄは、陽極本体１３１と陰極１５０との間の距離ｄのほぼ２倍となっている。
【００５２】
電磁パルスを発生させる導波管１２０Ａの内部は、真空度が保たれている必要がある。ところで、導波管１２０Ａは、真空容器１１０の内部に配置されている。このため、あらためて導波管１２０Ａを気密構造にする必要は無い。このため、導波管１２０Ａには、上述のようなスリットを設けることが可能である。
【００５３】
支持部１４０Ｂは、図４と同様の構成により、複数の陽極１３０を支持している。陽極１３０を支持する支持部１４０Ｂは、陽極１３０に加えて、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂもそれぞれ複数支持している。支持部１４０Ｂは、回転軸Ｙ−ｙの周りを回転することで、支持している複数の陽極１３０それぞれを導波管１２０の他方の端に設置すると共に、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂそれぞれを反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂに設置する。
【００５４】
図１２は、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂの構成を示す平面図である。反射板１３０は、電子が透過しやすい金属メッシュやμｍ程度の厚みを持つ金属薄膜にて構成される反射板本体１６１と、反射板本体１６１を保持する反射板フレーム１６２と、反射板本体１６１を反射板フレーム１６２に固定する金属ワイヤ１６３を有する。反射板１６０Ａ，１６０Ｂに関しても、反射板１６０と同様の構成である。
【００５５】
図１３は、反射板と支持部の構成を表す断面図である。図１３は、電磁波発生装置１００Ｄを図１１のＣ−Ｃ、Ｅ−Ｅ、またはＦ−Ｆで切断した断面を表す。Ｃ−Ｃは、電磁波発生装置１００Ｄの、真空容器１１０、反射板１６０、支持部１４０Ｂを通る断面である。Ｅ−Ｅは、電磁波発生装置１００Ｄの、真空容器１１０Ａ、反射板１６０Ａ、支持部１４０Ｂを通る断面である。Ｆ−Ｆは、電磁波発生装置１００Ｄの、真空容器１１０Ｂ、反射板１６０Ｂ、支持部１４０Ｂを通る断面である。支持部１４０Ｂは、反射板１６０を支持する構造と同様な構造で、反射板１６０Ａ、１６０Ｂを支持する。
【００５６】
支持部１４０Ｂは、陽極１３０と同様にして、複数の反射板１６０を支持する。それぞれの反射板１６０およびそれぞれの反射板本体１６１は、支持部１４０Ｂを通じて導波管１２０Ａと同電位に保たれている。それぞれの反射板１６０は、真空容器１１０内の、導波管１２０Ａの反射板挿入部１２１を通る経路（以後、反射板移動経路１４３という）上で支持されている。
【００５７】
支持部１４０Ｂは、回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転する。支持部１４０Ｂが回転すると、それぞれの反射板１６０は、反射板移動経路１４３上を移動する。支持部１４０Ｂは、回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転して、それぞれの反射板１６０を反射板移動経路１４３上で移動させ、反射板挿入部１２１を通して導波管１２０Ａの内部に設置する。なお、図１３においては、支持部１４０Ｂにより支持される反射板１６０の数が４つである例を示したが、反射板１６０の数は、陽極１３０の数と同じである。それぞれの反射板１６０は、それぞれの陽極１３０と平行に並んで、回転軸Ｙ−ｙにより支持されている。
【００５８】
支持部１４０Ｂは、複数の反射板１６０Ａ、１６０Ｂについても、複数の反射板１６０と同様に支持する。それぞれの反射板１６０Ａ、１６０Ｂおよびそれぞれの反射板本体１６１Ａ、１６１Ｂは、支持部１４０Ｂを通じて導波管１２０Ａと同電位に保たれている。反射板１６０Ａは、真空容器１１０内の、導波管１２０Ａの反射板挿入部１２１Ａを通る反射板移動経路１４３Ａ上で支持されている。反射板１６０Ｂは、真空容器１１０内の、導波管１２０Ａの反射板挿入部１２１Ｂを通る反射板移動経路１４３Ｂ上で支持されている。反射板移動経路１４３、１４３Ａ、１４３Ｂそれぞれは、図１２に示されるとおり、導波管１２０の他方の端から一方の端に向かう方向に平行な回転軸Ｙ−ｙに中心を有する環状の経路である。
【００５９】
支持部１４０Ｂが回転すると、反射板１６０Ａ、反射板１６０Ｂのそれぞれは、反射板移動経路１４３Ａ、１４３Ｂ上を移動する。支持部１４０Ｂは、回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転して、反射板１６０Ａ、反射板１６０Ｂを、それぞれ反射板挿入部１２１Ａ、反射板挿入部１２１Ｂを通して導波管１２０Ａの内部に設置する。反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂはそれぞれ、陽極１３０に平行に並んで、陽極１３０と平行な向きで支持部１４０Ｂに支持されている。つまり、支持部１４０Ｂが回転軸Ｙ−ｙを中心に回転すると、平行に並んだ陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂの組が導波管１２０Ａに設置される。
【００６０】
図１４は、電磁波発生装置１００Ｄの動作原理を示す概念図である。図１４は、図１１の断面図において、導波管１２０Ａや陰極１５０の付近を拡大したものである。図１４において、陽極本体１３１と陰極１５０との間にパルス状の高電圧が印加されると、図５と同様にして、導波管１２０Ａの内部に仮想陰極４２０が形成される。
【００６１】
仮想陰極４２０は時間的に生成と消滅を繰り返す。このため、導波管１２０Ａに入射される電子の多くは、陰極１５０と仮想陰極４２０との間で振動せずに、仮想陰極４２０を通過する。仮想陰極４２０を通過した電子は、再び反射板１６０と仮想陰極４２０との間の電界により加速され、反射板１６０を透過して新たな仮想陰極４２０Ａを形成する。反射板１６０を透過した電子は、仮想陰極４２０Ａが形成されると、仮想陰極４２０Ａの電位により減速される。このため、電子軌道４１０と同様に、電子は、電子軌道４１０Ａに示すとおり仮想陰極４２０と仮想陰極４２０Ａとの間で振動運動を行なう。反射板１６１Ａ、１６１Ｂを通り抜けた電子についてもそれぞれ同様に振動運動を行う。
【００６２】
陰極１５０と仮想陰極４２０との間の電子の振動で発生した電磁波は、反射板本体１６１と反射板フレーム１６２との間の間隙から、導波管１２０Ａの一方の端の方向に伝搬する。同様に、仮想陰極４２０と仮想陰極４２９Ａとの間の電子の振動で発生した電磁波や、仮想陰極４２０Ａと仮想陰極４２９Ｂとの間の電子の振動で発生した電磁波も、反射板本体１６１Ａと反射板フレーム１６２Ａとの間の間隙から、導波管１２０Ａの一方の端の方向に伝搬する。このようにして、複数の仮想陰極により発生した電磁波は、導波管１２０Ａ内部を一方の端に向けて伝搬し、合成されて放射される。電磁波発生装置１００Ｄでは、このような電磁波の合成が行われるため、電磁波発生装置１００に比べて高出力の電磁パルスを発生することができる。
【００６３】
以上の説明では、導波管１２０Ａの３箇所の反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂに反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂが挿入される例を示しているが、反射板挿入部は、３箇所でなくても良い。反射板挿入部は、１箇所以上であれば良く、例えば、反射板挿入部１２１のみであっても良い。また、例えば、反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂに加えて第４の反射板挿入部１２１Ｃを備えるなど、４以上の反射挿入部にそれぞれ反射板を挿入する構成であっても良い。反射板の枚数や直径については、出力を最大化する最適値がある。このため、反射板の枚数や直径は、電磁波発生装置１００Ｄに必要とされる出力の値や製造性を考慮して決定される。
【００６４】
電磁波発生装置１００Ｄでは、電磁パルス４００を発生する度に、陽極本体１３１と陰極１５０との間、反射板本体１６１と仮想陰極４２０との間、反射板本体１６１Ａと仮想陰極４２０Ａとの間、反射板本体１６１Ｂと仮想陰極４２０Ｂとの間等には繰り返し高電圧が印加される。また、陽極本体１３１、反射板本体１６１、１６１Ａ、１６１Ｂを透過して大電流の電子が振動する。このため、陽極本体１３１、反射板本体１６１、１６１Ａ、１６１Ｂは、数回程度電磁パルスを発生すると損傷する。
【００６５】
支持部１４０Ｂは、陽極本体１３１や反射板本体１６１、１６１Ａ、１６１Ｂのいずれかが損傷して電磁波発生装置１００Ｄで電磁パルスを発生できなくなることを回避するため、電磁波発生装置１００Ｄが電磁パルスを決められた回数発生させる度毎、すなわち陰極１５０に負の電圧が決められた回数加えられる度毎に、導波管１２０Ａに設置する陽極１３０、反射板本体１６１、１６１Ａ、１６１Ｂをそれぞれ異なるものにする。すなわち、支持部１４０Ｂは、電磁波発生装置１００Ｄが電磁パルスを決められた回数発生させる度毎に、導波管１２０Ａに設置する、回転軸Ｙ−ｙに平行に並んだ陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂの組を異なるものにする。
【００６６】
図１５は、電磁波発生装置１００Ｄの動作を示すフローチャートである。図１５において、電磁波発生装置１００Ｄは、最初に、真空ポンプ３００により、真空容器１１０内部の真空度を調整する（ＳＴ１１０）。なお、電磁波発生装置１００Ｄの内部を製造時に真空状態にして密封し、運用時には真空ポンプ３００を使用しない構成とすることも可能である。そのような構成においては、ＳＴ１１０のステップは不要であり、次のＳＴ１２０から動作を開始する。次に、支持部１４０Ｂは回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転して、一つの陽極１３０を導波管１２０の他方の端に設置する。また、支持部１４０Ｂは、陽極１３０と共に、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂについても、それぞれ一つの反射板を、反射挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂを通して導波管１２０Ａの内部に設置する（ＳＴ１２０）。
【００６７】
ＳＴ１２０により、回転軸Ｙ−ｙに平行に並んだ一組の陽極１３０および反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂが設置され、陰極１５０から電子ビームを生成可能となった状態で、陰極１５０と陽極１３０との間にパルス電圧を印加すると、電磁波発生装置１００Ｄは、電磁パルス４００を発生する（ＳＴ１３０）。
【００６８】
電磁波発生装置１００Ｄは、陽極１３０および反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを設置した後に、同じ陽極１３０で決められた繰返し回数だけ電磁波を発生したかしていないか、すなわち決められた繰返し回数だけ陽極１３０と陰極１５０との間にパルス電圧を印加したかしていないか（ＳＴ１４０）により異なる動作を行う。決められた繰返し回数だけ電磁波を発生していなければ（ＳＴ１４０でＮＯ）、電磁波発生装置１００Ｄは、ＳＴ１３０〜ＳＴ１４０を繰り返す。ＳＴ１４０で判断の基準となる繰返し回数は、実験等により決められる。繰返し回数は、電磁波発生装置１００Ｄで繰返し電磁パルス４００の発生を行い、陽極１３０や反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂのいずれかが損傷したときの電磁パルスの発生回数より少ない回数に設定される。
【００６９】
電磁波発生装置１００Ｄは、陽極１３０および反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを設置した後に、電磁パルスを決められた繰返し回数だけ発生した場合は（ＳＴ１４０でＹＥＳ）、支持部１４０Ｂが支持する陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂの組み合わせの全てを電磁パルスの発生に使用したか、使用していないかにより異なる動作を行う（ＳＴ１５０）。陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂの組み合わせの全てを電磁パルスの発生に使用した場合（ＳＴ１５０でＹＥＳ）、電磁パルスを発生可能な陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂの組合せは残ってないため、電磁波発生装置１００Ｄは、運用を終了する。陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂの組合せで電磁パルスの発生に使用してないものがある場合（ＳＴ１５０でＮＯ）、支持部１４０Ｂは、使用していない陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂの組合せを導波管１２０Ａに設置する（ＳＴ１６０）。電磁波発生装置１００Ｄは、ＳＴ１６０により、再び繰返し回数だけ電磁パルスを発生することが可能になる。
【００７０】
以上の説明では、支持部１４０Ｂは、陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂをそれぞれ複数、図４や図１３のように支持する構成となっている。しかし、実施の形態３においても、実施の形態１における図７のように、支持部１４０Ｂが、導波管１２０Ａの断面より大きな一つの反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂをそれぞれ支持するような構成であっても良い。また、支持部や反射板は、図９や図１０のように、反射板を直線状の反射板移動経路上を移動させる構成であっても良い。
【００７１】
以上のように、実施の形態３に係る電磁波発生装置は、真空容器１１０の内部に設置した、反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂを有する導波管１２０Ａに、支持部１４０Ｂが、真空容器１１０の中に備えられた陽極１３０および反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを共に設置しながら電磁パルスを発生する。導波管１２０Ａが設置されている真空容器１１０の内部は真空に保たれているため、導波管１２０の内部の真空度を損なうことなく、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂも反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂを移動することができる。このため、電磁パルスの発生により陽極１３０や反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂが損傷した場合であっても、損傷していない陽極１３０または、陽極１３０の損傷していない部分、損傷していない反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂまたは、反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂの損傷していない部分、を導波管１２０Ａに設置することで、さらに多くの電磁パルスを発生させることができる。
【００７２】
実施の形態４．
実施の形態４に係る電磁波発生装置について、図１６を用いて説明する。図１６は、この発明の実施の形態４に係る電磁波発生装置の構成を示す断面図である。
【００７３】
実施の形態３に係る電磁波発生装置においては、支持部１４０Ｂは、回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転し、導波管１２０Ａに設置する、平行に並んだ陽極１３０および反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂの組を、電磁波発生装置１００Ｄが繰返し回数だけ電磁パルスを発生する毎に異なるものに替えている。実施の形態３に係る電磁波発生装置においては、陽極１３０、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂは、それぞれ交換されるまでに同じ回数だけ電磁パルスを発生するために使用される。
【００７４】
しかし、電磁波発生装置１００Ｄが電磁パルスを発生する際に陽極１３０を透過する電子の電流に比べると、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを透過する電子の電流は弱いものとなる。このため、一般に、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂが損傷するまでに電磁波発生装置が発生する電磁パルスの数は、陽極１３０が損傷するまでに電磁波発生装置が発生する電磁パルスの数に比べて多い。このことから、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂについては、陽極１３０とは異なる頻度で、導波管１２０Ａに設置するよう支持部を構成しても良い。
【００７５】
図１６において、電磁波発生装置１００Ｅは、陽極１３０を複数支持する支持部１４０と、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂのそれぞれを複数支持する反射板支持部１４４とを備えている。その他の構成については、図１１に示した電磁波発生装置１００Ｄと同様である。また、支持部１４０は、実施の形態１において図４により説明したものと同様である。支持部１４０と反射板支持部１４４とは、それぞれ独立に動作する。
【００７６】
反射板支持部１４４は、金属ブラシ１４５により、導波管１２０Ａと同電位に保たれている。反射板支持部１４４は、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂをそれぞれ複数支持している。反射板支持部１４４に支持されている反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂや反射板本体１６１、１６１Ａ、１６１Ｂもまた、導波管１２０Ａと同電位に保たれている。反射板支持部１４４は、反射板１６０を反射板移動経路１４３上に、反射板１６０Ａを反射板移動経路１４３Ａ上に、反射板１６０Ｂを反射板移動経路１４３Ｂ上にそれぞれ支持している。反射板支持部１４４は、回転軸Ｙ−ｙの周りを回転することで、支持している複数の反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂそれぞれを反射板移動経路１４３、１４３A、１４３Ｂ上で移動させる。反射板支持部１４４は、回転軸Ｙ−ｙの周りを回転することで、支持している複数の反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂそれぞれを共に、反射板挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂを通して導波管１２０Ａの内部に設置する。
【００７７】
図１７は、電磁波発生装置１００Ｅの動作を示すフローチャートである。図１７において、電磁波発生装置１００Ｅは、最初に、真空ポンプ３００により、真空容器１１０内部の真空度を調整する（ＳＴ２１０）。なお、電磁波発生装置１００Ｅの内部を製造時に真空状態にして密封し、運用時には真空ポンプ３００を使用しない構成としても良いことは、他の実施の形態と同様である。次に、支持部１４０は回転軸Ｙ−ｙのまわりに回転して、一つの陽極１３０を導波管１２０の他方の端に設置する。また、反射板支持部１４４は、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂについて、それぞれ一つの反射板を、反射挿入部１２１、１２１Ａ、１２１Ｂを通して導波管１２０Ａの内部に設置する（ＳＴ２２０）。
【００７８】
ＳＴ２２０により陽極１３０および反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂが設置され、陰極１５０から電子ビームを生成可能となった状態で、陰極１５０と陽極１３０との間にパルス電圧を印加すると、電磁波発生装置１００Ｅは、電磁パルス４００を発生する（ＳＴ２３０）。
【００７９】
電磁波発生装置１００Ｅは、陽極１３０を設置した後に、同じ陽極１３０で決められた繰返し回数だけ電磁波を発生したか（ＳＴ２４０）により異なる動作を行う。決められた繰返し回数だけ電磁波を発生していなければ（ＳＴ２４０でＮＯ）、後述のＳＴ２７０以下の通り動作する。
【００８０】
電磁波発生装置１００Ｅは、陽極１３０を設置した後に、電磁パルスを決められた繰返し回数だけ発生した場合（ＳＴ２４０でＹＥＳ）、支持部１４０が支持する陽極１３０の全てを電磁パルスの発生に使用したか、使用して無いかにより異なる動作を行う（ＳＴ２５０）。陽極１３０の全てを電磁パルスの発生に使用した場合（ＳＴ２５０でＹＥＳ）、電磁パルスを発生可能な陽極１３０は残ってないため、電磁波発生装置１００Ｅは、運用を終了する。陽極１３０で電磁パルスの発生に使用してないものがある場合（ＳＴ２５０でＮＯ）、支持部１４０は、使用していない陽極１３０を導波管１２０Ａに設置する（ＳＴ２６０）。
【００８１】
電磁波発生装置１００Ｅは、反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを設置した後に、同じ反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂで、反射板に対して決められた繰返し回数（以後、反射板用繰返し回数と呼ぶ）だけ電磁波を発生したか（ＳＴ２７０）により異なる動作を行う。反射板用繰返し回数だけ電磁波を発生していなければ（ＳＴ２７０でＮＯ）、そのままＳＴ２３０に戻り、ＳＴ２３０以下の動作を繰り返す。
【００８２】
反射板用繰返し回数だけ電磁波を発生した場合（ＳＴ２７０でＹＥＳ）、電磁波発生装置１００Ｅは、反射板支持部１４４が支持する反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂの全てを電磁パルスの発生に使用したか、使用して無いかにより異なる動作を行う（ＳＴ２８０）。反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂの全てを電磁パルスの発生に使用した場合（ＳＴ２８０でＹＥＳ）、電磁パルスを発生可能な反射板は残ってないため、電磁波発生装置１００Ｅは、運用を終了する。反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂで電磁パルスの発生に使用してないものがある場合（ＳＴ２８０でＮＯ）、支持部１４４反射板支持部１４４は、使用していない反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂを導波管１２０Ａに設置し（ＳＴ２９０）、ＳＴ２３０以下の動作を繰り返す。
【００８３】
以上の説明では、反射板支持部１４４は、反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂをそれぞれ複数、図４や図１３のように支持する構成となっている。しかし、実施の形態４においても、実施の形態１における図７のように、反射板支持部１４４が、導波管１２０Ａの断面より大きな一つの反射板１６０、１６０Ａ、１６０Ｂをそれぞれ支持するような構成であっても良い。また、反射板支持部や反射板は、図９や図１０のように、反射板を直線状の反射板移動経路上を移動させる構成であっても良い。
【００８４】
以上のように、実施の形態４に係る電磁波発生装置では、実施の形態３に係る電磁波発生装置に対して、陽極１３０を支持する支持部１４０と反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂを支持する反射板支持部１４４とを別の構成とした。この構成により、実施の形態４に係る電磁波発生装置では、陽極１３０を交換する頻度と反射板１６０、１６０Ａ、１０６Ｂを交換する頻度を異なるものとすることができる。このため、真空容器１１０の内部に備える反射板の数を減らすことが可能になり、電磁波発生装置の規模が大きくなることを防ぐことができる。
【符号の説明】
【００８５】
１００  電磁波発生装置、１１０、１００Ａ  真空容器、１１１、１１１Ａ  透過窓、１２０、１２０Ａ  導波管、１２１、１２１Ａ、１２１Ｂ  反射板挿入部、１３０、１３０Ａ、１３０Ｂ  陽極、１３１、１３１Ａ、１３１Ｂ  陽極本体、１３２、１３２Ａ、１３２Ｂ  陽極フレーム、１４０、１４０Ａ、１４１Ｂ  支持部、１４１、１４５  金属ブラシ、１４１Ａ  金属リボン、１４２、１４２Ａ  陽極移動経路、１４３、１４３Ａ、１４３Ｂ  反射板移動経路、１４４  反射板支持部、１５０  陰極、１５１  筐体、１６０、１６０Ａ，１６０Ｂ  反射板、１６１、１６１Ａ、１６１Ｂ  反射板本体、１６２、１６２Ａ、１６２Ｂ  反射板フレーム、１６３、１６３Ａ、１６３Ｂ  金属ワイヤ、２００  高電圧パルス発生装置、３００  真空ポンプ、４００  電磁パルス、４１０  電子軌道、４２０  仮想陰極。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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