(57)【要約】【課題】マグネトロンを提供する。【解決手段】陰極１とベイン３を備える陽極２とを有するマグネトロンは、絶縁表面４を有し、該表面は、陰極と対面し、陰極でのスパッタリングによる陰極からの材料を受け取る。導電体７は、そのように堆積した膜の抵抗を測定することを可能にし、膜の厚み及びマグネトロンの寿命の指標を与える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陰極に対して露出されていて、作動中に前記陰極から失われる材料を受け取る絶縁表面を含むマグネトロン。
【請求項２】
前記絶縁表面は、陽極空洞の後部に位置していることを特徴とする請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記絶縁表面上に堆積した膜の抵抗を測定する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記抵抗測定手段は、前記絶縁表面を通って延びる導電体を含むことを特徴とする請求項３に記載のマグネトロン。
【請求項５】
前記絶縁表面は、セラミック材料の区域によって形成されることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記セラミック材料は、アルミナであることを特徴とする請求項５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】
全ての真空管は、陰極上の電子放出物質が蒸発又はスパッタリングによって完全に失われると、その寿命に達する。マグネトロン及び他の交差ビーム管以外の全ての真空管は、蒸発によってその活性陰極材料を主に損失する。蒸発は、稼働レベルではなく陰極が作動する温度に完全に依存し、従って、陰極温度で既知であれば、装置の寿命を殆どのユーザが十分正確に予測することができる。マグネトロン及び同様の管の寿命は、陰極材料が主にスパッタリングによって失われるので、予測することが困難である。
【０００３】
スパッタリングとは、陰極材料がイオン衝撃によって失われることを意味する。イオンは、真空エンベロープ及び陰極材料から蒸発するガス原子と電子との衝突により、マグネトロン及び他の真空管において作り出される。陰イオンは、真空装置の陽極部に引き付けられ、陽イオンは、陰極に向って加速されて材料の損失を引き起こすことになる。マグネトロンは、他の真空装置よりもスパッタリングによって非常に大きな陰極損傷を受け、その理由は、陰極が、イオンが生じる可能性が高い区域の中心に配置され、原子をイオン化するより多くの電子を意味する電流密度が、ビーム管よりも高く、陰極が、同等のビーム管のものに比べて大きく、かつ蒸発のためのガスの供給源であり、真空容積が同等のビーム管よりも非常に小さく、そのために残留ガス密度が高いことになるからである。
【０００４】
スパッタリングの速度は、装置処理の品質と（より高い温度でより長く処理することによって残留ガスレベルを低減することができる）、電力定格と（陰極電流がより多いことは、イオン化を引き起こすことができるより電子が多いことを意味する）、真空エンベロープの温度と（その温度を上昇させるとガスレベルが増大することになるので）、入力及び出力条件と、障害イベントと（局所過熱を引き起こし、従ってガス生成の可能性があるアーク放電のような）に依存する。
マグネトロンは、時々刻々異なる電力出力で用いられることが多く（例えば、医用線形加速器に用いられると、異なる治療タイプに非常に異なる電力レベルが要求され、表面の癌は、低電力を必要とし、Ｘ線治療は、高電力を必要とする）、これが、使用中の稼働温度の変動及び処理におけるあらゆる変動と相まって、寿命を可変的で予測不能にする。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
マグネトロンは、レーダ、医用線形加速器、及び一部の産業処理におけるマイクロ波供給源として用いられる。これらの全てにおいて、ユーザは、予定外の停止時間を低減するために予防保守を実行する必要がある。機器故障の危険性を最小限にするために、ユーザは、寿命が制限された品目をそれらが故障する直前に交換したいであろう。これを行うために、寿命は、異なる作動条件及び管の履歴に関わりなく予測可能にする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、陰極に対して露出されている、作動中に前記陰極から失われる材料を受け取る絶縁表面を含むマグネトロンを提供する。
表面上に収集される材料は、陰極からの累積損失に関連し、例えばそれに比例することになり、マグネトロンの寿命の終了を推定することが可能になる。
ここで、本発明を実施する方法を一例として添付図面を参照して以下に詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
全ての図面を通して、同じ参照符号が同じ部分に与えられている。
図１を参照すると、マグネトロンは、陰極１とベイン３を有する陽極２とを含む。マグネトロンの内部は真空であり、陰極は、高い負電位で維持されている。磁極片（図示せず）は、磁場を軸線方向に提供する。
本発明により、陰極１の方を向いてその視線上にあるセラミックディスク４が、１つの陽極空洞５の後部に取り付けられる。ディスクは、陽極壁に形成された開口部の内部にろう付けされた合金のスリーブ６に取り付けられる。リード７が、セラミックディスクを通って延びている。ディスクの周囲は、金属化されてスリーブの内部にろう付けされる。従って、陽極における真空の完全性が維持される。
【０００８】
マグネトロンの使用において、陰極材料は、陰極からスパッタされ、陽極、磁極片、ベイン、及びそれが陰極に露出されるのでセラミックディスク４まで直線的に移動することになる。セラミックディスク上に落ちる陰極材料は、導電膜を形成することになる。スパッタされた材料は、ニッケル又はモリブデンのような陰極母材とバリウム及びストロンチウム及び／又はその酸化物のような活性物質との混合物であることになる。スパッタされた材料は、その抵抗がスパッタされた材料の厚みに反比例することになる導電膜を表面上に形成することになる。この膜の抵抗は、セラミックディスクの中心にあるリードを通じて測定され、リードとスリーブ６（又は、マグネトロンの外部のいずれかの点）の間の抵抗を測定する。残存寿命が常に既知であるように、堆積した膜の抵抗を使用して、スパッタされた材料の量を継続的にモニタすることができる。抵抗測定値は、マグネトロンの寿命の終了に対応させるために、実験によって見出された基準値と比較される。
【０００９】
陰極がその寿命の最後までに失う材料の量は公知であり、すなわち、多数のマグネトロンが検査され、モニタされた抵抗値は、同じく寿命指標であるダイオード放出の損失と比較され、寿命の最後における抵抗値が記録されている。基準値を生成するために、いずれかの時点で抵抗を測定し、その時点でマグネトロンを開放して陰極からの材料の損失を測定することも可能であろう。顧客は、次に、交換を計画することができる。
【００１０】
セラミックディスク４は、空洞の背部付近に位置決めされるので、それは、電界に露出されないことになる。中心導電体とそれが着座する陽極におけるアパーチャとは、リードが何らかのＲＦを捕捉することを遮断する同軸線として作用する。
他の利点は、製造業者による初期検査でスパッタリング速度を測定することができ、処理障害の早期警告を与えることができると考えられること、及び過度のスパッタリングを引き起こして寿命を短くすると考えられるあらゆる機器障害を見ることができることである。ユーザは、作動条件がマグネトロン１の寿命にいかに影響するかを判断することができる。摩耗及び摩耗速度は、管の作動中、待機中、又は予備として保管中に継続的にモニタすることができる。本発明は、マグネトロンの全ての周波数、電力レベル、及び使用に適用可能であるが、５ＧＨｚよりも高いような高周波数で作動するマグネトロンには、そのサイズが小さいために組み込むことがより困難であろう（可能ではあるが）。
【００１１】
上述の実施形態では、ディスクは、直径３ｍｍとすることができる。セラミック材料は、アルミナとすることができる。セラミックディスクは、モリブデン／マンガン塗料で塗装され、次に、塗料がセラミックに結合して高温半田を用いて半田付けすることができる表面を与えるように、高温（例えば、１６００℃）でそれらを焼成することができる。スリーブの材料は、コバールか、又はセラミックディスクと同じ熱膨張を有し、従って、ディスクに容易に接合することができる類似合金とすることができる。リード７は、金属化層を孔の周囲でディスク表面に焼結することにより、ディスクに密封することができる。リードは、次に、金／銀／銅／ニッケル半田を用いて金属化層にろう付けすることができる。
【００１２】
勿論、本発明の範囲から逸脱することなく変形が可能である。すなわち、セラミック以外の種類の絶縁材料を用いることができる。絶縁材料は、スパッタされた材料を収集するために陰極の視線内のどこにでも配置することができる。絶縁体が透明で、これを通して陰極を見ることができる場合（陰極は、典型的には７５０℃から１０００℃の間で作動され、従って、赤く輝くであろう）、光透過率の低減もスパッタされる材料膜の尺度として用いることができると考えられる。本方法は、しかし、陰極の温度及び従ってその輝度が、入力条件だけでなく、堆積したスパッタされた材料によって変化することになる陰極を囲む陽極の反射率にも依存するという欠点がある。陰極の反射率も、スパッタされた材料によって変化することになる。
【００１３】
図２及び図３を参照すると、第２のマグネトロンは、孔及びスロット型のものである。空洞の１つは、スリーブ６に取り付けられるセラミックディスク４を収容するために貫通している。陽極と同じ膨張係数を有する別のスリーブ８は、陽極に及びスリーブ６にろう付けされ、真空気密接続を生成するために、スリーブ６には、次に、セラミックディスク４がろう付けされる。セラミックディスクの構成、配置、及び作動は、第１の実施形態に対するものと同じである。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】空洞がベインによって形成された本発明による第１のマグネトロンを通した軸線方向略断面図である。
【図２】空洞が孔−スロット型のものである本発明による第２のマグネトロンの陽極を通した軸線方向略断面図である。
【図３】図２に示すマグネトロンの一部の拡大図である。
【符号の説明】
【００１５】
１  陰極
２  陽極
３  ベイン
４  絶縁表面
７  導電体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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