(57)【要約】【課題】  マイクロ波管では、コレクタの電位を相互作用部の電位よりも低くすることでその効率を上げることができる。しかし、コレクタと相互作用部との電位差により相互作用部に引き戻されてしまう電子があるので効率低減の効果も制限される。【解決手段】  中心部に電子ビーム通過孔８を設けた相互作用部５と、電子ビーム通過孔８の管軸の延長部に設けた相互作用部５からの電子を収集（回収）するコレクタ電極１と、このコレクタ電極１の外壁と相互作用部５の外壁とを支持する絶縁支柱３とで構成されたコレクタ構体で、電子ビームが通過する管軸近傍のコレクタ電極１の外壁の一部を突出させ、この突出部２に対向する相互用部５の外壁周辺を窪ませ、相互作用部５からの電子の一部をコレクタ電極１の突出部２で捕捉するようにした。【選択図】          図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心部に電子ビームの通過孔を設けた高周波作用部と、この高周波作用部と対向して設けられ、内部に電子ビームが通過する空洞を持ち、電子ビームの電子を回収するコレクタ電極と、このコレクタ電極の外壁と前記高周波作用部の外壁とを支持する絶縁支柱とを備え、電子ビーム通過経路近傍の前記コレクタ電極の外壁の一部を突出させ、この突出部に対向する前記高周波作用部の外壁周辺を窪ませ、高周波作用部からの電子の一部をコレクタ電極の前記突出部に取り込んだことを特徴とするマイクロ波管コレクタ構体。
【請求項２】
高周波作用部には電子ビーム集束用の磁石が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のマイクロ波管コレクタ構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、進行波管、ジャイロトロン等のマイクロ管において、電磁波との相互作用を行った後の電子ビームの電子を回収するコレクタ構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波管は、電子銃部より電子ビームを発射し、高周波作用部においてマイクロ波を増幅または発振させ、出力窓よりマイクロ波を取り出す。そして相互作用を終えた電子ビームをコレクタに衝突させることで回収するという構造をとっている。この場合、コレクタの電位を高周波作用部よりも低い電位で動作させることで、コレクタにおける電子ビーム回収における消費電力を低減させてマイクロ波管の効率を向上させる技術が知られている。
【０００３】
例えば、特開平６−１５０８３７号公報図１にはコレクタ構体で発生する２次電子が高周波作用部の方向に戻るのを防止したマイクロ波管のコレクタ構体が開示されている。特開平６−１５０８３７号公報図１において、１は真空外囲器、２及び３はコレクタ電極、４及び５はセラミック製支持体、６及び７は副コレクタ電極、８は高周波作用部である。
【０００４】
特開平６−１５０８３７ではコレクタ電極のビーム上流側に、そのコレクタ電極と同電位又は低い電位の副コレクタ電極を設けて効率の良いコレクタ構体としている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６ー１５０８３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
コレクタの電位を高周波作用部（相互作用部）よりも低い電位で動作させることで効率を向上させる場合においても、電子ビームの中にはコレクタに衝突する前に相互作用部に衝突する電子も存在する。この相互作用部に衝突する電子が多くなるほど消費電力が増大し、マイクロ波管の効率は低下する。また、コレクタの電位を相互作用部の電位よりも低くすると、コレクタと相互作用部との間に大きな電位差が存在することになる。この電位差により、電子の電荷がマイナスであることから、相互作用を終えてコレクタに向かった電子ビームの一部は相互作用部側に戻されるような力を受ける。
【０００７】
すなわち、電子ビームの中でもマイクロ波との相互作用で、ほとんど運動エネルギーを失ったような電子は電位差による力により相互作用部側に引き戻されてしまい、相互作用部に衝突する。結果、コレクタの電位を相互作用部の電位よりも低くすることでマイクロ波管の効率を上げることはできるが、一方でコレクタと相互作用部との大きな電位差により相互作用部に引き戻されてしまう電子が多ければ、効率向上の効果が減少してしまうと言う問題があった。
【０００８】
この発明は上記のような問題点を解消するためになされたもので、コレクタ（コレクタ電極）の電位を相互作用部よりも低い電位で動作させる場合であっても電子ビーム回収における消費電力を低減させて、マイクロ波管の出力電力や消費電力を向上させるコレクタ構体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係るコレクタ構体は、中心部に電子ビーム通過孔を設けた高周波作用部と、この高周波作用部と対向して設けられ、内部に電子ビームが通過する空洞を持ち、電子ビームの電子を回収するコレクタ電極と、このコレクタ電極の外壁と高周波作用部の外壁とを支持する絶縁支柱とを備え、電子ビーム通過経路近傍のコレクタ電極の外壁の一部を突出させ、この突出部に対向する高周波作用部の外壁周辺を窪ませ、高周波作用部からの電子の一部をコレクタ電極の突出部に取り込んだことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係るコレクタ構体は、中心部（管軸）に電子ビームの通過孔を設けた高周波作用部と、この高周波作用部と対向して設けられ、内部に電子ビームが通過する空洞を持ち、電子ビームの電子を回収（収集）するコレクタ電極と、このコレクタ電極の外壁と高周波作用部の外壁とを支持（保持）する絶縁支柱とを備え、電子ビーム通過経路近傍のコレクタ電極の外壁の一部を突出させ、この突出部に対向する高周波作用部の外壁周辺を窪ませ、高周波作用部からの電子の一部をコレクタ電極の突出部に取り込んだので、相互作用部に衝突するはずの電子をコレクタ電極で回収できるのでマイクロ波管の出力電力や消費電力の効率を向上させることが出来る。
【００１１】
また、コレクタ電極内部に入りきらない電子の一部をコレクタ電極外壁で回収することになるため、コレクタ電極入口側（上流側）において、衝突電子が集中することによるコレクタ電極の経時劣化を低減できると言う利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
実施例１．
以下、この発明の最良の形態を実施例１で説明する。図1はこの発明のコレクタ構体の構成を示す断面図である。図において、１は電子銃などから放たれた電子を収集回収するコレクタ電極、２はコレクタ電極１の外壁に設けられた突出部（突起物）、３はセラミックなどで構成された絶縁体の支柱（絶縁支柱）、４は電子を集束させる磁石、５は電子銃部などからの電子の遅波回路を形成する相互作用部（高周波作用部）、６は相互作用部５に設けられた窪み、７はコレクタ電極１に設けられた空洞（中空穴）、８は相互作用部５の中心に設けられた電子の通過孔である。なお、相互作用部５とコレクタ電極１とはそれらの外縁部で絶縁支柱３で支持されており、さらに外囲器（図示せず）で覆われている。
【００１３】
次に動作について説明する。図２は図１で示したコレクタ構体内を通過する電子の流れの軌道を説明する図である。図２において９及び９０は電子ビーム（電子の流れ）である。まず、電子銃部（図示せず）で発生した電子ビーム９はその進行方向（下流側）にあたる遅波回路のような相互作用部５で集束される。相互作用部５には電子ビーム９が発散しないように磁石（電子ビーム集束用磁石）４が設置されている。
【００１４】
電子ビーム９は相互作用部５を通過すると磁石４の磁界による抑制が無くなり発散しながらコレクタ電極１に衝突する。ここでコレクタ電極１と相互作用部５との電位差が大きいと、発散による力と電位差による力で電子ビーム９の一部はコレクタ電極１には到達せず、相互作用部５に衝突する。そのため、コレクタ電極１の外壁に突出部２を設け、本来相互作用部５に衝突する電子がコレクタ電極１の突起部２に衝突するようにする。また、コレクタ電極１に突出部２を設けたことにより相互作用部５とコレクタ電極１間の間隙（距離）が小さくなることによる放電対策として、コレクタ電極１の突出部２に対向する相互作用部５の外壁周辺に窪み６を設ける。
【００１５】
以上の構成にすることにより、相互作用部５の通過孔８から発散した電子ビーム９はコレクタ電極１の空洞（中空穴）７に到達するがその一部の電子ビーム９０はコレクタ電極１の突出部２で捕捉される。
【００１６】
図３は突出部２を設けない場合のコレクタ構体（相互作用部を含むコレクタ電極）における電子ビームの軌道を説明する図である。図３に示すコレクタ構体では高周波作用部とコレクタ（コレクタ電極）との電位差により電子の一部が反転して高周波作用部に衝突してしまう。対して、図２に示すように突出部２及び放電対策の窪み（凹み）６を設けることで高周波作用部に衝突してしまうはずの電子ビームが電子ビーム９０としてコレクタ電極１に到達することができる。
【００１７】
以上のようにコレクタ電極１の外壁部に突出部２を設けることにより、本来相互作用部５に衝突するはずの電子をコレクタで回収できることになり、マイクロ波管の効率を大幅に改善することが出来る。
【００１８】
また、相互作用部５に設置された磁石４を電磁石としたり、磁石４を変更して磁束を調整することにより、相互作用部５に設けた窪み６と突出部２との間隙に修正が生じた場合でも捕捉する電子ビーム９０の取り込み調整が可能であり、また最適な放電対策レベルを設定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明のマイクロ波管コレクタ構体の断面図。
【図２】この発明の電子ビームの軌道を説明する図。
【図３】コレクタ構体の電子ビームの軌道を説明する図。
【符号の説明】
【００２０】
１コレクタ電極、２  突出部（突起物）、  ３絶縁支柱、  ４  磁石（電子ビーム集束用磁石）、  ５  相互作用部（高周波作用部）、  ６窪み（窪み部）、  ７  空洞（中空穴）、  ８  通過孔、  ９  電子ビーム、  ９０電子ビーム（捕捉された電子ビーム）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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