(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
共鳴空洞を有し、縦軸の回りでカソード（１）と同軸に配置されたアノード（２）と、１つの発振器モードのエネルギーを受取ると共に同軸導波管モードで前記１つの発振器モードのエネルギーを送り、別の発振器モードのエネルギーを受取ると共に円筒導波管モードで前記別の発振器モードのエネルギーを送るように構成されている同軸ライン（１５）であって、前記共鳴空洞から同軸方向に結合されたエネルギーを受取るように配置されている前記同軸ライン（１５）を含む出力手段と、少なくとも前記円筒導波管モードでのエネルギーの前方への伝達を減少させる手段と、を備えていることを特徴とする磁電管であって、
少なくとも前記円筒導波管モードでのエネルギーの前方への伝達を減少させる前記手段が、外部導体（１６）に延びている少なくとも１つの軸方向に長いスロット（１７、１８）を有している前記同軸ライン（１５）を含み、前記円筒導波管モードのエネルギーが前記軸方向に長いスロット（１７、１８）を介して前記同軸ライン（１５）外部に結合されることを特徴とする磁電管。
【請求項２】
前記少なくとも１つのスロット（１７、１８）の位置に設置され、前記スロット（１７、１８）により放射されたエネルギーを吸収する放射エネルギー吸収材料（１９）を含む請求項１に記載された磁電管。
【請求項３】
前記吸収材料（１９）は炭素を含浸された有孔アルミナである請求項２に記載の磁電管。
【請求項４】
前記１つの発振器モードはπモードであり、前記別の発振器モードはπ−１モードである請求項１から３のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【請求項５】
前記同軸導波管モードはＴＥＭモードであり、円筒導波管モードはＴＥ11モードである請求項１から４のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【請求項６】
前記別の発振器モードから前記共鳴空洞の方へエネルギーを反射させる軸方向に長い少なくとも１つの反射スリット（２３、２４）を前記出力手段に含む請求項１から４のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【請求項７】
前記少なくとも１つの反射スリット（２３、２４）の一つは、前記共鳴空洞と前記アノード（２）に近い同軸ライン（１５）の端部の間の領域に部分的に又は全面的に設置されている請求項６に記載の磁電管。
【請求項８】
前記少なくとも１つの反射スリット（２３、２４）の一つは前記同軸ライン（１５）の外部導体面（１６）に設置されている請求項６又は７に記載の磁電管。
【請求項９】
前記少なくとも１つの反射スリット（２３、２４）の一つは前記同軸ライン（１５）の内部導体（１４）に設置されている請求項６，７又は８に記載の磁電管。
【請求項１０】
前記内部導体（１４）の前記反射スリット（２３、２４）の一つはそこを通って延びている請求項９に記載の磁電管。
【請求項１１】
長く延びており、交差する２つの反射スリット（２３、２a）を内部導体(１４)の内部に含んでいる請求項１０に記載の磁電管。
【請求項１２】
前記同軸ライン(１５)は導波管にエネルギーを送るように配置されている請求項１から１１のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【請求項１３】
前記同軸ライン(１５)はＴプローブ(２０)で終わる請求項１２に記載の磁電管。
【請求項１４】
前記同軸ライン(１５)は、少なくとも前記導波管から円筒導波管モードの前記アノード(２)へ反射するエネルギーの前記同軸ライン(１５)に沿う伝達を減少させる不連続点(２２)を備えている請求項１２又は１３に記載の磁電管。
【請求項１５】
前記カソードの導線が設置される前記アノード（２）の端部から軸方向に結合された前記別の発振器モードのエネルギーを受取ると共に円筒導波管モードで前記別の発振器モードのエネルギーを送るように配置された第２同軸ライン（２５）を備えている請求項１から１４のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【請求項１６】
少なくとも１つの軸方向に長いスロット（２８、２９）を備え、このスロットを経てエネルギーが前記第２の同軸ライン（２５）から結合される請求項１５に記載の磁電管。
【請求項１７】
前記少なくとも１つのスロット（２８、２９）は前記第２の同軸ライン（２５）の前記外部導体（２７）に設置されている請求項１６に記載の磁電管。
【請求項１８】
前記少なくとも１つのスロット（２８、２９）を経て前記第２の同軸ライン（２５）から結合されたエネルギーを受取るように配置された放射エネルギー吸収材料（３０）を含んでいる請求項１７に記載の磁電管。
【請求項１９】
前記吸収材料（３０）は炭素を含浸した有孔アルミナである請求項１８に記載の磁電管。
【請求項２０】
前記第２の同軸ライン（２５）に少なくとも１つの軸方向に長い反射スリットを備え、前記別の発振器モードからのエネルギーを前記共鳴空洞の方へ反射する請求項１５から１９のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【請求項２１】
前記アノード（２）はλ／２以上の軸長を有し、ここでλは作動波長である請求項１から２０のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【請求項２２】
前記磁電管はＸ帯域のライナック磁電管である請求項１から２１のいずれか１の請求項に記載の磁電管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は磁電管に関し、より詳細には、高出力レベルで作動する磁電管に関するが、これに限定されるものではない。
【背景技術】
【０００２】  １つの公知な磁電管設計では、中央の円筒カソードはアノード構造により囲まれており、アノード構造は、通常、内面から内側に延びる複数のアノードのベーンを支持する伝導シリンダを備えている。動作の間、磁界が円筒構造の縦軸に平行な方向に加えられ、カソードとアノードの間の電界と共に、カソードにより放射された電子に作用し、共鳴を発生させると共にＲＦエネルギーを発生させる。磁電管は、カソードのベーンにより規定された空洞の間での結合により幾つかの振動モードを支持することができ、出力周波数及び電力に変化を与える。磁電管を特定の動作モードに強いるために使用される１つの技術は、ストラップするものである。通常、必要とされるモードであるπモードの動作を得ると共に維持するため、代わりのアノードのベーンがストラップにより一緒に接続される。通常、２つのストラップはアノードの各端部又は別の配列で配置され、例えば、アノードの一端部に３個のストラップがあり、他端部になくてもよい。【０００３】  振動モードを選択するための別のアプローチでは、磁電管は、π−１モードの周波数がカットオフ以下となるように設計されている。磁電管は非常に早くカットオフレベルとなり、所望しないモードで発生した不十分な電力があり、そうでなければ、主に所望したモードからの電力損失となるであろうかなりの振動を生み出すようになっている。
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかし、幾つかの磁電管では、ストラップの使用にも拘らず、所望のπモード及び所望しないπ−１モードでも振動が同時に起こり、周波数が不安定となり、電力がπモードからπ−１モードへ損失されることがある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、特に、１ＭＷ又はそれ以上の高電力レベルで作動する磁電管、及び要求のモード分離を達成するのが困難な長いアノードを有する磁電管に適用可能である。本発明はまた、これらの特徴を有しない他の磁電管にも都合よく使用可能である。
【０００６】  本発明によれば、共鳴空洞を有し、縦軸の回りでカソードと同軸に配置されたアノードと、１つの振動モードでエネルギーを受取ると共に同軸導波管モードとしてそれを送り、別の振動モードでエネルギーを受取ると共に円筒導波管モードとして送るように構成された同軸ラインを含む出力手段と、少なくとも円筒導波管モードでエネルギーの前方への伝達を減少させる手段とを備えた磁電管を提供する。
【０００７】  本発明の使用は、所望のモードのエネルギーに加えて所望しない発振器モードのエネルギーを共鳴空洞から取り除かせ、その後に、所望のモードのエネルギーから分離させる。したがって、磁電管内の所望しない発振モードの電力は減少され、所望のモードでの操作を向上させるのに役立ち、周波数の安定性及び電力出力を改善する。特に、本発明は、アノードが長い場合、例えば、アノードが、λが作動波長である半波長以上の軸方向長さを有する場合、有利に適用される。そのような長いアノードにとって、アノードの端部での伝統的なストラップは要求されたモード分割を維持するのに効果がないことがある。さらに、長いアノードが高電力レベルを達成させるので、本発明がない場合には、かなりの量のエネルギーが所望しない発振器モードに存在し、所望のモードの電力出力を減少させるであろう。
【０００８】  本発明は、異なる設計の磁電管で有利に使用されてもよく、例えば、アノードはベーンタイプである必要はない。
【０００９】  好ましくは、電力は軸方向の磁電管から結合される。これは対称出力を与える。１つの配列では、円筒状の壁はアノードの端部に配置され、指状のものが壁と代わりのアノードのベーンの間に広く、πモードを引き出させる。
【００１０】
好都合にも、同軸ラインはその外部導体を通して少なくとも１つの軸方向に長いスロットを有し、このスロットを介して円筒の導波管モードのエネルギーは同軸ライン外部に結合される。同軸の導波管モードでは、電圧は放射状であり、電流は軸方向に進み、円筒の導波管モードでは、電流は周辺にある。したがって、軸方向に長いスロットの使用は、同軸の導波管モードにおいて電力伝達と干渉しないが、円筒の導波管モードの電流を遮るであろう。好都合にも、放射線吸収材料は前記少なくとも１つのスロットに配置され、スロットにより放射されたエネルギーを吸収する。１つのスロットだけが供給されてもよいが、外部導体の回りに等距離で配置されていると共に軸に沿って同一位置に配置された４つが特に良好な性能を与えることが分かった。１つの実施例では、吸収材料は炭素を含浸した有孔アルミナである。長いスロットはより大きいエネルギー吸収を与える傾向があり、大量の吸収材料はより大きな吸収性能を与えるために使用されてもよい。
【００１１】  好ましくは、前記１つの発振器モードはπモードであり、前記別の発振器モードはπ−１モードである。また、同軸の導波管モードはＴＥＭモードであり、円筒導波管モードはＴＥ11であることが望ましい。同軸ラインの寸法はそれがこれらの導波管モードの両方を支持するように選択される。ＴＥ11モードにとって、カットオフ波長は、πに内部導体の直径と外部導体の内径とを掛けたものに等しく、カットオフ波長は自由空間波長に等しいか又はそれ以上である。
【００１２】  有利な実施例では、前記別の発振器モードからエネルギーを反射し、共鳴空洞の方に戻る出力手段に少なくとも１つの軸方向に長い反射溝を含んでいる。したがって、円筒導波管モードのエネルギーは共鳴空洞に戻って結合されている。反射溝は、電流が軸方向に流れるＴＥＭモードで送信される時にπモードに影響を及ぼさない。しかし、π−１モードは、反射溝又は溝により影響を及ぼされる周辺電流を有するＴＥ11モードの同軸ラインに結合する。溝の長さ及び位置を適当に選択することにより、幾つかのＴＥ11モードは、溝の結合構造により決定される相及び大きさで同軸ラインに沿った逆方向に反射され、アノードでのπ−１モードへのその結合を増加させる。これはπ−１モードの負荷を増加させ、磁電管の動作をより安定させ、広範囲の入力条件上でそれを動作させ、出力及び入力条件をより許容させる。
【００１３】  反射溝又は溝は、同軸ラインの外部導体、内部導体又は両方にあってもよい。溝は同軸ラインの内部導体にあり、１つの好適な配列では、溝は内部導体を通って長く、すなわち、それは１表面から他の表面に延びている。好都合にも、内部導体には両方がそこから延びて遮る２つの反射溝がある。１つの実施例では、反射溝又は溝は、一部分又は全体が共鳴空洞とアノードに最も近い同軸ラインの端部の間の領域に位置するように配置されてもよい。
【００１４】  本発明による磁電管は同軸ラインがエネルギーを送るように配列された導波管を備えていてもよい。同軸ラインは、別のタイプの終端が適当であるが、Ｔプローブで終わってもよい。
【００１５】  好ましくは、同軸ラインは、円筒モードのアノードの方へ戻る導波管から反射されたエネルギーの同軸ラインに沿った伝送を少なくとも減少させる不連続点を備えている。したがって、同軸ラインはその長さに沿って必要な大きさにされ、同軸及び円筒両方の導波管モードを支持するが、その寸法は終端で変化し、円筒の導波管モードにおいて反対方向のエネルギーの伝達を遮るようになっている。
【００１６】  本発明による１つの磁電管では、同軸ラインは、ＴＥＭ及びＴＥ11モードの両方が、例えば、共存できるように設計されている。同軸ラインから導波管への遷移が完全でない場合、幾つかのＴＥＭ電力は遷移により反射され、遷移の非対称形状のため、ＴＥ11モードへ変換され、反対方向に送られ、同軸ラインに沿って磁電管のアノードの方へ戻る。エネルギー吸収材料が配列され、円筒のモードで電力を遮る磁電管では、反射された出力電力はまた減衰材料に吸収されるかもしれず、材料を加熱させると共に磁電管の全体効率を減少させる。しかし、不連続点の包含は、それが不連続点で再度反射し、前方方向の出力に沿って伝達される時、円筒のモードの電力を防止し、同軸ラインに沿って反対方向に伝達される。好ましくは、不連続点は放射エネルギー吸収材料と遷移の間に配置されている。したがって、吸収材料は、ガスを放出し、磁電管の寿命を潜在的に破壊又は減少するような程度まで、磁電管の出力電力により加熱されるのを防止される。
【００１７】  特に、本発明は、高出力の磁電管、例えば、Ｘ帯域のライナック磁電管を使用するのに好都合である。
【００１８】  本発明が行われてもよい１つの方法は、添付した図面に関連した例示の方法により行われてもよい。
【発明を実施するための形態】
【００１９】  図１を参照すると、磁電管は縦軸Ｘ−Ｘに沿って配列された円筒のアノード２により軸回りに囲まれたカソード１を備えている。アノード２はベーンタイプであり、複数の内側に突出するベーンを有し、そのうちの２つ３及び４は共鳴空洞を形成する。ストラップ５はモード分割及び安定性を向上させるために備えられ、この特定の実施例では、ストラップがアノードの端部でのみ供給される伝統的な配列よりむしろ共同係属の出願 GB9930109.5に説明された配列にしたがってアノードの軸に沿って分配される。
【００２０】  アノード１はその内部に配置されたヒーター６と接触し、電気接続は軸Ｘ−Ｘと整列されたヒーター導線７を介してなされる。要求されたカソード電位はヒーター導線７を囲む管８を介して加えられる。
【００２１】  鉄製の極片９及び１０はカソード１及びアノード２の間の領域の軸方向の磁界を作るように配列されている。
【００２２】
磁電管の出力は見られるようにアノード２の底部から軸方向に結合されている。代わりのアノードのベーンは指状のものを介して板１３に接続され、指状のものうちの２つ１１及び１２が図示されている。板１３は導体部材に接続され、同軸出力ライン１５の内部導体１４を形成する伝導部材に接続されている。同軸ラインの外部導体１６は、極片１０の１つの凹部に配置された銅部材により規定されている。外部導体１６は４つの等距離のスロットを有し、そのうちの２つ１７及び１８が示されており、外部導体１６を通って延びている。放射エネルギー吸収材料の円筒の減衰器１９は、この場合には、炭素を含浸したアルミナであるが、外部導体１６を囲んでいる。同軸ライン１５の端部は矩形の導波管２１に突出するＴプローブ２０で終わる。
【００２３】
磁電管の作動中、発振器はアノードの共鳴空洞で発生され、エネルギーはπ及びπ−１の発振モードで発生される。πモードでのエネルギーは指状のもの１１及び１２を介して同軸出力ライン１５に結合され、同軸ライン１５はπモードのエネルギーがＴＥＭの同軸導波管モードにおいてそれに沿って送られるような寸法を有している。同軸ライン１５は、それが円筒の導波管モードのπ発振器モード、ＴＥ11の導波管モードからエネルギーを支持及び伝達することできるような大きさになっている。図３はＴＥＭモードを示しており、電流の方向は破線で示され、電界の方向は実線で示されている。図４は、ＴＥ11モードの電流及び電界を示している。ＴＥＭモードにおいて見られるように、電流は軸方向に進み、したがって、ＴＥＭモードでの同軸ライン１５に沿ったエネルギーの伝達が外部導体１６の軸方向に長いスロット１７及び１８の存在により影響されない。これとは対照的に、ＴＥ11の電流は周辺方向で内部及び外部導体に進む。周辺電流はスロット１７及び１８により遮られ、そこに結合されると共に吸収材料１９の方に放射されたエネルギーを生じさせる。この機構により、エネルギーはＴＥＭ及びＴＥ11モードの両方で同軸ラインに沿って伝達されるが、ＴＥ11モードのエネルギーは吸収され、伝達量が減少されるか又はそれが完全に減衰されるようになっている。したがって、プローブ２０により導波管２１に結合されたエネルギーは、実質的に、πモードの発振で発生されたものだけである。出力エネルギーは導波管２１に沿った矢印により示された方向に伝達される。
【００２４】  遷移２０の非対称性は幾つかのＴＥＭモードのエネルギーを発生させ、アノード２の方に反対方向の同軸ライン１５に沿って反射及び再度伝達され、反射によりＴＥ11モードに変換される。不連続点２２は、この場合には内部導体及び外部導体の両方の直径の削減を含み、ＴＥ11のエネルギーに変換されるＴＥＭモードのエネルギーが不連続点２２を超えて進むことができないことを保証する。したがって、それは吸収材料１９に衝突せず、それが吸収しなければならないエネルギーに加える。
【００２５】  内部導体１４はまたお互いに直交した配置され、一方の表面から他方の表面へ導体１４の直径を横切って延びる２つの溝２３及び２４をも備えている。これらの溝２３及び２４はＴＥ11モードのエネルギーを反射し、ＴＥＭモードのエネルギーは、このモードの電流方向が軸方向であるから、反射されない。したがって、幾つかのＴＥ11エネルギーは溝２３及び２４から共鳴空洞の方へ戻って反射され、π−１モードのモード負荷を増加させ、磁電管の出力周波数の安定性を増加させる。
【００２６】
磁電管の出力に含まれる同軸ラインに加えて、第２の同軸ライン２５はアノードの側部に軸方向に配置され、接続はカソード１になされる。第２の同軸ライン２５の内部導体２６は管８により供給され、外部導体２７は鉄製極片９の凹部に配置された挿入物により規定される。外部導体は４つのスロットを有し、２つ２８及び２９が示され、その回りに配列され、放射エネルギー吸収材料３０の円筒部材により囲まれている。第２の同軸ライン２５の寸法は出力の同軸ラインのそれと同一であるが、代わりのアノードのベーンからの直接結合はないので、πモードのエネルギーの非常に小さい部分が第２の同軸ライン２５に結合される。しかし、ＴＥ11の導波管モードでそれに沿って伝達されるπ−１モードからエネルギーを受取る。エネルギーはそれが吸収される吸収材料３０にスロット２８及び２９を介して結合される。
【００２７】  機械的理由のため、この位置では、反射溝は第２の同軸ライン２５の外部導体に、もっと便利に、配置されるであろうが、反射溝はまた、所望の場合、磁電管のカソードの導線側に含まれてもよく、これらは２３及び２４で示されたものと同様の方法で作動する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による磁電管の概略の縦断面図である。
【図２】図１の線I−Iに沿った概略の横断面図である。
【図３】図１に示されている磁電管の作用に関連する説明図である。
【図４】図１に示されている磁電管の作用に関連する説明図である。
【図１】
0005204939.tif 000002
【図２】
0005204939.tif 000003
【図３】
0005204939.tif 000004
【図４】
0005204939.tif 000005