(57)【要約】【課題】出力導波管の変形による出力調整を容易に実施することが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、電子銃16、高周波相互作用部17、集束コイル12a，12b、出力導波管23、出力窓24および出力調整機構30を備える。高周波相互作用部17は、入力空胴20、中間空胴21a，21b，21cおよび出力空胴22を有する。集束コイル12a，12bは、高周波相互作用部17の周囲に配設される。出力導波管23は、出力空胴22に接続される。出力窓24は、出力導波管23に設けられる。出力調整機構30は、出力導波管23に設けられ、出力導波管23の一部を変形させて出力窓24からの出力を調整する。【選択図】図１
2016225201.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃と、
入力空胴、中間空胴および出力空胴を有する高周波相互作用部と、
前記高周波相互作用部の周囲に配設された集束コイルと、
前記出力空胴に接続される出力導波管と、
前記出力導波管に設けられる出力窓と、
前記出力導波管に設けられ、前記出力導波管の一部を変形させて前記出力窓からの出力を調整する出力調整機構と
を具備することを特徴とするクライストロン。
【請求項２】
複数の前記出力導波管を備え、
前記出力調整機構は、複数の前記出力導波管にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする請求項１記載のクライストロン。
【請求項３】
前記集束コイルは、前記出力導波管に前記出力調整機構が設けられた状態で、前記高周波相互作用部の周囲に配設されている
ことを特徴とする請求項１または２記載のクライストロン。
【請求項４】
前記出力調整機構は、前記出力導波管と前記集束コイルとの間に配設され前記出力調整機構を操作する操作部を有する
ことを特徴とする請求項１ないし３いずれか一記載のクライストロン。
【請求項５】
前記出力調整機構は、前記出力導波管を膨張方向および縮小方向のいずれにも変形可能とする
ことを特徴とする請求項１ないし４いずれか一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、電子、イオン加速器が備える加速空胴に入射する高周波を発生するためのクライストロンに関する。
【背景技術】
【０００２】
クライストロンでは、電子銃から引き出された電子ビームが中間空胴でバンチング（集群化）され、それが出力空胴を通過する際に交流電界を誘起し、増幅されたマイクロ波が出力窓から取り出される。
【０００３】
大出力のクライストロンでは、大電力マイクロ波の透過による出力窓への負荷軽減を目的として、複数の出力窓を備え、マイクロ波を分割して取り出す設計を行うのが一般的となっている。
【０００４】
このとき、複数の出力窓から分割して取り出されるマイクロ波の出力がアンバランスになっていると、加速器側でマイクロ波を受け取るそれぞれの加速空胴に入射する電力に差が生じ、効率的な加速動作を阻害する虞が生じる。
【０００５】
そのため、複数の出力窓を備えたクライストロンでは、出力のバランスをとることが必要となっている。
【０００６】
上記の要求を満足するために、出力窓を設ける出力導波管の壁を凸状または凹状に変形させることでＱ値を変え、出力調整する方法が採られている。これは、出力導波管の壁を凹状に変形した場合にはＱ値が大きくなって出力が減少し、逆に、出力導波管の壁を凸状に変形した場合にはＱ値が小さくなって出力が増加するという作用を利用したものである。
【０００７】
出力調整は、クライストロンを動作させて出力を確認した後に行う。出力調整に際しては、一旦、配線、配管などのセッティングを外して、クライストロンのボディを集束コイルから分離し、対象となる出力導波管へのアクセスが容易となる状態にする。そして、出力導波管に専用治具を装着し、出力導波管の壁を変形させる。
【０００８】
出力調整を実施した後、実際の出力を確認するために、クライストロンのボディを集束コイルに装着し、配線、配管などのセッティングを全て元通りにした後、クライストロンを動作させて出力を確認する。
【０００９】
出力の確認の結果、出力の具合が許容範囲に入っていなかった場合には、再度、同手順で出力調整を行うこととなる。
【００１０】
大型のクライストロンの場合、クレーンを用いてクライストロンのボディを取り外したり、組み立てる必要があり、作業要領も複雑で、時間を要するものとなり、調整回数が増えると、かかる労力は膨大なものとなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第５０１６９０４号公報
【特許文献２】特許第４９９１２６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明が解決しようとする課題は、出力導波管の変形による出力調整を容易に実施することが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】
【００１３】
本実施形態のクライストロンは、電子銃、高周波相互作用部、集束コイル、出力導波管、出力窓および出力調整機構を備える。高周波相互作用部は、入力空胴、中間空胴および出力空胴を有する。集束コイルは、高周波相互作用部の周囲に配設される。出力導波管は、出力空胴に接続される。出力窓は、出力導波管に設けられる。出力調整機構は、出力導波管に設けられ、出力導波管の一部を変形させて出力窓からの出力を調整する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態を示すクライストロンの断面図である。
【図２】同上クライストロンの出力導波管周辺の断面図である。
【図３】同上クライストロンの図２のＡ−Ａ断面図である。
【図４】同上クライストロンの出力調整機構の操作方法を説明する説明図である。
【図５】同上クライストロンの出力導波管を示し、(a)は未出力調整の出力導波管の断面図、(b)は凸状に変形させた出力調整後の出力導波管の断面図、(c)は凹状に変形させた出力調整後の出力導波管の断面図である。
【図６】第２の実施形態を示すクライストロンの出力導波管周辺の断面図である。
【図７】同上クライストロンの図６のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、第１の実施形態を、図１ないし図５を参照して説明する。
【００１６】
図１にクライストロン10を示す。クライストロン10は、ボディ11、および集束コイル12a，12bを備えている。
【００１７】
ボディ11は、電子ビーム15を放出する電子銃16、電子ビーム15と高周波電界との相互作用で入力された高周波電力を増幅する高周波相互作用部17、最終的に電子ビーム15をトラップしてその熱を除去するコレクタ18および水冷ジャケット19を備えている。
【００１８】
高周波相互作用部17は、電子銃16から放出された電子ビーム15を伝送時にバンチングさせるための入力空胴20、中間空胴21a，21b，21cおよび出力空胴22を有する。出力空胴22には２つの出力導波管23が接続され、これら出力導波管23の先端に出力窓24がそれぞれ設けられている。
【００１９】
また、集束コイル12a，12bは、電子ビーム15が入力空胴20、中間空胴21a，21b，21cおよび出力空胴22に進行する際に空胴壁に入射して損失することを抑えるために、クライストロン10の中心軸25に平行な磁場を形成する。出力空胴22よりも上流側（電子ビーム15の進行方向に対する上流側）に集束コイル12aが配設され、出力空胴22よりも下流側（電子ビーム15の進行方向の下流側）に集束コイル12bが配設されている。
【００２０】
そして、このクライストロン10では、電子銃16から引き出された電子ビーム15が中間空胴21a，21b，21cでバンチングされ、その電子ビーム15が出力空胴22を通過する際に交流電界を誘起し、増幅された高周波すなわちマイクロ波が２つの出力窓24から分割して取り出される。
【００２１】
このように２つの出力窓24を備えたクライストロン10においては、２つの出力窓24から取り出されるマイクロ波の出力のバランスを確認し、そのバランスが崩れていた場合には、出力導波管23の一部を変形させて出力窓24からのマイクロ波の出力を調整し、これにより、２つの出力窓24から取り出されるマイクロ波のバランスを調整する。
【００２２】
クライストロン10は、出力窓24からの出力を調整するために、２つの出力導波管23にそれぞれ設けられた出力調整機構30を備えている。
【００２３】
図２ないし図４に出力調整機構30を示す。
【００２４】
出力導波管23は、長辺および短辺を有する長方形筒状に形成され、両側の長辺の壁面がクライストロン10の軸方向に向けられ、その両側の長辺の壁面が集束コイル12a，12bにそれぞれ対向されている。したがって、出力導波管23とこの出力導波管23の両側の集束コイル12a，12bとが軸方向に並び、出力導波管23の両側の長辺の壁面と集束コイル12a，12bとの間にはそれぞれスペースがあり、これらスペースを利用して出力導波管23に出力調整機構30が設けられている。なお、出力導波管23の上流側の壁面と上流側の集束コイル12aとの間のスペースの幅よりも、出力導波管23の下流側の壁面と下流側の集束コイル12bとの間のスペースの幅が広くなっている。
【００２５】
出力導波管23は、アニールされて柔らかくなった銅を材質として形成されているため、壁面を変形させた際に応力が極端に局部に集中し、壁面の表面に深い孔状の変形が生じ、それによってリークなどの不具合が生じることを避けなければならない。そのため、出力導波管23の両側の長辺の壁面には、ステンレスなどの硬い材質の補強板31a，31bが接合されている。
【００２６】
下流側の補強板31aには、出力導波管23を変形させる箇所に、ボルト32が回転可能に連結されている。すなわち、補強板31aには、ボルト32を回転可能に銜え込むように円錐凹状の受部33が設けられている。
【００２７】
出力導波管23の上流側の壁面および上流側の補強板31aに対向して上流側のプレート34aが配置されるとともに、出力導波管23の下流側の壁面および下流側の補強板31bに対向して下流側のプレート34bが配置され、これらプレート34a，34bの両端が出力導波管23の短辺の側壁の側方に配置される複数本のロッド35でねじ止めされている。したがって、プレート34a，34bおよびロッド35で構成される出力調整機構30の取付部36が出力導波管23に取り付けられている。
【００２８】
下流側の補強板31bに対向する下流側のプレート34bの面には、受部33との干渉を避けるための窪み部37が形成され、この窪み部37の位置にボルト32が螺合する雌ねじ38が形成されている。
【００２９】
ボルト32の一端は、プレート34bの内側に突出し、補給板31bの受部33に回転可能に連結される円錐凸状の連結部39が設けられ、また、ボルト32の他端は、プレート34bの外側に突出し、フランジ部40が設けられている。フランジ部40には、シャフト状の操作部41が挿入されている。フランジ部40の周面には操作部41を挿入可能とする複数の孔が形成されている。
【００３０】
このように構成された出力調整機構30は、集束コイル12a，12bに対して干渉することなく、出力導波管23と両側の集束コイル12a，12bとの間のスペースに配置されている。
【００３１】
操作部41は、出力導波管23と両側の集束コイル12a，12bとの間のスペースのうち、出力導波管23と両側の集束コイル12bとの間の広いスペースに配置され、集束コイル12a，12bの外方からの操作を可能としている。
【００３２】
図４に操作部41を回動操作可能な範囲を示し、出力導波管23の出力窓24の部分と高周波相互作用部17の出力空胴22との間で回動操作可能とする。操作部41の回動操作可能な範囲を超えてボルト32を回転させる場合には、操作部41をボルト32のフランジ部40の孔から抜き外し、この操作部41をフランジ部40の別の孔に挿入することにより、引き続きボルト32を回転させることができる。
【００３３】
そして、出力調整機構30による出力調整時には、操作部41によってボルト32を一方または他方に回転させ、補強板31bを介して出力導波管23の壁面を引っ張って変形させ、または押し込んで変形させる。
【００３４】
図５には出力導波管23の形状を示す。図５(a)は出力導波管23を変形させる前の状態であり、図５(b)は出力導波管23の壁面を凸状に変形させ、出力を増加（Ｑ値を減少）させた状態であり、図５(c)は出力導波管23の壁面を凹状に変形させ、出力を減少（Ｑ値を増加）させた状態である。
【００３５】
２つの出力窓24からの出力のバランス調整は、２つの出力導波管23にそれぞれ設けた出力調整機構30を操作して調整してもよいし、一方の出力調整機構30のみを操作して調整してもよい。
【００３６】
このように、出力調整機構30は、クライストロン10のボディ11と集束コイル12a，12bとを組み合わせた状態で操作可能である。そのため、クライストロン10を動作させて２つの出力窓からのマイクロ波の出力を確認し、バランス調整の必要性があることが判明した場合、クライストロン10の動作を一旦停止し、出力調整機構30によって出力調整操作を行い、クライストロン10を再起動して良否の判定を行うことが可能となる。
【００３７】
したがって、クライストロン10のボディ11を集束コイル12a，12bから分離することなく、クライストロン10に組み込まれている出力調整機構30により、短時間で容易に精度の高い出力調整を施すことができる。
【００３８】
しかも、出力調整機構30は、出力を増加、減少どちらにも調整できる機能を有していることにより、調整が過度となっても、逆方向に操作して出力を再調整することができる。これによって、出力調整が精度よく、容易に実施することができる。
【００３９】
次に、図６および図７に第２の実施形態を示す。なお、第１の実施形態と同じ構成については同じ符号を用い、その構成および作用効果についての説明を省略する。
【００４０】
第２の実施形態では、出力調整機構30の別の例を示す。出力導波管23の両側の壁面に固定部材50が固定され、この固定部材50に連結されている連結部材51にロッド状の移動部材52が取り付けられ、この移動部材52の両端にナット53が固定され、移動部材52の各端部のナット53がねじ軸54に螺合されている。ねじ軸54の両端に逆向きのねじ山が形成され、ナット53が螺合されている。この出力調整機構30も、集束コイル12a，12bに対して干渉することなく、出力導波管23と両側の集束コイル12a，12bとの間のスペースに配置されている。
【００４１】
そして、ねじ軸54を一方に回動させると、ねじ軸54の両端に螺合する両ナット53が互いに離反するように移動するとともに、移動部材52、連結部材51および固定部材50が一緒に移動し、出力導波管23の両側の壁面が凸状に変形し、また、ねじ軸54を他方に回動させると、ねじ軸54の両端に螺合するナット53が互いに接近するように移動するとともに、移動部材52、連結部材51および固定部材50が一緒に移動し、出力導波管23の両側の壁面が凹状に変形する。
【００４２】
したがって、出力調整機構30は、クライストロン10のボディ11と集束コイル12a，12bとを組み合わせた状態で操作可能である。
【００４３】
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】
【００４４】
10    クライストロン
12a，12b    集束コイル
16    電子銃
17    高周波相互作用部
20    入力空胴
21a，21b，21c   中間空胴
22    出力空胴
23    出力導波管
24    出力窓
30    出力調整機構
41    操作部
【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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