(57)【要約】【課題】多数組のボルトとナットの解除及び締付けの操作を不要としてミラーの位置決め・調整が簡単にでき、またこの時にビームのスポット径が変形しないようにする。【解決手段】ミラー１０１を有するミラー部１００を第１軸Ｚ１により可動体１１０に軸支することで、ミラー部１００を垂直方向へ回転可能とし、可動体１１０を第２軸Ｚ２により第２支持体１２０に軸支することで、ミラー部１００を水平方向へ回転可能とし、またミラー部１００を第１軸Ｚ１回転の時計方向へ付勢するスプリング１０３を設け、かつ第１軸Ｚ１回転の反時計方向へ押圧するように、操作ねじ部１３１のシャフト１３２を当接し、このシャフト１３２はミラー部１００の第２軸Ｚ２を挟んだ２箇所に設け、このシャフト１３２の進退量を調整することにより、ミラー部１００の垂直方向と水平方向の回転の位置決めをする。【選択図】図２
2016031424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に配置された第１支持体と、
この第１支持体に第１軸を介して回転可能に取り付けられ、真空容器内を走行するビームを反射するミラー部と、
前記第１支持体に一端が固定され、他端が前記ミラー部に当接し、このミラー部に対し前記第１軸回転の一方向へモーメントを与えるように付勢する弾性体と、
前記ミラー部の少なくとも２箇所の作用部に当接しながら進退し、この進退量の調整に基づき前記弾性体で生じるモーメントとは逆の方向のモーメントを前記ミラー部に与えることによりこのミラー部の第１軸の回転方向の位置決めをする少なくとも２つの作用杆と、
前記真空容器に固着されると共に一部がこの真空容器の外に露出し、前記作用杆のそれぞれの進退量を調整する駆動手段と、を備えてなる真空容器内ミラーの駆動機構。
【請求項２】
前記第１支持体は、真空容器内の第２支持体に第２軸を介して取り付けられ、前記ミラー部の回転方向と垂直な方向で回転可能にすることにより可動体とし、
前記作用杆は、前記ミラー部の第１軸の回転方向の位置決めをすると同時に、前記作用部への進退量の調整により前記可動体の第２軸の回転方向の位置決めをすることを特徴とする請求項１記載の真空容器内ミラーの駆動機構。
【請求項３】
前記第２支持体を第３支持体に取り付け、この第３支持体を前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸の方向へ移動可能となるように前記真空容器に取り付け、前記ミラー部を第３軸の方向へ直線移動可能としたことを特徴とする請求項１又は２記載の真空容器内ミラーの駆動機構。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は真空容器内ミラーの駆動機構、特にジャイロトロン等において電磁波を真空容器内の所定方向へ反射可能とするミラーの駆動機構に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の例えばジャイロトロンの電磁波ビームは、放射器より放射された後、数段のミラーで反射を繰り返すことで、外部に取り出されており、特に最終段のミラーでは電磁波ビームの位置ずれを修正するために機械的な調整が可能となっている。
【０００３】
図５に、下記特許文献１のジャイロトロンのミラー駆動の構成が示されており、この例では、ボルト（２０７，２１３，２１８）とナット（２１２，２１４，２１９）を緩めた後、可動部押さえ２０６を動かすことで、最終段ミラー２０１がｘ方向へ平行移動し、可動用レバー２０７をθ又はφ方向へ動かすことで、球面ガイド押さえ２１１は球面ガイド２１０上を滑り、可動部２０３が可動部押さえ２０６の半球面に沿って動き、最終段ミラー２０１がθ又はφ方向に回転する。この最終段ミラー２０１を動かした後は、前記ボルトのナットを締め、そのミラー位置を固定するように構成される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平４−８２１３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１の構成では、多数組のボルトとナットを使用しており、これらを緩めてからミラー２０１の前後位置や向きを変え、その後、緩めた多数組のボルトとナットを締め直す必要があり、ミラー２０１の位置決めの操作が煩雑であるという問題がある。
【０００６】
この特許文献１の発明は、共振空胴の製作精度による発振周波数のばらつきに対応することを目的とし、ジャイロトロンの組立時においてミラー２０１の前後位置又は向きを調整すればよく、頻繁に行うことを前提としていない。
【０００７】
しかし、高出力のジャイロトロン等では、動作時の熱膨張による影響でミラーの位置がずれ、そのため電磁波ビームの軌道がずれてしまい、後段に置かれる出力窓からの照射位置がずれる等が問題となることがある。このようなとき、特許文献１の構成では、ミラーの位置又は向きを容易に調整することができない。
【０００８】
また、特許文献１では、電磁波ビームの軌道を修正することは可能であるが、θ又はφの方向（回転方向）のみの調整の場合でも、全てのボルトとナットを緩めるため、ミラーの反射面内における電磁波ビームの照射位置が異なってしまうことがあり、この場合には、ビームのスポット径が変形するという不都合がある。
【０００９】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、多数組のボルトとナットの解除及び締付けの操作を不要としてミラーの位置決め・調整が簡単にでき、またこの位置決め・調整時にビームのスポット径が変形することもない真空容器内ミラーの駆動機構を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前記目的を達成するために、請求項１に係る発明の真空容器内ミラーの駆動機構は、真空容器内に配置された第１支持体と、この第１支持体に第１軸を介して回転可能に取り付けられ、真空容器内を走行するビームを反射するミラー部と、前記第１支持体に一端が固定され、他端が前記ミラー部に当接し、このミラー部に対し前記第１軸回転の一方向へモーメントを与えるように付勢する弾性体（付勢部材）と、前記ミラー部の少なくとも２箇所の作用部に当接しながら進退し、この進退量の調整に基づき前記弾性体で生じるモーメントとは逆の方向のモーメントを前記ミラー部に与えることによりこのミラー部の第１軸の回転方向の位置決めをする少なくとも２つの作用杆（シャフト）と、前記真空容器に固着されると共に一部がこの真空容器の外に露出し、前記作用杆のそれぞれの進退量を調整する駆動手段と、を備えてなることを特徴とする。
請求項２の発明の前記第１支持体は、真空容器内の第２支持体に第２軸を介して取り付けられ、前記ミラー部の回転方向と垂直な方向で回転可能にすることにより可動体とし、前記作用杆は、前記ミラー部の第１軸の回転方向の位置決めをすると同時に、前記作用部への進退量の調整により前記可動体の第２軸の回転方向の位置決めをすることを特徴とする。
請求項３の発明は、前記第２支持体を第３支持体に取り付け、この第３支持体を前記第１軸及び第２軸に直交する第３軸の方向へ移動可能となるように前記真空容器に取り付け、前記ミラー部を第３軸の方向へ直線移動可能としたことを特徴とする。
【００１１】
前記の構成によれば、例えば第１支持体を可動体としたとき、この可動体に第１軸でミラー部が軸支され、このミラー部に対し２つの作用杆（シャフト）を当接し進退動作させることで、ミラー部が第１軸中心に回転し、例えば垂直方向回転の位置決め及び調整が行われる。一方、第２支持体に第２軸で軸支された可動体においては、同様に２つの作用杆をミラー部に当接して進退動作させることで、ミラー部（及び可動体）が第２軸中心に回転し、例えば水平方向回転の位置決め及び調整が行われる。そして、位置決めされた前記可動体と第２支持体の各位置は、作用杆に対する弾性体の付勢力によって固定される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の真空容器内ミラーの駆動機構によれば、多数組のボルトとナットの解除及び締付けの操作が不要となり、ミラーの位置決め・調整、そしてビームの照射位置の調整を簡単に行うことが可能になる。
また、ミラー部の回転中心を反射される電磁波ビームの中心と一致するように構成すれば、ミラーの位置決め・調整時に、ビームのスポット径が変形することもないという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る実施例の真空容器内ミラーの駆動機構を設けたジャイロトロンの構成を示す図である。
【図２】実施例のミラーの駆動機構の主な構成を示す概略図である。
【図３】実施例のミラーの駆動機構の具体的な構成を示し、図（Ａ），（Ｂ）に垂直方向の回転位置を変えた状態を表した側面図である。
【図４】実施例のミラーの駆動機構の主な構成を図３の下側から見たもので、図（Ａ）〜（Ｃ）に水平方向の回転位置を変えた状態を表した図である。
【図５】従来の真空容器内ミラー部の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１に、実施例のジャイロトロンの構成が示され、図２〜図４に、実施例の真空容器内ミラーの駆動機構の構成が示されている。
図１に示されるように、ジャイロトロンは、電子銃１の出力側にビームトンネル２、キャビティ（空胴共振器）３及びテーパー導波管４が設けられ、これらの外周に、電子ビームにサイクロン運動を与える磁石５が配置される。前記テーパー導波管４の出力側には、コレクタを含む真空容器６が接続されており、その電磁波出力に放射器８と反射鏡９ａ（曲面ミラー），９ｂ（平面ミラー），９ｃ（平面ミラー）が配置される。
【００１５】
このようなジャイロトロンによれば、前記キャビティ３内のサイクロトロン共鳴メーザ作用により電磁波Ｕが発生し、この電磁波Ｕは放射器８と反射鏡９及び最終段ミラー１０１で構成されるモード変換器によりＴＥＭモードに変換される。そして、ＴＥＭモードに変換された電磁波Ｕは、ミラー駆動機構１０の最終段ミラー（曲面ミラー）１０１により管軸と直交する方向に反射されることで、出力窓１１へ導かれる。
【００１６】
図２に、実施例のミラー駆動機構１０の概略が示され、図３に具体的な構成が示されており、まずミラー１０１を有するミラー部１００は、可動体（第１支持体）１１０に対し第１軸Ｚ１により回転自在に軸支される。即ち、図３のように、可動体１１０のフレーム１１１に嵌め込まれたベアリング（軸受け）１１２にミラー部１００の第１軸Ｚ１が取り付けられることで、ミラー部１００は、矢示５０のように、垂直方向（俯仰角方向）で回転可能となる。
【００１７】
前記ミラー部１００には、作用板（当接面）となる背面板１０２が配置され、この背面板１０２のミラー側と可動体１１０との間に弾性体としてのスプリング（付勢部材）１０３が（必要数）取り付けられる。具体的には、図３のように、スプリング１０３はその一端が可動体１１０のホルダ１１３内に固定され、他端が背面板１０２に固着されており、このスプリング１０３によって、ミラー部１００は第１軸Ｚ１を中心とする回転（矢示５０）の時計方向へ付勢され、同方向のモーメントがミラー部１００に与えられる。
【００１８】
また、図２に示されるように、前記可動体１１０は、真空容器６内の第２支持体（支持枠）１２０に対し第２軸Ｚ２により回転自在に軸支される。具体的には、図３のように、第２支持体１２０側に固定されたベアリング１２１に可動体１１０の第２軸（回転軸）Ｚ２が軸支されることで、ミラー部１００を支持する可動体１１０は、矢示６０のように、水平方向（方位角方向）で回転可能となる。
【００１９】
更に、第２支持体１２０は、第３支持体１２３に支持され、水平方向において前記第１軸Ｚ１に直交する第３軸（前後移動軸）Ｚ３へ直線移動するように構成される。即ち、真空容器６の壁体に、一部を真空容器内に他の部分を真空容器外に配置する状態で駆動部１３０が取り付けられるが、この駆動部１３０において、第２支持体１２０（の延長部）がベローズ１３５を介して真空外まで設けられ、駆動板１３６に取り付けられる。また、真空容器６に一体となる第４支持体１４０に、螺合（雌ねじ）部４０を形成し、上記駆動板１３６に、進退することなく回転自在となりかつ先端側にねじ（雄ねじ）部４１を形成した操作ねじ部（前後操作ねじ部）１３４が取り付けられる。これにより、ミラー部１００の前後方向（Ｚ３）の調整が可能となっている。
【００２０】
そして、図３に示されるように、上記駆動部１３０には、ミラー部１００を垂直又は水平方向で回転駆動するための操作ねじ部１３１が（２箇所に）設けられる。この操作ねじ部１３１は、背面板１０２に当接するシャフト（作用杆）１３２と、操作側で駆動板１３６に対し進退することなく回転自在となるねじ軸１３３を有し、前記シャフト１３２に螺合（雌ねじ）部４０、前記ねじ軸１３３にねじ（雄ねじ）部４１が形成される。この２つのシャフト１３２は、図４に示されるように、ミラー部１００の背面板１０２上の第２軸Ｚ２を挟んだ水平方向の２箇所（作用部）に当接するように配置される。なお、前記シャフト１３２は、ベローズ１３５を介して真空容器６（第４支持体１４０）側に取り付けられ、この先端は半球凸状に形成されている。
【００２１】
この操作ねじ部１３１によれば、シャフト１３２が背面板１０２を押圧することで、ミラー部１００に対し第１軸Ｚ１中心の回転における反時計方向のモーメントが与えられる。また、２つのシャフト１３２は、詳細は後述するが、それぞれの進退量の差で、第２軸Ｚ２中心の回転位置を制御する。
【００２２】
前記操作ねじ部１３１の代わりに、ソレノイドを用いてもよいし、ステッピングモータとボールねじを組合せ、ステッピングモータで作用杆の直線方向の送り量を制御するものや他のアクチュエータを適用してもよい。また、真空容器６内の真空度を下げないように、シャフト１３２のみベローズ１３５を介して内部に侵入させることが好ましい。
【００２３】
実施例は、以上の構成からなり、まず図２及び図３に基づいてミラー１０１の垂直方向の回転位置の調整を説明する。図３（Ａ）には、ミラー１０１を垂直方向で回転させて上向きとした状態、図３（Ｂ）にはミラー中央位置の状態が示されており、図３（Ａ）では、スプリング１０３によりミラー部１００が図（矢示５０）の時計方向へ付勢されるが、このミラー部１００はシャフト１３２で押圧・係止される形で上向き状態に維持される。即ち、スプリング１０３の時計方向のモーメントと操作ねじ部１３１からの反時計方向のモーメントが釣り合う形となり、この結果、可動体１１０と第２支持体１２０は固定状態となる。
【００２４】
この図３（Ａ）の状態から、図３（Ｂ）のように、操作ねじ部１３１の回動操作によりシャフト１３２を前進（突出）させて背面板１０２を押圧すると、スプリング１０３の付勢力に抗してミラー部１００を反時計方向へ回転させる。即ち、スプリング１０３の時計方向のモーメントとシャフト１３２からの反時計方向のモーメントが均衡する形で、図３（Ｂ）の回転位置でミラー１０１が位置決めされ、固定される。この図３（Ｂ）の状態から更にシャフト１３２で背面板１０２を押圧すると、図２に示されるように、ミラー部１００及びミラー１０１は更に反時計方向へ回転する。
【００２５】
次に、図４によりミラー１０１の水平方向の回転位置の調整を説明する。図４（Ａ）には、ミラー中央位置の状態、図４（Ｂ），（Ｃ）には、ミラー部１００を中央位置から第２軸Ｚ２中心で回転させた状態が示されており、図４（Ａ）では、２つの操作ねじ部１３１の２つのシャフト１３２の進退量（突出量）を同じにすることで、ミラー部１００及びミラー１０１が中央位置に維持される。即ち、突出量の大きさに関係なく、２つのシャフト１３２の突出量が同じであれば、常に中央位置となる。
【００２６】
図４（Ｂ）に示されるように、シャフト１３２（ａ）をシャフト１３２（ｂ）よりも突出させると、可動体１１０が第２軸Ｚ２を中心に（図２の矢示６０のように）回転することで、図示のようにミラー部１００を下側から見た場合には反時計方向へ回転し、図４（Ｃ）に示されるように、逆にシャフト１３２（ｂ）をシャフト１３２（ａ）よりも突出させると、第２軸Ｚ２中心での可動体１１０の回転により、ミラー１０１は時計方向へ回転する。即ち、実施例では、水平方向の回転位置が２つのシャフト１３２の進退量の差によって決定され、垂直方向の回転位置は、シャフト１３２の進退量の平均によって決定される。
【００２７】
また、実施例では、上記操作ねじ部１３４を操作することで、第３軸Ｚ３において第２支持体１２０を前後に移動させることで、ミラー１０１の前後方向の位置を調整することができる。
【００２８】
前記実施例において、ミラー１０１の垂直方向の回転中心である第１軸Ｚ１と水平方向の回転中心である第２軸Ｚ２が交差する点が、ミラー１０１に照射される電磁波ビームの中心点に合致するように、フレーム１１１における第１軸Ｚ１の位置及びベアリング１１２の配置、第２支持体１２０における第２軸Ｚ２の位置及びベアリング１２１の配置が設計される。これにより、ミラー１０１がどのように動いても、このミラー１０１上の電磁波の照射点が変化せず、電磁波ビームのスポット径を変形させないようにすることができる。
【００２９】
実施例では、前述のように、シャフト１３２のミラー部１００に接する先端部を半球状としたが、図２に示したように、スプリング１０３のミラー部１００に接する端部も同様に半球状の部材で構成してもよい。これにより、ミラー部１００に対するシャフト１３２とスプリング１０３の当接動作を円滑にすることができる。
【００３０】
また、シャフト１３２の先端を、ボールローラーの構造としてもよく、これによれば、先端に埋め込まれた回転ボールの滑らかな動きにより、ミラー部１００に対するシャフト１３２の当接動作を更にスムーズにすることが可能となる。
【００３１】
本発明のミラーの駆動機構は、前述した構造になっているため、従来のような多数組のボルトとナットの解除及び締付けの操作が簡略化され、ミラーの位置決めを簡単に行うことができ、例えば核融合用のジャイロトロンのような高真空下で高温になるものに用い、熱膨張によるビーム軌道の修正を適宜、良好に行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３２】
１…電子銃、              ３…空胴共振器、
６…真空容器、            １０…ミラー駆動機構、
１００…ミラー部、        １０１…ミラー（反射鏡）、
１０２…背面板（作用体）、１０３…スプリング（弾性体）、
１１０…可動体（第１支持体）、
１１２，１２１…ベアリング、１２０…第２支持体、
１２３…第３支持体、      １３０…駆動部、
１３１…操作ねじ部（垂直水平方向操作ねじ部）、
１３２…シャフト（作用杆）、
１３４…操作ねじ部（前後方向操作ねじ部）、
１３６…駆動板、      １４０…第４支持体、
Ｚ１…第１軸、          Ｚ２…第２軸、
Ｚ３…第３軸。
【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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