(57)【要約】【課題】電子銃から引き出された電子ビームを空洞内に有効に導くことができるクライストロンを提供する。【解決手段】クライストロンは、電子銃18、複数の空洞、コレクタ、集束装置12およびポールピース構造体13を備える。電子銃18は、電子銃ハウジング19によって支持され、電子ビームを発生する。複数の空洞は、電子ビームの進行方向に沿って配置する。コレクタは、空洞を通過した電子ビームを捕捉する。集束装置12は、電子銃18の周囲に配置する電子銃側磁界発生部35、および空洞の周囲に配置する主磁界発生部を有する。ポールピース構造体13は、電子銃側磁界発生部35を保持するとともに電子銃18の周囲で電子銃側磁界発生部35と主磁界発生部との間に配置する磁性体40を有し、磁性体40に電子銃ハウジング19を取り付ける。【選択図】図１
2016110872.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子銃ハウジングによって支持され、電子ビームを発生する電子銃と、
前記電子ビームの進行方向に沿って配置される複数の空洞と、
前記空洞を通過した前記電子ビームを捕捉するコレクタと、
前記電子銃の周囲に配置される電子銃側磁界発生部、および前記空洞の周囲に配置される主磁界発生部を有する集束装置と、
前記電子銃側磁界発生部を保持するとともに前記電子銃の周囲で前記電子銃側磁界発生部と前記主磁界発生部との間に配置される磁性体を有し、この磁性体に前記電子銃ハウジングが取り付けられたポールピース構造体と
を具備することを特徴とするクライストロン。
【請求項２】
前記電子銃ハウジングは、前記ポールピース構造体に第１のシール材を介在して取り付けられている
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】
前記ポールピース構造体に第２のシール材を介して取り付けられ、前記ポールピース構造体との間に前記電子銃ハウジングを収容するとともに絶縁液を満たす絶縁タンクを具備している
ことを特徴とする請求項２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、高周波電力を増幅する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アノードを通過して空洞内に導入された後に先端のコレクタに到達するが、この間で電子ビームがアノードや空洞壁に入射して損失する成分を少なくし、電子ビームの透過率を高くすることが効率を高めるうえで重要となっている。
【０００３】
このような要求を満足するために、空洞の周囲に配置する主集束コイルにより、電子ビームが空洞壁に入射しないように、電子ビームの軌道上で平行な磁力線を形成する構成が採られている。さらに、空洞入口側で電子銃の周囲に配置する電子銃側集束コイルにより、電子銃から引き出された電子ビームがアノードに入射せずに空洞に導かれるような磁力線を形成する構成が採られ、および、空洞出口側に配置されるコレクタ側集束コイルにより、空洞を通過してきた電子ビームが有効にコレクタに導かれるような磁力線を形状する構成が採られている。
【０００４】
また、一般的なクライストロンでは、ボディをアース（接地）電位としているので、電子銃にはマイナスの高電圧が印加される。そのため、電子銃にはセラミックスなどの材質で作られた絶縁筒を用いて絶縁を確保し、さらに電子銃等の高電圧印加部分の露出を無くすために絶縁液を満たした絶縁タンク内に電子銃等の高電圧印加部分を収容する構成となっている。
【０００５】
このようなクライストロンの構成において、電子銃周りの磁場形状は、最初の空洞に入射する電子ビームの集束を決定するうえで重要であるため、理想的な磁場形状とするために電子銃側集束コイルからの磁力線を導くポールピースが用いられる。
【０００６】
電子銃から引き出された電子ビームを空洞内に有効に導くためには、ポールピースの構造とディメンジョンが重要な因子となっている。ポールピースの構造とディメンジョンは解析コードによって求められるが、実際には、電子銃の周りに、電子銃ハウジングや、絶縁液を満たした絶縁タンクとの間でシールするため構造物等があり、これらが磁場形状を決める制約となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第第４６５３６４９号公報
【特許文献２】特許第第４８０５６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、電子銃から引き出された電子ビームを空洞内に有効に導く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】
【０００９】
本実施形態のクライストロンは、電子銃、複数の空洞、コレクタ、集束装置およびポールピース構造体を備える。電子銃は、電子銃ハウジングによって支持され、電子ビームを発生する。複数の空洞は、電子ビームの進行方向に沿って配置する。コレクタは、空洞を通過した電子ビームを捕捉する。集束装置は、電子銃の周囲に配置する電子銃側磁界発生部、および空洞の周囲に配置する主磁界発生部を有する。ポールピース構造体は、電子銃側磁界発生部を保持するとともに電子銃の周囲で電子銃側磁界発生部と主磁界発生部との間に配置する磁性体を有し、磁性体に電子銃ハウジングを取り付ける。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態を示すクライストロンの電子銃付近の断面図である。
【図２】同上クライストロンの全体の断面図である。
【図３】同上クライストロンの電子銃付近および空洞入口付近での磁力線および電子ビームの軌道を模式的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態を、図１ないし図３を参照して説明する。
【００１２】
図２は、クライストロン10の全体の断面図である。クライストロン10は、クライストロン本体11、集束装置12、ポールピース構造体13および絶縁タンク14を備えている。
【００１３】
クライストロン本体11は、電子ビーム17を発生する電子銃18、電子銃18を支持する電子銃ハウジング19、電子ビーム17の進行方向Ｆに沿って配設された複数の空洞20、およびこれら空洞20を通過した電子ビーム17を捕捉するコレクタ21を備えている。
【００１４】
電子銃18は、電子ビーム17を発生する先端に対して反対側に電極部23を備えている。電子銃18の先端に対向して、電子銃18から電子ビーム17を引き出すアノード24が配置されている。
【００１５】
電子銃ハウジング19は、電子銃18に固定された上流側（電子ビーム17の進行方向Ｆに対して反対側となる上流側）の支持フランジ25、ポールピース構造体13に取り付けられる下流側（電子ビーム17の進行方向Ｆの下流側）の支持フランジ26、およびこれら支持フランジ25，26間を接続する例えばセラミックス等の材料で形成された絶縁筒27を備えている。下流側の支持フランジ26は、下流側の端部から外径方向に突出するフランジ部26aを備えている。
【００１６】
複数の空洞20は、電子ビーム17の進行方向Ｆに沿って並設されている。複数の空洞20のうち、電子銃18側に位置する空洞20が入力空洞20aであり、コレクタ21側に位置する空洞20が出力空洞20bである。入力空洞20aには、高周波電力を入力する入力部28が接続されている。出力空洞20bには増幅された高周波電力を出力する出力部29が接続されている。出力部29は、高周波出力窓30を有する導波管31を備えている。
【００１７】
コレクタ21は、水冷ジャケット32によって覆われている。図２に矢印で示すように、水冷ジャケット32内に冷却水が循環され、コレクタ21を冷却するように構成されている。
【００１８】
また、集束装置12は、電子銃18、空洞20およびコレクタ21の周囲に配置されている。集束装置12は、電子銃18の周囲に配置される電子銃側磁界発生部35、空洞20の周囲に配置される複数の主磁界発生部36、およびコレクタ21の周囲に配置されるコレクタ側磁界発生部37を備えている。これら磁界発生部35，36，37はそれぞれ磁界を発生する集束コイル35a，36a，37aを備えている。なお、集束装置12は、図示しない支持体によって支持されている。
【００１９】
また、図１および図２に示すように、ポールピース構造体13は、電子銃18の周囲で空洞入口付近に配置されている。ポールピース構造体13は、電子銃18の周囲で集束コイル35aと集束コイル36aとの間に配置される磁性体（磁性体フランジ）40を有している。磁性体40は、中央に電子銃ハウジング19の絶縁筒27等が挿通可能な開口部41が形成された平円板状に形成されている。
【００２０】
磁性体40の空洞側とは反対側の面には、磁性体40との間に集束コイル35aを包み込んで保持する磁性体部42およびこの磁性体部42の内側の非磁性体部43がそれぞれ溶接などの手法により気密に接合されている。これによって、磁性体40は、電子銃18から引き出された電子ビーム17を空洞20に有効に導くために、集束コイル35aからの磁力線を導くポールピース44の一部を構成する。そして、ポールピース構造体13は、集束コイル35aおよびポールピース44の一体構造となる。さらに、集束コイル35aは、密閉され、絶縁タンク14内に満たされる絶縁液中に浸さない構成となる。
【００２１】
磁性体40の空洞側の面には、電子銃ハウジング19の支持フランジ26から突出するフランジ部26aが例えばＯリング等の第１のシール材45を介して配置されるとともに、そのフランジ部26aがねじ46で締め付け固定されている。
【００２２】
なお、ポールピース構造体13は、集積装置12を支持する支持体に支持されている。
【００２３】
また、絶縁タンク14は、ポールピース構造体13との間に電子銃ハウジング19を収容し、内部に絶縁液49を満たしている。電子銃18を支持する電子銃ハウジング19の絶縁筒27を含む部分は、絶縁タンク14内の絶縁液49に浸す体系とすることにより、電子銃18の高電圧維持を容易にすることができる。
【００２４】
絶縁タンク14は、ポールピース構造体13側が開口され、そのポールピース構造体13側の端部から外径方向に突出するフランジ部50が形成されている。そして、ポールピース構造体13の磁性体40の空洞側とは反対側の面に、フランジ部50が例えばＯリング等の第２のシール材51を介して配置されるとともに、そのフランジ部50がねじ52で締め付け固定されている。これによって、ポールピース構造体13の磁性体40が絶縁タンク14の隔壁（蓋）として機能し、絶縁タンク14内が密閉される。
【００２５】
絶縁タンク14には電流導入端子53が設けられ、電流導入端子53を通じて絶縁タンク14の外部から電子銃18の電極部23に給電可能としている。
【００２６】
なお、クライストロン10は、クライストロン本体11の側方に出力部29が突出しているため、まず、集束コイル37aがクライストン本体11に装着され、その後、クライストロン本体11が電子銃18側を先頭として集束装置12内に挿入され、最後に、絶縁タンク14がポールピース構造体13に取り付けられるという順番で組み立てられる。
【００２７】
そして、図３に、クライストロン10の電子銃18の付近および空洞20の入口付近での磁力線および電子ビーム17の軌道を模式的に示す説明図である。
【００２８】
電子銃18とアノード24との間に印可された電圧によって電子銃18から引き出された電子ビーム17は、磁力線56に沿った軌道で空洞20内に導かれる。そのため、アノード24に入射する電子ビーム17を抑制し、電子ビーム17を効率良く空洞20内に導入するためには、ポールピース44を電子銃18の先端の電極に近付けて、電子銃18とアノード24との間の磁力線56を集束形状とし、さらにその先の空洞20内に形成される平行な磁力線56に滑らかにつながるような構成とすることが重要となる。
【００２９】
図１および図２に示すように、本実施形態では、ポールピース構造体13の磁性体40に集束コイル35aを保持するとともに、磁性体40に電子銃ハウシング19の支持フランジ26を取り付けているため、ポールピース44を電子銃18の先端の電極に近付けることができる。
【００３０】
そのため、ポールピース構造体13により、電子銃18の先端に強い磁場を形成することができ、さらにその先の空洞20に形成される磁場とのカップリング空間で磁場分布のリップルが生じにくいものにすることができる。その結果、電子銃18から引き出された電子ビーム17を有効に空洞20内に導くことができる。
【００３１】
しかも、磁性体部42は集束コイル35aを磁性体40との間に包み込む構造となっているため、その磁性体部42の内側ができるだけ電子銃18の先端に近い位置にあれば、目的とする磁場形状を得るうえで有利にできる。
【００３２】
また、絶縁タンク14をポールピース構造体13に第２のシール材51を介して取り付けるため、ポールピース構造体13を絶縁タンク14の隔壁として利用することができ、構成を簡素化することができる。
【００３３】
しかも、絶縁タンク14をクライスロン本体11側に結合する際に、例えば、結合用フランジを入れた体系を採った場合には、集束コイル35aのポールピース44の位置が電子銃18の先端から離れてしまう。それに対して、ポールピース構造体13を絶縁タンク14の隔壁として利用することにより、ポールピース44の位置を電子銃18の先端に近付けることができ、上述したように電子銃18から引き出された電子ビーム17を有効に空洞20内に導くことができる。さらに、絶縁タンク14の気密のためのシール箇所が少なくなるので、気密不良による絶縁液49の漏れの発生を低減するうえでも有利な構成にできる。
【００３４】
以上のように、本実施形態のクライストロン10によれば、ポールピース44の設置位置とディメンジョンの自由度が上がり、それを調整することにより電子銃18の周りの磁場形状をリップルの少ない滑らかな形状とすることができ、電子銃18から空洞20内への電子ビーム17の透過率を向上させることができる。
【００３５】
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】
【００３６】
10    クライストロン
12    集束装置
13    ポールピース構造体
14    絶縁タンク
17    電子ビーム
18    電子銃
19    電子銃ハウジング
20    空洞
21    コレクタ
35    電子銃側磁界発生部
36    主磁界発生部
40    磁性体
45    第１のシール材
49    絶縁液
51    第２のシール材
【図１】
2016110872.tif 000003
【図２】
2016110872.tif 000004
【図３】
2016110872.tif 000005