(57)【要約】【課題】本発明は、４Ｇマグネトロンを提供する。【解決手段】上記マグネトロンは、円筒状部材、及びその間に共振空胴部を形成する前記円筒状部材内に配置される陽極ベインを含む陽極と、加熱に適合であり前記陽極内に同心的に位置する分配陰極とを含む。前記マグネトロンは、約８５０−１０５０℃の温度範囲で作動する。前記マグネトロンは、伝導冷却を含む。前記マグネトロンは、独創的は陽極及び陰極構造体を含む。また、本発明は、実質的に複数のマグネトロンチューブを同時に準備する方法を提供する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状部材及び前記円筒状部材内に配置され、共振空胴部を形成する陽極ベインを含む陽極と、
８５０Ｃないし１０５０Ｃの範囲に加熱して作動するのに適合し、前記陽極内に同軸的に位置するディスペンサー陰極と、
を含むマグネトロン。
【請求項２】
前記加熱は、約９５０Ｃの温度である請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項３】
前記陰極の対応寿命は、約１６０，０００時間である請求項２に記載のマグネトロン。
【請求項４】
前記ディスペンサー陰極は、活性バリウム陰極である請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項５】
前記ディスペンサー陰極に近接した前記陽極ベインの端部のための伝導冷却をさらに含む請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項６】
前記加熱は、間接加熱である請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項７】
前記陽極ベインの周りに同心型に固定して生成された電磁気漏れ電力を最小化する複数のストラップリングをさらに含み、前記同心型ストラップリングのそれぞれは、互いに対称的である上部及び下部ストラップリング部分を形成する請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項８】
前記ディスペンサー陰極は、
第１端部がブレージングされ、第２端部が第１ラインに結合したヒーターフィラメントを収容する第一中空円筒状シェルと、
前記第一中空円筒状シェルを少なくとも部分的に収容する第二中空円筒状シェルとを含み、
前記第二中空円筒状シェルは、前記第１ラインからの電磁気漏れ電力を除去する真空包囲を提供する請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項９】
前記第二中空円筒状シェルは、前記第一中空円筒状シェルに固定される請求項８に記載のマグネトロン。
【請求項１０】
前記陽極及び前記ディスペンサー陰極を取り囲むチャンバと、
前記チャンバの外側に近接して位置した複数の磁石とをさらに含み、
前記磁石のうち一部は前記陽極ベインの上部に位置し、前記磁石のうち他の一部は前記陽極ベインの下部に位置する請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項１１】
前記複数の磁石は、強い保磁力を有する高い残留磁石である請求項１０に記載のマグネトロン。
【請求項１２】
前記複数の磁石は、ＳｍＣｏ及びＮｄＦｅで構成される群から選択されたものである請求項１１に記載のマグネトロン。
【請求項１３】
前記複数の磁石は、低い温度係数を有する請求項１０に記載のマグネトロン。
【請求項１４】
前記複数の磁石を互いに連結する磁束反射回路をさらに含む請求項１０に記載のマグネトロン。
【請求項１５】
前記磁束反射回路は、ソフトアイロンまたは低い炭素鋼である請求項１４に記載のマグネトロン。
【請求項１６】
前記ソフトアイロンまたは低い炭素鋼の磁束反射回路は、板、バー、または極の切れのうち一つからなる請求項１５に記載のマグネトロン。
【請求項１７】
前記板は八角状を有し、前記八角状の他の全ての面はフラックスリターンを含むことを特徴とする請求項１６に記載のマグネトロン。
【請求項１８】
前記陽極ベインは、ウェッジ状である請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項１９】
電圧連結型アンテナをさらに含み、
前記アンテナは、前記陽極ベインのうち一つに固定された請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項２０】
前記アンテナは、前記マグネトロンの中心軸に向かって急激に曲げられた請求項１９に記載のマグネトロン。
【請求項２１】
前記陽極ベインに対向する前記円筒状部材の周辺に沿って前記円筒状部材に隣接した陽極上の冷却フィンをさらに含む請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項２２】
前記冷却フィンは、アルミニウムを含む請求項２１に記載のマグネトロン。
【請求項２３】
前記冷却フィンの間にスライディング結合する複数の厚い冷却フィンをさらに含む請求項２１に記載のマグネトロン。
【請求項２４】
前記ディスペンサー陰極の端を少なくとも部分的に収容するフィルターボックスをさらに含む請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項２５】
前記フィルターボックスは、単一型アルミニウムカバーを含む請求項２４に記載のマグネトロン。
【請求項２６】
前記ディスペンサー陰極は、タングステンマトリックス構造から連続的に分配するバリウムを含む請求項１に記載のマグネトロン。
【請求項２７】
陰極の周辺に配置される複数の共振空胴部を形成する内部構造体及び外壁を有し、前記外壁は、前記陰極に直交する平面にある中心部を有し、第１高熱伝導性材料を含むマグネトロンの陽極と、
広い表面を有し、前記第１高熱伝導性材料を含み、前記陽極の外壁の中心部に堅固に結合した複数の陽極冷却フィンと、
第２高熱伝導性材料を含み、第１広い表面及び第２広い表面を有する伝導冷却ブロックとを含み、
前記第１広い表面は、前記陽極冷却フィンの広い表面に隣接して配置されることで、前記伝導冷却ブロックを前記陽極冷却フィンに熱的に結合させ、前記第２広い表面は大気に露出することで、前記伝導冷却ブロックを前記大気に熱的に結合させるマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項２８】
前記第１高熱伝導性材料は、無酸素高熱伝導性（ＯＦＨＣ）銅であり、前記複数の陽極冷却フィンは、前記陽極の外壁の中心部にブレージングまたはソルダリングされる請求項２７に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項２９】
前記第２高熱伝導性材料は、アルミニウムである請求項２７に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３０】
前記伝導冷却ブロックの第１広い表面は、前記複数の陽極冷却フィンの間にスライディング方式で嵌められる前記冷却ブロック上の少なくとも一つの厚い冷却フィンによって提供され、前記伝導冷却ブロックの第２広い表面は、大気に露出する複数の溝によって提供される請求項２７に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３１】
前記伝導冷却ブロックは、陰極遮蔽カバーと一体で形成するか結合する請求項２７に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３２】
前記陽極の外壁は、それぞれ前記中心部の上下に配置される上下部を具備し、低熱伝導性材料を含む請求項２７に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３３】
前記陽極の外壁の上下部にそれぞれ付着し、同一であるか異なる低熱伝導性材料をそれぞれ含む上下陽極カバーをさらに含む請求項３２に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３４】
前記マグネトロンの磁場を発生または支持するように配置される上下部磁石と、
磁気回路を形成するように前記上下部磁石にそれぞれ結合され、同一であるか異なる低熱伝導性材料を含む第１及び第２磁束反射体とをさらに含む請求項３２に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３５】
前記上下部磁石にそれぞれ固定的に付着した第１及び第２極切れをさらに含み、
前記第１及び第２極切れは、前記付着した磁石の中心と同心である切頭円錐形中心部を有し、前記中心部から前記付着した磁石の外側縁までまたはその近所まで延長する薄くて偏平な外側部を有し、同一であるか異なる低熱伝導性材料を含む請求項３４に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３６】
全ての低熱伝導性材料は、アイロン及びスチールのうち少なくとも一つを含む請求項３２または３３または３４または３５に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３７】
前記磁束反射体は、それぞれ硫黄ランプ組立体の半部品のそれぞれの下面に固定的に付着した請求項３４に記載のマグネトロン用伝導冷却装置。
【請求項３８】
複数のマイクロ波共振空胴部を形成する円筒状陽極と、
二対のストラップリングとを含み、
前記複数のマイクロ波共振空胴部のそれぞれは、円筒状陽極の各部位及び放射状に配置された二つの陽極ベインによって区画され、前記複数のマイクロ波共振空胴部は、加熱に適合した中心陰極に対する垂直軸から放射状に配置され、
前記ストラップリングの各対は、前記陽極ベインの上下部で前記陽極ベインに対して同心型に配置して生成された電磁気漏れ電力を最小化し、同心的に対応する上下部ストラップリング対のそれぞれは互いに対して対称的に前記陽極ベインと接触するマグネトロン用陽極構造体。
【請求項３９】
前記対称は、前記中心陰極に近接した地点で前記マイクロ波共振空胴部のための電磁気漏れ電力を最小化する請求項３８に記載のマグネトロン用陽極構造体。
【請求項４０】
前記陰極表面に沿った場の強度は、実質的に一定である請求項３８に記載のマグネトロン用陽極構造体。
【請求項４１】
トップハットと、
ボトムハットと、
前記トップハットと前記ボトムハットとの間に連結される活性陰極部と、
前記活性陰極部によって収容され、リード線によって電力の供給を受けるヒーターと、
前記リード線を少なくとも部分的に収容し、前記活性部に電力を供給するのに適合した中空円筒状シェルとを含むマグネトロン用陰極構造体。
【請求項４２】
前記中空円筒状シェルを少なくとも部分的に収容する第２中空円筒状シェルをさらに含み、
前記第２中空円筒状シェルは、電磁気漏れ電力を最小化する真空収容部を提供する請求項４１に記載のマグネトロン用陰極構造体。
【請求項４３】
前記中空円筒状シェルと前記第２中空円筒状シェルとの間に配置される陰極チョークをさらに含み、
前記陰極チョークは、前記第２中空円筒状シェルの内壁に固定される請求項４２に記載のマグネトロン用陰極構造体。
【請求項４４】
（ＰＣＴ明細書に請求項４４が記載されていません）
【請求項４５】
前記中空円筒状シェルと第２中空円筒状シェルとの間に配置される陰極チョークをさらに含み、
前記陰極チョークは、前記中空円筒状シェルの外壁に固定される請求項４２に記載のマグネトロン用陰極構造体。
【請求項４６】
複数のマグネトロンチューブをクリーンルーム内でプロセッシングトレイ上に組立て、前記複数のマグネトロンチューブのそれぞれは、少なくとも陰極及び陽極ブロックで構成され、前記陽極ブロックは、側方に延長する複数の陽極ベインを囲む陽極円筒によって形成された複数のチャンバで構成される段階と、
少なくとも三つの区画を有するプロセッシングチャンバ内における一括作業の間に超高度真空（ＵＨＶ）状態の前記プロセッシングトレイ上で前記マグネトロンチューブを処理する段階と、
前記少なくとも三つの区画を差動的にポンピングする段階と、
前記プロセッシングチャンバを加熱ブロックで囲む段階と、
延長された期間の間に約３００Ｃで、前記加熱ブロック内の前記プロセッシングチャンバをベーキング−アウトする段階と、
空気や水を供給して前記プロセッシングチャンバを冷却する段階と、
前記陰極に供給される電流を利用して約１１００Ｃまで加熱して前記陰極を活性化する段階と、
前記マグネトロンチューブをピンチオフする段階とを含む実質的に同時に複数のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項４７】
前記プロセッシングトレイは、長さが約３ｍであり、５０個のマグネトロンチューブを収容する請求項４６に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項４８】
前記プロセッシングトレイは、ヒーター電流及び陰極電流を前記陰極に供給し、陽極電流を前記陽極ブロックに供給し、温度監視電流を供給する四つのバス−バーを含む請求項４６に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項４９】
前記差動ポンピング段階は、前記三つの区画のうち下部区画の内部を高真空で維持する段階、前記三つの区画のうち上部区画の内部を低真空で維持する段階、及びこれらの間に高真空差動を維持する段階を含む請求項４６に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項５０】
前記差動ポンピング段階は、前記上部区画のための第１ポンプを利用してポンピングする段階、及び前記下部区画のための第２ポンプを利用してポンピングする段階を含む請求項４９に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項５１】
前記陰極を約９５０Ｃまで加熱する段階と、
前記約９５０Ｃまで加熱する間に前記陰極からの放出を測定する段階とをさらに含む請求項４６に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項５２】
前記ピンチング段階は、油圧刃を利用したピンチング段階を含む請求項４６に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項５３】
乾燥窒素で前記プロセッシングチャンバを掃除する段階をさらに含む請求項４６に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【請求項５４】
処理量を向上させるために前記プロセッシングチャンバを複数で配列する段階をさらに含む請求項４６に記載のマグネトロンチューブを製造する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マグネトロンに関し、特に、作動温度が低く電磁気漏れの少ないいわゆる「４Ｇ」マグネトロン及びその処理方法（ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）に関する。
【０００２】
本出願は、２０１３年３月１日に「ＣＯＮＤＵＣＴＩＯＮＣＯＯＬＩＮＧ  ＯＦ  Ａ  ＭＡＧＮＥＴＲＯＮ  ＦＯＲ  ＡＮ  ＥＬＥＣＴＲＯＤＥＬＥＳＳ  ＬＡＭＰ」を名称として出願された米国仮出願第６１／７７１，５５９号、２０１３年３月１日に「ＬＯＷ ＥＭ ＬＥＡＫＡＧＥ  ＭＡＧＮＥＴＲＯＮ」を名称として出願された米国仮出願第６１／７７１，５９４号、２０１３年３月１日に「４Ｇ  ＭＡＧＮＥＴＲＯＮ」を名称として出願された米国仮出願第６１／７７１，６０２号、２０１３年３月１３日に「４Ｇ  ＭＡＧＮＥＴＲＯＮ」を名称として出願された米国仮出願第６１／７７９，１０７号、及び２０１３年３月１日に「ＰＲＯＣＥＳＳＩＮＧ ＣＨＡＭＢＥＲ  ＦＯＲ  ＴＨＥ  ４Ｇ  ＭＡＧＮＥＴＲＯＮ」を名称として出願された米国仮出願第６１／７７１，６１３号の優先権を主張する。
【０００３】
本出願は、本発明者によって同一日付で出願された国際特許出願「硫黄ランプ（ＳＵＬＦＵＲ  ＬＡＭＰ）」に連携されている。
【背景技術】
【０００４】
マグネトロンは、非常に効率よく経済的なマイクロ波エネルギー源であるため、電子レンジなどの多様な分野で広く利用されている。マグネトロンは、本発明者によって同一日付で出願された特許出願「硫黄ランプ（ＳＵＬＦＵＲ  ＬＡＭＰ）」に開示されたように、例えば、街灯のような硫黄ランプに電力を提供することに利用される。例えば、硫黄ランプは、マグネトロンによって駆動されるマイクロ波電力−駆動、無電極放電ランプである。前記分野で知られて使用されているマグネトロンは、いわゆる「３Ｇ」マグネトロンであるが、これは、本来電子レンジに利用するために開発された。
【０００５】
このような３Ｇマグネトロンの典型的な実施例において、マグネトロンは、主に電子レンジ用として採択され、約３，０００時間程度の短い寿命を有し、約７００〜１３００Ｗ程度の高い有効電力を有する。また、一般的に、３Ｇマグネトロンは、モーター及びその他のムービングパーツ（ｍｏｖｉｎｇ  ｐａｒｔｓ）を有するファンによって冷却され、タングステンフィラメントタイプ（トリウム３％）の陰極を有する。また、３Ｇマグネトロンは、通常直接加熱方式であり、１８００Ｃの作動温度を有し、フェライト磁石を含む。前記フェライト磁石は、一般的に体積が大きく、温度に敏感である。
【０００６】
たとえ３Ｇマグネトロンがマイクロ波電力のソースとして非常に効率よく安価で電子レンジ用として適合してはいるが、上述した街灯用のような他の用途としては適合していない。照明用としての使用のような他の分野に３Ｇマグネトロンを利用する場合、最も深刻な問題は、３Ｇマグネトロンの寿命が短いということである。例えば、通常の他の放電ランプの寿命が金属ハロゲンランプの場合、約８，０００時間であり、ナトリウムランプの場合、１２，０００時間であることに比べて、３Ｇマグネトロンの寿命は非常に短い。このような寿命は、時には１０，０００時間までいくことはあるが、街灯のような特定応用としては足りない。
【０００７】
３Ｇマグネトロンの寿命が短い重要な理由は、タングステンフィラメントが陰極で使用されるからである。このような形態の陰極は、高温で作動するが、すると電子放出を助けるために添加されたトリウムが速く蒸発する。このような形態の陰極が使用されれば、３Ｇマグネトロンの寿命を実質的に増加させることが難しい。
【０００８】
３Ｇマグネトロンと関連したまた他の問題は、冷却ファンであるが、この冷却ファンは、駆動のための電気モーターを必要とする。前記ファン及びモーターのようなムービングパーツは、結局、時間が経つにつれて故障する。また、冷却ファンのために、マグネトロンに形成された開口（ｏｐｅｎｉｎｇｓ）は、昆虫や塵埃の流入を許容し得る。
【０００９】
しかし、マグネトロンは、マイクロ波を発生させると同時に熱も発生させるため、適切な作動のためには、このような熱が速く放出される必要がある。電子レンジに使用される従来のマグネトロンでは、多くの薄いアルミニウム冷却ファンがマグネトロンの外側壁に圧入され、前記冷却ファンからの強制空気の流れによって冷却される。このような冷却方式が家庭用電子レンジに効率よく適合ではあるが、多様な理由により、照明分野、特に維持補修は最小化しながら数年の公称寿命（ｎｏｍｉｎａｌ  ｌｉｆｅｔｉｍｅ）が要求される照明分野に利用するには不適合である。例えば、前記冷却ファンモーターは、維持補修は最小化しながら長い寿命が必要な分野で、機械的故障及びサービス問題を引き起こす原因となり得る。また、前記冷却ファン及びモーターは、照明のような特定分野で純粋に必要なものより多くの電力を消耗し、純粋に照明に必要なものより多くの空間を占めて、既存の照明器具に提供された空間にマグネトロンを設置することを必要以上に難しくする。
【００１０】
大部分のマグネトロンは、銅のように電気伝導性が大きくありつつも熱伝導に優れた材料で形成されるベインを有する共振空胴部（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｃａｖｉｔｉｅｓ）を具備する。マグネトロンで大部分の熱源は、マグネトロン陰極に最も近く配置されるベインの縁付近に集中される。特に、主要熱源は陰極自体を含み、この陰極は、自由電子を生成するための陰極ヒーターによって加熱される。従って、前記陰極は、この陰極に対向し、これに最も近く配置される陽極ベインの縁に直接熱を放射する。また、自由電子は、磁場の影響を受けて陰極と陽極との間で回転する電子ビーム（ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｂｅａｍｓ）で形成される。また他の重要な熱源は、陰極と向い合う前記陽極ベイン縁で起こる電流であり、これは、陽極に形成されるマイクロ波にエネルギーを失い前記陽極のベイン端部に集まる前記自由電子によって形成される。
【００１１】
ストラップリング（ｓｔｒａｐ  ｒｉｎｇｓ）及び磁石のようなマグネトロンの幾つかの構成要素は、前記熱に敏感である。ストラップリングは、熱いベイン端部近くに配置されるため、高い温度に露出される。熱が速く除去されなければ、前記熱は、ストラップリングの熱変形を起こし、前記熱変形は、熱疲労及び寿命短縮をもたらし、マグネトロンの共振周波数を変えることもある。
【００１２】
３Ｇマグネトロンのまた他の問題は、マグネトロンの適切な動作に重要な磁場を生成することにフェライト磁石を利用することである。フェライト磁石が磁場を作るためには安い方法ではあるが、体積が大きく、温度変化に敏感である。フェライト磁石は、温度係数が大きいため、街灯のような室外用としては不適合である。これは、部分的に、磁石の磁場の強さが増加する温度によって悪影響を受け、これにより、マグネトロンの動作に悪影響を及ぼすからである。従来、マグネトロン陽極の側壁は、全体的に単一銅ブロックで形成され、磁場を形成する磁石が配置される陽極の上面及び下面に熱が容易に伝導される。家庭用電子レンジ使用されるような従来のマグネトロンは、磁石を過度に加熱し得る熱を消滅させるが、これは、複数の薄いアルミニウムベインをマグネトロン陽極の外側に結合し、モーターによって駆動されるファンで空気をベインを通過させることで行われる。
【００１３】
また、マグネトロンは、大部分のマイクロ波電力をアンテナを通じて放出させるが、マグネトロンの特性上、例えば、マグネトロンの陰極の高電圧電力ラインを通じて少量の電磁気（ＥＭ）電力が漏れることを避け難い。このような漏れは、マグネトロンの作動に悪影響を及ぼす。
【００１４】
マグネトロンの陰極端部を通じたＥＭ漏れを減少または防止するための努力が続けられてきた。なぜなら、例えば、非常に少量のＥＭ漏れもコンピューター、通信装置、及びセンサーなどに影響を及ぼし得るからである。電磁気適合性（ＥＭＣ）水準の規制は、家庭用オーブンのようなその他の用途よりは、街灯のような特定応用分野でさらに厳しくなることが期待される。
【００１５】
ＥＭ漏れを抑制するための三つの段階の努力が実施されることで、規定及び性能要求の条件を満たすことができる。第一段階は、発生原を制御すること、即ち、陰極端部に向かって漏れるマイクロ波の部分を最小化する方式でマグネトロンを設計及び作動させることである。第二段階は、マグネトロンの外に進行するマイクロ波電力を吸収または遮断することである。第三段階は、全体陰極を遮蔽ボックスで遮断すること、即ち囲むことである。
【００１６】
家庭用電子レンジに使用される大部分のマグネトロンでは、例えば、前記ストラップリングの対中で上面及び下面に同心を持って配置されるものがマグネトロンの陽極を形成する前記ベインをショートさせることで、ＥＭ漏れを制限する。従来の実施例では、ストラップリングが一般的に陽極ベインに交互に付着される。即ち、内側上面ストラップリングのような、同心上面リングのうち一つが所定の陽極ベインと接触すれば、本例では、内側下面リングのような、それに相応する同心下部リングが同一の陽極ベインと接触しない。これを非対称形ストラップリング構成という。
【００１７】
陰極は、マグネトロンで共振陽極空洞部の中央に配置される。前記陰極は、一般的に加熱される。このように、陰極とその内部のヒーターは、当該リード線から電源の供給を受ける。陰極−ヒーターリードは、ＥＭ漏れを一定程度遮断する一対の金属板を具備するが、その性能は十分ではない。ＥＭ漏れを所望の水準まで遮断するためには、さらに体系的な測定と完璧な新しい設計が必要である。
【００１８】
陰極組立体の端部には、一般的にフィルター回路が設置されて遮蔽ボックスに収容される。しかし、ＥＭ漏れにおいて、フィルター回路は、低周波数のノイズのみに効果があり、一般的な高周波成分にはそうでない。一般的に遮蔽ボックスは、陰極組立体に圧入されるが、主要マイクロ波周波数の漏れに対するその遮蔽効果が最善であるかは疑わしい。
【００１９】
本発明者によって、以下で開示される４Ｇマグネトロンでは、ディスペンサー陰極（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ  ｃａｔｈｏｄｅ）が使用される。前記ディスペンサー陰極は、非常に低い温度（〜９５０Ｃ）で作動し、その活性物質、即ちバリウムは、タングステンマトリックス構造内で分配される。ディスペンサー陰極は、知られたマグネトロンより遥かに低い温度で作動することもでき、これを通じて非常に長い寿命を提供する。
【００２０】
しかし、このように長い寿命を有するディスペンサー陰極は、１０−８Ｔｏｒｒ以下の水準のように、ＵＨＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｖａｃｕｕｍ）環境で作動する必要がある。このような条件を得るためには、４Ｇマグネトロンを製作及び生産するにあたって相当な注意が必要である。また、ディスペンサー陰極は、放電実験を通じてのみ確認できる活性処理（ａｃｔｉｖａｔｉｏｎ  ｐｒｏｃｅｓｓ）を要求する。
【００２１】
大量生産条件下で４Ｇマグネトロンを生産する過程を行うことは課題である。ＵＨＶ条件は、機密環境下における長い真空ポンピング及びベーク−アウト過程を通じてのみ得られる。従って、４Ｇマグネトロンを生産するための連続的な過程は非実用的で、一般的に一括作業過程が要求される。また、４Ｇマグネトロンは、３Ｇマグネトロンとは異なる陰極を利用するため、３Ｇマグネトロン用生産技術は、４Ｇマグネトロン用生産システムを設計するにあたって役に立たない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２２】
そこで、マグネトロンの全体的な性能、ＥＭ漏れ、温度制御及び生産を改善する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
本発明は、マグネトロンに関し、またこれを含む。前記マグネトロンは、陽極を含み、この陽極は、円筒状部材及び前記円筒状部材内に配置され、共振空胴部を形成する陽極ベインを含み、加熱に適合しかつ前記陽極内に同心的に配置されたディスペンサー（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）陰極を含む。
【００２４】
前記マグネトロンは、約８５０−１０５０Ｃの温度範囲で作動する。従って、本発明のマグネトロンは、約１６０，０００時間の陰極寿命を有する。前記ディスペンサー陰極は、活性バリウム陰極を含む。
【００２５】
本発明は、前記ディスペンサー陰極に近接した前記陽極ベインの端部のための伝導冷却を含む。また、前記陰極の加熱は、間接加熱を含む。本発明のマグネトロンは、生成された電磁気漏れ電力を最小化するために、前記陽極ベインに同心型に固定される複数のストラップリングをさらに含む。前記同心型ストラップリングは、互いに対称的である上下部ストラップリング部分を形成する。
【００２６】
前記ディスペンサー陰極は、第１端部がブレージングされ、第２端部が第１ラインに結合したヒーターフィラメントを収容する第一中空円筒状シェルと、前記第一中空円筒状シェルを少なくとも部分的に収容する第二中空円筒状シェルとを含み、前記第二中空円筒状シェルは、前記第１ラインからの電磁気漏れ電力を除去する真空包囲を提供する。また、前記磁場を生成する前記磁石は、ＳｍＣｏ及びＮｄＦｅのうち一つを含む磁石のように、強い保磁力を有する高い残留磁石を含む。
【００２７】
また、本発明は、熱伝導だけでマグネトロンを冷却する装置を提供する。前記装置は、外壁を具備した陽極を含み、前記陽極の外壁は、高熱伝導性を有する構成要素を通じて熱を大気に伝達する中心部及び前記マグネトロン磁石を前記熱から隔離させる低熱伝導性を有する上下部を有する。
【００２８】
本発明は、またマグネトロン用固有の陽極構造体であるか、これを含む。前記陽極構造体は、複数のマイクロ波共振空胴部を形成する円筒状陽極を含む。前記複数のマイクロ波共振空胴部のそれぞれは、円筒状陽極の各部位及び放射状に配置された二つの陽極ベインによって区画され、前記複数のマイクロ波共振空胴部は、加熱に適合した中心陰極に対する垂直軸から放射状に配置される。前記陽極構造体は、前記陽極ベインに対して同心型に配置されて生成された電磁気漏れ電力を最小化する複数のストラップリングを含む。ストラップリングのそれぞれは、互いに対して対称的な上下部ストラップリング部分を形成する。
【００２９】
本発明は、マグネトロン用陰極構造体をさらに含む。前記陰極構造体は、第１端部がブレージングされ、第２端部が第１ラインに結合したヒーターフィラメントを収容する第一中空円筒状シェルと、前記第一中空円筒状シェルを少なくとも部分的に収容する第二中空円筒状シェルとを含む。前記第二中空円筒状シェルは、前記第１ラインからの電磁気漏れ電力を除去する真空包囲を提供する。
【００３０】
また、本発明は、複数のマグネトロンチューブを実質的に同時に準備する方法を含む。前記方法は、複数のマグネトロンチューブをクリーンルーム内でプロセッシングトレイ上に組立て、前記複数のマグネトロンチューブのそれぞれは、少なくとも陰極及び陽極ブロックで構成され、前記陽極ブロックは、側方に延長する複数の陽極ベインを囲む陽極円筒によって形成された複数のチャンバで構成される段階と、少なくとも三つの区画を有するプロセッシングチャンバ内における一括作業の間に超高度真空（ＵＨＶ）状態の前記プロセッシングトレイ上で前記マグネトロンチューブを処理する段階と、前記少なくとも三つの区画を差動的にポンピングする段階と、前記プロセッシングチャンバを加熱ブロックで囲む段階と、延長された期間の間に約３００Ｃで、前記加熱ブロック内の前記プロセッシングチャンバをベーキング−アウトする段階とを含む。さらに、前記方法は、空気や水を供給して前記プロセッシングチャンバを冷却する段階と、前記陰極に供給される電流を利用して約１１００Ｃまで加熱して前記陰極を活性化する段階と、前記マグネトロンチューブをピンチオフする段階とを含む。
【００３１】
前記プロセッシングトレイは、長さが約３ｍで、５０個のマグネトロンチューブを収容する。前記プロセッシングトレイは、４個のバス−バーを含み、このバス−バーは、ヒーター電流及び陰極電流を前記陰極に供給し、陽極電流を前記陽極ブロックに供給し、温度監視電流を供給する。前記陰極を加熱する段階は、約９５０Ｃに加熱する段階を含み、前記方法は、前記約９５０Ｃまで加熱する間に前記陰極からの放出を測定する段階をさらに含む。前記ピンチング段階は、油圧刃を利用したピンチング段階を含む。前記方法は、乾燥窒素で前記プロセッシングチャンバを掃除する段階をさらに含む。また、処理量を向上させるために、前記プロセッシングチャンバは複数で配列される。
【発明の効果】
【００３２】
本発明は、マグネトロンの全体的な性能、ＥＭ漏れ、温度制御、及び処理を向上させる。
【００３３】
上記一般的な説明と下記の詳細な説明は、全て例示的なもので、請求する本発明をさらに説明するためのものであることを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
添付の図面は、本発明の理解を助けるために提供されるものであり、本明細書に統合されてこれを構成する。上記図面は、開示された実施例及び／または特徴を詳細な説明と共に説明し、本発明の原理を説明することに寄与し、本発明の権利範囲は、特許請求の範囲によって定められる。
【図１】マグネトロンを図示する。
【図２】４Ｇマグネトロンの一例を図示する。
【図３Ａ】ディスペンサー陰極を図示する。
【図３Ｂ】陰極リードのための同心形態を図示する。
【図４Ａ】マグネトロン用ストラップリングの構成を図示する。
【図４Ｂ】マグネトロン用対称ストラップリングの構成を図示する。
【図４Ｃ】マグネトロン用非対称ストラップリングの構成を図示する。
【図５Ａ】対称及び非対称ストラップリング構成の電力効率を図示する。
【図５Ｂ】対称及び非対称ストラップリング構成の漏れ電力を図示する。
【図６Ａ】陰極チョークの実施例を図示する。
【図６Ｂ】陰極チョークの実施例を図示する。
【図６Ｃ】陰極チョークの実施例を図示する。
【図６Ｄ】陰極チョークの実施例を図示する。
【図７】ロープロファイルマグネトロンを図示する。
【図８】陰極チョークの遮蔽効果を説明するグラフである。
【図９】陰極チョークの遮蔽効果を説明するグラフである。
【図１０】陰極チョークの遮蔽効果を説明するグラフである。
【図１１】陰極チョークの遮蔽効果を説明するグラフである。
【図１２】ウェッジ型マグネトロン陽極ベインを図示する。
【図１３】本発明に係り、伝導冷却（ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ  ｃｏｏｌｉｎｇ）を提供するように構成された場合に、マグネトロンを含むマイクロ波組立体及び硫黄ランプを含むランプ組立体を含む、完全に組立てられた硫黄ランプ装置の例を図示している。
【図１４】図１３の装置の分解図として、本発明に係り、冷却フィン、深い外部溝を具備する冷却板、及び一体型陰極遮断カバー部を含む伝導冷却ブロック組立体を図示している。
【図１５】本発明の伝導冷却装置の断面図である。
【図１６】本発明に係り、一連の連結された高温伝導要素を通じて陰極から陽極ベインの端部に流れて大気に放出される熱の経路を図示している。
【図１７】マグネトロンアンテナの実施例を図示する。
【図１８】マグネトロン装着ポンピングストリップを図示している。
【図１９】マグネトロン用ポンピングポートを図示している。
【図２０】三つの補助組立体を具備したマグネトロンを図示している。
【図２１Ａ】分岐（ｂｉｆｕｒｃａｔｅｄ）直角磁石組立体を図示している。
【図２１Ｂ】分岐（ｂｉｆｕｒｃａｔｅｄ）チャンパ磁石組立体を図示している。
【図２２Ａ】磁石組立体の鉄極部材を図示している。
【図２２Ｂ】磁石組立体内の電界効果を図示している。
【図２３】４Ｇマグネトロン内における熱の流れを図示している。
【図２４】冷却板及び陰極遮断カバーを具備したマグネトロンを図示している。
【図２５】フィルターボックス、及び冷却板の一部として作動する冷却回路を含むマグネトロンを図示している。
【図２６】マグネトロンチューブを図示している。
【図２７Ａ】マグネトロンチューブプロセッシングトレイの実施例を図示する。
【図２７Ｂ】プロセッシングトレイ及びそのバス−バーを図示する。
【図２７Ｃ】プロセッシングトレイ上の複数のマグネトロンを図示する。
【図２７Ｄ】バス−バーをマグネトロンチューブに連結した状態を図示する。
【図２８】マグネトロン処理のための複数のバス−バー及び真空フランジを図示する。
【図２９Ａ】マグネトロン用プロセッシングチャンバを図示する。
【図２９Ｂ】プロセッシングチャンバの先端を図示する。
【図２９Ｃ】プロセッシングチャンバの後端を図示する。
【図３０】マグネトロンを処理するための複数の加熱及び冷却要素を図示する。
【図３１Ａ】マグネトロン処理用ピンチオフ装置を図示する。
【図３１Ｂ】マグネトロン処理用ピンチオフシステムを図示する。
【図３１Ｃ】マグネトロン処理用ピンチオフシステムを図示する。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
ここで提供される図面及び説明は、本発明が明確に理解できるように関連の構成要素を説明するために単純化し、また明確性のために従来の一般的なシステム及び方法のその他の構成要素を除去することもある。当業者には、その他の構成要素及び／または段階がここで言及する装置、システム、及び方法を具現するのみに好ましく及び／または必須的であることが知られている。しかし、このような構成要素及び段階は、従来によく知られているため、そして本発明の理解をさらに容易にはしないため、これらをここでは説明しないこともある。本発明は、このような構成要素、変更、及び関連分野の当業者に知られている公知の構成要素及び方法に対する変形を全て含む。
【００３６】
マグネトロンは、図１の断面図に示すように、間接性（ｃｏｈｅｒｅｎｔ）マイクロ波放射を生成する電子チューブで構成される。図示されたマグネトロン１において、中央陰極１０から全体的に陽極１２である一連の真空空洞部（ｒｅｓｏｎａｎｔ  ｃａｖｉｔｉｅｓ）まで移動する電子は、複数の永久磁石１４が形成した磁場によって経路が設定される。電子運動の円形成分は、陽極を含む共振空胴部１４に誘導される電圧でマイクロ波−周波数振動をもたらし、前記陽極は、マイクロ波を放出するアンテナ１６に連結される。マグネトロンは、レーダー、電子レンジ及び照明などの多様な分野に適用される。
【００３７】
特に、電子は、生成された電場によって陰極１０を去った後、陽極ベイン１８によって加速し、この陽極ベイン１８は、本明細書全般にわたって言及する共振空胴部の壁を構成する。陰極と陽極との間のチャンバまたは空洞部に形成される強い磁場は、電場及び電子速度ベクターに垂直の力をそれぞれの電子に加え、これにより、電子は可変曲線の経路に沿って陰極から螺旋状に離れる。このような電子雲は、陽極に接近するにつれて前記場の影響を受けて陽極ベイン端部に離れる。電子は、反対場に会えば速度が下がり、支援場（ａｉｄｉｎｇ  ｆｉｅｌｄ）付近に置かれれば加速される。
【００３８】
前記雲が陽極に接近する時の結果は、電子「スポーク」の集合であり、各スポークは反対場を有する共振器に位置する。振動の以後の反サイクルでは、場のパターンが極性を逆転させ、スポークパターンは反対場に残るために回転する。交差場装置における前記電子スポークパターンと前記場極性間の同時性により、マグネトロンは広い範囲の入力パラメーターにわたって比較的安定した作動を維持することができる。
【００３９】
本発明である「４Ｇマグネトロン」の実施例が図２に示されている。前記４Ｇマグネトロンは、電子レンジ、レーダーなどのような従来の応用分野に使用されてもよく、さらに、例えば、街灯分野で硫黄ランプを駆動するために使用されてもよい。
【００４０】
１．ディスペンサー陰極（ＤｉｓｐｅｎｓｅｒＣａｔｈｏｄｅ）
４Ｇマグネトロンのディスペンサー陰極１００は、約１００，０００時間以上の長い寿命を提供する。また、冷却システム１２０は、全体的に伝導性及び対流性を有するので、３Ｇマグネトロンで一般的に利用される冷却ファンが除去される。また、陽極共振器チャンバ１４０が偏平に設計され、ＳｍＣｏまたはＮｄＦｅ磁石のような非常に薄い磁石が使用される。また、前記磁石は、さらに低い温度で維持されるが、これは、前記陽極チャンバ１４０の設計により、前記磁石が前記陰極１００によって発生する熱から完全に隔離されているからである。
【００４１】
特に、ここで論議される４Ｇマグネトロンは、例えば１００，０００時間または１６０，０００時間以上の長い寿命を提供することができる。４Ｇマグネトロンのための電力は、約２５０−４００Ｗの範囲で、３Ｇマグネトロンに比べて低い水準であり、前記４Ｇマグネトロンには、冷却ファンモーターやその他のムービングパーツが不要な形態の伝導が採択される。
【００４２】
また、本明細書全般にわたって言及するように、前記４Ｇマグネトロンは、内部ヒーティングコイルを具備する前記ディスペンサー陰極を採択し、また約８５０Ｃないし１０５０Ｃの範囲で、９５０Ｃ内外の作動温度を有する。本発明のこのような低い温度、陽極チャンバの設計、及び導電性冷却システムにより、ＳｍＣｏまたはＮｄＦｅ磁石のような薄い磁石を使用して４Ｇマグネトロンで場を発生させる。また、前記４Ｇマグネトロンは、陰極側ポンピング（ＮＥＧ／Ｔｉ）を採択し、ピンチオフされる。
【００４３】
図３は、ディスペンサー陰極１００の例を示しているが、これは、本発明で既存のタングステンフィラメント陰極の代りに提供される。前記ディスペンサー陰極１００は、既存のタングステンフィラメント陰極より遥かに低い温度で作動するため、非常に長い寿命を提供する。クライストロン（ｋｌｙｓｔｒｏｎ）のような大部分の高電力チューブは、通常、少なくとも１，０５０Ｃで作動し、その寿命は４０，０００時間である。当業者には、作動温度が５０Ｃ減少する度に、陰極の寿命が二倍になることが知られている。
【００４４】
図示のように、前記ディスペンサー陰極は、トップハット（ｔｏｐ  ｈａｔ）２１０、エミッター２２０、ポッテッド（ｐｏｔｔｅｄ）２２２、ボトムハット（ｂｏｔｔｏｍ  ｈａｔ）２２４、及びヒーター２２６を含む。また、前記ヒーターは、リード線２３０から電力の伝達を受ける。一例として、活性バリウム陰極である前記ディスペンサー陰極を利用する時の長所は、低温駆動が可能なことであり、この場合、もちろん要求加熱電力及び当該冷却負担が減少する。陰極は、作動温度の１／４電力に比例する熱を放出するため、放出によるヒーター電力損失は、９５０Ｃで作動する時、１，８００Ｃで作動する陰極の放出損失の１２％に過ぎない。
【００４５】
特に、前記リードを通じた伝導損失を含む全体ヒーター要求電力は、タングステンフィラメント陰極を利用する場合は４０Ｗであることに対し、前記ディスペンサー陰極を利用する場合は１０Ｗ未満である。ヒーター電力の３０Ｗの節減は、４００Ｗ級のマグネトロンの全体効率が約７．５％増加したことと同様である。
【００４６】
陰極で放出された熱は、前記陰極と近接に向い合う陽極ベイン端部１８に主に伝達する。ディスペンサー陰極の陰極熱放出によってベイン端部にかかる熱負荷は、タングステンフィラメント陰極の場合に比べて１２％に過ぎない。このような実質的な熱負荷の減少により伝導による、例えば冷却ファンなしに、マグネトロン冷却システムを採用することがさらに容易になる。
【００４７】
また、前記ディスペンサー陰極は、別途のヒーター２２６を具備する間接加熱型で構成される。前記エミッターは、その内部にヒーターフィラメントを具備した中空円筒状シェル２４０である。前記ヒーターフィラメントの一端は、前記陰極のトップハット２１０に結合される。他端は、モリブデンヒーターリードワイヤのようなリードワイヤ２３０に連結される。リードワイヤ２３０は、薄いシェル形態の陰極リードによって遮蔽される。このような形態の遮蔽構造を利用する理由は、アークを防止し、ＥＭ漏れを遮断するためである。このような構成は、以下でさらに詳しく説明する。
【００４８】
２．ストラップリング（Ｓｔｒａｐ  Ｒｉｎｇｓ）
マグネトロンにおいて、（図２に１５０で表された）ストラップリング（図４Ａにさらに詳しく示す）は、前記マグネトロンが安定的にそして高い効率で作動することを可能にする重要な役割をする。４Ｇマグネトロンの陽極の特性は、３Ｇマグネトロンで非対称形ストラップリング（ＡＲＳ）（図４Ｃ）が主に利用されることと異なり、図４Ｂに示した対称形ストラップリング（ＳＳＲ）１５０が利用されることである。前記対称形ストラップリングの電力効率は、図５Ａのグラフに示すように、非対称形ストラップリングに比べて高い。対称形ストラップリングの効率は８９％に達し、これはこのような周波数領域のマグネトロンにおいて最高の効率である。
【００４９】
陰極端部に漏れる電力を図５Ｂのグラフで示した。先ず、３Ｇマグネトロンでは、リード構造が多少複雑であり、実質的にこの経路を通じて漏れが生じる。３Ｇマグネトロンでは、陰極端部が内部のフィルター回路で覆われているが、遮蔽が不十分である。もちろん、このような水準の漏れは、さらに厳しい規制が加えられる適用分野、例えば照明分野では許容されない。４Ｇマグネトロンに対称形ストラップリングを適用すれば、前記漏れ水準が３Ｇマグネトロンに非対称形ストラップリングを適用する場合の１０分の１となる。
【００５０】
さらに具体的に、そして図２、４Ｂ、及び４Ｃの断面図に示すように、陽極ベイン１８は、円筒状外側陽極構造体２２で放射状に配置される。この陽極構造体は、複数のマイクロ波共振空胴部を定義し、ここで前記複数のマイクロ波共振空胴部のそれぞれは、円筒状陽極２２の各部分及び放射状に配置された二つの陽極ベイン１８によって区分される。前記陽極ベイン１８のそれぞれは、同心ストラップリングの対を上及び下に含み、それぞれの同心対（陽極ベインの上及び下）は、上部ストラップリングの対１５０ａ及び下部ストラップリングの対１５０ｂを形成する。マグネトロンのストラップリング１５０は、競争（ｃｏｍｐｅｔｉｎｇ）モードとメイン作動モードとを分離し、これにより、作動の安定性及び効率を向上させる。公知のストラップリング１５０は、回転する電子ビームに沿った角度方向及び陰極に沿った軸方向の両方に非対称場分布を誘導する。従って、従来では一般的に図４Ｃに示すように、上部及び下部ストラップリングが互いに対して非対称的にそれぞれの陽極ベインと接触する。さらに具体的に、図４Ｃに示したストラップリング１５０における陽極ベイン接触の非対称は、上部対リングのうち一つとストラップリングの下部対のうち対応する一つとの接触を変化させることで、所望でない漏れ／ノイズを平均すると既に説明した。
【００５１】
図４Ｂは、対称的に接触した上部１５０ａ及び下部１５０ｂストラップリングの対を含む陽極構成の断面図である。このような対称ストラップリングの構成では、電力効率が図５Ａのグラフに示すように、非対称形ストラップ構成にほぼ同様であるかこれより大きい。
【００５２】
また、対称形ストラップリング構成は、図５Ｂに示すように、非対称形構成に比べて陰極を向かって漏れる電力を少なく発生させる。このように漏れ電力が減少する理由は、非対称形ストラップリング構成も陰極の軸に沿って対称形場分布を誘導するからである。
【００５３】
言及したように、マグネトロンで陰極は、前記陰極と陽極ベインとの間の空間で発生するマイクロ波を取るためのアンテナとして作動する。陰極表面に沿った場の強さは、ここで記述する、そして図４Ｃに示した対称形ストラップリング構成においてほぼ一定に維持されることに対して、非対称形構成では変化する。非対称形構成で陰極表面に沿ったこのような変化は、陰極に沿って伝達されて陰極端部に漏れる同軸モードを誘導する。従って、漏れ電力は、本発明の対称形ストラップリング構成を適用することで相当量除去されることができる。
【００５４】
３．陰極チョーク（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｃｈｏｋｅ）
漏れ電力をさらに減少させるために、図３Ａ及び３Ｂに示すように、陰極リードが同軸線形態で構成される。また、チョーク構造体は、陰極構造体に含まれる。例えば、チョーク構造体に対する４個の異なる構成が図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、及び６Ｄに示されている。チョーク構造体３１０は、リード線２３０を支持する陰極の内部構造体に装着され、または加熱要素を含む円筒２４０の外壁に装着される。この中でいずれのチョーク構造体も漏れを少なくとも−３５ｄＢまで遮断する。要するに、陰極チョークを具備する対称形ストラップリングの構成は、チョークのない非対称形ストラップリングの構成より−４５ｄＢまで漏れを最小化することができる。追加的な漏れ電力及び周波数ノイズは、遮蔽フィルターカバー３５０によって収容されるフィルター回路によって吸収される。
【００５５】
照明分野のような幾つかの応用において、マグネトロンはなるべく小型であることが好ましい。小型マグネトロンは、偏平なマグネトロン空洞部、即ち、図７に示すような陽極チャンバ１４０を含み、これと共に薄い磁石が使用されて（図２に示すように）プロファイルをさらに最小化することができる。陰極チョークは、このような最小化プロファイルの設計で漏れをさらに制限することができる。
【００５６】
特に、本発明は、図３Ｂの断面図に示すように、マグネトロン１のための新規の陰極構造体１００をさらに含む。図３Ｂに示すように、前記陰極構造体１００は、第一中空円筒状シェル２４０（陰極支持部ともいう）形態の陰極線を含み、この時、前記シェル２４０は、ヒーターフィラメント２２６のためのヒーターリード２３０を収容する。前記陰極構造体１００は、シェル２４０と対向する陰極１００の一端に位置するトップハット２１０及びシェル２４０の最上部に位置するボトムハット２２４をさらに含む。従って、同軸線が形成されてノイズ及び漏れが軽減し、この時、前記陰極構造体１００が前記同軸線の中心伝導体として機能する。
【００５７】
ヒーターリード２３０の遮蔽されない露出部及び／または陰極リード２４０は、マグネトロン内部のマイクロ波を取って陰極１００に沿って伝達させる。従って、本発明では、前記陰極リードが薄い中空円筒状シェル２４０に代替されてもよい。前記陰極の下部のうち少なくとも一部を第二円筒状シェル２４５でさらに遮蔽することで、前記リード線２３０、２４０が電力漏れ用アンテナとして作動する可能性が少なくとも実質的に除去される。要するに、図６Ａ、６Ｂ、６Ｃ、及び６Ｄにさらに示された本実施例において、陰極１００は、前記シェル２４０、２５０の間に形成される真空密封部にさらに含まれる同軸線内で同軸伝導体を形成する。
【００５８】
また、陰極「チョーク」構造体が円筒状シェル２４５の内部に提供される。例えば、二つの形態の陰極チョークが図６Ａ及び６Ｂ、そして図６Ｃ及び６Ｄにそれぞれ示されている。図面において、チョーク構造体１３５は、図６Ａ及び６Ｂに示すように、内部シェル２４０の外壁に提供される。図６Ａ及び６Ｂは、陰極チョーク１３５の支持点とボトムハット２２４との間の近接程度において異なる。図６Ａ及び６Ｂに示した構成の遮蔽効果が図８及び図９のグラフにそれぞれ示された。
【００５９】
外側シェル２４５の内壁上に配置されたチョーク構造体１３５が図６Ｃ及び図６Ｄに示されている。図６Ｃ及び６Ｄも陰極チョーク１３５の支持点とボトムハット２２４との間の近接程度において異なる。図６Ｃ及び６Ｄに示した構成の遮蔽効果が図１０及び図１１にグラフとしてそれぞれ示された。
【００６０】
４．冷却（Ｃｏｏｌｉｎｇ）
図１２に示した追加の実施例において、陽極ベイン４１０は、冷却伝導性の向上のためにウェッジ形態で形成される。前記ウェッジ型ベインの端部は、より良好な効率のためのビームインピーダンスを増加させるように、さらに厚いヘッドを有する。対称形ストラップリングの構成と結合する場合、４Ｇマグネトロンは、ビーム電力をマイクロ波電力に転換するにあたって８９％までその効率を発揮することができる。前記対称形ストラップリングは、陰極端部に向かう漏れ電力を非対称ストラップリングに比べて１０分の１まで減少させる。
【００６１】
また、マグネトロンの冷却と関連して、図１３は、マグネトロンを含む完全に組立てられた電灯装置の実施例を示し、前記マグネトロンは、電球と連動するマイクロ波を生成する。前記マグネトロンは、収容部１８１内に配置されるので図面では見えない。本明細書全般にわたって言及するように、前記マグネトロンは、共振空胴部を有する陽極を具備し、前記共振空胴部は、外壁の中央部及び内部陽極構造体、即ち、全て銅のような高い電気伝導性材料で形成されるベインによって形成される。前記ベインは、マイクロ波が生成される間に加熱される。このような熱は、伝導のみを通じて、即ち、モーター駆動ファンなしになるべく速く周辺大気に分散する。
【００６２】
図１４は、図１３装置の分解図である。図１４は、冷却フィン、冷却板１８５、及び前記冷却板に形成された深い外部溝１８７を含む伝導冷却ブロック組立体を示している。図１５は、図１４の装置の断面図であり、電灯装置の構成及び構造をさらに詳しく示している。図１６は、図１５で点線ボックスで表示された部分の拡大図であり、前記装置を通じてマグネトロンの陰極から大気への熱の流れを示している。
【００６３】
図１６に示すように、電子雲の生成のために加熱される陰極１００は、陽極４１０に熱を加えるが、これは、陰極１００の高い温度と陰極１００が提供する電子が陽極を通じて電流形態で流れながら、陽極を加熱するからである。一般的に、前記陽極は、容易に熱を伝導する銅ブロック、好ましくは、いわゆる無酸素高温伝導性（ＯＦＨＣ）銅で形成される。
【００６４】
好ましい実施例において、前記陽極の側壁は、陽極の内部構造と同一の材質の中央部２２のみからなり、前記中央部の上及び下の上部及び下部は、ステンレススチールのように熱伝導の悪い材質で作られる。従って、熱は、前記外壁の中央部には容易に通過するが、上部及び下部にはそうでない。前記上部及び下部は、磁石への過度な熱伝導なしに前記磁石で進行するか、エアギャップ４２５のように低い熱伝導を有する他の構成と熱的に結合する。エアギャップ４２５のような他の構成も、磁石への過度な熱伝導なしに前記磁石で進行する。
【００６５】
一実施例において、ＯＦＨＣ銅のように熱伝導性の高い物質からなるか、含む厚い冷却フィン４３０が陽極外壁の中央部に固定され、前記陽極を貫通する熱の大部分を伝導を通じて放出する。前記熱は、厚い銅冷却フィンを通じて運ばれて一つ以上の厚い冷却フィン４４０に伝達する。ここで、前記厚い冷却フィン４４０は、アルミニウムのように高い熱伝導性を有する第２材料からなるか含む。前記アルミニウム冷却フィンは、前記銅冷却フィンの間に嵌められてスライディングで設置される。しかし、銅ピンからアルミニウムピンへの効果的な熱伝達のために、前記銅及びアルミニウムピンは、大きな重複領域を有するように配置される。この時、前記銅及びアルミニウムピンの結合に熱エポキシが使用されないことが好ましいが、これは、熱エポキシが照明分野に必要な長い寿命の間に腐食及び品質低下を起こし得るからである。また、前記アルミニウム冷却フィンは、前記銅冷却フィンに堅固に結合されないため、マグネトロン壁に機械的ストレスが不要に加えられることがない。それとも、熱が通過する高い熱伝導性要素の熱膨脹及び熱収縮により前記機械的ストレスが生じる。
【００６６】
一実施例において、前記アルミニウム冷却フィンに伝導される熱は、前記アルミニウムピンと結合するか一体で形成された冷却ブロックを通じて伝導される。前記冷却ブロックの外側面で前記熱が大気に伝導される。一実施例において、前記冷却ブロックの外側面には、ブロックと大気間の接触面を増加させるために溝やピンが形成されるが、これにより、熱を前記冷却ブロックから大気に伝導する性能が向上する。
【００６７】
図１５に示すように、一実施例において、冷却ブロックは、陰極遮蔽カバーに結合するか、これと一体で形成される。前記冷却ブロック及び前記陰極遮蔽カバーは、全てアルミニウムのように熱伝導性の良い物質で形成され、また外側面の面積を増加させるために、複数の外側溝またはピンを具備する。前記冷却ブロック及び陰極遮蔽カバーの溝は、周辺大気と接触する大きな表面積を提供するように構成され、従来のように強制で空気を供給するファンなしにもマグネトロン陽極から伝達する熱を速かに大気に放出するように構成される。
【００６８】
また、熱は磁石からなるべく遠く維持させる必要があるが、何故なら、磁石の温度が増加すればこれらが形成する磁場が減少し、またマグネトロンの作動がこのような磁場の変化に非常に敏感であるからである。陽極の熱からの磁石の熱的孤立は、ステンレススチールのように中央部より低い熱伝導性を有する材料で作られる上下部を有する陽極外側壁によって部分的に提供される。上部及び下部陽極カバーが前記陽極と磁石との間に挿入されるが、この時、前記上下部陽極カバーは、熱伝導性の非常に低い薄いステンレススチールプレートのような物質または他の低い熱伝導性物質からなる。すると、マグネトロン磁石が前記陽極の上下部カバーと非常に近く配置されながらも、マグネトロンの作動によって生成する熱から非常に良好に孤立することができる。
【００６９】
一実施例において、前記上下部陽極カバーは、図１４に示した磁気回路（ｍａｇｎｅｔｉｃ  ｃｉｒｃｕｉｔ）内側に収容される。図１６も参照すると、前記磁気回路は、少なくとも二つの磁石４５０を含み、これらのそれぞれは、第１及び第２磁石半部（Ａ、Ｂ）を含み、この両方の半部は、磁気回路が組立てられた時にマグネトロンの磁場を提供するか支持する磁場を形成するように構成される。このような二つの半部対（Ａ、Ｂ）は、磁束反射体４５５の半部（Ａ、Ｂ）のそれぞれに固定される。極切れ半部は、各磁石半部に固定される。それぞれの極切れ半部は、切断した円錐型部分４６０及び磁石の縁またはその付近まで延長する半部４６５を有するように構成される。前記極切れは、前記磁石によって生成された磁場をマグネトロン陽極の中央空洞部に集中させるように構成される。前記中央空洞部では、前記陰極から放出された電子が通過しなければならない。前記磁石、極切れ、及びフラックス反射体は、組立て時に磁気回路を形成し、前記磁気回路では、磁束経路が前記陽極及びその上下部カバーを囲む。
【００７０】
図１４及び１６に示すように、一実施例において、二つの組立てられた磁石及び二つの組立てられた極切れが提供され、各磁石と極切れは半部からなる。前記極の切れのうち一つの外側面は硫黄ランプ組立体のベースに固定され、硫黄ランプ装置の伝導冷却ブロックに分離可能に結合される。電灯ケージが熱を分散させるための広い表面積を有するため、前記電灯のベースは、大気温度に近く維持される。
【００７１】
５．アンテナ（Ａｎｔｅｎｎａ）
例示的なアンテナ５２０は、図１７に示すように、外側ストラップリング１５０の直外側の一のベイン１８に付着する電圧結合型である。前記アンテナは、中心に向かって急激に曲げられ、上部に向かって再び急激に曲げられる。アンテナロードは、薄いセラミック窓によって少なくとも部分的に覆われる。
【００７２】
６．構造（Ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）
また、図１７に示すように、陽極ブロック５３０は、単一体形態、例えば、圧出または溶接によるＯＦＨＣ銅材質で形成される。陽極ブロック５３０の側壁は、マグネトロン共振器の側壁の中間部を構成する。前記陽極ブロックの外側面には、一つ以上の冷却フィン５４０が形成されるが、前記冷却フィンは、厚いものが好ましく、アルミニウム冷却フィンに付着するか、それともスライディング嵌め込み方式などでアルミニウム冷却フィンに結合される。
【００７３】
また、マグネトロン共振器の側壁は、図７の例に示すようなハイブリッド形態であり、この時、上下部は、薄いステンレススチール円筒で構成される。このような構成は、磁石に向かう熱の流れを減少させる。前記共振器の上下部カバーも薄いステンレススチールで構成され、陽極端部近くに位置した熱源から前記磁石を非常によく隔離させる。
【００７４】
ディスペンサー陰極は、タングステンフィラメント陰極より非常に高い水準の真空を要求する。使用する材料の合理的選択、そして特定の製造方法及び洗浄過程を通じて１０−９Ｔｏｒｒ水準の超高真空（ＵＨＶ）が具現される。
【００７５】
しかし、外部ポンピングによる高温ベーク−アウトが完了した後も、ガスを完全に除去することは不可能である。外部ポンピングからのピンチングオプ後に気体を吸収するために、ＮＥＧ（Ｎｏｎ−Ｅｖａｐｏｒａｔｉｎｇ  Ｇｅｔｔｅｒ）ポンプストリップ６１０及びＴＳＰ（Ｔｉｔａｎｉｕｍ  Ｓｕｂｌｉｍａｔｉｏｎ  Ｐｕｍｐ）が採択される。図１８の実施例に示すように、前記ＮＥＧストリップは、マグネトロンの下部カバーにレーザー溶接され、前記ＴＳＰは、陰極ハット２１０の上部に配置される。
【００７６】
４Ｇマグネトロンのポンピングポート７１０は、図１９に示すように、陰極の端部に位置する。このような構成は、特に容易な製造のために選択される。
【００７７】
前記４Ｇマグネトロンは、製造の容易性のような理由により、図２０の実施例に示すように三つのサブ組立体で構成される。前記三つのサブ組立体は、陽極組立体８２０、陰極組立体８３０、及び上部カバー／アンテナ組立体８１０である。このような三つのサブ組立体は、提供される溶接ジョイント８４０を溶接することで結合される。
【００７８】
陽極組立体８２０は、マグネトロン共振器の主胴体を含み、三つのセクション、即ち、陽極ブロック８２２、上部側壁８２４、及び下部側壁８２６で構成される。陽極ブロック８２２は、陽極ベイン１８、ストラップリング１５０、アンテナ１６／５２０、前記側壁の中間部、及び冷却フィンを含む。このような部材は、ＯＦＨＣ銅で形成され、溶接のような方法によって組み立てられる。前記陽極ベインは、ＥＤＭによって、または圧出及びＥＦＭ組合によって形成されるが、これに制限されない。
【００７９】
前記側壁の上部及び下部部材８２４、８２６は、薄いステンレススチール円筒で形成され、一例として、陽極ブロックの部材と同時に前記陽極ブロックに溶接される。陽極組立体８２０が製造された後、冷却テスト方法を通じて共振周波数が測定され、ストラップリングを変形させることで、２．４５ＧＨｚでチューニングされる。
【００８０】
上述したように、前記４Ｇマグネトロンでは、ディスペンサー陰極が長い寿命を有することができ、その代わりにＵＨＶ真空が必要であり、これは、陰極組立体８３０の処理において相当な注意を要求する。前記ディスペンサー陰極は、間接加熱形態であり、この時、ヒーターフィラメントは、上述したように中空円筒状シェル形態のエミッターに組み込まれる。前記ヒーターフィラメントの一端は、陰極のトップハットに固定され、他端は、陰極のボトムハットのホールから突き出される。内部の陰極支持リード及びヒーターリードは、アルミナセラミックで適切に隔離されたターミナルに連結される。このようなターミナルは、熱膨脹係数の低いコバール（ｋｏｖａｒ）で形成され、堅固な真空密封のためにアルミナセラミックに溶接される。前記チューブも真空ポンピングポートのための最後のセラミックリングに付着する。前記ベーク−アウトとＮＥＧ及び陰極の駆動が完了した後、前記ポンピングポートは、最終真空密封のためにピンチオフされる。
【００８１】
アンテナ組立体８１０は、端部がセラミックドームで形成される長いチューブを含む。前記アンテナが陽極組立体に溶接された時、前記チューブ及びアンテナは、マイクロ波出力を伝達するための同軸線を形成する。前記アンテナは、前記ドームの内部まで延長され、前記ドームセラミックを通過するマイクロ波を放出する。従って、前記ドームセラミックは、マイクロ波窓の役割をしながら堅固な真空密封を提供する。
【００８２】
ビーム−ＲＦ相互作用領域で要求される磁場を発生させるための負担は、上記のように偏平な共振器により大きく減少される。照明分野のような幾つかの応用では、小型化及び軽量化が重要であるので、前記磁石１４／１１４をなるべく薄く形成する。磁石が薄いためには、前記磁石が高い残留磁性及び強い保磁力（ｃｏｅｒｃｉｖｅｆｏｒｃｅ）を有することが好ましが、このような条件は、少なくともＳｍＣｏ及びＮｄＦｅ磁石によって満たされる。また、室外応用のためには、低い温度係数が好ましいが、これは、磁石が少ない磁場変化でも大きい温度変化に耐えなければならないからである。低い温度係数を有する磁石は、磁場の変化が比較的少ないが、これを通じてマグネトロンの作動において安定性を向上させることができる。
【００８３】
前記ＮｄＦｅ磁石は、通常、前記ＳｍＣｏ磁石より安いが、温度係数はより大きい。ＮｄＦｅ磁石の最大温度は非常に低く、これにさらに注意をすればこそ冷たく維持される。前記ＳｍＣｏはより高いが、さらに苛酷な温度条件に耐えられる。
【００８４】
大部分の３Ｇマグネトロンに利用されるフェライト磁石は、４Ｇマグネトロンに利用するには適合でないが、何故なら、低い残留磁性及び非常に高い温度係数を有するからである。３Ｇマグネトロンの初期モデルに利用されたアルニコ（Ａｌｎｉｃｏ）磁石も４Ｇマグネトロンに適用するには不適合であるが、これは、たとえ温度係数が非常に低いとしても、その保磁力が非常に低いからである。保磁力の小さい磁石は薄く作れないが、何故なら、このような磁石は薄ければ強い磁気消去力（ｄｅｍａｇｎｅｔｉｚｉｎｇ  ｆｏｒｃｅ）に抵抗できないからである。
【００８５】
少なくとも二つの磁石、即ち、上部８１０ａ及び下部８１０ｂは、ソフトアイロン（ｉｒｏｎ）プレートまたはすぐ構成される磁性フラックス反射回路８２０によって連結される。ベーシックプレート８２０は、図２１Ａに示されており、図２１Ｂに示すように面取りされた形態で変更される。また、前記面取りされた形態は、光の伝播に有用なアイロンバーで形成される。また、前記相互作用領域と向い合う各磁石の表面には、図２２Ａに示すようにアイロン極切れが提供されるが、前記アイロン極切れは、図２２Ｂに示すように、ビーム−ＲＦ相互作用領域で均一な場を形成するように付着する。
【００８６】
上述したように、冷却ファンの除去のためには、伝導冷却方法が適用される。マグネトロンには、二つの主要熱源があるが、そのうち一つは陰極ヒーターであり、残りの一つはマイクロ波変換後の残留エネルギーを有する陽極ベインに集まる電子ビームである。この二つの熱源からの熱は、大部分前記ベインの終端またはその付近に存在する。この熱が適切に消滅しなければ、非常に高い温度が形成されて、マグネトロンが安定的に作動しないか初期に故障し得る。二つの構成要素が高い温度に特に敏感であるが、そのうち一つがストラップリングであり、残りの一つが磁石である。
【００８７】
前記ストラップリングの温度を合理的な水準に維持するために、熱は、ベイン端部領域から冷却フィンの外部のような場所になるべく速く除去しなければならない。このような目的により、ウェッジ型ベインを使用して外側への熱伝導を増加させる。
【００８８】
磁石を許容可能な温度に維持するために、前記磁石は、熱伝導経路から隔離する。このため、マグネトロン側壁は、ハイブリッド形態であり、その中間部分は、ベイン構造に連続するＯＦＨＣ銅で形成される。前記上部及び下部は、薄いステンレススチールからなり、前記中間部分に溶接される。前記側壁のステンレススチール部分は、磁石に流れる熱を遮断するための非常に効果的な手段である。熱流動の主要経路が図１３の例に示されている。
【００８９】
前記中間部分の外壁には銅冷却フィンが溶接され、スライディング結合のような方式でアルミニウム冷却フィンと結合する。前記アルミニウム冷却フィンは、図２４に示すように、十分な冷却表面領域を提供する冷却溝を通じて熱を前記冷却板と陰極遮蔽カバーに伝達する。冷却ファンのないこのような伝導冷却システムは、大部分の応用で充分小さい。
【００９０】
４Ｇマグネトロンの全体運営電力は、４０Ｗの壁プラグ電力、３０Ｗ（７．５％）の電力供給損失（インバーター型）、１０Ｗ（２．５％）のヒーター電力、３００Ｗ（８５％）のマイクロ波転換電力、及び捨てられるビーム形態でベイン端部に伝達する６０Ｗを含む。ヒーター電力の半分（５Ｗ）が放出によって陽極ベイン端部に伝達されるとすると、残りの半分はリードを通じて伝導され、前記陽極ベイン端部にかかる総熱は６５Ｗであり、これは、冷却ファンなしに単に伝導によってのみ提供される小型冷却システムとしては非常に合理的な範囲である。
【００９１】
陰極にはヒーター電力と共に高電圧電力が供給される。このような電力供給ラインは、マイクロ波電力及びその他の漏れＥＭノイズのための導管を提供する。インダクターとキャパシタで構成されるフィルター回路１０１０が挿入され、このような漏れを避けるために、全体陰極ターミナル組立体が遮蔽ボックスで囲まれる。従って、外界（ｏｕｔｓｉｄｅ  ｗｏｒｌｄ）との唯一な連結は、高電圧キャパシタを通じて行われ、前記キャパシタは、前記フィルター回路の一部分である。前記フィルターボックスは、アルミニウムで一体であり、冷却回路は、図２５の実施例に示すように、冷却板の一部として機能する。
【００９２】
７．処理（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）
間接性マイクロ波輻射を生成するマグネトロンチューブが図２６の断面図に示されている。図示のようなマグネトロンチューブ１において、中央陰極１００から総括して陽極１２である一連の真空空洞部に移動する電子は、複数の永久磁石によって形成された磁場の経路に置かれる。
【００９３】
最終処理が準備されたいわゆる「４Ｇ」マグネトロンチューブ１が図２６に示されている。４Ｇマグネトロンは、電子レンジ、レーダーなどのような従来の応用に使用され、さらに、街灯分野で硫黄ランプを駆動するために使用される。４Ｇマグネトロンの冷却システムは、全体的に伝導性及び対流性を有し、３Ｇマグネトロンで一般的に利用される冷却ファンは除去されてもよい。また、４Ｇマグネトロンの陽極共振器チャンバは、扁平性を有するように設計され、ＳｍＣｏまたはＮｄＦｅ磁石のような非常に薄い磁石が使用される。また、この磁石は、さらに低い温度で維持されるが、これは、陽極チャンバ１４０の設計によって前記磁石が陰極１４０で発生した熱からほぼ完全に隔離されているからである。
【００９４】
４Ｇマグネトロン特有のこのような特性及びその他の特性を具現するために、図２６に示されたマグネトロンチューブのような４Ｇマグネトロンチューブの最終処理は、真空ポンピング、ベーク−アウト、陰極駆動、放出実験、及びピンチングオプを含む。ディスペンス電極の使用により、前記過程は、ＵＨＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｖａｃｕｕｍ）下で行われる必要があり、一括的な作業でプロセッシングチャンバで行われる必要がある。また、このような処理は、街灯のような多様な大量の応用で使用されるのに適合な程度で経済的なものが好ましい。
【００９５】
本発明において、大量生産のために経済的に実現可能な処理は、一例として一部または全ての過程が本来の場所で行われるようにしながらも、開放を伴わないプロセッシングチャンバを利用することで提供される。例えば、処理準備ができた複数のマグネトロンチューブがクリーンルームなどの内部に位置するプロセッシングトレイ上に提供される。このようなプロセッシングトレイ１０５の一例が図２７Ａに示されている。例えば、長さが約３ｍであり、マグネトロンを５０個まで収容できるトレイが考えられるが、当業者は、長さが異なる、そして／または収容可能なマグネトロンの数が異なるトレイを利用してもよい。
【００９６】
前記トレイ１０５は、二つのタイヤ１０７、１０９を有するように提供され、前記マグネトロンは、図２７Ｂに示すように、トレイに置かれる。前記マグネトロンの下部に形成されたポンピングポート１１１は、両デックの対応ホール１１３、１１５を貫通するように設置される。前記ホールの大きさは、前記ポンピングポートが自由で、かつ無理なく嵌められるように形成される。
【００９７】
前記トレイには、四つのバス−バーが装着されるが、このうち三つは、トレイ１０５上の一部または全てのマグネトロンに電流を供給する。二つの下部バス−バーは、ヒーター電流１２１及び陰極電流１２３を供給し、上部バス−バーのうち一つは、陽極電流１２５を供給する。四番目のバス−バー１２７は、一つ以上のマグネトロンの温度を監視するための熱電対（ｔｈｅｒｍｏｃｏｕｐｌｅ）ゲージワイヤを複数で、例えば、十個含む。例えば、マグネトロンの五つ当たり一つが監視される。前記バス−バーは、アルミニウムセラミック１２９を通じて前記トレイから適切に絶縁される。このバス−バーのそれぞれは、特に限定的ではないが、厚さが０．５”で長さが３ｍである銅ロッドであってもよいが、すると、前記トレイ上の５０個のマグネトロンに対する全てのヒーター電力を処理することができる。前記バス−バーは、アルミナチューブを通じて支持部１３５から絶縁される。
【００９８】
図２７Ｃは、プロセッシングトレイ１０５上に設置された複数の４Ｇマグネトロン１を示している。それぞれのマグネトロンチューブ１は、図２７Ｄに示すように、ヒーター１２１、陰極１２３、陽極１２５、及び熱電対ゲージワイヤ１２７のための当該バス−バーに連結される。
【００９９】
前記トレイ１０５の前端は、１０インチの真空フランジのような真空フランジ２１１に付着し、この時、四つのバス−バー１２１、１２３、１２５、１２７は、図２８に示すように、適切なフィードスルー（ｆｅｅｄ−ｔｈｒｏｕｇｈ）に連結される。その後、前記トレイ１０５は、プロセッシングチャンバ内に設置される。
【０１００】
前記４ＧマグネトロンをＵＨＶ（Ｕｌｔｒａ  Ｈｉｇｈ  Ｖａｃｕｕｍ  〜１０−８Ｔｏｒｒ）環境で処理するために、プロセッシングチャンバにおける一括作業は非常に適合な選択である。プロセッシングチャンバ４１１は、図２９Ａに示すように、二つの円筒状パイプ４１３、４１５及びこれらの間の一直四角形パイプ４１７に形成された三つのマスを含む。図２９Ａは、プロセッシングトレイの二つのタイヤ１０７、１０９が設置された状態のチャンバ４１１を示した断面図である。前記トレイのタイヤ１０７、１０９は、上部ファイブ４１３の下面及び下部パイプ４１５の上面に提供されるシート（ｓｅａｔ）に結合される。
【０１０１】
前記トレイが設置されたプロセッシングチャンバの前端が図２９Ｂの断面図に示されている。トレイの１０インチ真空フランジ２１１がチャンバフランジ６１１と対を成す。ヒーター及び放出実験のための電源が必要なゲージ及び測定器（ｍｅｔｅｒ）を含み、チャンバフランジの側端部に結合される。ピンチオフからの残余物を掃除するために、前記チャンバの下面により小さいフランジ６１３が選択的に提供されるが、これは、以下でさらに説明する。
【０１０２】
前記チャンバの後端は、真空ポンピングのための機能を提供し、従って、三つのフランジ７１１ａ、ｂ、ｃが図２９Ｃに示すように設置される。このフランジには、三つの異なる真空ポンプが適切な真空ゲージと共に連結されるが、すると、マグネトロンチューブの処理に必須的な真空ポンピングが提供される。
【０１０３】
前記プロセッシングチャンバ４１１が三つの個別的なマス４１３、４１５、４１７に分離されれば、差動ポンピングシステムが許容される。このようなマス間の真空隔離は一般的に不完全であるが、これは、前記トレイ１０５のシート（ｓｅａｔ）とマグネトロンポンピングポート１１１が緩く結合されて、若干の間隙が避けられないからである。しかし、このシート及びフィッティングホールには、前記間隙を通じる真空伝導を制限するハイカラー（ｈｉｇｈ  ｃｏｌｌａｒ）が提供されるので、真空漏れ率は減少される。前記三つのチャンバ４１３、４１５、４１７間のこのような低い漏れ、そして各チャンバに対する異なる伝導及び別途のポンプにより、差動ポンピングが具現される。
【０１０４】
上部パイプ４１３用の真空ポンプは、主にマグネトロンの外側部分を処理する。上部パイプ４１３の内部は多少混むため、前記上部パイプでは、広い表面積からの気体放出が起こり、ポンピングコンダクタンス（ｐｕｍｐｉｎｇ  ｃｏｎｄｕｃｔａｎｃｅ）が制限的である。この上部パイプ４１３は、３５０Ｃのベーク−アウトの間１０−６Ｔｏｒｒで低く維持する必要があり、室温に冷却する時は、１０−７Ｔｏｒｒで低く維持する必要がある。
【０１０５】
前記中間パイプ４１７は、ピンチオフの刃端及び真空ベローズを含み、上部パイプ４１３と下部パイプ４１５との間の中間真空チャンバに提供される。前記中間パイプ４１７は、３５０Ｃのベーク−アウトの間１０−７Ｔｏｒｒで低く維持する必要があり、室温では１０−８Ｔｏｒｒで維持する必要がある。
【０１０６】
下部パイプ４１５は、マグネトロンの内側部分をポンピングする。このパイプ４１５は、全てのマグネトロンポンピングポート１１１にＵＨＶ条件を提供するために、大きなポンピングコンダクタンスを有する。前記ＵＨＶ条件は、下部パイプ４１５の全体にわたって維持され、前記パイプが事実上それぞれのマグネトロンに連結されるＵＨＶポンプを提供する。３５０Ｃのベーク−アウトの間、そして、陰極駆動のための最大ヒーター電力が提供される間に、前記下部パイプ４１５は、１０−９Ｔｏｒｒの低い真空を維持する必要がある。室温に冷却する時、前記真空は、１０−９Ｔｏｒｒで低く維持する必要がある。
【０１０７】
非蒸発型ゲッター（ＮＥＧ）ポンプが薄いストリップの形態で提供され、幾つかの小さい切れがレーザー溶接などでマグネトロンの下部カバーに溶接される。ＵＨＶの条件下で、前記ＮＥＧは、３００Ｃで予め定められた長い時間の間、または４００Ｃでさらに短い時間の間に活性化される過程を要求する。前記４Ｇマグネトロンは、長いベーク−アウト時間を要するため、３００Ｃにおける長い活性化が選択されてＮＥＧ駆動と重なる条件を満す。
【０１０８】
マグネトロンのベーク−アウト及び前記ＮＥＧ活性化のために、図３０に示すように、前記プロセッシングチャンバは、加熱ストリップを含む加熱ブロックで構成されたヒーター７１１によって囲まれる。前記ベーク−アウト及びＮＥＧ活性化のスケジュールは、前記チャンバ内の真空状態によってコンピューターで制御される。前記ベーク−アウト及びＮＥＧ活性化以後、前記ヒーターは停止し、前記チャンバは、加熱ジャケットと前記チャンバとの間にファンによって供給される空気７１３により冷却される。
【０１０９】
前記ディスペンサー陰極は、１，１００Ｃで活性化する必要がある。この活性化は、ＡＣヒーター電流を前記下部フィードスルー対、即ち、前記陰極及びヒーターのためのフィードスルーを通じて供給することで行われる。以後、前記陰極の温度を表示するために、電圧及び電流が注意深く測定される。前記活性化が行われる間に、前記ＵＨＶ条件は、１０−８Ｔｏｒｒ範囲で維持する必要があり、前記陰極活性化が完了したか否かは、放出テストを通じてみなされる。
【０１１０】
前記陰極の活性化以後に、ヒーター温度を９５０Ｃの作動温度まで徐々に低くしながら放出実験が行われる。前記放出実験のために、各マグネトロンの陽極壁は陽極バス−バーに連結され、ＤＣ電源が陽極バス−バーと陰極バス−バーとの間に連結される。前記放出実験には、相対的に低い０ないし１００ＶのＤＣ電圧が使用される。前記陽極電流は、パービアンス（ｐｅｒｖｅａｎｃｅ）の計算のために電圧の関数としてグラフに表示されるが、これは、前記陰極活性化が完了したか否かを示す。
【０１１１】
放出実験が完了すれば、ピンチオフ工程によって各マグネトロンが永久的に密封される。前記ピンチオフは、油圧ポンプによって駆動するピンチオフ刃によって行われる。一つのマグネトロンをピンチオフするためには約１０トンの力が必要であるため、チャンバの油圧シリンダー８１１は、図３１Ａに示すように、両方向に配列することが有利である。すると、隣接した二つのチャンバからの反発力が相殺され、前記油圧チャンバは、前記配列の両端に具備されたもの以外の追加の支持構造を必要としない。
【０１１２】
図３１Ｂに示すように、油圧ポンプ８１１の二つのセットによって駆動される一対のピンチオフ刃で十個までのマグネトロンが処理される。各油圧シリンダー８１１は、例えば、約５０トンの力を加えられる能力を有する。図３１Ｃは、ピンチオフ過程が行われた以後の状態を示している。これで、プロセッシングトレイを取り出すために前記プロセッシングチャンバを開く準備ができた。この時、前記チャンバは、乾燥窒素で掃除される。
【０１１３】
前記４Ｇマグネトロンの大量生産のために、複数のプロセッシングチャンバが必要なことがあり、このチャンバを並んだ配列形態で配置することが有利である。このような配列形態の最大の利点は、前記ピンチオフ油圧シリンダーが互いに対して平衡をなし、支持構造の負担が前記配列の外側端部外で大きく減少することである。
【０１１４】
第二の利点は、前記ベーク−アウト及びＮＥＧ活性化のための加熱エネルギーが節減されることである。このためには、幾つかの層を積層することが有利である。このような構成は、工場の空間も節約させる。天井の高さ及び作業の便利性を考慮すると、五つないし六つの層が適宜である。
【０１１５】
若干の特殊性を有する実施例で本発明について説明及び図示したが、このような説明及び図示は単に例に過ぎない。部品及び段階の構成、組合せ及び／または配列の具体的部分において多くの変更が可能である。従って、このような変更は本発明に含まれ、その権利範囲は、下記の請求の範囲によって決定されるべきである。
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【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【図２２Ａ】
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【図２２Ｂ】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７Ａ】
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【図２７Ｂ】
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【図２７Ｃ】
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【図２７Ｄ】
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【図２８】
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【図２９Ａ】
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【図２９Ｂ】
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【図２９Ｃ】
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【図３０】
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【図３１Ａ】
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【図３１Ｂ】
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【図３１Ｃ】
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【国際調査報告】
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