特許 5683303 導波管型非可逆素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5683303

(24)【登録日】2015年1月23日

(45)【発行日】2015年3月11日

(54)【発明の名称】導波管型非可逆素子

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/37 20060101AFI20150219BHJP

   H01P 1/30 20060101ALI20150219BHJP

【ＦＩ】

   H01P1/37

   H01P1/30 Z

【請求項の数】6

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2011-21371(P2011-21371)

(22)【出願日】2011年2月3日

(65)【公開番号】特開2012-161057(P2012-161057A)

(43)【公開日】2012年8月23日

【審査請求日】2014年1月8日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用 平成２２年８月４日 日本加速器学会発行の「第７回 日本加速器学会年会 アブストラクト集」に発表

(73)【特許権者】

【識別番号】391020986

【氏名又は名称】日本高周波株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094536

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 隆二

(74)【代理人】

【識別番号】100129805

【弁理士】

【氏名又は名称】上野 晋

(72)【発明者】

【氏名】花木 博文

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 伸介

(72)【発明者】

【氏名】谷内 努

(72)【発明者】

【氏名】篠原 己拔

(72)【発明者】

【氏名】鶴岡 茂嗣

(72)【発明者】

【氏名】三浦 厚

【審査官】 麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】 実開昭５６−１３７５０２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０７−３０７６０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１３０９２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３０３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０９３３０１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ１／２２−１／３９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力を伝送する導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子であって、
両端が貫通した中空筒状の導波管と、
前記導波管の内壁面に接着されたフェライトと、
前記導波管の外部であって且つ前記フェライトを挟む位置に対向して配置され該導波管の内部に強磁場を発生させる一対のマグネットとを備え、
前記導波管は、その内部を超高真空状態にして耐電力性が高められており、
前記フェライトにガーネット系フェライトが用いられ、前記超高真空状態が維持されるようになっていることを特徴とする導波管型非可逆素子。

【請求項2】

電力を伝送する導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子であって、
両端が貫通した中空筒状の導波管と、
前記導波管の内壁面に接着されたフェライトと、
前記導波管の外部であって且つ前記フェライトを挟む位置に対向して配置され該導波管の内部に強磁場を発生させる一対のマグネットとを備え、
前記導波管は、その内部を超高真空状態にして耐電力性が高められており、
前記導波管の内壁面と前記フェライトとの間に金属系の熱伝導部材が配置され、
前記フェライトにガーネット系フェライトが用いられ、前記超高真空状態が維持されるようになっており、
前記フェライトで発生した熱が前記熱伝導部材を介して前記導波管に伝熱して放熱されるようになっていることを特徴とする導波管型非可逆素子。

【請求項3】

前記熱伝導部材は、加熱により軟化する金属であることを特徴とする請求項２に記載の導波管型非可逆素子。

【請求項4】

前記フェライトは、複数の板状フェライト片が並設されて構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の導波管型非可逆素子。

【請求項5】

前記フェライトは、前記導波管の内壁面と該フェライトとの間に前記熱伝導部材を配置し、該導波管に真空引きを施しながら加熱処理を行うことにより、該導波管の内壁面に熱伝導部材を介して接着されていることを特徴とする請求項２乃至請求項４のいずれかに記載の導波管型非可逆素子。

【請求項6】

前記フェライトの表面には、ＴｉＮコーティングが施されていることを特徴とする請求項1乃至請求項５のいずれか一項に記載の導波管型非可逆素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導波管型非可逆素子に関し、例えば、粒子加速器等の導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子であるフェライト移相器が開示されている。

【0003】

特許文献１に記載されたフェライト移相器１００は、図４に示すように、上面１１１ａ、下面１１１ｂ及び両側の側面１１１ｃで形成される略角筒状の矩形導波管１１１を有し、その長手方向両端には他の矩形導波管と連結する際の連結部分となる鍔状のフランジ１１１ｄが形成されている。また、矩形導波管１１１の外周の略中央には電流が流されるコイル１１２が略螺旋状に巻回されている。また、矩形導波管１１１の対向する広面にそれぞれ相当する上面１１１ａ及び下面１１１ｂの各内壁面には、フェライト１１３が設けられている。なお、上面１１１ａ側のフェライト１１３と下面１１ｂ側のフェライト１１３とは、対向するようにして前記内壁面に配設されている。

【0004】

上記のフェライト移相器１００により導波管回路を構成する場合には、矩形導波管１１１の前後に他の矩形導波管を配置し、その両端のフランジ１１１ｄ・１１１ｄを介して他の矩形導波管と連結する。そして、前記導波管回路を使用する際には、前記導波管回路により矩形導波管１１１内に高周波を伝搬すると共に、矩形導波管１１１の外周に巻回されているコイル１１２に電流を流して磁界を発生させ、或いはコイル１１２に流れる電流を変化させて磁界を変化させることにより、フェライト１１３の磁気特性を変化させて高周波の導波管内波長を変化させ、伝搬する高周波の位相を変化させるようになっている。

【0005】

ところで、大電力（例えば、ピーク電力が４５ＭＷ程度の高周波）を伝送する導波管回路（粒子加速器等の導波管回路）に用いられる導波管型非可逆素子においては、導波管内に、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を封入し、耐電力性を高め放電を抑えている。
また、前記導波管型非可逆素子は、前記大電力を伝送する場合に、フェライトの電力損失により発生する高熱により、フェライトの磁気特性が変動したり、フェライトの熱歪みによる破損が生じたりするという課題を有している。この課題を解消させる手法として、導波管内の内壁面とフェライトの接合面との間に熱伝導グリースを塗布して熱抵抗を下げ、フェライトの冷却効果を高めることが行われている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−１２４６２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上述した大電力を伝送する導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子は、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）は、地球温暖化係数が二酸化炭素（Ｃ０_２）の「２３９００倍」もある地球温暖化防止排出抑制対象ガスであり、その使用量を削減することが社会的な課題になっている。そのため、大電力を伝送する導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子においても、導波管内に、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）が封入されていないものの開発が求められているが、現在のところ、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を封入せずに耐電力性を高めた実用に耐える導波管型非可逆素子の構成は知られていない。

【0008】

なお、導波管型非可逆素子の導波管内を超高真空状態（10^-6〜10^-10Pa）にすることで、耐電力性を高めることも考えられるが、現状において、導波管内を超高真空状態にした導波管型非可逆素子の例はない。これは、超高真空状態のなかでフェライトを使用した場合、フェライトからのアウトガスにより、超高真空状態を維持できないと懸念されていることによる。また、超高真空中においてフェライトを効果的に冷却する手段が知られていないことによる。例えば、上述した熱伝導グリースは、超高真空中下でアウトガスが多く発生するため、超高真空中下における冷却手段として用いることはできない。

【0009】

本発明は、上記技術的課題に鑑みてなされたものであり、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を使用することなく、大電力を伝送する導波管回路に用いることができる導波管型非可逆素子を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記技術的課題を解決するためになされた本発明は、電力を伝送する導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子であって、両端が貫通した中空筒状の導波管と、
前記導波管の内壁面に接着されたフェライトと、前記導波管の外部であって且つ前記フェライトを挟む位置に対向して配置され該導波管の内部に強磁場を発生させる一対のマグネットとを備え、前記導波管は、その内部を超高真空状態にして耐電力性が高められており、前記フェライトにガーネット系フェライトが用いられ、前記超高真空状態が維持されるようになっていることを特徴としている。
また、電力を伝送する導波管回路に用いられる導波管型非可逆素子であって、両端が貫通した中空筒状の導波管と、前記導波管の内壁面に接着されたフェライトと、前記導波管の外部であって且つ前記フェライトを挟む位置に対向して配置され該導波管の内部に強磁場を発生させる一対のマグネットとを備え、前記導波管は、その内部を超高真空状態にして耐電力性が高められており、前記導波管の内壁面と前記フェライトとの間に金属系の熱伝導部材が配置され、前記フェライトにガーネット系フェライトが用いられ、前記超高真空状態が維持されるようになっており、前記フェライトで発生した熱が前記熱伝導部材を介して前記導波管に伝熱して放熱されるようになっていることを特徴としている。

【0011】

このように、本発明の導波管型非可逆素子は、導波管の内部（管内）が超高真空状態になっているため高い耐電力性が得られる。また、本発明では、超高真空中におけるアウトガスの発生量が微少である金属系の熱伝導部材により、導波管にフェライトを接着しているため、超高真空状態を維持しながらフェライトを効果的に冷却することができる。その結果、本発明の導波管型非可逆素子は、大電力（例えば、ピーク電力が４５ＭＷ程度の高周波）を伝送する導波管回路に用いることができる。すなわち、本発明によれば、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を使用することなく、大電力を伝送する導波管回路に用いることができる、耐電力性の高い導波管型非可逆素子を提供することができる。

【0012】

なお、上記のように、フェライトが取り付けられた導波管内を超高真空状態にする構成を採用したのは、本願の発明者らが、超高真空状態にした導波管型非可逆素子において、フェライトを使用できることを見出したためである。具体的には、本願の発明者らが、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を封入した導波管型非可逆素子で用いられるガーネット系フェライトの超高真空状態におけるガス放出量を測定したところ、その放出量が、真空仕様の導波管の素材として一般的に用いられるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の超高真空状態におけるガス放出量の３４倍程度であり、超高真空中においてフェライトを使用しても問題がないことを見出したためである。

【0013】

また、前記熱伝導部材は、加熱により軟化する金属であることが望ましい。なお、前記金属には、例えば、真空ハンダ、鉛、錫、インジウム等を用いることができる。
この構成により、導波管の内壁面とフェライトとの間に熱伝導部材を配置してフェライトを押さえながら導波管を加熱して当該熱伝導部材を融解させることにより、導波管の内壁面とフェライトとの間に熱伝導部材を隙間無く充満させ、熱伝導部材の熱伝導性を向上させることができる。

【0014】

また、前記フェライトは、複数の板状フェライト片が並設され構成されていることが望ましい。
このように、フェライトを複数の板状フェライト片により構成することで、フェライトが１枚の板材で構成されている場合に比べ、熱歪みが軽減され、その結果、フェライトの破損を防ぐことができる。

【0015】

また、前記フェライトは、前記導波管の内壁面と該フェライトとの間に前記熱伝導部材を配置し、該導波管に真空引きを施しながら加熱処理を行うことにより、該導波管の内壁面に熱伝導部材を介して接着されていることが望ましい。
上記のように構成することにより、熱伝導部材の脱泡、脱ガスを促し、融解した熱伝導部材の隙間への浸透性や、導波管とフェライトとの接触性を高めることができる。

【0016】

また、前記フェライトの表面には、ＴｉＮコーティングが施されていることが望ましい。
このように、二次電子放出係数が低く、化学的に安定なＴｉＮ（窒化チタン）をフェライトの表面に真空蒸着法等によりコーティングすることにより、フェライトの表面からの二次電子の放出を抑え、マルチパクタリングの発生を抑えることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を使用することなく、大電力を伝送する導波管回路に用いることができる導波管型非可逆素子を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の実施形態の導波管型非可逆素子である単向管の断面を示した模式図である。

【図2】図１に示す単向管の導波管とフェライトとの接続構造を示した概念図である。

【図3】本実施形態のフェライトの変形例を示す平面図である。

【図4】従来技術のフェライト移相器の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、本発明の実施形態の導波管型非可逆素子について図１及び図２に基づいて説明する。図１は、本発明の実施形態の導波管型非可逆素子である単向管の断面を示した模式図である。また、図２は、図１に示す単向管の導波管とフェライトとの接続構造を示した概念図である。なお、本実地形態は、導波管型非可逆素子が、大電力（例えば、ピーク電力が４５ＭＷ程度の高周波）を伝送する導波管回路を構成する単向管に適用された場合を例にしている。

【0020】

先ず、本実施形態の単向管Ｗの構造を説明する。
図１に示すように、本実施形態の単向管（導波管型非可逆素子）Ｗは、両端が貫通した中空筒状の導波管１０と、導波管１０の内壁面（内筒面）に、金属系の熱伝導部材である真空ハンダ４０（図２参照）を介して接着されたフェライト２０と、導波管１０の外部であって且つフェライト２０を挟む位置に対向して配置された一対のマグネット３０ａ、３０ｂとを備えている。そして、一対のマグネット３０ａ、３０ｂにより、導波管１０の内部（管内）に強磁場が発生するようになっている。また、導波管１０の上面１０ａには、冷却水を流す水管６０が取り付けられ、フェライト２０を冷却するようになっている。なお、本実施形態の説明では、金属系の熱伝導部材として、真空ハンダ４０を示しているが、特にこれに限定されるものではない。金属系の熱伝導部材は、加熱により軟化する金属であればよく、真空ハンダ４０の代わりに、例えば、鉛、錫、インジウム等を用いることができる。以下、単向管Ｗの各構成を具体的に説明していく。

【0021】

導波管１０は、上面１０ａ、下面１０ｂ及び両側の側面１０ｃで形成された中空の略角筒状になされており、その長手方向両端に、他の導波管と連結する際の連結部分となる鍔状のフランジ１０ｄが形成されている。また、導波管１０は、その内部が超高真空状態（10^-6〜10^-10Pa）になっており、これにより耐電力性を高め、大電力の高周波が印可されても使用できるようになっている。

【0022】

このように、導波管１０の管内を超高真空状態にする構成を採用したのは、本願の発明者らが、超高真空状態においてフェライト２０を使用できることを見出したことによる。すなわち、本願の発明者らが、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を封入した導波管型非可逆素子で用いられるガーネット系フェライトの真空中でのアウトガス量を真空放置法により測定したところ、超高真空中においてフェライト２０を使用しても問題がないことを見出したことによる。

【0023】

上記の測定では、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のチャンバー（内表面積が０．２８ｍ^２、体積が８．３×１０^―３ｍ^３）の内部を真空引き後（１０^−１０Pa台まで排気した後）、バルブ封止をした。そして、フェライトの有無による真空度の速度変化からフェライトのアウトガス量を測定した。なお、フェライトは、「Φ５０ｍｍ、厚さ３.５ｍｍ」の円柱状のものを用いた。また、前記したバルブ封止後「１０^−３Pa」台に達するまでの時間（一時間弱程度）を測定した。そして、測定の結果、フェライトの単位面積当たりのアウトガス量は、真空仕様の導波管の素材として一般的に用いられるステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）の真空中でのアウトガス量の３４倍程度であり（且つ使用されるフェライト２０の表面積が小さいため）、超高真空中においてフェライト２０を使用しても超高真空状態が維持されることを確認した。

【0024】

また、導波管１０の上面１０ａの内壁面（内筒面）には、略矩形状に凹んだ凹部１０ａ１（図２参照）が形成されており、当該凹部１０ａ１に、真空ハンダ４０を介して、矩形平板状のフェライト２０（１枚のフェライト２０）が取り付けられている。このフェライト２０は、一方側の広面を取付面とし、押さえ金具５０により、前記取付面が、導波管１０の上面１０ａの凹部１０ａ１に押し付けられ、真空ハンダ４０により接着されている。

【0025】

なお、本実施形態では、上面１０ａの内壁面に形成された凹部１０ａ１にフェライト２０が取り付けられているが、特にこれに限定されるものではない。上面１０ａの内壁面に凹部１０ａ１が形成されていない導波管１０であっても、本実施形態を適用することができる。この場合、フェライト２０は、上面１０ａの略平坦状になされた内壁面の所定位置に、真空ハンダ４０により接着される。

【0026】

また、フェライト２０は、その長手方向を高周波の伝搬方向等となる導波管１０の長手方向と揃えて配置されている。なお、フェライト２０の素材は、適用可能な範囲で適宜であるが、例えば、ガーネット系フェライトとすると好適である。

【0027】

上記のように、真空ハンダ４０を介してフェライト２０を取り付けるようにしたのは、真空ハンダ４０が、高真空中下においてアウトガスの発生量が微少（僅か）であるためである。そして、この構成により、フェライト２０で発生した熱が真空ハンダ４０を介して導波管１０に伝熱して放熱される。すなわち、本実施形態によれば、超高真空状態を維持しながらフェライト２０を効果的に冷却することができる。

【0028】

なお、本願発明者らは、本実施形態の真空ハンダ４０の熱伝導率と、「導波管内の内壁面とフェライトの接合面との間に熱伝導グリースを塗布した単向管（従来技術の単向管）」の熱伝導グリースの熱伝導率との比較を行った。比較の結果、真空ハンダ４０の熱伝導率は、熱伝導グリースの熱伝導率よりも高いことが確認された（熱伝導グリースの熱伝導率を「１」とすると、真空ハンダ４０の熱伝導率は「９．３」であった）。
すなわち、本実施形態によれば、「導波管内の内壁面とフェライトの接合面との間に熱伝導グリースを塗布した単向管（従来技術の単向管）」に比べ、より効果的にフェライト２０を冷却することができる。

【0029】

また、マグネット３０ａは、導波管１０の上面１０ａ外側であって、フェライト２０が設けられた位置の一方側（図１に示す上方側）に、フェライト２０の一方側の広面（前記取付面）と対向するように配置されている（水管６０の上方に配置されている）。このマグネット３０ａは、導波管１０の上面１０ａに取り付けられた支持部材７１に支持されている。また、マグネット３０ｂは、導波管１０の下面１０ｂ外側であって、フェライト２０が設けられた位置の他方側（図１に示す下方側）に、フェライト２０の他方側の広面と対向するように配置されている。このマグネット３０ｂは、導波管１０の下面１０ｂに取り付けられた支持部材７２に支持されている。

【0030】

なお、マグネット３０ａをＳ型磁石（又はＮ型磁石）で構成する場合には、マグネット３０ｂをＮ型磁石（又はＳ型磁石）で構成する。上記の構成により、一対のマグネット３０ａ、３０ｂが、フェライト２０の広面を挟んで対向して配置され、導波管１０の内部（管内）に磁界を生じさせる。これにより、導波管１０の内壁面に取り付けられたフェライト２０を非可逆動作させることができる。なお、マグネット３０ａ、３０ｂの具体的な構成について特に限定されるものではないが、永久磁石又は電磁石或いは永久磁石と電磁石のハイブリッドで構成される。また、永久磁石の材質には、例えば、ネオジウム磁石、サマリウムコバルト磁石等が用いられる。

【0031】

また、水管６０は、導波管１０の上面１０ａのフェライト２０が取り付けられている位置に対応させ、且つ当該上面１０ａの外壁面に当接させて取り付けられている。また、水管６０は、その一端部に、冷却水を送り出すポンプ（図示せず）に接続された流入用水管（図示せず）が接続され、その他端部に排水用水管（図示せず）が接続されている。これにより、水管６０の管内に、前記冷却水が流れるようになっている。

【0032】

上記のように、導波管１０の外壁面に水管６０を設置して、水管６０に冷却水を流し、導波管１０を水冷することにより、フェライト２０の電力損失により発生する高熱を効率よく冷却でき、フェライト２０の磁気特性の変動や熱歪みによる破損を防止することができる。その結果、本実施形態によれば、より大電力の高周波を印可することができる。

【0033】

また、上記の単向管Ｗにより導波管回路を構成する場合、例えば、単向管Ｗを構成する導波管１０の前後に他の導波管を配置し、両端のフランジ１０ｄ・１０ｄを介して他の導波管と連結する。そして、前記移相器Ｗは、マグネット３０ａ、３０ｂにより発生させた強磁場によりフェライト２０の磁気特性を調整することにより、導波管１０の内部を伝搬する高周波の位相を変化させるようになっている。

【0034】

次に、本実施形態の単向管Ｗの製造工程を説明する。なお、以下では、本実施形態の製造工程のうち、特徴がある工程を説明し、周知技術と同じ工程の説明は省略する。

【0035】

最初に、導波管１０の内壁面に、フェライト２０を取り付ける工程（フェライト取付工程）を説明する。
具体的には、先ず、導波管１０の外側に電熱線（図示せず）を巻き付ける。次に、導波管１０の上面１０ａの内壁面に形成された凹部１０ａ１（図２参照）と、フェライト２０の前記取付面との間に、真空ハンダ４０を配置し、押さえ金具５０でフェライト２０を押さえながら前記電熱線により導波管を加熱する。そして、導波管１０の温度が真空ハンダ４０の融点を超えると、真空ハンダ４０が融解し、導波管１０の内壁面の凹部１０ａ１と押さえ金具５０とが接合されると共に、融解した真空ハンダ４０が、導波管１の内壁面とフェライト２０との間に充満し導波管１０の内壁面とフェライト２０との間の隙間がなくなる。これにより、真空ハンダ４０の熱伝導性が向上する。

【0036】

また、前記フェライト取付工程では、上述した電熱線により導波管１０を加熱する方法に代えて、以下のように行ってもよい。
具体的には、導波管１０の上面１０ａの内壁面に形成された凹部１０ａ１（図２参照）と、フェライト２０の前記取付面との間に、真空ハンダ４０を配置し、押さえ金具５０でフェライト２０を押さえる。そして、真空炉等を用いて、導波管１０に真空引きを施しつつ加熱処理を行い、導波管１０の内壁面に、フェライト２０を取り付ける。この方法によれば、真空ハンダ４０の脱泡、脱ガスを促し、融解した真空ハンダ４０の隙間への浸透性、及び導波管１０とフェライト２０との接触性を高めることができる。

【0037】

また、前記フェライト取付工程の前処理として、フェライト２０の表面を研磨・洗浄しておくことが望ましい。このようにするのは、本願発明者らの研究により、フェライト２０の表面が１０μｍ程度の凹凸構造になっていることが確認され（フェライト２０の表面を走査型顕微鏡で観察することにより確認した）、フェライト２０の表面積が、機械的寸法よりも大きく、表面状態、保管条件等によりガス吸着、放出量が大きく変わることを見出したことによる。そして、フェライト２０の表面を研磨・洗浄しておくことにより、融解した真空ハンダ４０の隙間への浸透性の向上を図ることができると共に、真空中に曝される面（フェライト２０の面）の表面積を減少させ、フェライト２０の表面におけるガスの吸着・放出の量を減少させることができる。

【0038】

さらに、フェライト２０は、その表面にＴｉＮ（窒化チタン）コーティングが施されていることが望ましい。このように構成するのは、フェライト２０の表面に、二次電子放出係数が低く且つ化学的に安定なＴｉＮ（窒化チタン）を真空蒸着法等によりコーティングすることにより、フェライト２０の表面からの二次電子の放出を抑え、マルチパクタリングの発生を抑えるためである。
なお、マルチパクタリングとは、電磁場の強度、フェライトとの距離及び高周波の周波数に依存する共鳴放電現象である。具体的には、磁場中に配置されたフェライト２０に高周波が印可すると、１個の電子の衝突により、フェライト２０の表面より１個以上の二次電子が放出される。そして、前記衝突が起こるたびに電子の数が増加し、一定の量を超えると高周波放電が発生する現象（マルチパクタリング）が起こる。

【0039】

次に、導波管１０の内部を超高真空状態にする工程を説明する。
具体的には、導波管１０の内部を真空排気するときには、導波管１０の外側に設置した水管６０に温水を流し、フェライト２０にベーキング処理を施す。さらに、印加電力の投入するときには、充分に時間をかけて電力を徐々に上昇させる高周波エージングを行う。上記の構成により、フェライト２０の脱ガス処理が行われ、導波管１０の内部を超高真空状態にすることができる。

【0040】

以上、説明したように、本実施形態によれば、六フッ化硫黄ガス（ＳＦ_６）を使用することなく、大電力を伝送する導波管回路に使用できる単向管Ｗを提供することができる。なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。

【0041】

上述した実施形態では、矩形平板状の１枚のフェライト２０を用いていたが特にこれに限定されるものではない。例えば、図３に示すように、略平板状のフェライト２０を複数のフェライト片に分割して、その複数のフェライト片を隙間を開けて並設した構成にしてもよい。

【0042】

具体的には、図３（ａ）に示すように、細長短冊状のフェライト片２００ａを相互間に僅かな隙間２０１ａを開けて列状に複数並設して、全体として長方形で略平板状のフェライト２０ａを構成するようにしてもよい。
また、図３（ｂ）に示すように、短冊状のフェライト片２００ｂを相互間に僅かな隙間２０１ｂを開けて行列状に複数並設して、全体として長方形で略平板状のフェライト２０ｂを構成するようにしてもよい。
また、図３（ｃ）に示すように、矩形平板状のフェライト片２００ｃを相互間に僅かな隙間２０１ｃを開けて行列状に複数並設して、全体として長方形で略平板状のフェライト２０ｃを構成するようにしてもよい。

【0043】

上記のように、フェライト２０を複数のフェライト片に分割して配置することにより、フェライトが１枚のフェライトで構成されている場合に比べ、分割して配置されたフェライト２０ａ〜２０ｃ（フェライト片２００ａ、２００ｂ、２００ｃ）の熱歪みが軽減され、その結果、フェライト２０ａ〜２０ｃの破損を防ぐことができる。

【0044】

また、上述した実施形態では、導波管型非可逆素子が単向管Ｗに適用された場合を例にしているが、あくまでもこれは一例に過ぎない。本発明の導波管型非可逆素子の構成は、単向管Ｗだけでなく、移相器やサーキュレータにも適用されるものである。

【符号の説明】

【0045】

Ｗ…単向管、１０…導波管、１０ａ…上面（導波管）、１０ａ１…凹部（導波管）、１０ｂ…下面（導波管）、１０ｃ…側面、２０…フェライト、２０ａ…フェライト、２０ｂ…フェライト、２０ｃ…フェライト、３０ａ…マグネット、３０ｂ…マグネット、４０…真空ハンダ、５０…押さえ金具、６０…水管、７１…支持部材、７２…支持部材、２００ａ…フェライト片、２００ｂ…フェライト片、２００ｃ…フェライト片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】