特許 6873655 ＲＦ周波数ウィンドウ

(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】6873655

(24)【登録日】2021年4月23日

(45)【発行日】2021年5月19日

(54)【発明の名称】ＲＦ周波数ウィンドウ

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/08 20060101AFI20210510BHJP

【ＦＩ】

   H01P1/08

【請求項の数】15

【外国語出願】

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-205681(P2016-205681)

(22)【出願日】2016年10月20日

(65)【公開番号】特開2017-92954(P2017-92954A)

(43)【公開日】2017年5月25日

【審査請求日】2019年10月18日

(31)【優先権主張番号】1502344

(32)【優先日】2015年11月6日

(33)【優先権主張国】FR

(73)【特許権者】

【識別番号】511148123

【氏名又は名称】タレス

(74)【代理人】

【識別番号】110001173

【氏名又は名称】特許業務法人川口國際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】フィリップ・ドゥニ

【審査官】 岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００４−５２１５４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２７０９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１６４７０２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＲＦ周波数ウィンドウ（１）であって、誘電性の円板（２）と、前記誘電性の円板（２）の周縁部のまわりを完全にろう付けされたメイン金属製スカート（３）と、前記誘電性の円板（２）の前記周縁部のまわりの前記メイン金属製スカート（３）に接触し、かつ、静止状態において前記誘電性の円板（２）の前記周縁部の全体にわたって、前記誘電性の円板（２）の中心部の方に向けて放射状の圧縮応力を加える取り囲みプレストレスリング（６）と、を備えるとともに、前記プレストレスリング（６）が、前記プレストレスリング（６）の長手方向において貫かれた少なくとも１つの冷却通路（７）からなるセットを備える、ＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項2】

前記プレストレスリング（６）が、環状の区域を備えるとともに、前記誘電性の円板（２）の前記周縁部のまわりの前記メイン金属製スカート（３）の外部表面を支承する、プレストレスアセンブリ（５）の一部である、請求項１に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項3】

前記プレストレスリング（６）が、ステンレス鋼で作られている、請求項２に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項4】

前記プレストレスアセンブリ（５）が、前記少なくとも１つの冷却通路（７）からなるセットを備える冷却回路（１４、１５）の少なくとも一部を備える、請求項２または３に記載のＲＦ周波数ウィンドウ。

【請求項5】

前記プレストレスアセンブリ（５）が、少なくとも前記メイン金属製スカート（３）の剛性よりも剛性が大きい金属で作られた構成部品（６）を備える、請求項２〜４のいずれか１項に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項6】

前記メイン金属製スカート（３）の内部に追加の金属製スカート（１３）をさらに備える、請求項１〜５のいずれか１項に記載のＲＦ周波数ウィンドウ。

【請求項7】

前記プレストレスリング（６）の厚さが、２〜１０ｍｍの間である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項8】

前記プレストレスリング（６）の温度が上昇した場合に、前記プレストレスリング（６）と、前記メイン金属製スカート（３）との間の焼結を防ぐために、前記プレストレスリング（６）と、前記メイン金属製スカート（３）との間に挿入された潤滑物質を備える、請求項１〜７のいずれか１項に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項9】

前記誘電性の円板（２）が、セラミックで作られている、請求項１〜８のいずれか１項に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項10】

前記メイン金属製スカート（３）が、銅で作られている請求項１〜９のいずれか１項に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項11】

前記プレストレスリング（６）が、複数の冷却通路（７）からなるセットを備える、請求項１〜１０のいずれか１項に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項12】

前記冷却通路（７）が、０．５〜４ｍｍの間の同一の直径を有する、請求項１１に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項13】

前記冷却通路（７）が、規則的な間隔を有する、請求項１１または１２に記載のＲＦ周波数ウィンドウ（１）。

【請求項14】

ＲＦ周波数ウィンドウ（１）を製造する方法であって、誘電性の円板（２）を、メイン金属製スカート（３）の内部に、ろう材で、前記誘電性の円板（２）の周縁部と前記メイン金属製スカート（３）との間に隙間（４）を設けて配置するステップと、少なくとも１つの冷却通路（７）からなるセットで貫かれ、前記誘電性の円板（２）の前記周縁部の全体にわたって前記メイン金属製スカート（３）を取り囲んでいるプレストレスリング（６）、および、前記プレストレスリング（６）と、前記メイン金属製スカート（３）との間に形成されている隙間（８）を備えるプレストレスアセンブリ（５）の内部に、前記誘電性の円板（２）および前記メイン金属製スカート（３）を配置するステップと、ろう付けフープ（９）であって、材料の膨張係数が、前記プレストレスリング（６）の膨張係数よりも小さいろう付けフープ（９）を、前記フープ（９）と前記プレストレスリング（６）との間に隙間を設けて、前記プレストレスリング（６）のまわりに配置するステップと、前記メイン金属製スカート（３）の中の前記誘電性の円板（２）が確実にろう付けされる温度に、前記フープ（９）、前記プレストレスリング（６）、前記メイン金属製スカート（３）および前記誘電性の円板（２）のアセンブリを到達させるステップと、前記アセンブリをそのまま冷却させ、前記冷却により、前記プレストレスリング（６）が、前記メイン金属製スカート（３）および前記誘電性の円板（２）に、放射状に圧縮するプレストレスを確実に加えるようにするステップと、からなる、ＲＦ周波数ウィンドウ（１）を製造する方法。

【請求項15】

前記メイン金属製スカートのまわりに前記プレストレスリングを配置する前に、前記プレストレスリングと、前記メイン金属製スカートとの間に潤滑物質が挿入され、前記リングの温度が上昇した場合に、前記プレストレスリングと、前記メイン金属製スカートとの間の焼結を防止する、請求項１４に記載の方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、真空密閉された、超高真空のＲＦ周波数ウィンドウに関する。これらのウィンドウは、原則として、（高真空下の）管の内部と（例えば周囲気圧下の）管の外部との間でＲＦ周波数電磁エネルギーを伝送するための電子電力増幅管の出力部で使用される。

【背景技術】

【0002】

この管は、特に、例えば、フランス語の頭文字でＴＯＰ（Ｔｕｂｅ ａ Ｏｎｄｅｓ Ｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅｓ）、すなわち英語の頭文字でＴＷＴ（Ｔｒａｖｅｌｌｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｔｕｂｅ）と表される進行波管のような増幅器、または、クライストロン（ｋｌｙｓｔｒｏｎ）とすることができる。この管は、（磁電管などの）発振器とすることもまた可能である。一般に、管の内部で増幅されたエネルギーを、空気を含有する導波管に送ることが所望される。ＲＦ周波数ウィンドウにより、少なくとも所与の周波数帯域内では、電磁エネルギーは管内部の真空密閉性を保ちつつ、自由に導波管へと通過することができる。

【0003】

従来、ウィンドウは、絶縁性誘電体で作られた平らな円板を備え、この円板を電磁エネルギーが通過する。この円板は、誘電特性が良いだけでなく、熱伝導性にすぐれ、高温および急な温度勾配に対して非常に良好な耐性もまた有するアルミナまたは別のセラミックで作られる場合が最も多い。実際、強い電場で動作する高出力管では、エネルギーの通過により誘電体に損失が生じ、したがってかなりの加熱が生じる。本明細書に関係する管は、数十キロワットの電力を供給することが可能である。誘電性の円板の寸法は、通常、１ミリメートルから数ミリメートルの間の厚さに対して、直径約１０センチメートルとすることができる。

【0004】

真空密閉性を得るために、誘電性の円板の周縁部全体を、それを取り囲む円筒状の金属製（一般的に銅で作られた）スカートの内部表面にろう付けする。

【0005】

欧州特許出願公開第１ ３６４ ４２５ ＥＰ号明細書（出願人Ｔｈａｌｅｓ）から、焼き嵌めを行ってアセンブリにプレストレスを加えるか、またはプレストレスを生じさせずに冷却することを可能にする実施形態が既知である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】欧州特許出願公開第１３６４４２５号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明の目的は、既存のウィンドウの利点を保持しつつ、ＲＦ周波数ウィンドウの出口における出力の増大、したがって、特に熱応力に対する耐性の向上を可能にすることである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

したがって、本発明の１つの態様によれば、ＲＦ周波数ウィンドウであって、誘電性の円板と、誘電性の円板の周縁部のまわりを完全にろう付けされたメイン金属製スカートと、誘電性の円板の周縁部のまわりのメイン金属製スカートに接触し、かつ、静止状態において誘電性の円板の周縁部の全体にわたって、誘電性の円板の中心部の方に向けて放射状の圧縮応力を加える取り囲みプレストレスリングと、を備えるとともに、前記プレストレスリングが、プレストレスリングの長手方向に少なくとも１つの冷却通路からなるセットを備える、ＲＦ周波数ウィンドウが提案されている。

【0009】

提供されるこの解決策により、誘電性の円板のまわりに冷却回路およびプレストレスを生成することが可能になる。本発明により、誘電体材料に延在する機械的強度を高めることが可能になる。さらに、誘電体材料のＲＦ周波数ロスにより生じたカロリーを排出することによって、応力は最小限に抑えられる。

【0010】

別の利点は、ウィンドウが、低温のままである一方、外部の温度と、誘電材料の中心部の温度との間の差が大きすぎることによる熱衝撃の危険性から保護されているという事実である。

【0011】

最後に、アセンブリは、その設計によって、ただ１つのステップ、例えば、ろう付けなどによって製造され、このため、製造費が最小限に抑えられる。さらに、このアセンブリは、約６００℃まで加熱することが可能である。なぜなら、プレストレスリングが付着していないため、この熱サイクル中に、弛緩することができるからである。

【0012】

したがって、１００〜１０００バールの間の圧縮応力を生み出すことが可能である。

【0013】

１つの実施形態では、プレストレスリングは、環状の区域を備えるとともに、誘電性の円板の周縁部のまわりのメイン金属製スカートの外部表面を支承する、プレストレスアセンブリの一部である。

【0014】

したがって、適切な材料を用いて加えられるプレストレスをさらに良好に制御するために、プレストレスアセンブリのその他の部分とは異なる材料から作られた環状の区域を製造することが可能である。

【0015】

１つの実施形態によれば、プレストレスリングは、ステンレス鋼で作られている。

【0016】

ステンレス鋼は、回路への給水に好適であり、すぐれた機械的強度を有する。

【0017】

１つの実施形態では、プレストレスアセンブリは、少なくとも１つの冷却水路からなるセットを備える冷却回路の少なくとも一部を備える。

【0018】

したがって、ウィンドウを外部の冷却回路に接続することが可能である。

【0019】

１つの実施形態によれば、プレストレスアセンブリは、少なくともメイン金属製スカートの剛性よりも剛性が大きい金属で作られた構成部品を備える。

【0020】

１つの実施形態では、ＲＦ周波数ウィンドウは、メイン金属製スカートの内部に追加の金属製スカートをさらに備える。

【0021】

したがって、同軸のウィンドウを作るのは簡単である。

【0022】

１つの実施形態によれば、プレストレスリングの厚さは、２〜１０ｍｍの間である。

【0023】

プレストレスリングの厚さは、通路の直径および熱伝達流体の必要な流量によって決まる。

【0024】

１つの実施形態では、ＲＦ周波数ウィンドウは、プレストレスリングの温度が上昇した場合に、プレストレスリングと、メイン金属製スカートとの間の焼結を防ぐために、プレストレスリングと、メイン金属製スカートとの間に挿入された潤滑物質を備える。

【0025】

潤滑物質は、グラファイトが好ましい。なぜなら、グラファイトが特に好適であるからである。

【0026】

１つの実施形態によれば、誘電性の円板が、セラミックで作られている。なぜなら、セラミックは限られたコストですむからである。

【0027】

１つの実施形態では、メイン金属製スカートは、銅で作られている。銅は、材料の膨張に適合させることが可能であり、すぐれた電磁導体である。

【0028】

１つの実施形態によれば、プレストレスリングは、複数の冷却通路からなるセットを備える。

【0029】

例えば、前記冷却通路は、０．５〜４ｍｍの間の同一の直径を有し、これにより、プレストレスの均一な分散が可能になる。

【0030】

冷却通路は、規則的な間隔を有する。

【0031】

本発明の別の態様によれば、ＲＦ周波数ウィンドウを製造する方法であって、誘電性の円板を、メイン金属製スカートの内部に、ろう材で、誘電性の円板の周縁部とメイン金属製スカートとの間に隙間を設けて配置するステップと、少なくとも１つの冷却通路からなるセットで貫かれ、誘電性の円板の周縁部の全体にわたってメイン金属製スカートを取り囲んでいるプレストレスリング、および、プレストレスリングと、メイン金属製スカートとの間に形成されている隙間を備えるプレストレスアセンブリの内部に、誘電性の円板およびメイン金属製スカートを配置するステップと、ろう付けフープであって、材料の膨張係数が、プレストレスリングの膨張係数よりも小さいろう付けフープを、ろう付けフープとプレストレスリングとの間に隙間を設けて、プレストレスリングのまわりに配置するステップと、メイン金属製スカート中の誘電性の円板が確実にろう付けされる温度に、フープ、プレストレスリング、メイン金属製スカートおよび誘電性の円板のアセンブリを到達させるステップと、アセンブリをそのまま冷却させ、冷却により、プレストレスリングが、メイン金属製スカートおよび誘電性の円板に、放射状に圧縮するプレストレスを確実に加えるようにするステップと、からなる、ＲＦ周波数ウィンドウを製造する方法もまた提案されている。

【0032】

１つの実施態様では、メイン金属製スカートのまわりにプレストレスリングを配置する前に、プレストレスリングと、メイン金属製スカートとの間に、グラファイトであることが好ましい潤滑物質が挿入され、リングの温度が上昇した場合に、プレストレスリングと、メイン金属製スカートとの間の焼結を防止する。

【0033】

本発明は、決して限定するものではない例として記述され、かつ、添付の図面によって図示された、いくつかの実施形態を検討することにより、さらに良く理解されよう。

【図面の簡単な説明】

【0034】

【図1】本発明の１つの態様によるＲＦ周波数ウィンドウを製造する方法を図示する。

【図2】本発明の１つの態様によるＲＦ周波数ウィンドウを製造する方法を図示する。

【図3】本発明の１つの態様によるＲＦ周波数ウィンドウを製造する方法を図示する。

【図4】本発明の１つの態様によるＲＦ周波数ウィンドウを示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

すべての図において、同一の参照符号を有する要素は、類似したものである。記述されている実施形態は、決して限定するものではない。

【0036】

本明細書では、当業者によく知られている特徴および機能については、詳細に記述しない。

【0037】

図１〜図３は、本発明の１つの態様によるＲＦ周波数ウィンドウを製造する方法を図示する。

【0038】

図１では、ＲＦ周波数ウィンドウの各部分は独立している。

【0039】

ＲＦ周波数ウィンドウ１を製造する方法は、メイン金属性スカート３、またはウィンドウスカートの内部に、ろう材で、誘電性の円板２の周縁部とメイン金属製スカート３との間にわずかな隙間４を設けて、誘電性の円板２を配置するステップと、プレストレスアセンブリ５の内部に誘電性の円板２およびメイン金属製スカート３を配置するステップと、からなる。

【0040】

プレストレスアセンブリ５は、少なくとも１つの冷却通路７からなるセットで貫かれ、誘電性の円板２の周縁部の全体にわたってメイン金属製スカート３を取り囲んでいるプレストレスリング６、および、プレストレスリング６と、メイン金属製スカート３との間に形成されている隙間８を備える。図では、プレストレスリング（６）の形状は、環状である。

【0041】

ろう付けフープ９は、フープ９と、プレストレスリング６との間に隙間１０を設けてプレストレスリング６のまわりに配置され、フープ９の材料は、プレストレスリング６の膨張係数よりも小さい膨張係数を有する。

【0042】

フープ９、プレストレスリング６、メイン金属製スカート３、および誘電性の円板２のアセンブリを、メイン金属製スカート３の中の誘電性の円板２が確実にろう付けされる温度に、通常７００℃を超える温度に到達させ、そして、そのまま冷却させ、この冷却により、プレストレスリング６が、メイン金属製スカート３および誘電性の円板２に、放射状に圧縮するプレストレスを確実に加えるようにする。

【0043】

ＲＦ周波数ウィンドウは、開いたままで、両側でフランジを受け、例えば、一方の側の管出口、およびクライアント取り付けフランジへの接続、またはもう一方の側での接続を確保することができる。あるいはさらに、ＲＦ周波数伝送ウィンドウの場合には、クライアントインタフェースが、冷却されたプレストレスウィンドウの両側に配置可能である。

【0044】

本出願の各図では、任意選択の追加の金属製スカート１３が、メイン金属製スカート３の内部に示されており、これにより、例えば、同軸のウィンドウを製造することが可能になる。

【0045】

プレストレスアセンブリ５は、図示されていないが、冷却通路７を備える冷却回路の少なくとも一部を備える。この場合には、プレストレスアセンブリ５は、２つの出入り口１４および１５を備え、これらは冷却回路に接続させることができる。

【0046】

通路７のサイズ、形状、および間隔により、一方では、水または水とグリコールのような熱伝達冷却流体の流量を調節することが可能になり、そして他方では、所望のプレストレスレベルを調節することが可能になる。

【0047】

したがって、図１は、ろう付け前のＲＦ周波数ウィンドウの構成部品アセンブリを示す。

【0048】

図２に示されるように、図示されていないろう付け装置の部分により、ろう付け隙間を確保することが可能になる。

【0049】

一般に銅で作られたメイン金属製スカート３が、一般にセラミックで作られた誘電性の円板２に対して封止されるように、またさらにプレストレスリング６の両側で冷却回路の液密性を得るように、組み立てられる。

【0050】

プレストレスは、組み立ての間に、例えば、通常７００℃を超える高温での、アセンブリのろう付けによって生じる。

【0051】

誘電性の円板の材料の膨張係数よりも小さい膨張係数を有する材料で作られたフープ９により、冷却回路およびプレストレスリング６の外径を徐々に変形させて、アセンブリのパラメータを調節するようにすることが可能になる。

【0052】

したがって、図２は、ろう付け中のＲＦ周波数ウィンドウの構成部品アセンブリを示す。

【0053】

図３に示されるように、組み立てサイクルの冷却の間に、プレストレスリング６は、メイン金属製スカート３／誘電性の円板２のアセンブリにわたって、その厚さ、冷却回路（通路７からなるセット）の容量、およびプレストレスリング６の材料の機械的性質によって決まる圧縮応力を与える。その部分は、周囲温度に戻りながら、アセンブリを圧縮する。

【0054】

したがって、図３は、ろう付け完了後のＲＦ周波数ウィンドウの構成部品アセンブリを示す。

【0055】

図４は、この方法によって得られたＲＦ周波数ウィンドウ、すなわち、言いかえれば、製造後のＲＦ周波数ウィンドウの構成部品アセンブリを示す。

【符号の説明】

【0056】

１ ＲＦ周波数ウィンドウ
２ 誘電性の円板
３ メイン金属製スカート
４ 隙間
５ プレストレスアセンブリ
６ プレストレスリング
７ 冷却通路
８ 隙間
９ ろう付けフープ
１０ 隙間
１３ 追加の金属製スカート
１４ 出入り口
１５ 出入り口

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】