(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022084561
(43)【公開日】2022-06-07
(54)【発明の名称】マグネトロン
(51)【国際特許分類】
H01J 23/20 20060101AFI20220531BHJP
【ＦＩ】
H01J23/20 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】28
【出願形態】ＯＬ
【外国語出願】
(21)【出願番号】P 2021191070
(22)【出願日】2021-11-25
(31)【優先権主張番号】2018625.0
(32)【優先日】2020-11-26
(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB
(71)【出願人】
【識別番号】320003301
【氏名又は名称】テレダイン・ユーケイ・リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100145403
【弁理士】
【氏名又は名称】山尾 憲人
(74)【代理人】
【識別番号】100189555
【弁理士】
【氏名又は名称】徳山 英浩
(74)【代理人】
【識別番号】100100479
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 三喜夫
(72)【発明者】
【氏名】ウィルソン，ロバート チャールズ
(72)【発明者】
【氏名】クレイ，ダニエル ジェイムズ
(57)【要約】 （修正有）
【課題】マグネトロン用の共振空洞の構造を提供する。
【解決手段】アノード１０１は、カソード１０２を収容するための円筒形シェル１０３と、複数のベーン１０４とを備える。各ベーン１０４は、シェル１０３の中心に向かって半径方向及び長手方向軸と平行方向に連続的に延びる長さを有する。複数の環状ストラップリング１１３は、空洞共振器の共振モードスペクトルを設定し、長手方向の間隔で、シェル１０３の長手方向軸と同心状に配置される。各ベーン１０４は、カソード１０２に面する内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続された外側ベーンセグメントとを備える。複数のベーン１０４は、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリング１１３を支持するように構成され、各ベーン１０４は交互配列のストラップリング１１３に連結する。
【選択図】図１Ａ
【解決手段】アノード１０１は、カソード１０２を収容するための円筒形シェル１０３と、複数のベーン１０４とを備える。各ベーン１０４は、シェル１０３の中心に向かって半径方向及び長手方向軸と平行方向に連続的に延びる長さを有する。複数の環状ストラップリング１１３は、空洞共振器の共振モードスペクトルを設定し、長手方向の間隔で、シェル１０３の長手方向軸と同心状に配置される。各ベーン１０４は、カソード１０２に面する内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続された外側ベーンセグメントとを備える。複数のベーン１０４は、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリング１１３を支持するように構成され、各ベーン１０４は交互配列のストラップリング１１３に連結する。
【選択図】図１Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
マグネトロン用のアノードであって、
マグネトロンのカソードを収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェルと、
シェルの周りに角度間隔で配置された複数のベーンであって、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離が、マグネトロンの空洞共振器を提供するように構成され、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンと、
空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングであって、長手方向の間隔でシェルの長手方向軸と同心状に配置される複数の環状ストラップリングとを備え、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している、アノード。
マグネトロンのカソードを収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェルと、
シェルの周りに角度間隔で配置された複数のベーンであって、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離が、マグネトロンの空洞共振器を提供するように構成され、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンと、
空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングであって、長手方向の間隔でシェルの長手方向軸と同心状に配置される複数の環状ストラップリングとを備え、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している、アノード。
【請求項2】
各交互配列のベーンは、同じストラップリングによって電気的に接続されるように同じストラップリングを支持するように配置される、請求項１に記載のアノード。
【請求項3】
内側ベーンセグメントは、一体的に形成される、請求項１または２に記載のアノード。
【請求項4】
外側ベーンセグメントは、一体的に形成される、請求項１～３のいずれか１つに記載のアノード。
【請求項5】
各ベーンの長さは、共振器空洞の長さに等しい、請求項１～４のいずれか１つに記載のアノード。
【請求項6】
複数のベーンは、ベーンの深さを通って画定される複数の孔を含み、孔は、ストラップリングがそれを通過するためであり、複数の孔は、第１孔および第２孔を含み、
第１孔は、ベーンが、それを通過するストラップリングと接続するためであり、各第１孔は、それを通過する個々のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有し、
第２孔は、第２孔を通過するストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定され、使用時に個々のベーンは、第２孔に配置されたストラップリングと接続するように構成されず、
複数のベーンは、角度的に交互配列する第１ベーンおよび第２ベーンを含み、
各第１ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第１溝パターンによって定義されるように、各第１ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、各第１ベーンの第１溝パターンは、他の第１ベーンの第１溝パターンと角度的に整列しており、
各第２ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第２溝パターンによって定義されるように、各第２ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、各第２ベーンの第２溝パターンは、他の第２ベーンの第２溝パターンと角度的に整列しており、
第２ベーンの第１孔は、第１ベーンの第２孔と角度的に整列しており、第１ベーンの第１孔は、第２ベーンの第２孔と角度的に整列している、請求項１～５のいずれか１つに記載アノード。
第１孔は、ベーンが、それを通過するストラップリングと接続するためであり、各第１孔は、それを通過する個々のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有し、
第２孔は、第２孔を通過するストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定され、使用時に個々のベーンは、第２孔に配置されたストラップリングと接続するように構成されず、
複数のベーンは、角度的に交互配列する第１ベーンおよび第２ベーンを含み、
各第１ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第１溝パターンによって定義されるように、各第１ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、各第１ベーンの第１溝パターンは、他の第１ベーンの第１溝パターンと角度的に整列しており、
各第２ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第２溝パターンによって定義されるように、各第２ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、各第２ベーンの第２溝パターンは、他の第２ベーンの第２溝パターンと角度的に整列しており、
第２ベーンの第１孔は、第１ベーンの第２孔と角度的に整列しており、第１ベーンの第１孔は、第２ベーンの第２孔と角度的に整列している、請求項１～５のいずれか１つに記載アノード。
【請求項7】
各内側ベーンセグメントの溝パターンは、その個々の外側ベーンセグメントの溝パターンと対称である、請求項６に記載アノード。
【請求項8】
第１および第２溝パターンの各々は、各ベーンセグメントに城郭状のプロファイルを形成する交互配列の溝および突起を含み、
各突起は、溝よりも小さい凹部を画定し、
溝パターンの溝は、第２孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定し、突起の凹部は、第１孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定する、請求項６または７に記載アノード。
各突起は、溝よりも小さい凹部を画定し、
溝パターンの溝は、第２孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定し、突起の凹部は、第１孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定する、請求項６または７に記載アノード。
【請求項9】
各内側ベーンセグメントは、第１および第２溝パターンの１つによって画定される長手方向表面とは反対側の他の長手方向表面を有し、
該他の長手方向表面は、平坦で、滑らかなプロファイルを有する、請求項６～８のいずれか１つに記載アノード。
該他の長手方向表面は、平坦で、滑らかなプロファイルを有する、請求項６～８のいずれか１つに記載アノード。
【請求項10】
各外側ベーンセグメントは、第１および第２溝パターンの１つによって画定される長手方向表面とは反対側の他の長手方向表面を有し、
該他の長手方向表面は、シェルの内面に取り付けられる、請求項６～９のいずれか１つに記載アノード。
該他の長手方向表面は、シェルの内面に取り付けられる、請求項６～９のいずれか１つに記載アノード。
【請求項11】
各外側ベーンセグメントの他の長手方向表面は、平坦で、滑らかなプロファイルを有する、請求項１０に記載アノード。
【請求項12】
シェルの内面は、シェルの長さに渡って長手方向に延びる、角度的に間隔をあけて配置された複数の溝を含み、
各溝は、個々の外側ベーンセグメントを着座させるように寸法設定される、請求項１～１１のいずれか１つに記載アノード。
各溝は、個々の外側ベーンセグメントを着座させるように寸法設定される、請求項１～１１のいずれか１つに記載アノード。
【請求項13】
シェルの内面は、滑らかなプロファイルを有する、請求項１～１１のいずれか１つに記載アノード。
【請求項14】
内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、内側ベーンセグメントとそれらの個々の外側ベーンセグメントとの間にギャップが設けられるように配置される、請求項１～１３のいずれか１つに記載アノード。
【請求項15】
各内側ベーンセグメントをその個々の外側ベーンセグメントに接続するための少なくとも１つのタグをさらに含み、
該少なくとも１つのタグは、個々のベーンの長手方向端部に配置される、請求項１～１４のいずれか１つに記載アノード。
該少なくとも１つのタグは、個々のベーンの長手方向端部に配置される、請求項１～１４のいずれか１つに記載アノード。
【請求項16】
内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、同じ材料で形成される、請求項１～１５のいずれか１つに記載アノード。
【請求項17】
請求項１～１６のいずれか１つに定義される、マグネトロンのアノード用のベーン。
【請求項18】
請求項１～１６のいずれか１つに定義されるアノードを備えるマグネトロン。
【請求項19】
マグネトロン用のアノードを製造する方法であって、
マグネトロンのカソードを収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェルを用意するステップと、
複数のベーンであって、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンを用意するステップと、
マグネトロンの空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングを用意するステップと、
ベーンおよびストラップリングをシェル内に配置するステップと、を含み、
ベーンは、シェルの周りに角度間隔で配置され、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離が、マグネトロンの空洞共振器を提供するためであり、
ストラップリングは、長手方向の間隔で、シェルの長手方向軸と同心状に配置され、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、そのため各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している、方法。
マグネトロンのカソードを収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェルを用意するステップと、
複数のベーンであって、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンを用意するステップと、
マグネトロンの空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングを用意するステップと、
ベーンおよびストラップリングをシェル内に配置するステップと、を含み、
ベーンは、シェルの周りに角度間隔で配置され、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離が、マグネトロンの空洞共振器を提供するためであり、
ストラップリングは、長手方向の間隔で、シェルの長手方向軸と同心状に配置され、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、そのため各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している、方法。
【請求項20】
複数のベーンを用意するステップは、
・第１グループの金属直方体に、その深さを通って第１孔パターンを形成するステップであって、該第１孔パターンは、第１グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、各第１孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有し、各第２孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定された断面積を有し、そのためストラップリングは、金属ブロックと接触することなく第２孔を通過できる、ステップと、
・第２グループの金属直方体に、その深さを通って第２孔パターンを形成するステップであって、該第２孔パターンは、第２グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、ミリング加工された直方体の第１グループおよび第２グループがシェルの周りに角度的に整列した場合、第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と整列し、第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と整列する、ステップと、
・各金属直方体を長手方向に２つの細長いセグメントに切削し、内側ベーンセグメントおよび個々の外側ベーンセグメントを含むベーンを用意するステップであって、切削は、第１孔および第２孔を通って、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面での溝パターンを定義する、ステップとによって、複数のベーンを形成することを含み、
複数のベーンは、シェルの周りに配置された結果、
第１グループのベーンは、第２グループのベーンと交互配列し、
第１孔および第２孔は、各交互配列のベーンセグメントについて角度的に整列し、
第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と角度的に整列し、
第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と角度的に整列する、請求項１９に記載の方法。
・第１グループの金属直方体に、その深さを通って第１孔パターンを形成するステップであって、該第１孔パターンは、第１グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、各第１孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有し、各第２孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定された断面積を有し、そのためストラップリングは、金属ブロックと接触することなく第２孔を通過できる、ステップと、
・第２グループの金属直方体に、その深さを通って第２孔パターンを形成するステップであって、該第２孔パターンは、第２グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含み、ミリング加工された直方体の第１グループおよび第２グループがシェルの周りに角度的に整列した場合、第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と整列し、第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と整列する、ステップと、
・各金属直方体を長手方向に２つの細長いセグメントに切削し、内側ベーンセグメントおよび個々の外側ベーンセグメントを含むベーンを用意するステップであって、切削は、第１孔および第２孔を通って、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面での溝パターンを定義する、ステップとによって、複数のベーンを形成することを含み、
複数のベーンは、シェルの周りに配置された結果、
第１グループのベーンは、第２グループのベーンと交互配列し、
第１孔および第２孔は、各交互配列のベーンセグメントについて角度的に整列し、
第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と角度的に整列し、
第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と角度的に整列する、請求項１９に記載の方法。
【請求項21】
交互配列のベーンを電気的に接続するために、個々の第１孔に、内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間にストラップリングを配置するステップをさらに含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項22】
内側ベーンセグメントとそれらの個々の外側ベーンセグメントとの間にギャップが設けられるように、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントを配置するステップをさらに含む、請求項１９～２１のいずれか１つに記載の方法。
【請求項23】
各外側ベーンセグメントをその個々の内側ベーンセグメントに電気的に接続するステップをさらに含む、請求項１９～２２のいずれか１つに記載の方法。
【請求項24】
電気的接続は、内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間のギャップを橋渡しするために、ベーンの端部に配置された少なくとも１つのタグを使用して行われる、請求項２３に記載の方法。
【請求項25】
シェルを用意するステップは、金属シリンダーを用意するステップと、外側ベーンを着座させるために、角度間隔でシリンダーの内壁に偶数個の細長い溝を形成するステップとを含む、請求項１９～２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項26】
シェルを用意するステップは、金属シリンダーを用意するステップと、シリンダーの内壁を平滑化するステップとを含む、請求項１９～２４のいずれか１つに記載の方法。
【請求項27】
配置されたストラップリングおよびベーンを一緒にろう付けするステップをさらに含む、請求項１９～２６のいずれか１つに記載の方法。
【請求項28】
ベーンをシェルの内壁にろう付けするステップをさらに含む、請求項１９～２７のいずれか１つに記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本開示は、マグネトロン用のアノード、そのベーン、マグネトロンおよびアノードを製造する方法に関する。装置および方法は、特定の用途を見つけてもよいが、限定的ではなく、例えば、粒子加速器での使用のためのマイクロ波発生の分野である。
【背景技術】
【0002】
マグネトロンが、種々の異なる目的で無線周波数（ＲＦ）エネルギー（例えば、マイクロ波など）を発生するために使用できる。例えば、マグネトロンによって発生したＲＦエネルギーは、粒子加速器（例えば、リニア加速器など）に提供され、帯電粒子、例えば、電子などの加速のための加速電磁界を確立するために使用される。いくつかの用途では、加速された電子がターゲット材料（例えば、タングステンなど）に入射するように方向付けられ、これにより電子のエネルギーの一部がターゲット材料からＸ線として放出される。
【0003】
発生したＸ線は、いくつかの用途では、医療イメージングおよび／または治療の目的のために使用できる。例えば、Ｘ線は、患者の身体の全部または一部に入射するように方向付けでき、１つ以上のセンサは、患者の身体によって透過および／または反射したＸ線を検出するように位置決めできる。検出されたＸ線を使用して、患者の身体の全部または一部の画像を形成でき、これにより身体の内部構造の詳細を解像可能になる。Ｘ線は、治療目的のために患者の身体の特定の部分に入射するように追加または代替として方向付けできる。例えば、Ｘ線は、体内で検出された腫瘍に入射するように方向付けして、腫瘍内の癌細胞を破壊することによって腫瘍を治療することができる。
【0004】
代替として、加速された電子は、治療目的のために患者の身体の特定の部分（例えば、腫瘍など）に入射するように方向付けできる。例えば、粒子加速器（例えば、リニア加速器など）から出力された電子は、コリメートされ、患者の身体の一部に入射するように方向付けできる。
【0005】
更なる用途では、粒子加速器を使用して、非医療目的のＸ線を発生できる。例えば、発生したＸ線は、撮像対象の非医療ターゲットに入射するように方向付けできる。１つ以上のセンサが、撮像ターゲットから透過および／または反射したＸ線を検出するように位置決めできる。検出されたＸ線を使用して、撮像ターゲットの内部構造を解像できる画像を形成できる。Ｘ線イメージングは、セキュリティ関連の用途で特定の使用を見つけることができ、別の方法で視界から隠されている物品を解像可能であるためである。例えば、Ｘ線イメージングを使用して、貨物が保管されているコンテナの外側から貨物を撮像できる。Ｘ線画像は、貨物の内容を識別するために、隠された貨物の一部を形成する様々な物体を解像可能である。
【0006】
マグネトロンのいくつかの用途を上述したが、そこでは発生したＲＦエネルギーを使用して、電子などの荷電粒子を加速している。しかしながら、マグネトロンは、他の用途、例えば、レーダーでの使用のためのＲＦエネルギーの発生など見つけることができる。
【0007】
この文脈において、本開示が考案された。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の第１態様によれば、マグネトロン用のアノードが提供され、該アノードは、
マグネトロンのカソードを収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェルと、
シェルの周りに角度間隔で配置された複数のベーン（羽根）であって、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離(angular separation)が、マグネトロンの空洞共振器を提供するように構成され、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンと、
空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングであって、長手方向の間隔で、シェルの長手方向軸と同心状に配置される、複数の環状ストラップリングとを備え、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している。
マグネトロンのカソードを収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェルと、
シェルの周りに角度間隔で配置された複数のベーン（羽根）であって、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離(angular separation)が、マグネトロンの空洞共振器を提供するように構成され、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンと、
空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングであって、長手方向の間隔で、シェルの長手方向軸と同心状に配置される、複数の環状ストラップリングとを備え、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している。
【0009】
ここに説明したアノードにおいて、各ベーンは、２つの部分、即ち、内側ベーンセグメントおよびその個々の外側ベーンセグメントで提供され、ストラップリングが両者間に配置される。こうしてストラップリングは、ベーンを通過し、ベーンによって包囲され、共振器空洞内だけで露出するようになる。これにより、アノードベーンの両端に露出したストラップリングを有するマグネトロンと比較して、上記のアノードを含むマグネトロンの安定性を改善する。さらに、ベーンセグメントは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に配置されることによって、個々のベーンによって充分かつ安定に支持されるだけでなく、ここで説明するアノードは、ストラップの設計およびベーンに対するそれらの配置の点でより柔軟性が提供される。このことは、モード分離とＲＦ電界分布のトレードオフは、先行技術のマグネトロンと比較して、適切なストラップ設計によってより容易に満足できることを意味する。さらに、ここで説明するアノードは、更なるマグネトロン性能改善を促進する。これは、カソードに面するベーンの一部が堅固で連続的なプロファイル（輪郭）を提供するためである。こうした連続的なプロファイルを提供することによって、ベーンに沿ってギャップが存在しなくなるため、先行技術と比較して、より低いＲＦ損失およびより滑らかなＲＦ電界分布をもたらす。従って、ギャップ（間隙）が存在しないこうした連続的なプロファイルは、パワー出力を増加させることができる。
【0010】
各交互配列のベーンは、同じストラップリングによって電気的に接続されるように同じストラップリングを支持するように配置されてもよい。
【0011】
内側ベーンセグメントは、一体的に形成されてもよい。外側ベーンセグメントは、一体的に形成されてもよい。各ベーンの長さは、共振器空洞の長さに等しくてもよい。こうして内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、連続的なプロファイルで形成でき、これにより動作時のマグネトロンによるパワー出力を向上させる。
【0012】
複数のベーンは、ベーンの深さを通って画定される複数の孔を含み、孔は、ストラップリングがそれを通過するためであり、複数の孔は、第１孔および第２孔を含んでもよく、
第１孔は、ベーンが、それを通過するストラップリングと接続するためでもよく、各第１孔は、それを通過する個々のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有しもよく、
第２孔は、第２孔を通過するストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定されてもよく、使用時に個々のベーンは、第２孔に配置されたストラップリングと接続するように構成されなくてもよく、
複数のベーンは、角度的に交互配列する第１ベーンおよび第２ベーンを含んでもよく、
各第１ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第１溝パターンによって定義されるように、各第１ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含んでもよく、各第１ベーンの第１溝パターンは、他の第１ベーンの第１溝パターンと角度的に整列してもよく、
各第２ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第２溝パターンによって定義されるように、各第２ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含んでもよく、各第２ベーンの第２溝パターンは、他の第２ベーンの第２溝パターンと角度的に整列してもよく、
第２ベーンの第１孔は、第１ベーンの第２孔と角度的に整列してもよく、第１ベーンの第１孔は、第２ベーンの第２孔と角度的に整列してもよい。
従って、ストラップリングは、第１孔を通過するときに電気的接触によって個々のベーンに連結するが、第２孔を接触なしで通過することによって他のベーンとは連結せず、それにより交互配置されたベーンをコンパクトかつ効率的に接続する。
第１孔は、ベーンが、それを通過するストラップリングと接続するためでもよく、各第１孔は、それを通過する個々のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有しもよく、
第２孔は、第２孔を通過するストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定されてもよく、使用時に個々のベーンは、第２孔に配置されたストラップリングと接続するように構成されなくてもよく、
複数のベーンは、角度的に交互配列する第１ベーンおよび第２ベーンを含んでもよく、
各第１ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第１溝パターンによって定義されるように、各第１ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含んでもよく、各第１ベーンの第１溝パターンは、他の第１ベーンの第１溝パターンと角度的に整列してもよく、
各第２ベーンは、その個々のベーンセグメントに面する内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面内の第２溝パターンによって定義されるように、各第２ベーンの長さに沿って長手方向に交互配列する複数の第１孔および第２孔を含んでもよく、各第２ベーンの第２溝パターンは、他の第２ベーンの第２溝パターンと角度的に整列してもよく、
第２ベーンの第１孔は、第１ベーンの第２孔と角度的に整列してもよく、第１ベーンの第１孔は、第２ベーンの第２孔と角度的に整列してもよい。
従って、ストラップリングは、第１孔を通過するときに電気的接触によって個々のベーンに連結するが、第２孔を接触なしで通過することによって他のベーンとは連結せず、それにより交互配置されたベーンをコンパクトかつ効率的に接続する。
【0013】
第１溝パターンは、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントのうちの一方だけに形成されてもよい。例えば、第１溝パターンが、内側ベーンセグメントに形成されてもよく、外側ベーンセグメントの対応する長手方向表面は、実質的に平坦な表面を備えてもよく、その逆も同様である。
【0014】
各内側ベーンセグメントの溝パターンは、その個々の外側ベーンセグメントの溝パターンと対称でもよい。従って、ストラップリングは、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントによって等しく支持されてもよい。
【0015】
第１および第２溝パターンの各々は、少なくとも１つのベーンセグメントに城郭状のプロファイルを形成する交互配列の溝および突起を含んでもよく、
各突起は、溝よりも小さい凹部を画定してもよく、
溝パターンの溝は、第２孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定してもよく、突起の凹部は、第１孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定してもよい。
他の例では、突起は、くぼみを含まなくてもよいが、ストラップリングに接触するための実質的に平坦な長手方向表面で形成してもよい。こうした例では、ストラップリングが、内側ベーンセグメントおよび／または外側ベーンセグメント上の実質的に平坦な表面にろう付けしてもよい。第１孔は、少なくとも部分的に、内側ベーンセグメントおよび／または外側ベーンセグメント上の実質的に平坦な長手方向表面によって形成してもよい。実質的に平坦な表面は、溝パターンの一部を形成する突起の長手方向表面を形成してもよい。
各突起は、溝よりも小さい凹部を画定してもよく、
溝パターンの溝は、第２孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定してもよく、突起の凹部は、第１孔の断面プロファイルの少なくとも半分を画定してもよい。
他の例では、突起は、くぼみを含まなくてもよいが、ストラップリングに接触するための実質的に平坦な長手方向表面で形成してもよい。こうした例では、ストラップリングが、内側ベーンセグメントおよび／または外側ベーンセグメント上の実質的に平坦な表面にろう付けしてもよい。第１孔は、少なくとも部分的に、内側ベーンセグメントおよび／または外側ベーンセグメント上の実質的に平坦な長手方向表面によって形成してもよい。実質的に平坦な表面は、溝パターンの一部を形成する突起の長手方向表面を形成してもよい。
【0016】
各内側ベーンセグメントは、第１および第２溝パターンの１つによって画定される長手方向表面とは反対側の他の長手方向表面を有してもよく、
該他の長手方向表面は、平坦で、滑らかなプロファイルを有してもよい。
このことは、好都合には、カソードに面する内側ベーンセグメントの長さに渡ってギャップが存在しないことを意味し、これにより改善された電気的特性を提供する。
該他の長手方向表面は、平坦で、滑らかなプロファイルを有してもよい。
このことは、好都合には、カソードに面する内側ベーンセグメントの長さに渡ってギャップが存在しないことを意味し、これにより改善された電気的特性を提供する。
【0017】
各外側ベーンセグメントは、第１および第２溝パターンの１つによって画定される長手方向表面とは反対側の他の長手方向表面を有してもよく、
該他の長手方向表面は、シェルの内面に取り付けられてもよい。
各外側ベーンセグメントの他の長手方向表面は、平坦で、滑らかなプロファイルを有してもよい。
外側ベーンセグメントに滑らかなプロファイルを設けることにより、製造の効率を改善でき、理由は、外側ベーンセグメントがシェルに効率的に接続できるためである。
該他の長手方向表面は、シェルの内面に取り付けられてもよい。
各外側ベーンセグメントの他の長手方向表面は、平坦で、滑らかなプロファイルを有してもよい。
外側ベーンセグメントに滑らかなプロファイルを設けることにより、製造の効率を改善でき、理由は、外側ベーンセグメントがシェルに効率的に接続できるためである。
【0018】
シェルの内面は、シェルの長さに渡って長手方向に延びる、角度的に間隔をあけて配置された複数の溝を含んでもよく、
各溝は、個々の外側ベーンセグメントを着座させるように寸法設定される。
このことは製造を改善でき、シェルの内壁に画定された溝は、アノードを組み立てるときに、外側ベーンセグメントを配置すべき場所の指示を提供できる。
各溝は、個々の外側ベーンセグメントを着座させるように寸法設定される。
このことは製造を改善でき、シェルの内壁に画定された溝は、アノードを組み立てるときに、外側ベーンセグメントを配置すべき場所の指示を提供できる。
【0019】
シェルの内面は、滑らかなプロファイルを有してもよい。これは、製造工程の数を低減でき、それによりその効率および費用効果を改善できる。
【0020】
内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間にギャップが設けられてもよい。内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、互いに直接接触しなくてもよい。即ち、いったんアノードが組み立てられると、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、互いに直接接触しないように配置できる。内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間の電気的および／または機械的接続は、内側および外側ベーンセグメントの両方とそれらの個々の環状ストラップリングとの間の直接接触を介して提供できる。例えば、個々の内側および外側ベーンセグメントは両方とも、各交互配列の環状ストラップリングと直接接触してもよい。
【0021】
個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に物理的ギャップを設けることにより、ベーンセグメントと環状ストラップリングとの間に明確に定義された接続が設けられることを確保する。これによりベーンセグメントとストラップリングとの間に適切な電気的接続が設けられることを確保する。こうした配置により、アノードによって支持される共振モードが所望のようになることを確保する。もしベーンセグメントとストラップリングの間に適切な電気的接続が設けられなければ、アノードによって支持される共振モードのスペクトルが損なわれる可能性がある。例えば、内側および外側ベーンセグメントが互いに直接接触して設置される配置では（内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメント間にギャップを設けるのとは対照的に）、ベーンセグメントとストラップリングとの間に適切な電気的接続が達成されることを確保するために、極めて厳しい幾何学的許容誤差が要求されることがある。こうした配置は、実際には達成するのが難しい場合があり、この配置の実際上の制限により、アノードによって支持される共振モードスペクトルを損なう可能性がある。互いに直接接触していない内側ベーンセグメントおよび外側のベーンセグメントを設けて、ベーンセグメントとストラップリングの間に直接の電気的接続を設けることにより、アノードの機械的配置を簡素化でき、アノードの全てのコンポーネント間の適切な電気的接続を確保できる。
【0022】
アノードは、各内側ベーンセグメントをその個々の外側ベーンセグメントに接続するための少なくとも１つのタグをさらに含んでもよい。該少なくとも１つのタグは、個々のベーンの長手方向端部に配置されてもよい。タグは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に電気的および／または機械的接続を提供できる。例えば、個々の内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、互いに直接物理的に接触していなくてもよく、これらの間にギャップを配置してもよい。少なくとも１つのタグは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間の機械的および／または物理的接続を提供するように、内側ベーンセグメントおよびその個々の外側ベーンセグメントの両方と物理的に接触するように配置してもよい。少なくともいくつかの例では、個々の内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントには、ベーンセグメントをそれらの長手方向端部の各々で一緒に接続するタグを設けてもよい（各外側ベーンセグメントが、少なくとも２つのタグを介してその個々の外側ベーンセグメントに接続されるように）。タグは、低コストでベーンセグメントを一緒に効率的に接続する。上述したように、内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間の追加または代替の機械的および／または電気的接続が、個々の環状ストラップリングとの物理的接触によって提供してもよい。
【0023】
ベーンセグメントの長手方向端部で内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントを電気的に接続するためのベーンタグを設けることにより、マグネトロンの正しい動作を確保できる。内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントが互いに直接接触しない配置では、その長手方向端部で内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に不連続性が存在することがある。こうした不連続性は、ＲＦ電流がたどる複雑な物理的経路をもたらす可能性があり、アノードによって支持される共振周波数の分布を変化させる可能性がある。ベーンタグの適切な配置は、これらの長手方向端部でベーンセグメント間の電気的接続を設けることによって、こうした不連続性を回避できる。
【0024】
内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、同じ材料で形成してもよい。従って、ベーンを効率的に形成できる。
【0025】
本開示の第２態様によれば、マグネトロンのアノード用のベーンが提供され、ベーンはここで説明するものである。
【0026】
本開示の第３の態様によれば、ここで説明するようなアノードを備えたマグネトロンが提供される。
【0027】
本開示の第４の態様によれば、マグネトロン用のアノードを製造する方法が提供される。該方法は、マグネトロンのカソードを収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェルを用意するステップと、
複数のベーン（羽根）であって、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンを用意するステップと、
マグネトロンの空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングを用意するステップと、
ベーンおよびストラップリングをシェル内に配置するステップと、を含む。
ベーンは、シェルの周りに角度間隔で配置され、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離(angular separation)が、マグネトロンの空洞共振器を提供するためであり、
ストラップリングは、長手方向の間隔で、シェルの長手方向軸と同心状に配置され、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している。
複数のベーン（羽根）であって、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する、複数のベーンを用意するステップと、
マグネトロンの空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリングを用意するステップと、
ベーンおよびストラップリングをシェル内に配置するステップと、を含む。
ベーンは、シェルの周りに角度間隔で配置され、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離(angular separation)が、マグネトロンの空洞共振器を提供するためであり、
ストラップリングは、長手方向の間隔で、シェルの長手方向軸と同心状に配置され、
各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメントと、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメントとを備え、
複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結している。
【0028】
複数のベーンを用意するステップは、下記ステップによって複数のベーンを形成することを含んでもよい。
・第１グループの金属直方体に、その深さを通って第１孔パターンを形成するステップ。該第１孔パターンは、第１グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含む。各第１孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有する。各第２孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定された断面積を有し、そのためストラップリングは、金属ブロックと接触することなく第２孔を通過できる。
・第２グループの金属直方体に、その深さを通って第２孔パターンを形成するステップ。該第２孔パターンは、第２グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含む。ミリング加工された直方体の第１グループおよび第２グループがシェルの周りに角度的に整列した場合、第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と整列し、第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と整列する。
・各金属直方体を長手方向に２つの細長いセグメントに切削し、内側ベーンセグメントおよび個々の外側ベーンセグメントを含むベーンを用意するステップ。切削は、第１孔および第２孔を通って、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面での溝パターンを定義する。
複数のベーンは、シェルの周りに配置された結果、
第１グループのベーンは、第２グループのベーンと交互配列し、
第１孔および第２孔は、各交互配列のベーンセグメントについて角度的に整列し、
第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と角度的に整列し、
第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と角度的に整列する。
従って、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントが同じブロックから形成され、よって個々の第１孔および第２孔を提供するための一致するプロファイルを有するため、該方法は、アノードを効率的かつ高い費用効果で製造するために使用できる。
さらに、内側ベーンセグメントは一体的に形成され、外側ベーンセグメントは一体的に形成され、これによりアノードのベーンセグメントに沿って連続的で滑らかなプロファイルを生じさせ、それによりＲＦ電流のためのより滑らかな経路を提供し、ここで説明するアノードをマグネトロンの性能がさらに改善する。
・第１グループの金属直方体に、その深さを通って第１孔パターンを形成するステップ。該第１孔パターンは、第１グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含む。各第１孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積に寸法設定された断面積を有する。各第２孔は、マグネトロン用のストラップリングの断面積よりも大きくなるように寸法設定された断面積を有し、そのためストラップリングは、金属ブロックと接触することなく第２孔を通過できる。
・第２グループの金属直方体に、その深さを通って第２孔パターンを形成するステップ。該第２孔パターンは、第２グループの各金属直方体の長さに沿って交互配列する複数の第１孔および第２孔を含む。ミリング加工された直方体の第１グループおよび第２グループがシェルの周りに角度的に整列した場合、第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と整列し、第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と整列する。
・各金属直方体を長手方向に２つの細長いセグメントに切削し、内側ベーンセグメントおよび個々の外側ベーンセグメントを含むベーンを用意するステップ。切削は、第１孔および第２孔を通って、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの少なくとも１つの長手方向表面での溝パターンを定義する。
複数のベーンは、シェルの周りに配置された結果、
第１グループのベーンは、第２グループのベーンと交互配列し、
第１孔および第２孔は、各交互配列のベーンセグメントについて角度的に整列し、
第１グループの第１孔は、第２グループの第２孔と角度的に整列し、
第１グループの第２孔は、第２グループの第１孔と角度的に整列する。
従って、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントが同じブロックから形成され、よって個々の第１孔および第２孔を提供するための一致するプロファイルを有するため、該方法は、アノードを効率的かつ高い費用効果で製造するために使用できる。
さらに、内側ベーンセグメントは一体的に形成され、外側ベーンセグメントは一体的に形成され、これによりアノードのベーンセグメントに沿って連続的で滑らかなプロファイルを生じさせ、それによりＲＦ電流のためのより滑らかな経路を提供し、ここで説明するアノードをマグネトロンの性能がさらに改善する。
【0029】
該方法は、交互配列のベーンを電気的に接続するために、個々の第１孔に、内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間にストラップリングを配置するステップをさらに含んでもよい。
【0030】
該方法は、内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間にギャップを設けるステップをさらに含んでもよい。内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、互いに直接に接触しないように配置してもよい。内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間の電気的および／または機械的接続は、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントと、個々の環状ストラップリングとの間の直接接触を介して設けてもよい。例えば、個々の内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、両方とも交互配列の環状ストラップリングと直接接触してもよい。
【0031】
該方法は、各外側ベーンセグメントをその個々の内側ベーンセグメントに電気的に接続するステップをさらに含んでもよい。電気的接続は、内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントの両方に接触するように配置された少なくとも１つのタグを使用して行なってもよい（それにより内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間のギャップを橋渡しする）。少なくとも１つのタグは、ベーンの長手方向端部に実質的に配置されてもよい。タグは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間の電気的および／または機械的接続を提供してもよい。例えば、各個々の内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントは、互いに直接に物理的接触しなくてもよく、両者間にギャップを配置してもよい。少なくとも１つのタグは、内側ベーンセグメントおよびその個々の外側ベーンセグメントの両方と物理的に接触するように配置してもよく、個々の内側および外側ベーンセグメント間の機械的および／または物理的接続を提供する。少なくともいくつかの例では、個々の内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントには、それらの長手方向端部の各々でベーンセグメントを一緒に接続するタグを設けてもよい（そのため各外側ベーンセグメントは、少なくとも２つのタグを介してその個々の外側ベーンセグメントに接続される）。タグは、好都合には内側ベーンセグメントおよび外側ベーンセグメントを効率的に低コストで電気的に接続する。
【0032】
シェルを用意するステップは、金属シリンダーを用意するステップと、外側ベーンを着座させるために、角度間隔でシリンダーの内壁に偶数個の細長い溝を形成するステップとを含んでもよい。シェルを用意するステップは、金属シリンダーを用意するステップと、シリンダーの内壁を平滑化するステップとを含んでもよい。該方法は、配置されたストラップリングおよびベーンを一緒にろう付けするステップをさらに含んでもよい。該方法は、ベーンをシェルの内壁にろう付けするステップをさらに含んでもよい。
【0033】
本願の範囲内で、前述の段落、請求項および／または下記説明および図面、特にその個々の特徴に記載された種々の態様、実施形態、例および代替物が独立にまたは任意の組合せで解釈できることは明確に意図している。即ち、任意の実施形態の全ての実施形態および／または特徴は、こうした特徴が互換性のない場合を除いて、任意の方法および／または組合せで組み合わせできる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
本発明の１つまたは複数の実施形態は、添付図面において例としてのみ概略的に示されている。
【図1A】ここで想定されるタイプのマグネトロンの概略図である。
【図2】本開示の第１例に係るアノードの斜視図および分解図である。
【図3A】本開示の第１例に係るマグネトロンの概略図である。
【図4】本開示の第１例に係る方法のフローチャートである。
【図5A】本開示の第１例に係るアノードの組み立ての概略図である。
【図5B】本開示の第１例に係るアノードの組み立ての概略図である。
【0035】
説明および図面の全体を通して、類似の参照番号は類似の部品を指す。
【発明を実施するための形態】
【0036】
本発明の特定の例を説明する前に、本開示は、ここで説明する特定の実施形態に限定されないことを理解すべきである。ここで使用する用語は、特定の例を説明するためにのみ使用され、請求項の範囲を制限することを意図していないことも理解すべきである。
【0037】
図１Ａと図１Ｂは、ここで検討したタイプの例示のマグネトロン１００の概略図である。図１Ａは、マグネトロン１００を通る長手方向の切断面を示し、図１Ｂは、図１Ａに示す平面Ａ－Ａに沿ったマグネトロン１００を通る断面を示す。
【0038】
マグネトロン１００は、アノード１０１およびカソード１０２を含む。図１Ａと図１Ｂに示す例示のアノード１０１は、略円筒形のアノード壁１０３（シェルとも称される）と、アノード壁１０３から内向きに延びる複数のアノードベーン１０４とを含む。シェル１０３は、長手方向軸（図１Ａでは左から右、図１Ｂではページから外へ）を定義しており、その周りにそれが取り囲む。以下でさらに詳細に説明するように、アノードベーンは、第１グループのアノードベーン１０４ａと、第２グループのアノードベーン１０４ｂとを備えてもよい。
【0039】
カソード１０２は、少なくとも部分的にアノード１０１の内側に位置し、アノードベーン１０４を含むアノード１０１に対して所定の位置に保持される。カソード１０２は、支持アーム１０５によって支持され、アノード１０２に対して所定の位置に保持される。支持アーム１０５は、支持構造１０６によってカソード１０２の遠位端で所定の位置に固定され、カソード１０２を支持するカンチレバーを形成する。
【0040】
カソード１０２および、アノード１０１の少なくとも内部部分（例えば、アノード壁１０３の内側の空間）は、真空エンベロープ１１０の内側に設置される。他の真空電子デバイスと同様に、ＲＦエネルギーを発生するために、真空エンベロープ１１０の内側空間は、真空圧力条件にポンプ吸引される。
【0041】
カソード１０２を支持し、カソード１０２をアノード１０１に対して所定の位置に保持することに加えて、支持アームはまた、カソード１０２およびヒータ１３１（一般にはカソード１０２内に含まれる）との電気接続を提供できる。図示の例では、電気接続は、支持アーム１０５（例えば、支持アーム１０５を形成する外部ケーシング）を経由してカソード１０２まで確立できる。支持アーム１０５は、支持構造１０６と電気的に接続できる。支持構造１０６は、支持アーム１０５に電気的に接続された導電性材料（例えば、銅）を含み、カソード１０２との電気接続を確立するための接続端子として機能できる。図示の例では、支持アーム１０５は、ヒータ１３１と接続端子１０８との間に延びる電気接続部１０７（これは、図１Ａに示すように、支持アーム１０５に沿って内部に延びている）をさらに含む。ヒータ１３１は、例えば、フィラメントを含んでもよく、カソード１０２を加熱するように構成できる（例えば、カソード１０２からの電極の熱電子放出を促進する）。接続端子１０８は、電気絶縁部材１３２によって支持アーム１０５のケーシングおよび支持構造１０６から電気絶縁される。
【0042】
接続端子１０８および／または支持構造１０６は、ＤＣ電源（例えば、パルスＤＣ電源を含む）などの電源（不図示）との接続のために配置でき、電源とカソード１０２および／またはヒータ１３１との間の電気接続を提供する。実際、カソード１０２は、数キロボルトの電圧に保持できる（アノード１０１に対して）。例えば、支持構造１０６は、外部電源（不図示）に電気的に接続でき、カソード１０２とアノード１０１との間に（支持構造１０６および支持アーム１０５を経由して）ある電圧を確立する。
【0043】
ヒータ１３１は、抵抗エレメントを含むことができ、これを経由して電流が通過して抵抗加熱を発生する。こうした例では、ヒータ１３１は、加熱電流が流れる２つの電気端子を備えることができる。第１端子は、接続端子１０８とすることができ、第２端子は、ヒータ１３１とカソード１０２との間にある接続部とすることができる（接続部は不図示）。接続端子１０８は、カソード１０２に対してある電位差（例えば、数ボルトの）に保持でき、ヒータ電流がヒータ１３１を通って流れるのを促進する。
【0044】
支持アーム１０５は、マグネトロンのセクション１０９に沿って延びており、これはサイドアーム１０９と称される。図示の例では、サイドアーム１０９は、真空エンベロープ１１０の一部を形成し、こうしてサイドアーム１０９の内部空間は、真空圧力条件にポンプ吸引できる。図示の例では、サイドアーム１０９の外部構造は、支持構造１０６および、支持構造１０６とアノード１０１との間に延びるケーシング１１１によって画定される。ケーシング１１１は、電気絶縁または誘電材料、例えば、セラミックなどで形成できる。
【0045】
サイドアーム１０９は、アノード１０１と、接続端子１０８と、そしてカソード１０２およびアノード１０１の遠位側のサイドアーム１０９の実質的に端部に位置する支持構造１０６との間にホールドオフ距離を提供するように機能できる。支持構造１０６を使用して、アノード１０１とカソード１０２との間に電圧差を確立することができ、支持構造１０６とアノード１０１および／またはマグネトロンの他のコンポーネントとの間に比較的高い電圧が存在し得る。例えば、動作の際、アノード１０１は電気的に接地でき、カソード１０２は、支持構造１０６を経由して高電圧に保持できる。例えば、数キロボルトの電圧差（例えば、３ｋＶ以上の電圧差）が、カソード１０２とアノード１０１との間に提供できる。使用される電圧が比較的高いため、マグネトロンのコンポーネントは、電気的破壊およびコンポーネント間のアーク発生のリスクを低減するように配置できる。
【0046】
空気中の電圧ホールドオフ要件は、一般に、真空圧力条件の要件よりもはるかに厳しい（例えば、約８倍）。例えば、アノード１０１と支持構造１０６との間の空気中の適切な電圧ホールドオフは、ケーシング１１１（誘電体材料を含んでもよい）の設計を通じて達成できる。例えば、ケーシング１１１の形状および長さは、ケーシング１１１に沿った粒子追跡のリスクを低減するように設計できる（これは、支持構造１０６とアノード１０１との間の電気的破壊を導く可能性がある）。適切な電圧ホールドオフを維持しつつ、サイドアーム１０９の長さを短縮するために使用できる複雑なケーシング１１１の形状を提供することが可能であろう。しかしながら、これらは複雑でおよび／または高価になることがあり、簡単な円筒形（または他の簡単な形状）のケーシング１１１が使用できる。一般に、所定形状のケーシング１１１では、支持構造１０６とアノード１０１との間に充分な電圧ホールドオフを提供するために必要となるサイドアーム１０９の最小長さが存在し得る。
【0047】
マグネトロン１００は、マグネトロン１００の動作中に発生したＲＦエネルギーをマグネトロン１００から外へ結合させるための出力部１１５をさらに含む。出力部１１５は、ＲＦエネルギーを１つ以上の外部コンポーネントに提供するために、マグネトロン１００を、マグネトロン１００の外部にある１つ以上のコンポーネント（不図示）（例えば、粒子加速器など）に結合させるための任意の適切な構造を備えてもよい。図には示していないが、マグネトロン１００はさらに、真空エンベロープ１１０を外部環境から隔離しつつ、発生したＲＦエネルギーが出力される出力窓を備えてもよい。
【0048】
上述のように、マグネトロン１００の動作中に、ある電圧（例えば、数キロボルトの高電圧でもよい）が、カソード１０１とアノード１０２との間に印加できる。特にここで検討される例では、アノード１０１は電気的に接地してもよく、カソード１０２は、接地されたアノード１０１に対して高電圧に保持してもよい。
【0049】
カソード１０２は、例えば（必ずではないが）、熱電子放出によって電子を放出するように構成され、これは、カソード１０２とアノード１０１との間に維持される電圧のためにアノードに向かって引き寄せられる。上述したように、カソード１０２を加熱して、カソード１０２からの熱電子放出を促進できる。カソード１０２の熱放出特性は、カソード１０２の放出表面の温度および材料特性によって駆動することができる。
【0050】
図１Ｂに示すように、アノード１０１は、複数のアノードベーン１０４を含み、これらはそれらの間に偶数個の空洞１１２を画定する。図には示していないが、マグネトロン１００は、マグネトロン軸（図１Ａでは左から右、図１Ｂではページから外へ）と略平行に延在する磁界に曝される。マグネトロン軸は、シェル１０３の長手方向軸と一致してもよい。磁界は、１つ以上の永久磁石および／または電磁石の任意の適切な配置によって発生できる。
【0051】
カソード１０２から放出された電子雲が、（両者間の電圧のために）アノード１０１とカソード１０２との間に確立された電界、およびマグネトロン内に確立された磁界の両方の影響を受ける。これらの電磁界の組合せ効果は、アノード１０１とカソード１０２との間の相互作用領域の周りで電子の回転を引き起こすことである。空洞１１２を通過する電子雲の回転は、ＲＦ電磁界を誘導し、これは空洞１１２の共振モードを励起するように機能する。ＲＦ電界の誘導により、電子雲は、電子の角速度に基づいて空洞共振器の共振モードを励起できる。そして、相対的位相に応じて、アノード１０１でのＲＦ電界に起因して電子を加速または減速できる。電子がベーン１０４を横切って移動すると、正フィードバック効果が生成され、それによって共振モードのエネルギーが増加する。実際、これは、電子雲を変形させて、スポーク付ホイール効果（または空間電荷ホイール）を受ける。
【0052】
電子雲とアノード１０１との間の相互作用は、アノード１０１によって支持される任意の共振モードを介して生じ得る。実際、マグネトロン内で有用なＲＦパワーを生成するための最も効果的なモードは、πモードと称され、アノード１０１の各空洞１１２の振動は、隣接する各空洞１１２での振動と実質的に１８０°（πラジアン）位相ずれである。即ち、πモードでは、マグネトロン内の各交互配列の空洞１１２は、互いに実質的に同相で振動する。
【0053】
いくつかのマグネトロンでは、πモード周波数と他の共振モードの周波数との間の分離が小さすぎて、マグネトロンの安定動作を確保できない。πモード周波数を他の共振モードから分離するために、アノードストラッピング(strapping)と称される手法が使用できる。図１Ａと図１Ｂに示すマグネトロンでは、アノードは、アノード１０１の周りおよびアノードベーン１０４の間に延びる複数のアノードストラップ／ストラップリング１１３を含む。例えば、図１Ｂから判るように、各アノードストラップ１１３は、各交互配列のアノードベーン１０４と電気的に接触しており、他の全てのアノードベーン１０４の適切に配置された開口１１４を通過する。例えば、図１Ｂに示す断面では、アノードストラップ１１３は、通過する。アノードベーン１０４ａの第１グループに位置決めされた開口１１４を通過し、アノードベーン１０４ｂの第２グループの各々と電気的に接触している。図１Ａに見えるように、他のアノードストラップ１０３は、アノードベーン１０４ａの第１グループの各々と電気的に接触し、アノードベーン１０４ｂの第２グループに設置された開口１１４を通過するように配置される。こうしてベーン１０４は、アノードストラップ／ストラップリング１１３を支持して、各ベーンが交互配列のストラップ１１３に連結し、各ストラップが交互配列のベーンに連結している。交互配列のベーン１０４を電気的に接続することによって、πモード周波数は、他の共振モードの周波数から分離できる。
【0054】
本発明者は、先行技術のマグネトロン、特にアノードベーンの両端に露出するように配置されたストラップを含む、分散ストラップを備えたベーンを含む従来技術のマグネトロンにおいて多くの問題に気づいた。こうしたアノードは、そこからの突起を有する１つのストラップリングで形成された一連のディスクを組み立ててベーンを形成することによって形成できる。そしてディスクを長手方向に一緒に積み重ねて、分散ストラップアノードを形成できる。
【0055】
しかしながら、本発明者は、この方法でアノードを製造することは、いったんアノードが組み立てられると、２つのストラップをベーンの端部で露出させることがあり、それによって不安定なマグネトロン動作というリスクが生じることに気づいた。さらに、先行技術の方法でディスクを積み重ねることによってアノードを形成することは、高いコストの製造をもたらすことがある。理由は、個々のディスクは、所望の効果が得られるように正確に嵌め合わせるために、極めて精密な寸法で製造する必要があるためである。さらに、アノードの組立て時に、一緒に積み重ねた異なるディスクの間にベーンに沿ってギャップが設けられる。本発明者は、アノードが一緒にろう付け(brazed)された場合、ギャップ間のろう付け材料が、ベーンに沿って、特にカソードに面する長手方向に沿って、ＲＦ電界損失をもたらし、それによってパワー出力を減少させる（特に高エネルギーマグネトロン）ことに気づいた。
【0056】
図２は、本開示の第１例に係るマグネトロン用のアノード２００の斜視分解図を示す。アノード２００は、そのアノード１００を置換することによって、図１Ａと図１Ｂに関連して説明したように、マグネトロン１００内に実装できる。図３Ａは、カソード１０２’とともに図２のアノード２００の概略図を示し、図３Ｂおよび図３Ｃは、ラインＡ－Ａ’およびＢ－Ｂ’に沿った概略断面図を示す。カソード１０２’は、図１Ａと図１Ｂに関連して説明したカソード１０２でもよい。
【0057】
アノード２００は、円筒形シェル２１０と、複数のベーン２２０ａ，２２０ｂと、複数のストラップリング２３０ａ，２３０ｂを備える。ここで使用される「円筒形」とは、略／実質的に円筒形を意味すると理解される。シェル２１０は、図３Ａに示すように、中央開口を含み、そこにカソード１０２’が配置でき、長手方向軸（図２では上から下、図３Ａでは左から右）を定義する。シェル２１０は、図１Ａと図１Ｂに関連して説明したアノード壁１０３とすることができ、ストラップリング２３０ａ，２３０ｂは、図１Ａと図１Ｂに関連して説明したように、実質的にストラップ１１３とすることができる。
【0058】
ベーンは、ベーン２２０ａの第１グループおよびベーン２２０ｂの第２グループとして提供され、これらの各々は、シェル２１０から内向きに、シェル２１０の周りに角度間隔で延びるように配置される。「角度間隔」とは、各ベーンとそれに隣接するベーンとの間に方位角(azimuth)分離が設けられることを意味すると理解できる。図２に示すように、ベーン２２０ａの第１グループは、ベーン２２０ｂの第２グループと角度的に交互配列する。各ベーン２２０ａ，２３０ｂ間の間隔から生じる角距離(angular separation)は、シェル２１０の周りに偶数個の共振空洞を画定する。ストラップリング２３０ａ，２３０ｂは、長手方向の間隔で、シェル２１０の長手方向軸と同心状に配置され、次のようにベーン２２０ａ，２２０ｂを通過して、交互配列したベーンを電気的に接続する。
【0059】
各第１ベーン２２０ａは、互いに接続された内側ベーンセグメント２２１ａおよび外側ベーンセグメント２２２ａとして、２つのセグメントに設けられる。同様に、各第２ベーン２２０ｂは、互いに接続された内側ベーンセグメント２２１ｂおよび外側ベーンセグメント２２２ｂとして、２つのセグメントに設けられる。図２に示すように、各ベーンセグメント２２１ａ，２２２ａ，２２１ｂ，２２２ｂは、実質的に細長いものであり、シェル２１０の長手方向に沿って延びる長さを有し、半径方向内向きに延びる幅を有する。各ベーンセグメント２２１ａ，２２２ａ，２２１ｂ，２２２ｂの長さは、共振空洞の長さに対応する。各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂは、ベーンの細長い軸に沿って、その個々の外側ベーンセグメント２２１ｂ，２２２ｂに面しており、各内側ベーンセグメント２２１の長手方向面は、その個々の外側ベーンセグメント２２２の長手方向面に面している。
【0060】
図３Ａに示すように、一緒に配置した場合、第１内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２２ａは、複数のストラップリング２３０ａ，２３０ｂが通過する第１孔パターンを含む個々の第１ベーン２２０ａを形成する。第１孔パターンは、複数の第１孔２４０および第２孔２４１を含み、これらは、第１ベーン２２０ａの長さに渡って互いに交互配列している。第１孔２４０は、ストラップリングの断面形状とほぼ同じ断面形状を有するように寸法設定される。そのためストラップリングは、第１孔２４０を通過し、通過する際に個々のベーンに接触するように配置される。一方、第２孔２４１は、そこを通過するストラップリングの断面形状より大きな断面形状を有し、そのためストラップリングは、第２孔２４１を通過する際に個々のベーンに接触することなく、第２孔２４１を通過するように配置される。図３Ａの特定の例では、マグネトロンは、Ｓバンド（約２～４ＧＨｚ）の周波数を有するマイクロ波を発生するように動作し、第１孔２４０は、約２．５ｍｍから４ｍｍの範囲の直径を有してもよく、一方、第２孔２４１は、約５ｍｍから１０ｍｍの範囲の直径を有してもよい。本開示の第１例では、図３Ａに示すように、第１孔および第２孔２４０，２４１は、対応するストラップリング２３０ａ，２３０ｂの正方形プロファイルと一致する略正方形プロファイルを有する。当然ながら、孔の形状およびサイズは上記に限定されず、それを通過する対応するストラップリングの寸法ならびにマグネトロンの設計、周波数範囲および／またはパワーによって決定されることが理解されよう。
【0061】
各第１ベーン２２０ａには同じ第１孔パターンが設けられ、そのため第１ベーン２２０ａの第１孔２４０が互いに角度的に整列し、第１ベーン２２０ａの第２孔２４１が互いに角度的に整列する。こうしてストラップリング２３０ａは、第１ベーン２２０ａの角度的に整列した第１孔２４０を通過して、第１ベーン２２０ａと電気的に接続し、一方、第１ベーン２２０ａの角度的に整列した第２孔２４１を通過するストラップリング２３０ｂは、第１ベーン２２０ａと電気的に接続しない。
【0062】
同様に、第２内側および外側ベーンセグメント２２１ｂ，２２２ｂは、複数のストラップリング２３０ａ，２３０ｂが通過する第２孔パターンを含む個々の第２ベーン２２０ｂを形成する。第２孔パターンはまた、第１孔２４０および第２孔２４０を含み、これらは第２ベーン２２０ｂの長さに渡って互いに交互配列する。各第２ベーン２２０ｂには同じ第２孔パターンが設けられ、第２ベーン２２０ｂの第１孔２４０が互いに角度的に整列し、第２ベーン２２０ｂの第２孔２４１が互いに角度的に整列する。こうしてストラップリング２３０ｂは、第２ベーン２２０ｂの角度的に整列した第１孔２４０を通過して、第２ベーン２３０ｂと電気的に接続し、一方、ストラップリング２３０ａは、第２ベーン２２０ｂの角度的に整列した第２孔２４１を通過して、第２ベーン２３０ｂと電気的に接続しない。
【0063】
しかしながら、図３Ａに示すように、第２孔パターンは、第２ベーン２２０ｂの第１孔２４０が第１ベーン２２０ａの第２孔２４１と角度的に整列し、そして第２ベーン２２０ｂの第２孔２４１が第１ベーン２２０ａの第１孔２４０と角度的に整列するという点で、第１孔パターンとは相違する。従って、ストラップリングは、互いに長手方向に交互配列している第１ストラップリング２３０ａおよび第２ストラップリング２３０ｂを含む２つのグループで設けられると見なすことができ、これにより第１ストラップリング２３０ａは第１ベーン２２０ａと電気的に接続し、第２ストラップリング２３０ｂは第２ベーン２２０ｂと電気的に接続する。
【0064】
第１および第２孔パターンは、内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂの長手方向面内の溝パターンによって定義される。より具体的には、図２に示すように、各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂは、その個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ａに面するその長手方向面内に溝パターンを含む。同様に、各外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂは、その個々の外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ａに面するその長手方向面内に、一致する溝パターンを含む。互いに向き合って一緒に配列した場合、図３Ａに示すように、各第１内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２２ａは共に、第１内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２２ａの個々の長手方向面内の溝パターンによって定義されるように、第１孔パターンを含む個々の第１ベーン２２０ａを形成する。
【0065】
本開示の第１例では、溝パターンは、個々のベーンセグメントの長手方向面上に実質的に城郭形状(castellated)のプロファイルを形成する。図２に示すように、溝パターンは、交互配列の溝２５１および突起を含み、各突起は溝２５１よりも小さい凹部２５０を画定する。各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂがその個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂに面する場合、凹部２５０は、第１孔２４０を形成するように配置されたプロファイルを有し、溝２５１は、第２孔２４１を形成するように配置されたプロファイルを有する。別の例では、溝パターンは、突起に凹部２５０を含む必要はない。例えば、突起は、ストラップリングに接触するための実質的に平坦な長手方向面を含んでもよい。
【0066】
図２と図３Ａに示すように、各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂの溝パターンは、その外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂ上の溝パターンと対称であり、そのため内側および外側ベーンセグメントは、孔２４０，２４１を通過する軸で接合する。本開示の第１例では、凹部２５０および溝２５１は、図３Ａに示すように、実質的にＣ字状またはＵ字状であり、第１孔２４０および第２孔２４１をそれぞれ提供する。
【0067】
しかしながら、本開示はこれに限定されず、第１および第２孔パターンは、任意の適切な溝パターンによって定義してもよい。本開示のいくつかの例では、内側および外側ベーンセグメントは、対称的な溝パターンを有しなくてもよい。例えば、内側または外側ベーンセグメントの一方だけが溝パターンを含み、一方、内側または外側ベーンセグメントの他方は、実質的に滑らかなプロファイルを有してもよく、そのため内側または外側ベーンセグメントの一方での溝パターンは、内側および外側ベーンセグメントの他方と共に配置した場合、第１および第２の孔を形成するのに充分となる。
【0068】
本開示の第１例では、各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂは、一体的に形成され、溝パターンによって定義される長手方向面とは反対側に向いた他の長手方向面を含む。他の長手方向面は、カソード１０２’に向けて内向きに面して配置される。図２と図３Ａに示すように、各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂの他の長手方向面は、個々の内側ベーンセグメントの長さに沿って実質的に滑らかで平坦である。
【0069】
本開示の第１例では、各外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂは一体的に形成され、溝パターンによって定義される長手方向面とは反対側に向いた他の長手方向面を含む。他の長手方向面は、シェル２１０と接続するように配置される。図２と図３Ａに示すように、各外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂの他の長手方向面は、個々の外側ベーンセグメントの長さに沿って実質的に滑らかで平坦である。そうすると、外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂをシェル２１０にろう付けするのをより効率的に容易にできる。例えば、図３Ａに見えるように、内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂおよび外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂは、互いに直接に物理的接触しないように配置できる。例えば、内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂとその個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂとの間にギャップが設けられ、そのため内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂとその個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂとの間に直接の物理的接触が存在しない。
【0070】
各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂは、その個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂに電気的に接続される。少なくともいくつかの例では、各内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂおよび外側２２２ａ，２２２ｂベーンセグメントは、同じストラップリング２３０ａ，２３０ｂと直接接触するように配置できる。例えば、図３Ａに見えるように、第１ベーン２２０ａを形成する内側ベーンセグメント２２１ａおよび外側２２２ａベーンセグメントは、両方とも符号２３０ａのストラップリングと接触してもよい。第２ベーン２２０ｂを形成する内側ベーンセグメント２２１ｂおよび外側ベーンセグメント２２２ｂは、両方とも符号２３０ｂのストラップリングと接触してもよい。これによりストラップリング２３０は、互いに直接に物理的接触していない個々の内側および外側ベーンセグメント間の機械的かつ電気的接続を提供する。
【0071】
本開示の第１例では、個々のベーンセグメント間の追加または代替の接続は、複数のタグ２６０を用いて行われ、各タグ２６０は、それぞれ個々のベーン２２０ａ，２２０ｂの長手方向端部に設けられ、個々の内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂを共に接続する。タグ２６０は、導電性コンポーネントでもよい。例えば、タグ２５０は、内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間の電気的接続を提供するように配置された金属コンポーネント、例えば、銅端(copper ends)でもよい。
【0072】
本開示の第１例のように、内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂとして２つの細長いセグメントに各ベーンを設けることは、ストラップリングが内側および外側ベーンセグメント間で充分に支持されることを意味する。こうしてストラップリング２３０ａ，２３０ｂは、ベーン２２０ａ，２２０ｂを通過して、ベーンによって包囲され、共振空洞内でのみ露出する。これは、アノードベーンの両端に露出しているストラップリングを有する先行技術のマグネトロンと比較して、マグネトロンの安定性を改善する。
【0073】
さらに、ストラップリング２３０ａ，２３０ｂが、個々の内側および外側ベーンセグメントの間に配置されることによって、個々のベーン２２０ａ，２２０ｂによって充分かつ安定に支持されるだけでなく、アノード２００には、ストラップ２３０ａ，２３０ｂの設計およびベーン２２０ａ，２２０ｂに対するそれらの配置においてより柔軟性が提供される。このことは、先行技術のマグネトロンと比較して、モード分離およびＲＦ電界分布のトレードオフが、適切なストラップ設計によってより容易に満たされることを意味する。
【0074】
さらに、アノード２００は、更なるマグネトロン性能改善を促進にする。これは、カソードに面する内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂが、堅固で連続的なプロファイルを提供するためである。こうした連続的なプロファイルを設けることによって、カソードに面するベーン表面の長手方向プロファイルに沿ってギャップが無くなり、先行技術と比較して、より低いＲＦ損失およびより滑らかなＲＦ電界分布をもたらす。従って、ギャップのないこうした連続的なプロファイルは、パワー出力を増加させることができる。
【0075】
図４は、マグネトロンのアノードを製造するための方法の第１例のフローチャートを示し、本開示の第１例のアノードを製造するために使用できる。
【0076】
この方法は、略円筒形のシェル、複数のベーン、および複数のストラップリングを提供するステップを含み、これらの各々は、実質的に本開示の第１例に関連して説明したようなシェル２１０、ベーン２２０ａ，２２０ｂおよびストラップリング２３０ａ，２３０ｂでもよい。特に、第１ベーンは、内側および外側ベーンセグメントのペアとして設けられ、第２ベーンは、内側および外側ベーンセグメントのペアとして設けられる。ステップ３１０において、ベーンは、第１ベーンが第２ベーンと交互配列しているシェルの周りに角度間隔で組み立てられ、各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離は、空洞共振器を提供するためである。ステップ３２０において、ストラップリングは、長手方向間隔でシェルの長手方向軸の周りに同心円状に配置され、そのため第１ストラップリングは第１ベーンと電気的に接続し、第２ストラップリングは第２ベーンと電気的に接続する。各内側ベーンセグメントは、その個々の外側ベーンセグメントに接続される。方法の第１例では、複数のタグを使用して、個々のベーンセグメントを一緒に接続する。タグは、実質的に本開示の第１例に関連して上述したタグ２６０として設けてもよい。
【0077】
より具体的には、各ベーンは、図２に示すように、個々の内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂとして設けてもよい。方法の第１例では、ベーンは製造しているが、本開示の他の例では、ベーンは既製品で提供してもよいことが理解されよう。ベーンは、本開示の第１例において以下のように製造される。
【0078】
最初に複数のベーンを形成するために、複数の金属直方体が提供される。各直方体は、例えば、切削によって、得られるベーンの所望の長さおよび幅に対応する長さおよび幅を有するように整形できる。そして、複数の直方体は半分に分割され、第１グループの直方体と第２グループの直方体を提供し、それぞれ同じ数の直方体を有する。
【0079】
方法の第１例では、第１孔パターンは、第１グループの直方体の深さを通って形成される。任意の適切な孔形成ツールを実装して、例えば、ミリング加工(milling)によって、直方体を通る孔を形成できる。第１孔パターンは、本開示の第１例に関連して説明した第１孔２４０および第２孔２４１の配置を含む第１孔パターンに対応しており、それにより第１および第２孔２４０，２４１は、ベーンの長さに渡って交互配列する。次に、第１孔パターンを有する第１直方体は、第１孔パターンを通って長手方向に切削され、内側ベーンセグメント２２１ａおよびその個々の外側ベーンセグメント２２２ａを形成する。任意の適切な切削ツールが使用できる。方法の第１例では、第１直方体は、第１孔パターンを通る途中で切削され、内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２２ａに対称な溝パターンを設ける。こうして内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２２ａは、同じ材料で形成される。当然ながら、内側および外側ベーンセグメントが対称な溝パターンを有していない本開示の他の例では、切削は、例えば、第１孔パターンの片側を通過するように、必要に応じて決定してもよく、両側ではなく、内側ベーンセグメントまたは外側ベーンセグメントのいずれかの長手方向面に溝パターンを確定してもよい。
【0080】
同様に、第２孔パターンは、第２グループの直方体の深さを通って形成される。第２孔パターンは、本開示の第１例に関連して説明した第１孔２４０および第２孔２４１の配置を含む第２孔パターンに対応しており、それにより第１および第２孔２４０，２４１は、ベーンの長さに渡って交互配列し、第２ベーン２２０ｂの第１孔２４０は、第１ベーン２２０ａの第２孔２４１と角度的に整列し、第１ベーン２２０ａの第１孔２４０は、第２ベーン２２０ｂの第２孔２４１と角度的に整列する。次に、第２孔パターンを含む第２直方体は、第２孔パターンを通って長手方向に切削され、内側ベーンセグメント２２１ｂおよびその個々の外側ベーンセグメント２２２ｂを形成する。
【0081】
この方法でベーン２２０ａ，２２０ｂを形成することは、特に、城郭状のプロファイルを形成し、複数のセグメントからベーンを形成する先行技術の製造方法と比較した場合、効率的で低コストである。この方法の第１例に係るベーンは、好都合には一体的に形成され、それにより各内側ベーンセグメントは、その個々の外側ベーンセグメントと同じ直方体ブロックから形成され、それにより複雑な切削および整形を排除することによって、製造プロセス簡素化できる。しかしながら、ベーンは、積層造形(additive manufacturing)手法などの他の適切な方法によって形成してもよい。
【0082】
ここでは、個々の内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂが同じ材料で形成される例を説明した。しかしながら、いくつかの例では、個々の内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂは、異なる材料で形成してもよい。
【0083】
例示を目的として、図５Ａと図５Ｂは、内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂが、これらの間を通過する個々のストラップリング２３０ａ，２３０ｂの周りに個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂと共に配置されることを示す。さらに、タグ２６０は、個々の内側および外側ベーンセグメントを互いに接続するために、各ベーン２２０ａ，２２０ｂの長手方向端部に配置される。図５Ｂから判るように、内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂは、これらの間にギャップを設けるために互いに直接接触しておらず、タグ２６０は、内側および外側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ，２２２ａ，２２２ｂを一緒に電気的に接続する。上述したように、個々の内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂと外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂとの間に更なる電気的および機械的接続が、同じストラップリング２３０との接触によって提供できる。
【0084】
方法の第１例では、方法はまた、シェル２１０の内壁に複数の溝（図示せず）を形成することを含み、それにより各溝は、各外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂの幅に対応する幅を有する。各溝の長さは、各外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂの長さに対応するか、またはそれより大きくてもよく、組み立て時に外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂを溝の中に滑り込ませることができる。シェル２１０の壁での溝は、ベーン２２０ａ，２２０ｂの配置に対応する角度間隔で配置される。任意の適切な溝形成ツールが使用できる。こうして溝は、外側ベーン２２２ａ，２２２ｂを着座させるように配置される。シェル２１０の内壁に溝を設けることは、外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂがどこに配置されるべきかを示すのに役立つ。
【0085】
しかしながら、本開示はこれに限定されず、本開示の他の例では、シェル２１０は、その内壁に画定された溝を含まず、外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂは、シェル２１０の内壁に溝が存在しない場合にシェル２１０の内壁に隣接してもよい。これは、外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂが、溝が存在しない場合でもシェル２１０の内壁にろう付けするために実質的に平坦になるように平滑化された他の長手方向面を含むため、実現可能である。
【0086】
この方法の第１例では、治具(jig)を使用して、ストラップリングを外側ベーンセグメントと組み立てる。より具体的には、第１ストラップリング２３０ａは、第１外側ベーンの溝パターンに形成された凹部２５０に配置され、第２外側ベーンセグメント２２２ｂの溝パターンに形成された溝２５１から分離している。第２ストラップリング２３０ｂは、第２外側ベーンセグメント２２２ｂの溝パターンに形成された凹部２５０に配置され、第１外側ベーンセグメント２２２ａの溝パターンに形成された溝２５１から分離している。治具を使用することにより、コンポーネントの効率的な配置が可能になる。
【0087】
次に、シェル２１０は、外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂおよびストラップ２３０ａ，２３０ｂと組み立てられる。そして、内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂは、個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂとともに配置され、タグ２６０は、ベーン２２０ａ，２２０ｂの長手方向端部に追加されて、それらを電気的に接続する。アノード２００の構成コンポーネントが一緒に組み立てられると、組み立てたアノード２００は、適切な温度でろう付けされ、内側ベーンセグメント２２１ａ，２２１ｂ、個々の外側ベーンセグメント２２２ａ，２２２ｂ，ストラップリング２３０ａ，２３０ｂ，シェル１２０およびタグ２６０を一緒にはんだ付けする。これにより低コストで効率的なアノードを製造する方法をもたらす。しかしながら、本開示はこれに限定されず、アノードを組み立てるための任意の適切な方法が使用できることが理解されよう。
【0088】
そして、アノード２００は、マグネトロン内で組み立てできる。例えば、アノード２００は、マグネトロン１００内のアノード１０１を置き換えるために組み立てできる。
【0089】
ここでは、マグネトロン用のアノード（２００）が提供され、該アノードは、マグネトロンのカソード（１０２’）を収容するためのシェルの中心、長手方向軸を定義する円筒形シェル（２１０）と、シェルの周りに角度間隔で配置された複数のベーン（羽根）（２２０ａ，２２０ｂ）とを備える。各ベーンとその隣接ベーンとの間の角距離が、マグネトロンの空洞共振器を提供するように構成され、各ベーンは、シェルからシェルの中心に向かって半径方向内向きに延びる幅を有し、シェルの長手方向軸と平行に長手方向に連続的に延びる長さを有する。空洞共振器の共振モードスペクトルを設定するための複数の環状ストラップリング（２３０ａ，２３０ｂ）は、長手方向の間隔で、シェルの長手方向軸と同心状に配置される。各ベーンは、カソードに面するように配置された内側ベーンセグメント（２２１ａ，２２１ｂ）と、内側ベーンセグメントに接続され、内側ベーンセグメントとシェルの間に介在した個々の外側ベーンセグメント（２２２ａ，２２２ｂ）とを備える。複数のベーンは、個々の内側ベーンセグメントと外側ベーンセグメントとの間に複数のストラップリングを支持するように構成され、そのため各ベーンは、交互配列のストラップリングに連結し、各ストラップリングは、交互配列のベーンに連結する。
【0090】
説明した実施形態の変形例が想定される。例えば、本明細書に開示した全ての特徴（添付した請求項、要約および図面を含む）、および／またはそのように開示した任意の方法またはプロセスのステップの全ては、こうした機能および／またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組み合わせてもよい。
【0091】
ここで無線周波数への参照は、約３０Ｈｚから３００ＧＨｚの間の任意の周波数を意味すると解釈できる。無線周波数は、マイクロ波周波数を含むことを明確に意図している。ここでマイクロ波周波数への参照は、約３００ＭＨｚから３００ＧＨｚの間の任意の周波数を意味すると解釈できる。
【0092】
ここで想定されるマグネトロンの例は、Ｓバンド（約２から４ＧＨｚ）、Ｃバンド（約４から８ＧＨｚ）および／またはＸバンド（約８から１２ＧＨｚ）の周波数を有するマイクロ波を発生するように動作可能でもよい。いくつかの例では、マグネトロンが、約３ＧＨｚより高い周波数を有するマイクロ波を発生するように動作可能でもよい。マグネトロンは、約１２ＧＨｚ未満の周波数を有するマイクロ波を発生するように動作可能でもよい。
【0093】
ここに提供される全ての範囲および値（例えば、パワーおよび／または周波数の値および／または範囲）は、例示目的のみで提供されており、限定する効果を有すると解釈されるべきではない。
【0094】
本発明の特定の態様、実施形態または例に関連して説明した特徴、整数または特性は、それらと互換性がない場合を除き、ここで説明したいずれか他の態様、実施形態または例に適用可能であると理解されるべきである。本明細書（添付の請求項、要約および図面を含む）に開示した特徴の全て、および／またはそのように開示した任意の方法またはプロセスのステップの全ては、こうした特徴および／またはステップの少なくともいくつかが相互に排他的である組合せを除いて、任意の組合せで組合せできる。本発明は、前述の実施形態のいずれの詳細に限定されない。本発明は、本明細書（添付の請求項、要約および図面を含む）に開示した特徴の任意の新規のもの、または任意の新規の組合せに、あるいは、そのように開示した任意の方法またはプロセスのステップの任意の新規のもの、または任意の新規の組合せに及ぶ。
【図1A】
【図1B】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図3C】
【図4】
【図5A】
【図5B】
【外国語明細書】