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(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】P2023027974
(43)【公開日】2023-03-03
(54)【発明の名称】クライストロン
(51)【国際特許分類】
H01J 23/20 20060101AFI20230224BHJP
H01J 23/22 20060101ALI20230224BHJP
【ＦＩ】
H01J23/20 A
H01J23/22
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021133372
(22)【出願日】2021-08-18
(71)【出願人】
【識別番号】503382542
【氏名又は名称】キヤノン電子管デバイス株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001737
【氏名又は名称】弁理士法人スズエ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】浦方 弘人
(57)【要約】
【課題】 安定に動作できるクライストロンを提供する。
【解決手段】 同軸線上に隣り合わせに配置した複数の空胴共振器を備え、空胴共振器は、円筒体と、円筒体の両端側にそれぞれ設けた一方及び他方のドリフト管と、円筒体の各端でそれぞれドリフト管を支持する一方及び他方の支持体と、一方及び他方のドリフト管の間隔を調整する間隔調整手段とを備え、円筒体は、一端面から軸線と平行に突設する突起を備え、一方の支持体は、前記突起に当接して設けてあり、間隔調整手段は、一方の支持体を前記突起に向けて押圧することで、突起を塑性変形させて一方及び他方のドリフト管の間隔を調整するクライストロンである。
【選択図】図２
【解決手段】 同軸線上に隣り合わせに配置した複数の空胴共振器を備え、空胴共振器は、円筒体と、円筒体の両端側にそれぞれ設けた一方及び他方のドリフト管と、円筒体の各端でそれぞれドリフト管を支持する一方及び他方の支持体と、一方及び他方のドリフト管の間隔を調整する間隔調整手段とを備え、円筒体は、一端面から軸線と平行に突設する突起を備え、一方の支持体は、前記突起に当接して設けてあり、間隔調整手段は、一方の支持体を前記突起に向けて押圧することで、突起を塑性変形させて一方及び他方のドリフト管の間隔を調整するクライストロンである。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
同軸線上に隣り合わせに配置した複数の空胴共振器を備え、
前記空胴共振器は、円筒体と、前記円筒体の両端側にそれぞれ設けた一方及び他方のドリフト管と、前記円筒体の前記各端でそれぞれ前記ドリフト管を支持する一方及び他方の支持体と、前記一方及び他方のドリフト管の間隔を調整する間隔調整手段とを備え、
前記円筒体は、一端面から前記軸線と平行に突設する突起を備え、前記一方の支持体は、前記突起に当接して設けてあり、
前記間隔調整手段は、前記一方の支持体を前記突起に向けて押圧することで、前記突起を塑性変形させて前記一方及び他方のドリフト管の間隔を調整するクライストロン。
前記空胴共振器は、円筒体と、前記円筒体の両端側にそれぞれ設けた一方及び他方のドリフト管と、前記円筒体の前記各端でそれぞれ前記ドリフト管を支持する一方及び他方の支持体と、前記一方及び他方のドリフト管の間隔を調整する間隔調整手段とを備え、
前記円筒体は、一端面から前記軸線と平行に突設する突起を備え、前記一方の支持体は、前記突起に当接して設けてあり、
前記間隔調整手段は、前記一方の支持体を前記突起に向けて押圧することで、前記突起を塑性変形させて前記一方及び他方のドリフト管の間隔を調整するクライストロン。
【請求項2】
前記間隔調整手段は、前記一方の支持体に当接する支持体当接部材と、前記支持体当接部材に螺合する螺合部材とを備え、前記螺合部材を螺進することで前記支持体当接部材が前記一方の支持体を前記突起に向けて押圧する請求項１に記載のクライストロン。
【請求項3】
前記支持体当接部材は、前記突起に対応する位置で前記一方の支持体に向けて突設する押圧部を有する請求項２に記載のクライストロン。
【請求項4】
前記円筒体の前記一端面は、前記突起の外周側で前記一方の支持体の外周面に対向する段部を備え、前記一方の支持体の前記外周面は前記段部に当接する当接片を備え、前記一方の支持体の前記外周面と前記円筒体の前記一端面との間に、前記突起と、前記段部と、前記当接片とで囲まれる気密空間を形成している請求項１に記載のクライストロン。
【請求項5】
前記突起には、前記円筒体の内側空間に連通する連通孔が形成されている請求項４に記載のクライストロン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明の実施形態は、クライストロンに関する。
【背景技術】
【0002】
クライストロンは、同軸線上に空胴共振器を複数配置しており、電子銃から取出した電子ビームをこの空胴共振器を通過させることで、電子ビームと空胴共振器の間で相互作用による直流電力から高周波電力への変換がおこなわれ、安定なマイクロ波の増幅をしている。そして、空胴共振器では、電子ビームと相互作用させるために適した共振周波数に調整されている。
一方、空胴共振器は、円筒体と、円筒体の両端側にそれぞれ設けたドリフト管と、円筒体の各端でそれぞれドリフト管を支持する円板（支持体）とで構成されているものがある。
係る空胴共振器では、互いに対向するドリフト管は所定の間隔で保持されているが、ドリフト管の間隔調整のために円板（支持体）にはドリフト管を囲むように薄肉部を設けて、ドリフト管を囲む薄肉部を塑性変形させることでドリフト管の位置調整できるようにしている。
一方、空胴共振器は、円筒体と、円筒体の両端側にそれぞれ設けたドリフト管と、円筒体の各端でそれぞれドリフト管を支持する円板（支持体）とで構成されているものがある。
係る空胴共振器では、互いに対向するドリフト管は所定の間隔で保持されているが、ドリフト管の間隔調整のために円板（支持体）にはドリフト管を囲むように薄肉部を設けて、ドリフト管を囲む薄肉部を塑性変形させることでドリフト管の位置調整できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２０－１１３４９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
空胴共振器では、通過する電子ビームが空胴共振器により速度変調を受けて密度変調される。このため、粗密のある電子ビームがドリフト管内を通過することで、ドリフト管内面壁に誘導された電流が流れる。
このように、クライストロンを動作させると、ドリフト管内壁は、誘起された電流により損失を生じ、熱に変換されて周囲に拡散する。
しかし、支持体に薄肉部が設けてある場合、ドリフト管内壁からの熱拡散が、薄肉部で阻害され、円板周囲方向への熱伝導が十分行えず、ドリフト管の温度が高温になる場合がある。ドリフト管の温度が大きく変化すると、熱膨張により寸法が変化して共振周波数が変化してしまう。結果として、空胴共振器と電子ビームの相互作用に影響し、クライストロンの動作が不安定になるという不都合があった。
このように、クライストロンを動作させると、ドリフト管内壁は、誘起された電流により損失を生じ、熱に変換されて周囲に拡散する。
しかし、支持体に薄肉部が設けてある場合、ドリフト管内壁からの熱拡散が、薄肉部で阻害され、円板周囲方向への熱伝導が十分行えず、ドリフト管の温度が高温になる場合がある。ドリフト管の温度が大きく変化すると、熱膨張により寸法が変化して共振周波数が変化してしまう。結果として、空胴共振器と電子ビームの相互作用に影響し、クライストロンの動作が不安定になるという不都合があった。
【0005】
本実施形態は、安定に動作できるクライストロンの提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
一実施形態は、同軸線上に隣り合わせに配置した複数の空胴共振器を備え、前記空胴共振器は、円筒体と、前記円筒体の両端側にそれぞれ設けた一方及び他方のドリフト管と、前記円筒体の前記各端でそれぞれ前記ドリフト管を支持する一方及び他方の支持体と、前記一方及び他方のドリフト管の間隔を調整する間隔調整手段とを備え、前記円筒体は、一端面から前記軸線と平行に突設する突起を備え、前記一方の支持体は、前記突起に当接して設けてあり、前記間隔調整手段は、前記一方の支持体を前記突起に向けて押圧することで、前記突起を塑性変形させて前記一方及び他方のドリフト管の間隔を調整するクライストロンである。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下に、図面を参照しながら、一実施形態について詳細に説明する。なお、図面は、説明をより明確にするため、実際の態様に比べて、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同一又は類似した機能を発揮する構成要素には同一の参照符号を付し、重複する詳細な説明を適宜省略することがある。
【0009】
まず、図１～図３を参照して、実施形態について説明する。
図１に示すように、実施形態に係るクライストロン１は、軸線Ｋに対して、同軸線上に、電子銃３、入力空胴５、出力空胴７、コレクタ９を備えており、入力空胴５と、出力空胴７との間には、本実施形態に係る空胴共振器１１（図２参照）が軸線Ｋ上に隣り合わせに複数設けられている。
電子銃３には、カソード３ａが設けてある。
入力空胴５には、高周波電力（ＲＦ）の入力窓５ａが設けられており、出力空胴７には高周波電力（ＲＦ）の出力窓７ａが設けられている。
各空胴５、７、１１はそれぞれドリフト管１３が軸線Ｋを一致させて配置されている。
そして、電子銃３から取出した電子ビームを、入力空胴５、複数の空胴共振器１１（後述する）を通過させることで、電子ビームと空胴共振器１１の間で相互作用による直流電力から高周波電力への変換がおこなわれた後、出力空胴７の出力窓７ａから増幅された高周波電力（ＲＦ）が取出される。
図１に示すように、実施形態に係るクライストロン１は、軸線Ｋに対して、同軸線上に、電子銃３、入力空胴５、出力空胴７、コレクタ９を備えており、入力空胴５と、出力空胴７との間には、本実施形態に係る空胴共振器１１（図２参照）が軸線Ｋ上に隣り合わせに複数設けられている。
電子銃３には、カソード３ａが設けてある。
入力空胴５には、高周波電力（ＲＦ）の入力窓５ａが設けられており、出力空胴７には高周波電力（ＲＦ）の出力窓７ａが設けられている。
各空胴５、７、１１はそれぞれドリフト管１３が軸線Ｋを一致させて配置されている。
そして、電子銃３から取出した電子ビームを、入力空胴５、複数の空胴共振器１１（後述する）を通過させることで、電子ビームと空胴共振器１１の間で相互作用による直流電力から高周波電力への変換がおこなわれた後、出力空胴７の出力窓７ａから増幅された高周波電力（ＲＦ）が取出される。
【0010】
図２に示すように、空胴共振器１１は、円筒体１５と、円筒体１５の一端側に設けた一方のドリフト管１３ａと、円筒体１３の他端側に設けた他方のドリフト管１３ｂと、一方のドリフト管１３ａを支持する一方の支持体１７ａと、他方のドリフト管１３ｂを支持する他方の支持体１７ｂと、間隔調整手段１９とを備えている。
【0011】
円筒体１５は、一端面１５ａから前記軸線Ｋと平行に外方に向けて突設する突起２１を備えている。突起２１は、円筒体１５の内周面１５ｃに連続して突出しており且つ円筒体１５の周方向全体に連続している。
図３に示すように、突起２１は縦断面が略四角形状を成している。
図２に示すように、円筒体１５において、一端面１５ａ側の外周には、フランジ２３が周方向に亘って設けてある。
図３に示すように、突起２１は縦断面が略四角形状を成している。
図２に示すように、円筒体１５において、一端面１５ａ側の外周には、フランジ２３が周方向に亘って設けてある。
【0012】
一方のドリフト管１３ａ及び他方のドリフト管１３ｂは、それぞれ円筒形状を成し、端部を互いに対向しており、ドリフト管ギャップｄの間隔をあけて配置されている。このドリフト管ギャップｄを調整することで共振周波数を調整している。
一方のドリフト管１３ａを支持する一方の支持体１７ａ及び他方のドリフト管１３ｂを支持する他方の支持体１７ｂは、それぞれ中央に孔が形成された円板状であり、円板は一様な厚みに形成されている。
一方の支持体１７ａ及び他方の支持体１７ｂの中央の孔には、対応する一方のドリフト管１３ａ及び他方のドリフト管１３ｂがそれぞれ挿通した状態で固定されている。
一方の支持体１７ａは、円筒体１５の一端面１５ａ側に設けてあり、外周部を突起２１に当接して配置されている。
他方の支持体１７ｂは、円筒体１５の他端面１５ｂ側に設けてあり、外周部を他端面１５ｂに密着してろう付け等により固定されている。
一方のドリフト管１３ａを支持する一方の支持体１７ａ及び他方のドリフト管１３ｂを支持する他方の支持体１７ｂは、それぞれ中央に孔が形成された円板状であり、円板は一様な厚みに形成されている。
一方の支持体１７ａ及び他方の支持体１７ｂの中央の孔には、対応する一方のドリフト管１３ａ及び他方のドリフト管１３ｂがそれぞれ挿通した状態で固定されている。
一方の支持体１７ａは、円筒体１５の一端面１５ａ側に設けてあり、外周部を突起２１に当接して配置されている。
他方の支持体１７ｂは、円筒体１５の他端面１５ｂ側に設けてあり、外周部を他端面１５ｂに密着してろう付け等により固定されている。
【0013】
ここで、円筒体１５の一端面１５ａと一方の支持体１７ａの外周部について、更に詳しく説明する。
円筒体１５の一端面１５ａには外周面に連続して立ち上げて成り、一端面１５ａに対して段を形成する段部２５が形成されている。
一方の支持体１７ａの外周部には、突起２１との当接面２７ａに対して、反対側の面２７ｂに連続して外周方向に突設して、段部２５に当接する当接片２９が設けてある。当接片２９は、一方の支持体１７ａの周方向全体に亘って形成されている。
当接片２９の外周端２９ａは、段部２５の内周面に係止すると共にろう付け等により固定してある。
そして、一方の支持体１７ａの外周面３１と円筒体１５の一端面１５ａとの間に、突起２１と、段部２５と、前記当接片２９とで囲まれる気密空間Ｓ１を形成している。
図３に示すように、突起２１には、気密空間Ｓ１と円筒体１５の内側空間Ｓ０に連通する連通孔３３が周方向に所定間隔をあけて形成されている。
円筒体１５の一端面１５ａには外周面に連続して立ち上げて成り、一端面１５ａに対して段を形成する段部２５が形成されている。
一方の支持体１７ａの外周部には、突起２１との当接面２７ａに対して、反対側の面２７ｂに連続して外周方向に突設して、段部２５に当接する当接片２９が設けてある。当接片２９は、一方の支持体１７ａの周方向全体に亘って形成されている。
当接片２９の外周端２９ａは、段部２５の内周面に係止すると共にろう付け等により固定してある。
そして、一方の支持体１７ａの外周面３１と円筒体１５の一端面１５ａとの間に、突起２１と、段部２５と、前記当接片２９とで囲まれる気密空間Ｓ１を形成している。
図３に示すように、突起２１には、気密空間Ｓ１と円筒体１５の内側空間Ｓ０に連通する連通孔３３が周方向に所定間隔をあけて形成されている。
【0014】
間隔調整手段１９は、一方の支持体１７ａを突起２１に向けて押圧することで、突起２１を塑性変形させて、ドリフト管ギャップｄを調整するものである。
間隔調整手段１９は、一方の支持体１７ａにおいて、突起２１と反対側の面２７ｂに当接する支持体当接部材３５と、支持体当接部材３５に螺合する螺合部材３７とを備えている。
支持体当接部材３５は、一方の支持体１７ａを押圧する押圧部３５ａと、螺合部材３７が螺合される被螺合部３５ｂとが形成されており、押圧部３５ａと被螺合部３５ｂとで断面略Ｌ字形状をなしている。押圧部３５ａは、突起２１に対応する位置に設けてあり、一方の支持体１７ａの外周部のみを押圧する。
螺合部材３７は、ボルトであり、頭３７ａをフランジ２３に係止し、軸３７ｂをフランジ２３に挿通して、支持体当接部材３５に螺合している。
螺合部材３７を螺進することで、支持体当接部材３５の押圧部３５ａが一方の支持体１７ａを突起２１に向けて押圧し、突起２１が塑性変形することで一方の支持体１７ａが他方の支持体１７ｂ側に移動し、ドリフト管ギャップｄを狭くする。
間隔調整手段１９は、一方の支持体１７ａにおいて、突起２１と反対側の面２７ｂに当接する支持体当接部材３５と、支持体当接部材３５に螺合する螺合部材３７とを備えている。
支持体当接部材３５は、一方の支持体１７ａを押圧する押圧部３５ａと、螺合部材３７が螺合される被螺合部３５ｂとが形成されており、押圧部３５ａと被螺合部３５ｂとで断面略Ｌ字形状をなしている。押圧部３５ａは、突起２１に対応する位置に設けてあり、一方の支持体１７ａの外周部のみを押圧する。
螺合部材３７は、ボルトであり、頭３７ａをフランジ２３に係止し、軸３７ｂをフランジ２３に挿通して、支持体当接部材３５に螺合している。
螺合部材３７を螺進することで、支持体当接部材３５の押圧部３５ａが一方の支持体１７ａを突起２１に向けて押圧し、突起２１が塑性変形することで一方の支持体１７ａが他方の支持体１７ｂ側に移動し、ドリフト管ギャップｄを狭くする。
【0015】
次に、本実施形態に係るクライストロン１の作用効果について、説明する。
空胴共振器１１において、ドリフト管ギャップｄを小さくする場合には、螺合部材３７を締め付けることにより、一方の支持体１７ａが支持体当接部材３５の押圧部３５ａに押されて、円筒体１５の突起２１が塑性変形して潰れる。これにより、一方の支持体１７ａに固定されている一方のドリフト管１３ａが他方のドリフト管１３ｂに近づくので、ドリフト管ギャップｄを小さくできる。
空胴共振器１１において、ドリフト管ギャップｄを小さくする場合には、螺合部材３７を締め付けることにより、一方の支持体１７ａが支持体当接部材３５の押圧部３５ａに押されて、円筒体１５の突起２１が塑性変形して潰れる。これにより、一方の支持体１７ａに固定されている一方のドリフト管１３ａが他方のドリフト管１３ｂに近づくので、ドリフト管ギャップｄを小さくできる。
【0016】
クライストロンを動作させると、ドリフト管１３ａ、１３ｂの内壁は、電圧変化により誘起された電流の損失が、熱に変換されて周囲に拡散する。
一方及び他方の支持体１７ａ、１７ｂは、一様な厚みであり従来技術のように薄肉部等がないため、一方及び他方のドリフト管１３ａ、１３ｂの熱拡散が妨げられることなく周囲方向へ一様に熱伝導され、一方及び他方の支持体１７ａ、１７ｂ及び円筒体１５の全体に拡散される。したがって、ドリフト管１３ａ、１３ｂの温度が高温なることを防止でき、熱膨張による寸法の変化を低減し、共振周波数が変化してしまうのを防止できるから、クライストロンの動作を安定にできる。
一方及び他方の支持体１７ａ、１７ｂは、一様な厚みであり従来技術のように薄肉部等がないため、一方及び他方のドリフト管１３ａ、１３ｂの熱拡散が妨げられることなく周囲方向へ一様に熱伝導され、一方及び他方の支持体１７ａ、１７ｂ及び円筒体１５の全体に拡散される。したがって、ドリフト管１３ａ、１３ｂの温度が高温なることを防止でき、熱膨張による寸法の変化を低減し、共振周波数が変化してしまうのを防止できるから、クライストロンの動作を安定にできる。
【0017】
間隔調整手段１９は、支持体当接部材３５と、支持体当接部材３５に螺合する螺合部材３７とにより構成しているから、簡易な構成である。また、螺合部材３７の螺進により、容易にドリフト管ギャップの調整ができる。
支持体当接部材３５は、押圧部３５ａと被螺合部３５ｂとで断面略Ｌ字形状をなしているので小型でコンパクトな形状であり、押圧部３５ａは突起２１に対応した位置にあるから、突起２１を潰す力（塑性変形させる力）が伝わり易い。
支持体当接部材３５は、押圧部３５ａと被螺合部３５ｂとで断面略Ｌ字形状をなしているので小型でコンパクトな形状であり、押圧部３５ａは突起２１に対応した位置にあるから、突起２１を潰す力（塑性変形させる力）が伝わり易い。
【0018】
一方の支持体１７ａの外周面３１と円筒体１５の一端面１５ａとの間に、突起２１と、段部２５と、当接片２９とで囲まれる気密空間Ｓ１を形成し、円筒体１５内の内側空間Ｓ０と連通させているので、一方の支持体１７ａが変位した場合でも当接片２９が塑性変形して追従できるから、気密空間Ｓ１の真空を保持することができる。
気密空間Ｓ１と内側空間Ｓ０は、突起２１に形成した連通孔３３により容易に連通できる。
気密空間Ｓ１と内側空間Ｓ０は、突起２１に形成した連通孔３３により容易に連通できる。
【0019】
上述した一実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これらの新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これらの実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【0020】
例えば、突起２１の形状は、断面四角形状に限らず、図４（ａ）に示すような断面楔形状でも良いし、図４（ｂ）に示すような断面半円形状であっても良い。
また、支持体当接部材３５に設けた押圧部３５ａは、周方向に連続することに限らず、間隔をあけて設けても良い。
また、支持体当接部材３５に設けた押圧部３５ａは、周方向に連続することに限らず、間隔をあけて設けても良い。
【符号の説明】
【0021】
１…クライストロン、１１…空胴共振器、１３ａ…一方のドリフト管、１３ｂ…他方のドリフト管、１７ａ…一方の支持体、１７ｂ…他方の支持体、１９…間隔調整手段、２１…突起、２５…段部、２９…当接片、３３…連通孔、３５…支持体当接部材、３５ａ…押圧部、３７…螺合部材、ｄ…ドリフト管の間隔（ドリフト管ギャップ）、Ｋ…軸線。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】