JP2661517B2 - 進行波管 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子ビームの集束装置
として周期磁界を使用する進行波管に関し、特に遅波回
路部の冷却構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】進行波管は、その管球部分が電子ビーム
を射出する電子銃，電子ビームと高周波との相互作用に
より高周波の増幅が行なわれる遅波回路，相互作用の終
った電子ビームを捕捉するコレクタ，並びに電子ビーム
を集束して細いビームを形成するための磁界を発生する
周期磁界集束装置から構成されている。そしてこれらが
進行波管のケースの一部を構成するベースプレート上に
配設されている。

【０００３】進行波管の遅波回路構体及び周期磁界集束
装置について図５を用いて詳しく説明する。図５
（ａ），（ｂ）において、１０はマイクロ波が伝搬する
ヘリックス，１１はヘリックスを支持するヘリックス支
柱，２はポールピース，１２は非磁性金属で出来たスペ
ーサー，１は電子ビームを集束するための円筒状永久磁
石である。ポールピース２とスペーサー１２は交互にろ
う付され、真空外囲器を形成している。

【０００４】このような構成において、電子銃より射出
し加速された電子ビームは、中心軸上に形成された周期
磁界により細いビームに絞られてヘリックス１０内を通
過する。この時、ヘリックス１０の入力端から入った高
周波は、ヘリックス１０の軸方向に電界を形成しこの高
周波電界と電子ビームが相互作用して高周波の増幅が行
なわれる。

【０００５】ところで、進行波管が動作している時、ヘ
リックス１０は電子ビームの一部が衝突することによっ
て生じる熱と、遅波回路の出力端付近の高周波損失によ
って生じる熱で常に加速されている。ヘリックス１０に
は、通常モリブデンやタングステンといった高融点の材
料が使用されるが、細いテープをらせん状に巻いたもの
であるため熱容量が小さく、ヘリックス１０で発生する
熱の放熱が適切に行なわないとヘリックスの温度は数百
度以上にもなる。

【０００６】こうなると、ヘリックス１０からはガスが
放出され、進行波管の管内真空度を劣化させ進行波管の
動作を不安定にさせる。また、ヘリックス１０の温度上
昇が周辺に配置された円筒状永久磁石１の温度を上昇さ
せ、永久磁石の温度特性による磁界強度の変化を生じ、
電子ビームの集束を乱し、電子ビームの透過率を悪化さ
せる。

【０００７】そこで、ヘリックス１０で発生する熱を進
行波管のベースプレートに逃がす構造として、従来から
種々の工夫がなされてきた。例えば図３は、実開昭６３
−２５４５５に記載の構造で、周期磁界集束装置の下半
周面をベースプレート３ａから伸びた支持体３ｂで支持
する構造である。図４は、実開平２−８８４８に記載の
構造で磁石伝熱体２５とポールピース伝熱体１６が交互
に組み合わされ、それらがペースプレート３の上に接合
されている。

【０００８】このようにヘリックスで発生する熱を伝導
でペースプレートに逃がす伝導冷却方式は、構造が簡単
であるので、進行波管を小型化、軽量化することができ
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の例えば図
３における構造では、周期磁界集束装置が軸方向全体に
わたって支持されるため耐振性に優れる、或は構造が簡
単になる利点はある。しかし、支持体の材質はベースプ
レートと同一にされ、一般的には軽量で、比較的高強度
のアルミ合金が使用されるため銅などに比べてベースプ
レートへの熱伝導が十分でないという欠点があった。

【００１０】また、図４の構造においては、ポールピー
ス伝熱板１６が銅などの材質で作られ、ポールピース２
の下半周面から熱を逃がす構造になっているが、磁石伝
熱体２５と交互にベースプレート３上に配設されるた
め、耐振性が劣り、また構造が複雑になるといった欠点
を持っていた。さらに、ベースプレート３ａの平面上に
配設されるため、上記図３の例で述べたように、ベース
プレート３ａの内部での熱伝導が問題になり、例えば、
進行波管の外部に取付けられる放熱体への熱伝導が十分
でないという欠点があった。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は遅波回路構体の
外周に複数個の円筒状永久磁石とポールピースが交互に
配列されてなる周期磁界集束装置が、ベースプレートと
一体の支持体に保持されてなる進行波管において、前記
支持体にポールピースの配列と同一の配列で銅板が埋め
込まれ、銅板の上端面はポールピースの下半周面に接触
し、下端面はベースプレートの底面と同一平面になって
いることを特徴としている。

【００１２】

【作用】本発明によれば、支持体に埋め込まれた銅板に
よってポールピースの下半周面とベースプレート底面が
直接つながるため、遅波回路部で発生する熱を小さい熱
抵抗で進行波管の外部へ放熱することができる。

【００１３】

【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図１（ａ）は本発明の第１の実施例の斜視図であ
り、図１（ｂ）は径方向断面図である。らせん状のヘリ
ックス１０と３本のヘリックス支柱１１で構成される遅
波回路構体の外周に複数個の円筒状永久磁石１とポール
ピース２が交互に配列されて、周期磁界集束装置が形成
される。周期磁界集束装置はベースプレート３ａと一体
の支持体３ｂの上に保持される。支持体３ｂにはポール
ピース２の配列と同一の配列で銅板４が埋め込まれてい
る。銅板４の上端面はポールピース２の下半周面に接触
し、下端面はベースプレート３ａの底面と同一平面に合
わされている。

【００１４】この実施例によれば、ヘリックス１０で発
生した熱はヘリックス支柱１１を伝導し、ポールピース
２及び円筒状永久磁石１に伝導する。ポールピース２の
内面はヘリックス支柱１１に直接接触しているため、円
筒状永久磁石より熱が伝わり易い。ポールピース２から
外部への放熱は熱伝導率の高い銅板４を介して行なわ
れ、しかも銅板４の下端面はベースプレート３ａの底面
と同一平面であるため、熱はベースプレート３ａの底面
と接する進行波管取付板（図示せず）に直接放熱され
る。銅の熱伝導率（３．９Ｗ／ｃｍ／℃）はアルミ合金
（１．２Ｗ／ｃｍ／℃）の３倍以上あるので、銅を熱伝
導経路に使えば、温度差は従来の半分以下に低減するこ
とが可能である。

【００１５】図２（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第
２の実施例を示すもので、構成部分をわかり易いように
３つに分割して表わしている。本実施例では、銅板を上
端面で接続し、くし歯形（図２（ｂ））にしたものを支
持体３ｂ（図２（ｃ））に圧入したものである。従っ
て、くし歯形銅板５の上半周面はポールピース２及び円
筒状永久磁石１で形成される周期磁界集束装置の下半周
面に接触し、銅板１枚１枚の下端面はベースプレート３
ａの底面と同一平面になっている。

【００１６】この第２の実施例では、円筒状永久磁石１
の外表面からも銅板に熱が伝導されるため、更に熱放散
が改善される。くし歯状ではなく全体を１つのブロック
で形成するという考えもあるが、この場合には重量が重
くなり、また支持体３ｂへの埋め込み方法にも問題を生
じ実用的ではない。

【００１７】なお、本発明による銅板は、進行波管の周
期磁界集束装置の全長にわたって設ける必要はなく、ヘ
リックスでの発熱が多い出力側遅波回路部に限定して設
ける方がより効果的である。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明はポールピ
ース下半周面とベースプレート底面の間を銅板で直接つ
ながているため熱抵抗が小さくなり、遅波回路部および
円筒状永久磁石の温度上昇を抑制することができる。あ
るいは、同一構造寸法においては、ヘリックスの許容発
熱量を高めることが可能であるため、構造寸法を大きく
することなく出力のより大きい進行波管を設計できる。

【００１９】また、銅板は支持体及びベースプレート中
の埋め込む構造であるため、耐振性も向上し、製作も容
易である。さらに、支持体をすべて銅で製作するより
は、数分の１の重量で熱伝導の良い支持体を実現するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ），（ｂ）は本発明の第１の実施例の斜視
図と径方向断面図である。

【図２】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の第２の実施
例を分解して示した斜視図である。

【図３】従来の進行波管のケースカバー内部の斜視図で
ある。

【図４】（ａ），（ｂ）は従来の進行波管の周期磁界集
束装置および支持構造図である。

【図５】（ａ），（ｂ）は進行波管の遅波回路構体と周
期磁界集束装置との断面図である。

【符号の説明】

１ 円筒状永久磁石 ２ ポールピース ３ａ ベースプレート ３ｂ 支持体 ４ 銅板 ５ くし歯形銅板 １０ ヘリックス １１ ヘリックス支柱

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 遅波回路構体の外周に複数個の円筒状永
   久磁石とポールピースが交互に配列されてなる周期磁界
   集束装置がベースプレートと一体の支持体に保持されて
   いる進行波管において、前記支持体に、ポールピースの
   配列と同一の配列で銅板が埋め込まれ銅板の上端面はポ
   ールピースの下半周面に接触し、下端面はベースプレー
   トの底面と同一平面であることを特徴とする進行波管。