JPS60195842A - ジヤイロトロン装置 - Google Patents
ジヤイロトロン装置Info
- Publication number
- JPS60195842A JPS60195842A JP5111084A JP5111084A JPS60195842A JP S60195842 A JPS60195842 A JP S60195842A JP 5111084 A JP5111084 A JP 5111084A JP 5111084 A JP5111084 A JP 5111084A JP S60195842 A JPS60195842 A JP S60195842A
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- Japan
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- mirror
- electromagnetic waves
- electron beam
- electromagnetic wave
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- Prior art date
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- Pending
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
- H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
- H01J25/025—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators with an electron stream following a helical path
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
- H01J23/36—Coupling devices having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube, for introducing or removing wave energy
Landscapes
- Microwave Tubes (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は核融合炉のプラズマなどを加熱する電磁波ビー
ムを発生するジャイロトロン装置に関する。
ムを発生するジャイロトロン装置に関する。
従来のジャイロトロン装置は、第１図に示すように、電
子ビームを２方向に発生する電子銃１と、この電子銃１
から発射された電子ビームにサイクロトロン運動を起こ
させる磁気コイル２と、この電子ビームから得られる電
磁波を共振させて電磁波のみを出力する出力部３とで主
に構成されている。
子ビームを２方向に発生する電子銃１と、この電子銃１
から発射された電子ビームにサイクロトロン運動を起こ
させる磁気コイル２と、この電子ビームから得られる電
磁波を共振させて電磁波のみを出力する出力部３とで主
に構成されている。
電子銃】は電子放出帯４を設けた陰極５と、この陰極５
に同軸状に対抵配置された第１の陽極６と、この第１の
陽極６で、陰極５より引出された電子なＺ方向に導き、
第２の陽極７によって中空の電子ビーム８を発生するよ
うに構成されている。
に同軸状に対抵配置された第１の陽極６と、この第１の
陽極６で、陰極５より引出された電子なＺ方向に導き、
第２の陽極７によって中空の電子ビーム８を発生するよ
うに構成されている。
尚、電子銃１は、各電極５，６．７に、それぞれの間を
絶縁する絶縁体９・・・と、それぞれの間に電圧を印加
する電源１０ 、１１が設けられ、電子ビーム８を整形
する電子銃コイル１２が配置されている。
絶縁する絶縁体９・・・と、それぞれの間に電圧を印加
する電源１０ 、１１が設けられ、電子ビーム８を整形
する電子銃コイル１２が配置されている。
出力部３は、第２の陽極７と同電位の共振部１３％出力
出力部１４、ビームコレクタ部１５および出力導波部１
６と電気的に分離し電磁波のみを通すセラミック製の出
力窓とで主に構成されている。すなわち、電子銃１から
出力部３に導出された電子ビーム８は、磁気コイル２に
より生じる電子振動を共振部１３で共振させて所定の電
磁波となるように整合部１４で整合して出力窓１７を介
して導波部１６に電磁波のみを出力するように動作する
。共振部１３および整合部１４を通過する電子ビームは
ビームコレクタ部１５の壁面に衝突し熱に変換される。
出力部１４、ビームコレクタ部１５および出力導波部１
６と電気的に分離し電磁波のみを通すセラミック製の出
力窓とで主に構成されている。すなわち、電子銃１から
出力部３に導出された電子ビーム８は、磁気コイル２に
より生じる電子振動を共振部１３で共振させて所定の電
磁波となるように整合部１４で整合して出力窓１７を介
して導波部１６に電磁波のみを出力するように動作する
。共振部１３および整合部１４を通過する電子ビームは
ビームコレクタ部１５の壁面に衝突し熱に変換される。
この時の熱は出力部３の壁面に設けた冷却水の流通する
冷却装置１８によって冷却される。また、電子銃１およ
び出力部３の内部は真空になっている。
冷却装置１８によって冷却される。また、電子銃１およ
び出力部３の内部は真空になっている。
このように構成された従来のジャイロトロン装置であっ
ては、扱う電子共鳴の周波数が高いために共振部の寸法
を大きく取れず、共振器壁面で生じる過大なジュール熱
のために、大出力の装置を作ることが困難であった。故
に、核融合装置のプラズマを加熱する為には極めて多数
の装置を配置しなければならないなどの欠点があった。
ては、扱う電子共鳴の周波数が高いために共振部の寸法
を大きく取れず、共振器壁面で生じる過大なジュール熱
のために、大出力の装置を作ることが困難であった。故
に、核融合装置のプラズマを加熱する為には極めて多数
の装置を配置しなければならないなどの欠点があった。
この発明は、上述した従来装置の欠点に鑑み為されたも
ので、プラズマ加熱に適するように電磁波を単一方向に
伝送しかつ集束させるととも（二、効率良く大出力の得
られるジャイロトロン装置を提供することを目的とする
。
ので、プラズマ加熱に適するように電磁波を単一方向に
伝送しかつ集束させるととも（二、効率良く大出力の得
られるジャイロトロン装置を提供することを目的とする
。
本発明は、電子ビームを発生する電子銃と、この電子銃
より発射する電子ビームに磁場を印加する磁場発生部と
、上記電子ビームが上記磁場内を通過するときに生じる
電磁波のうち、この電子ビームの走行軸に対して径方向
に放射された電磁波を準光学的に反射させて共振し増幅
し部分的に電磁波を透過できる部分透過ミラ一体と、こ
の部分透過ミラ一体を通して径方向に通過した電磁波を
照射目標方向に変更するようこの電磁波を反射するよう
断面で楕円の一部で形成して構成した方向変更ミラーと
を具備したジャイロトロン装置である。また、部分透過
ミラ一体を軸対称ミラーとしたジャイロトロン装置であ
る。
より発射する電子ビームに磁場を印加する磁場発生部と
、上記電子ビームが上記磁場内を通過するときに生じる
電磁波のうち、この電子ビームの走行軸に対して径方向
に放射された電磁波を準光学的に反射させて共振し増幅
し部分的に電磁波を透過できる部分透過ミラ一体と、こ
の部分透過ミラ一体を通して径方向に通過した電磁波を
照射目標方向に変更するようこの電磁波を反射するよう
断面で楕円の一部で形成して構成した方向変更ミラーと
を具備したジャイロトロン装置である。また、部分透過
ミラ一体を軸対称ミラーとしたジャイロトロン装置であ
る。
本発明によれば、軸対称部分透過ミラーを用いて共振部
を構成しているので、ミラーに加わる電磁波強度を少な
くし、ジュール熱を少なくできるので、大出力の電磁波
を発生させることができる。
を構成しているので、ミラーに加わる電磁波強度を少な
くし、ジュール熱を少なくできるので、大出力の電磁波
を発生させることができる。
しかも、この大出力の電磁波を目標方向に効率良く伝送
させかつ集束させられるので、プラズマ加熱のように特
定化された場所であっても大出力の電磁波を照射するこ
とができる。
させかつ集束させられるので、プラズマ加熱のように特
定化された場所であっても大出力の電磁波を照射するこ
とができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
本発明によるジャイロトロン装置は、電磁波を光学的に
扱うので準光学的ジャイロトロン装置と称し、第２図に
示すように、電子ビーム１９を発生するマグネトロン型
電子銃２０と、この電子銃器より発射する電子ビーム１
９に磁場を印加する超電導磁気コイル２１と、電子ビー
ム１９が磁場内を通過するときに生じる電磁波のうち、
この電子ビーム１９の走行軸に対して径方向に放射され
た電磁波を準光学的に共振し増幅する円環状の軸対称部
分透過ミラー２２と、この部分透過ミラー２２を通して
径方向に通過した電磁波を電子ビーム１９の放射方向に
方向を変更するようこの電磁波を反射するよう構成した
複数の電磁波伝送用軸対称ミラーブロック２３ 、２４
、２５と、使用済みの電子ビーム１９のエネルギーを
熱に変換する電子ビームダンプ２６と、電子ビーム１９
をこのダンプ２６に集める超電導コイル２７とで主に構
成されている。
扱うので準光学的ジャイロトロン装置と称し、第２図に
示すように、電子ビーム１９を発生するマグネトロン型
電子銃２０と、この電子銃器より発射する電子ビーム１
９に磁場を印加する超電導磁気コイル２１と、電子ビー
ム１９が磁場内を通過するときに生じる電磁波のうち、
この電子ビーム１９の走行軸に対して径方向に放射され
た電磁波を準光学的に共振し増幅する円環状の軸対称部
分透過ミラー２２と、この部分透過ミラー２２を通して
径方向に通過した電磁波を電子ビーム１９の放射方向に
方向を変更するようこの電磁波を反射するよう構成した
複数の電磁波伝送用軸対称ミラーブロック２３ 、２４
、２５と、使用済みの電子ビーム１９のエネルギーを
熱に変換する電子ビームダンプ２６と、電子ビーム１９
をこのダンプ２６に集める超電導コイル２７とで主に構
成されている。
このジャイロトロン装置の内部は排気用パイプ四から排
気され真空状態となっていて、出力電磁波２９のみを出
力するようにセラミック製の出力窓３０が設けられてい
る。尚、図示しないが電子ビームダンプ２６など、加熱
される部分には水冷却装置が設けられている。また、各
ミラーブロック器。
気され真空状態となっていて、出力電磁波２９のみを出
力するようにセラミック製の出力窓３０が設けられてい
る。尚、図示しないが電子ビームダンプ２６など、加熱
される部分には水冷却装置が設けられている。また、各
ミラーブロック器。
ｕ、２５の配置間隔は環状のスペーサ３１ 、３２ 、
３３で位置規制されている。このスペーサ３１ 、３２
、３３はその表面が黒鉛層４７で形成され、その厚み
を４電極波周波数で定まる電気的な吸収のできる厚さに
して、真空容器を共振器とする予測されないモードの電
磁波が発振、増幅するのを抑制できる。すなわち、真空
容器の内面の一部もしくは全部を黒鉛で覆えば良い。
３３で位置規制されている。このスペーサ３１ 、３２
、３３はその表面が黒鉛層４７で形成され、その厚み
を４電極波周波数で定まる電気的な吸収のできる厚さに
して、真空容器を共振器とする予測されないモードの電
磁波が発振、増幅するのを抑制できる。すなわち、真空
容器の内面の一部もしくは全部を黒鉛で覆えば良い。
電子銃２０は電源３４からの電圧によって電子ビーム１
９を発生する従来同様のもので、マグネトロン型が好ま
しいが、特に限定されない。超電導磁気コイル２１は電
子銃２０、軸対称部分透過ミラー２２および電磁波伝送
用軸対称ミラーブロック２３ 、２４を覆うように単一
のコイルで構成しているが、複数のコイルを用いて構成
してもよく、また、超電導コイルに限らす常電導のコイ
ルでも、永久磁石であっても所定の磁場を発生できるも
のであれば良い。円環状の軸対称部分透過ミラー２２は
、銅製で、第３図に断面で示すように、その内表面３４
がｒ−ｚ断面で一定の曲率半径（例えば、ミラー直径（
２几）に等しい曲率半径）を有し、全周にわたって凹面
鏡となっていて、径方向３５に放射する電磁波を反射さ
せて発振させ、増幅する。この増幅された電磁波は部分
的に薄い部分（断面を凹レンズ状に形成してなる凹部の
部分）に多数の軸方向のスロット３６が形成されている
部分を透過する。電磁波伝送用軸対称ミラーブロック２
３ 、２４ 、２５は、所定の角度の反射面を有する銅
製のリングで、部分透過ミラー２２から放射状に透過し
た電磁波を目標に伝送させ集束させるもので、その断面
形状は次のミラーに焦点を合せた断面楕円面を有するも
ので、その電磁波の伝送経路は、第４図に示すように（
説明を容易にするために平面的に示す）、電子ビーム１
９の電磁波は部分透過ミラー２２で発振させ増幅してミ
ラー２３の方向に透過させる。ミラーｎの反射面はその
焦点を部分透過ミラー２２の中心点３７とミラー２４の
第１の反射面３８の中心点３９との２つの焦点を有する
楕円面４０（この面は２軸を中心軸とする回転体表面で
、その反射面の断面形状が楕円形状の一部となるように
形成されている）を有している。同様にミラー２４はミ
ラー２３の中心点４１とミラー２４．の第２の反射面４
２の中心点４３との２つの焦点を有し、第１の反射面３
８で反射した電磁波は第２の反射向４２で反射してミラ
ー５の方向に電磁波を伝播させる。ミラ一部も第１およ
び第２の反射面４４ 、４５を有し、電磁波をＺ方向に
伝播させるが、特に第２の反射面４５は加熱の対象とな
る、例えばプラズマ４６に一つの焦点を合せるように楕
円の回転体面となるように形成されている。
９を発生する従来同様のもので、マグネトロン型が好ま
しいが、特に限定されない。超電導磁気コイル２１は電
子銃２０、軸対称部分透過ミラー２２および電磁波伝送
用軸対称ミラーブロック２３ 、２４を覆うように単一
のコイルで構成しているが、複数のコイルを用いて構成
してもよく、また、超電導コイルに限らす常電導のコイ
ルでも、永久磁石であっても所定の磁場を発生できるも
のであれば良い。円環状の軸対称部分透過ミラー２２は
、銅製で、第３図に断面で示すように、その内表面３４
がｒ−ｚ断面で一定の曲率半径（例えば、ミラー直径（
２几）に等しい曲率半径）を有し、全周にわたって凹面
鏡となっていて、径方向３５に放射する電磁波を反射さ
せて発振させ、増幅する。この増幅された電磁波は部分
的に薄い部分（断面を凹レンズ状に形成してなる凹部の
部分）に多数の軸方向のスロット３６が形成されている
部分を透過する。電磁波伝送用軸対称ミラーブロック２
３ 、２４ 、２５は、所定の角度の反射面を有する銅
製のリングで、部分透過ミラー２２から放射状に透過し
た電磁波を目標に伝送させ集束させるもので、その断面
形状は次のミラーに焦点を合せた断面楕円面を有するも
ので、その電磁波の伝送経路は、第４図に示すように（
説明を容易にするために平面的に示す）、電子ビーム１
９の電磁波は部分透過ミラー２２で発振させ増幅してミ
ラー２３の方向に透過させる。ミラーｎの反射面はその
焦点を部分透過ミラー２２の中心点３７とミラー２４の
第１の反射面３８の中心点３９との２つの焦点を有する
楕円面４０（この面は２軸を中心軸とする回転体表面で
、その反射面の断面形状が楕円形状の一部となるように
形成されている）を有している。同様にミラー２４はミ
ラー２３の中心点４１とミラー２４．の第２の反射面４
２の中心点４３との２つの焦点を有し、第１の反射面３
８で反射した電磁波は第２の反射向４２で反射してミラ
ー５の方向に電磁波を伝播させる。ミラ一部も第１およ
び第２の反射面４４ 、４５を有し、電磁波をＺ方向に
伝播させるが、特に第２の反射面４５は加熱の対象とな
る、例えばプラズマ４６に一つの焦点を合せるように楕
円の回転体面となるように形成されている。
このように構成された本発明のジャイロトロン装置は、
電子ビームから発生する径方向の電磁波を全周に渡って
共振させ増幅し、加熱目標方向に効率良く伝送すること
ができるので大出力の装置が得られる。
電子ビームから発生する径方向の電磁波を全周に渡って
共振させ増幅し、加熱目標方向に効率良く伝送すること
ができるので大出力の装置が得られる。
本発明の他の実施例として、出力される電磁波を直線偏
波に変換して、照射目標、例えばプラズマの中心まで全
電磁波を伝送するように、最終段の電磁波伝送用ミラー
に１切なパターンのコルゲートを設けても良い。また、
最終段の電磁波伝送用ミラーから放出された電磁波を一
度多数のコルゲートを有する反射板に反射させて、照射
目標となるプラズマまで伝送しても良い。
波に変換して、照射目標、例えばプラズマの中心まで全
電磁波を伝送するように、最終段の電磁波伝送用ミラー
に１切なパターンのコルゲートを設けても良い。また、
最終段の電磁波伝送用ミラーから放出された電磁波を一
度多数のコルゲートを有する反射板に反射させて、照射
目標となるプラズマまで伝送しても良い。
第１図は従来のジャイロトロン、装置を示す断面図、第
２図は本発明の実施例のジャイロトロンを示す断面図、
第３図は軸対称部分透過ミラーを示す断面斜視図、第４
図は電磁波の伝送経路を示す説明図である。 １９・・・電子ビーム、 ２０・・・電子銃、２１・・
・磁気コイル、 ２２・・・軸対称部分透過ミラー、２
３ 、２４ 、２５・・・電磁波伝送用ミラーブロック
、２６・・・電子ビームダンプ、３６・・・スロット、
４７・・・黒鉛層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（他１名）Ｃ：ｌ ″
Ｓ
２図は本発明の実施例のジャイロトロンを示す断面図、
第３図は軸対称部分透過ミラーを示す断面斜視図、第４
図は電磁波の伝送経路を示す説明図である。 １９・・・電子ビーム、 ２０・・・電子銃、２１・・
・磁気コイル、 ２２・・・軸対称部分透過ミラー、２
３ 、２４ 、２５・・・電磁波伝送用ミラーブロック
、２６・・・電子ビームダンプ、３６・・・スロット、
４７・・・黒鉛層。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑（他１名）Ｃ：ｌ ″
Ｓ
Claims (6)
- （１） 電子ビームを発生する電子銃と、この電子銃よ
り発射する電子ビームに磁場を印加する磁場発生部と、
前記電子ビームが前記磁場内を通過するときに生じる電
磁波のうち、この電子ビームの走行軸に対して径方向に
伝播する電磁波を準光学的に反射させて共振し部分的に
電磁波を透過できる部分透過ミラ一体と、この部分透過
ミラ一体を通して径方向に通過した電磁波を照射目標の
方向に変更するようこの電磁波を反射するよう構成した
方向変更ミラーと、この方向変更ミラーで変更された電
磁波を照射目標方向に伝送するように断面が楕円の電子
ビーム軸を中心軸とする回転体表面の一部として形成し
た電磁波伝送用ミラーとを♀ 具備したことを特徴とするジャイトロン装置。 - （２） 部分透過ミラ一体を円環状の軸対称ミラーとし
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のジャ
イロトロン装置。 - （３） 部分透過ミラ一体を軸に向かって断面凹レンズ
状の導電性ミラーとしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１項に記載のジャイロトロン装置。 - （４）電磁波伝送用ミラーを部分透過ミラ一体の同軸状
に配置して、この部分透過ミラ一体がら透過した電磁波
を角度を有して反射させ軸対称な電磁波ビームを伝送す
るよう構成したことを特徴とする特許請求の範囲第１項
に記載のジャイロトロン装置。 - （５）電磁波伝送用ミラーを環状の２つの反射面を単一
部材で形成としたことを特徴とする特ｔ＋請求の範囲第
１項に記載のジャイロトロン装置。 - （６）電磁波伝送用ミラーと電磁波伝送用ミラーもしく
は方向変更ミラーとの間の真空容器内の壁面の一部もし
くは全部を黒鉛層で形成したことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のジャイロトロン装置。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111084A JPS60195842A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | ジヤイロトロン装置 |
| EP84306562A EP0141525B1 (en) | 1983-09-30 | 1984-09-26 | Gyrotron device |
| DE8484306562T DE3483945D1 (en) | 1983-09-30 | 1984-09-26 | Gyrotron. |
| US06/655,466 US4636688A (en) | 1983-09-30 | 1984-09-28 | Gyrotron device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5111084A JPS60195842A (ja) | 1984-03-19 | 1984-03-19 | ジヤイロトロン装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60195842A true JPS60195842A (ja) | 1985-10-04 |
Family
ID=12877662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5111084A Pending JPS60195842A (ja) | 1983-09-30 | 1984-03-19 | ジヤイロトロン装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60195842A (ja) |
-
1984
- 1984-03-19 JP JP5111084A patent/JPS60195842A/ja active Pending
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