JPS6110937B2 - - Google Patents
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- JPS6110937B2 JPS6110937B2 JP11486477A JP11486477A JPS6110937B2 JP S6110937 B2 JPS6110937 B2 JP S6110937B2 JP 11486477 A JP11486477 A JP 11486477A JP 11486477 A JP11486477 A JP 11486477A JP S6110937 B2 JPS6110937 B2 JP S6110937B2
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- Japan
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- collector
- magnetic field
- electron beam
- high frequency
- leakage magnetic
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ビーム集束装置として永久磁石を使
用した直進ビーム形多空胴クライストロン構造に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a straight beam multi-cavity klystron structure using permanent magnets as beam focusing devices.
この種の多空胴クライストロンは、第1図a,
bにその一例を示すように、電子ビームを発生す
る電子銃部1、電子ビームのもつエネルギーで高
周波電力を増幅する高周波回路部2、電子ビーム
を捕捉するコレクタ3および集束用磁界装置(電
子銃側磁極片4、コレクタ側磁極片5、それから
電子銃側永久磁石6とコレクタ側永久磁石7およ
び永久磁石6,7間にさしわたされたヨーク8と
を含む)を主な構成要素としており、小形軽量で
電気的性能も高いため、種々の用途に広く用いら
れるに至つている。しかし、GHz以上の高い周
波数で動作するクライストロンの場合、往々にし
てクライストロンの動作が不安定になつたりある
いは電子ビームがコレクターの下部を(入口部付
近)を集中的に加熱する現象を生じる。これらの
問題のうち前者の問題解決のため従来とられてい
た対策としては、コレクタを強磁性体材料で作り
磁気的シールドを良くしてコレクタから高周波回
路部への電子の逆行を防ぎ、クライストロンの不
安定動作を改善する方法、後者の問題解決策とし
てはコレクタの肉厚を厚くしてコレクタの冷却効
果を改善する方法等があつたが、いずれも一長一
短で問題の完全解決とはなつていなかつた。 This type of multi-cavity klystron is shown in Figure 1a,
As shown in FIG. 1B, an example is shown in FIG. The main components include a side magnetic pole piece 4, a collector side magnetic pole piece 5, an electron gun side permanent magnet 6, a collector side permanent magnet 7, and a yoke 8 stretched between the permanent magnets 6 and 7. Because they are small, lightweight, and have high electrical performance, they have come to be widely used in a variety of applications. However, in the case of klystrons that operate at high frequencies above GHz, the operation of the klystron often becomes unstable, or the electron beam intensively heats the lower part of the collector (near the entrance). Conventional measures to solve the former of these problems include making the collector with ferromagnetic material to improve magnetic shielding and preventing electrons from moving backwards from the collector to the high-frequency circuit. There have been methods to improve unstable operation, such as increasing the thickness of the collector to improve the cooling effect of the collector as a solution to the latter problem, but each of them has advantages and disadvantages and is not a complete solution to the problem. Ta.
これらの問題を解決するため、第1図におい
て、コレクタ側磁極片5を薄くして適当に磁気飽
和させ、さらに磁極片5が接続された磁石7の磁
極端面を一部露出させてコレクタ内にビーム再集
束用もれ磁界を形成し、電子ビームをコレクタ内
上部にほぼ均一的に衝突させる方法の提案があ
る。この方法により、クライストロンの不安定動
作の改善、コレクタの入口部付近の局部的過熱の
改善がなされることがわかつた。しかし、実際に
この方法を適用する場合、永久磁石の磁界の強さ
のバラツキまたは電子銃の構造のバラツキあるい
は高周波回路の特性のバラツキにより、コレクタ
内でのビームの軌道がかなり変化し、最悪の場合
にはビームがコレクタの頂点を集中加熱する場合
もあることがわかつた。 In order to solve these problems, in FIG. 1, the collector side magnetic pole piece 5 is made thinner to achieve appropriate magnetic saturation, and the magnetic pole tip surface of the magnet 7 to which the magnetic pole piece 5 is connected is partially exposed and inserted into the collector. A method has been proposed in which a leakage magnetic field for beam refocusing is formed to cause the electron beam to almost uniformly impinge on the upper part of the collector. It was found that this method improved the unstable operation of the klystron and localized overheating near the collector inlet. However, when this method is actually applied, the trajectory of the beam within the collector changes considerably due to variations in the strength of the magnetic field of the permanent magnet, variations in the structure of the electron gun, or variations in the characteristics of the high-frequency circuit. It was found that in some cases, the beam could centrally heat the top of the collector.
コレクタ内にもれ磁界があるときの、代表的な
ビーム軌道を第2図に示す。第2図aはもれ磁界
量が丁度適当な場合を示しており、コレクタ上部
がほゞ均一的に加熱される。一方、bはもれ磁界
量が強すぎる場合、すなわち、もれ磁界がコレク
タのほぼ全長に亘つて発生している場合を示して
おり、45゜の頂部円錐部テーパー角度を有するコ
レクタ頂点にもれ磁界のため4個の腹と節のくり
返しを呈しながら集束されたビーム11が集中的
に衝突するため、頂点部からのガス放出や頂点部
の溶解につながることがある。もちろん、コレク
タの長さを非常に長くすれば、電子ビームはいず
れは拡散してしまうから頂点部の集中加熱の危険
はなくなるが、いたずらに長いコレクタは実用上
取扱いが不便となるため好ましくない。 FIG. 2 shows a typical beam trajectory when there is a leakage magnetic field in the collector. FIG. 2a shows a case where the amount of leakage magnetic field is just appropriate, and the upper part of the collector is heated almost uniformly. On the other hand, b indicates a case where the amount of leakage magnetic field is too strong, that is, a case where the leakage magnetic field is generated over almost the entire length of the collector, and even at the apex of the collector with a taper angle of 45°. Because of the magnetic field, the focused beam 11 having four antinodes and nodes collides intensively, which may lead to gas release from the apex or melting of the apex. Of course, if the length of the collector is made very long, the electron beam will eventually diffuse, eliminating the risk of concentrated heating at the top, but an unnecessarily long collector is undesirable because it becomes inconvenient to handle in practical terms.
本発明は上記の不都合を解決するためコレクタ
の内面を特殊な形状に加工し、もつてコレクタ頂
点部の集中加熱を防止しようとするものである。 The present invention aims to solve the above-mentioned problems by processing the inner surface of the collector into a special shape, thereby preventing concentrated heating at the collector vertex.
本発明によるコレクタ内面の形状を第3図に示
す。第3図においてはコレクタ円錐部の中心軸に
対するテーパー角度を従来より非常に鋭角的約6
度にしている。このため、コレクタ内のもれ磁界
量が強すぎる、すなわち、もれ磁界をコレクタの
ほぼ全長に亘つて発生させている第2図bに相当
する場合、ビーム11の最外殻はまずコレクタ内
の2番目の腹にあたるA点で衝突するため、33%
のエネルギーはA部で吸収される。そして残りの
ビームはいつたんコレクタ内壁を離れ、次の3番
目の腹のB点で約33%のエネルギーがコレクタに
吸収される。遂次このようにしてビーム11のも
つエネルギーは段階的にコレクタに吸収されるた
め、頂点部集中加熱の危険は非常に少なくなる。
第3図に示されているコレクタのテーパー角度の
理想的決め方は、コレクタ内にn個の腹が入ると
すれば、ビーム11の2番目の腹でビームエネル
ギーの1/n−1を吸収し、3番目の腹でも1/
n−1というように決定される。 FIG. 3 shows the shape of the inner surface of the collector according to the present invention. In Figure 3, the taper angle of the collector cone with respect to the central axis is much more acute than before, about 6
I do it every once in a while. Therefore, if the amount of leakage magnetic field inside the collector is too strong, that is, when the leakage magnetic field is generated over almost the entire length of the collector, as shown in FIG. 33% because it collides at point A, which is the second antinode of
The energy of is absorbed in part A. The remaining beam then leaves the inner wall of the collector, and at the next third antinode, point B, about 33% of the energy is absorbed by the collector. Since the energy of the beam 11 is gradually absorbed by the collector in this way, the risk of concentrated heating at the top is greatly reduced.
The ideal way to determine the taper angle of the collector shown in Figure 3 is to absorb 1/n-1 of the beam energy at the second antinode of beam 11, assuming that there are n antinodes in the collector. , even the third belly is 1/
It is determined as n-1.
ビーム集束装置として永久磁石を使用する多空
胴クライストロンとしては、2〜30GHz帯のク
ライストロンがその主要なものであるが、この範
囲内でコレクタ内もれ磁界を適当に調整して使用
したクライストロンにおいては、コレクタ円錐部
の中心軸に対するテーパー角度を5度〜20度にし
ておけば、前記額面通りのエネルギー分配率とは
ならなくともこれに一歩近づいた分配の平衝化が
達成でき、他の諸条件の変化に基づくビーム軌道
の変化に対してコレクタの冷却効果に大きな差異
はなくなり、安定したクライストロン動作を行う
上で極めて効果的である。 The main type of multi-cavity klystron that uses a permanent magnet as a beam focusing device is a klystron in the 2 to 30 GHz band. If the taper angle with respect to the central axis of the collector cone is set to 5 degrees to 20 degrees, even if the energy distribution ratio is not at face value, it is possible to achieve a level distribution that is one step closer to this. There is no significant difference in the cooling effect of the collector due to changes in the beam trajectory due to changes in various conditions, and this is extremely effective for stable klystron operation.
第1図aは従来のクライストロンの構造概略を
示す縦断面図、同図bは図aのA−A矢視断面
図、第2図aは、第1図の従来のクライストロン
のコレクタにおける理想的電子ビーム拡散の例を
示す図、第2図bは従来のクライストロンのコレ
クタにおけるもれ磁界が強過ぎたときの電子ビー
ム状態を示す図、第3図は本発明におけるコレク
タ構造および、もれ磁界が強過ぎたときの電子ビ
ーム状態を示す図である。
図中、1は電子銃部、2は高周波回路部、3は
コレクタ、4は電子銃側磁極片、5はコレクタ側
磁極片、6は電子銃側永久磁石、7はコレクタ側
永久磁石、8はヨークを示す。
Figure 1a is a vertical cross-sectional view showing the schematic structure of a conventional klystron, Figure b is a cross-sectional view taken along the line A-A in Figure a, and Figure 2a is an ideal view of the collector of the conventional klystron in Figure 1. A diagram showing an example of electron beam diffusion, FIG. 2b is a diagram showing the electron beam state when the leakage magnetic field in the collector of a conventional klystron is too strong, and FIG. 3 is a diagram showing the collector structure and leakage magnetic field in the present invention. FIG. 4 is a diagram showing the state of an electron beam when the beam is too strong. In the figure, 1 is an electron gun section, 2 is a high frequency circuit section, 3 is a collector, 4 is a magnetic pole piece on the electron gun side, 5 is a magnetic pole piece on the collector side, 6 is a permanent magnet on the electron gun side, 7 is a permanent magnet on the collector side, 8 indicates a yoke.
Claims (1)
ビームと高周波の相互作用が行なわれる高周波回
路部と、前記相互作用の終つた電子ビームを捕集
するコレクタと、前記高周波回路部における集束
用主磁界と前記コレクタにおける再集束用のもれ
磁界を発生する永久磁石形の集束用磁界装置とを
備えた直進ビーム形クライストロンにおいて、前
記再集束用もれ磁界を前記コレクタのほぼ全長に
亘つて発生させるとともに、前記コレクタ内部の
頂部円錐部の中心軸に対するテーパー角度を5度
〜20度に選定したことを特徴とする直進ビーム形
クライストロン。1. An electron gun section that emits an electron beam, a high frequency circuit section where the electron beam and high frequency interact with each other, a collector that collects the electron beam after the interaction, and a focusing main unit in the high frequency circuit section. In a straight beam type klystron comprising a magnetic field and a permanent magnet-type focusing magnetic field device that generates a leakage magnetic field for refocusing in the collector, the leakage magnetic field for refocusing is generated over substantially the entire length of the collector. and a taper angle of the top conical portion inside the collector with respect to the central axis is selected to be 5 degrees to 20 degrees.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11486477A JPS5448152A (en) | 1977-09-22 | 1977-09-22 | Straight-going beam type klystron |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11486477A JPS5448152A (en) | 1977-09-22 | 1977-09-22 | Straight-going beam type klystron |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5448152A JPS5448152A (en) | 1979-04-16 |
| JPS6110937B2 true JPS6110937B2 (en) | 1986-04-01 |
Family
ID=14648598
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11486477A Granted JPS5448152A (en) | 1977-09-22 | 1977-09-22 | Straight-going beam type klystron |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5448152A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6473127A (en) * | 1987-12-28 | 1989-03-17 | Isuzu Motors Ltd | Structure of turbocharger |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58123637A (en) * | 1982-01-18 | 1983-07-22 | Nec Corp | Linear beam klystron |
-
1977
- 1977-09-22 JP JP11486477A patent/JPS5448152A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6473127A (en) * | 1987-12-28 | 1989-03-17 | Isuzu Motors Ltd | Structure of turbocharger |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5448152A (en) | 1979-04-16 |
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