JPS6158937B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、増幅作用に寄与した電子ビームを最
終的に捕獲するコレクタを有する電子ビーム管の
うち、能率改善のため、前記コレクタを多段に構
成した多段コレクタ形電子ビーム管に関する。 進行波管などの電子ビーム管において、電子銃
から発せられた電子ビームは、高周波回路部で高
周波の増幅作用を行なつた後コレクタに捕獲され
る。この際、電子ビームをしてコレクタに衝突す
るエネルギーが小さくなるような状態でコレクタ
に到達させると電子ビーム管の能率は大となる。
このような能率改善のため、コレクタ電圧を高周
波回路部電圧より下げる方法が一般に用いられて
来た。しかし、高周波の増幅作用に関与した電子
ビームの速度にはバラツキがあるから、これら速
度のバラツキを有する電子ビームを単一コレクタ
で捕獲するには、最も速度が遅い電子がコレクタ
に到達し得る電圧をコレクタ電圧としなければな
らず、能率の大幅な改善は難しい。このため、さ
らに能率を改善する目的で、コレクタを複数個に
分割した種々の電子ビーム管が考えられている。
たしかに、コレクタの分割数を増し、高周波回路
部より離れるに従つて高周波回路電圧より順次低
い電圧を各コレクタに個々に印加すれば、高周波
の増幅作用に関与した電子ビームはコレクタに速
度選別されて捕獲される。すなわち、速度の遅い
電子ビームは高い電位のコレクタに、また、速度
の速い電子ビームは低い電位のコレクタに捕獲さ
れるので能率が改善される。しかしながら、コレ
クタを複数個に分割するには各コレクタ間を電気
的に絶縁する必要があると共に、各コレクタの冷
却のため、個々のコレクタ外周部には接地点より
電気的に絶縁された放熱体を装着する必要があ
り、コレクタ部の構造が複雑化し、放熱体などを
含めたコレクタ部の大形化、重量増などの欠点が
あつた。また、個々のコレクタの冷却のため各コ
レクタ間または各コレクタと接地点間の電気的絶
縁を十分とりにくい欠点もあつた。特にコレクタ
を３段以上に分割した場合前記の欠点が顕著に現
われる。 本発明は、複数個に分割したコレクタを有し、
複数個のコレクタが接地点から電気的に絶縁され
ている電子ビーム管において、コレクタに発生す
る熱を簡単な構造でもつて外部に効果的に伝達さ
せることにより、十分な冷却効果を得るようにし
て、加えて接地点よりコレクタの絶縁を容易とし
た多段コレクタ形電子ビーム管を提供することに
ある。本発明によれば、電子ビームを発生する電
子銃と高周波の相互作用が行なわれる高周波回路
部と電子ビームを集束するための磁界集束装置と
前記高周波回路部より低電位にある複数個のコレ
クタとを具備する電子ビーム管において、複数個
のコレクタに発生する熱をコレクタの支持及び電
気的絶縁のためにコレクタ間に介在された絶縁石
を熱伝導路として一つのコレクタに伝導させて複
数個のコレクタの冷却を行なう多段コレクタ形電
子ビーム管が得られる。つぎに図面を参照して本
発明を詳細に説明する。第１図は本発明を実施し
た進行波管を示し、この進行波管は、電子銃１、
高周波回路部（遅波回路）２、高周波入力部３、
高周波出力部４、磁界集束装置５、コレクタ１１
および放熱体１３などを含み、電子銃側は支持台
１４、コレクタ側は支持台１５を介して保持板６
の上に載置固定されている。しかして、コレクタ
１１は、第１コレクタ７、第２コレクタ８、第３
コレクタ９、第４コレクタ１０と軸方向に分割さ
れ、それらは円筒状絶縁石１７を介してそれぞれ
電気的に絶縁されている。また第１コレクタ７と
高周波回路部２は円筒状絶縁石１２を介して電気
的に絶縁されている。コレクタの材料には熱伝導
率がよく溶融点温度が高い銅、モリブデン、また
はニツケルなどが使用され、円筒状絶縁石１７は
絶縁石類の中で熱伝導率が良く、緻密質のベリリ
アセラミツク、またはアルミナセラミツクからな
り、円筒状絶縁石１７の両端面にメタライズ加工
が施され第１〜第４コレクタとはろう付で接着さ
れている。このような電子ビーム管において、電
子銃１から発せられた電子ビームは磁界集束装置
５により集束され、高周波回路部２の中心軸部を
通過し、この間に高周波入力部３から印加された
高周波と相互作用による増幅作用が行なわれて高
周波出力は高周波出力部４から取り出される。し
かして、高周波増幅作用を行なつた電子ビームの
速度にはバラツキがあるので、電子ビームの速度
に応じて電子ビームは第１〜第４コレクタ７，
８，９，１０のいずれかに捕獲される。この場
合、第１〜第３コレクタ７，８，９で発生する熱
を円筒状絶縁石１７を熱伝導路として第４コレク
タ１０に伝達させ、第４コレクタ１０の外周に配
設された放熱体１３から電気絶縁の絶縁板１６を
介して接地電位にある保持板６へ放熱し第１〜第
４コレクタ７，８，９，１０を冷却している。絶
縁板１６は熱伝導のよいベリリアセラミツク板な
どからなり、放熱体１３と絶縁板１６と支持台１
５の間は半田付などで接着固定されている。 このような構造にすれば、第１〜第３コレクタ
７，８，９で発生する熱は放熱体１３をもつ第４
コレクタ１０へ十分伝導され、さらに放熱体１３
の熱は熱流し場を形成する保持板に速やかに放熱
されるので、第１〜第３コレクタ７，８，９に
各々放熱体を直接取付けて冷却する必要がなくコ
レクタの分割数には関係なく、熱流し場へ通ずる
放熱体への熱伝導路は一系統だけでよく、コレク
タ部構造が簡単化されると共にコレクタ部の小形
化、軽量化に対して極めて有利となる。またコレ
クタは接地点に対して円筒状絶縁石１７及び絶縁
板１６により十分絶縁することが出来る。各コレ
クタ間の熱抵抗は円筒状絶縁石１７の熱伝導率及
び寸法で決まり、各コレクタに消費される電力及
びコレクタに許容される温度を考慮して円筒状絶
縁石１７の寸法を選定することで前記絶縁石１７
は熱伝導径路としての役目を十分はたすことが出
来る。 次に第１図の実施例における具体的数値例を示
す。第１〜第４コレクタ７，８，９，１０を厚さ
１mmの銅板で製作し、円筒状絶縁石１７の寸法を
外径50mm×内径40mm×長さ５mmとした場合の各コ
レクタ間の熱抵抗Ｒ_Tはコレクタの熱抵抗が小さ
いのでほぼ円筒状絶縁石１７の熱抵抗に等しくＲ
_T＝／λ×Ｓ（℃／Ｗ）で表わされる。ここ
で、λ，Ｓ，は各々円筒状絶縁石１７の熱伝導
率、断面積、長さであり、λは約1.25W／℃×cm
（ベリリアセラミツク）約0.2W／℃×cm（アルミ
ナセラミツク）である。上記数値をＲ_Tの式に代
入すると、Ｒ_Tは0.6℃／Ｗ（ベリリアセラミツク
の場合）、3.5℃／Ｗ（アルミナセラミツクの場
合）となる。 各コレクタに10Wの電力が消費された場合の各
コレクタの温度上昇を、放熱体１３が配設される
第４コレクタ１０の温度をT₄℃として求めると
第１表の結果が得られる。

【表】 第１表から明らかなように、第１〜第４コレク
タ７，８，９，１０の中で最も高温となるコレク
タは第１コレクタ７であるが、第４コレクタ１０
の温度T₄は放熱体１３により100℃以下に容易に
冷却することが出来るので、円筒状絶縁石１７の
材料にアルミナセラミツクを用いた場合でも、第
１コレクタ７の温度は高々300℃程度であり、コ
レクタ温度の許容値（400〜600℃）からみて十分
実用に供することが出来る。また、円筒状絶縁石
１７の材料をベリリアセラミツクとすれば、各コ
レクタに50Wの消費電力を与えても、第１コレク
タの温度を300℃以下にすることが可能で、大電
力の電子ビーム管の製作が可能となる。また、円
筒状絶縁石１７の内外径を波形とすれば、各コレ
クタ間の熱抵抗を変えることなく各コレクタ間の
電気的絶縁はさらに改善される。 第２図、第３図は本発明による電子ビーム管の
他の実施例のコレクタ部の軸方向断面図を示し、
第１図と同一あるいは相当部分は同一番号を付し
ている。第２図においては、第２〜第４コレクタ
８，９，１０で発生する熱を円筒状絶縁石１７を
熱伝導路として第１コレクタ７に伝達させ、第１
コレクタ７の外部延長金属体周囲に最短距離で接
地保持板６に通じる放熱体１３を配設している。
第２図の実施例によれば、第１図の実施例に比較
して第１、第２コレクタ７，８の冷却が容易とな
ると共に、放熱体１３から保持板６への放熱面積
を大きくすることが可能で、第１、第２コレクタ
７，８の消費電力が大きい電子ビーム管に適して
いる。 第３図においては、第２〜第４コレクタ８，
９，１０で発生する熱を円筒状絶縁石１７を熱伝
導路として第１コレクタに伝達させ、さらに第１
コレクタに集められた熱を第１コレクタ７に発生
する熱と共に円筒状絶縁石１２を介して高周波回
路部の端部１８に伝達させ、高周波回路部端部の
外周囲に延在させた真空容器の一部となる外周筒
１９に放熱羽根付の放熱体２０を配設し、第１〜
第４コレクタ７，８，９，１０を冷却している。
円筒状絶縁石１２は円筒状絶縁石１７の材料と同
じくベリリアセラミツクあるいはアルミナセラミ
ツクから作られる。外周筒１９の端部にろう付な
どで固定されたセラミツク２２には高圧リード線
（図示せず）が設けられ、そのリード線を介して
第１〜第４コレクタ７，８，９，１０に電圧が供
給される。 第３図の実施例によれば、第１図の実施例に比
較して放熱体２０と嵌合する外周筒１９は接地点
となるため放熱体２０は第１図、第２図に示され
る放熱体１３のように電気絶縁板上に配設する必
要がなく、放熱体２０には放熱翼を直接取付ける
ことも可能となる。また、外周筒１９は真空容器
の一部を構成するので、第１〜第４コレクタ７，
８，９，１０と円筒状絶縁石１２，１７とは真空
封止のためにかならずしもろう付などで接着固定
する必要はなく、ねじ止めなどで固定することも
出来るし、加えて円筒状絶縁石１２，１７には第
１〜第４コレクタ７，８，９，１０の外径とほぼ
等しい円筒状のものでなく、前記外径の数分の一
の外径を持つ棒状のものを用い、コレクタ外周に
そつて各コレクタ間に複数個ずつ配設することも
可能である。 第３図の実施例では、コレクタの接地点に対す
る電気的絶縁は主に円筒状絶縁石１２の寸法で決
まるが、円筒状絶縁石１２の内径、外径部を直線
状ではなく波形にすれば、第１コレクタと高周波
回路端部１８間が実質的に長くなるので、接地点
に対するコレクタの電気的絶縁の改善が可能とな
る。さらに、第４コレクタ１０と円周筒１９の間
に点線で示す２１の絶縁環を入れれば、機械的補
強および熱伝導の向上に役立つ。 なお上記実施例においては、電子ビーム管とし
てコレクタを４段に分割した同軸結合形の進行波
管を用いた場合について言及したけれども、本発
明はこれに限定されることなく、コレクタを２段
以上に分割した導波管結合形のクライストロンな
どの電子ビーム管に適用出来ることはもちろんで
ある。 本発明によれば、コレクタの分割数に関係なく
コレクタに発生する熱を各コレクタ間の電気的絶
縁及び各コレクタと接地点間の電気的絶縁を劣化
させることなく、外部に効果的に伝達させること
が出来、能率を改善する目的でコレクタを分割し
てもコレクタ部の大形化、垂量増を防止すること
が可能となる。特に３〜５段以上にコレクタを分
割した電子ビーム管に本発明を適用した場合に大
なる効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による多段コレクタ形電子ビー
ム管の一実施例を示す軸方向断面図、第２図、第
３図は本発明による多段コレクタ形電子ビーム管
の他の実施例のコレクタ部の軸方向断面図であ
る。 なお図において、１は電子銃、２は高周波回路
部、５は磁界集束装置、６は保持板、７，８，
９，１０は各々第１、第２、第３、第４コレク
タ、１１は第１〜第４コレクタを含めたコレク
タ、１２は円筒状絶縁石、１３は放熱体、１６は
絶縁板、１７は円筒状絶縁石、１８は高周波回路
部端部、１９は外周筒、２０は放熱羽根付の放熱
体、２１は絶縁環を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電子ビームを発生する電子銃と高周波の相互
   作用が行なわれる高周波回路部と電子ビームを集
   束するための磁界集束装置と前記相互作用が行な
   われた電子ビームを捕獲するコレクタとを具備
   し、かつ前記コレクタは前記高周波回路部の一端
   部から複数個の絶縁石を介して互いに絶縁された
   複数個のコレクタからなる多段コレクタ形電子ビ
   ーム管において、前記高周波回路部の一端部また
   は複数個のコレクタのうち一個のコレクタの外端
   部に軸方向に伸延する金属製筒状体を設け、この
   金属製筒状体の外周に放熱体を密着させて取り付
   け、前記コレクタで発生した熱を前記絶縁石およ
   び金属製筒状体を介して放熱体に伝導し放散する
   ようにしたことを特徴とする多段コレクタ形電子
   ビーム管。