磁控管制造技术

本发明专利技术提供一种能更加均匀、简单且高效地调整磁通密度分布、在高输出用途中脉冲内频率的稳定度极高的磁控管。磁控管（１０）包括：阴极体（４）；阳极体（３），其具有多个谐振腔；磁体（７ａ、７ｂ），用于与中心轴线即Ｚ轴同轴地形成磁通量；第１磁性体（６ａ、６ｂ），其为圆板状，配置在阳极体的内部空间（２）的开口部且直径比磁体小。该磁控管配置有环状的第２磁性体（１４ａ、１４ｂ），其与Ｚ轴同轴地配置在位于比第１磁性体靠Ｚ轴的中心部侧的位置，且位于第１磁性体的径向外侧，其与第１磁性体独立，其在Ｚ轴方向上的厚度大于第１磁性体的厚度。利用形成于密封构件（５ａ、５ｂ）等的突出部防止该第２磁性体脱落。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种磁控管(magnetron)，特别是涉及一种在高输出脉冲磁控管中用 于控制该磁控管的作用空间中的磁通密度分布、提高脉冲内的频率稳定度的构造。
技术介绍
图11表示以往的高输出脉冲磁控管的结构，该磁控管1例如由阳极体3、阴极体 4、密封构件(金属)5a、5b、磁性体6a、6b、磁体(磁极)7a、7b构成，其中，该阳极体3为圆 筒状且具有形成有多个谐振腔的内部空间2，该阴极体4配置在内部空间2的中央部，该密 封构件(金属)5a、5b为圆板(圆盘)状，它们用于封闭内部空间2的左右开口部且封闭圆 筒状的阳极体3的两端开口部，该磁性体6a、6b为圆板状，其设在该圆板状密封构件5a、5b 的外侧面中央部，该磁体(磁极)7a、7b以从两侧夹持上述内部空间2的方式配置。在上述磁控管1中，由于阴极体4的电子发射面4E部分的作用空间50的磁通密度 分布对振荡状态的影响较大，因此该作用空间50的理想的磁通密度分布如下磁通密度在 整个区域上与Z轴方向(阴极体4的轴线方向)平行且均勻(相对于Z轴对称)地分布。另外，在以往的磁控管1中，磁通量会在磁体7a、7b间扩散，从而存在Z轴方向以 及径向(阳极体3以及阴极体4的径向)上的磁通密度分布的均勻性下降的这一问题。另 外，从输入部/输出部的位置、或排气管的位置等在使用方面具有代表性的空间上的限制 等各种情况考虑，在一对磁体7a、7b的形状互不相同的情况下，也会使磁通密度分布的均 勻性降低，而且在磁控管开始振荡后，随着出现温度上升等现象，磁体7a、7b的特性、固定 位置发生改变，从而也会使磁通密度分布的均勻性降低。这样，在作用空间50的磁通密度 分布的均勻性下降时，产生跳模振荡(moding)、噪声、输出功率下降这样的不便。因此，以往考虑改变磁体7a、7b的形状、或在图11的磁控管1中也在圆板状构件 5a、5b上配置作为集束体的磁性体6a、6b。该磁性体6a、6b的直径比磁体7a、7b的直径小， 通过将磁体7a、7b间的外侧的磁力线调整为朝向Z轴中心，能够改善磁通量的扩散。另外，作为上述用于改善磁通密度分布的以往技术，提出了下述专利文献1 5。 首先，专利文献1是通过改变磁极的形状来改善了磁极间的磁通量的扩散情况的例子，专 利文献1的技术方案通过在作为磁极的极片(pole piece)上设置突起，从而改善作用空 间中的特别是阳极叶片内端面位置处的Z轴方向磁场强度分布，且抑制产生低频成分的噪 声。专利文献2是通过将作为磁极片的极片加工成凹面等形状来改善了磁通量的 扩散情况的例子，专利文献2的技术方案通过使阳极叶片附近的轴向磁场强度等同于或 大于阴极面附近的轴向磁场强度，从而改善径向上的磁通密度分布、提高不会产生跳模 (moding)现象的阳极电流的上限值等等，提高了动作稳定度。专利文献3是在一方磁体表面上配置具有向叶片方向突出的环状突出部的磁路 矫正磁极片，并在另一方磁体的表面上配置具有向叶片方向突出而贯穿阴极支承体的环状 突出部(直径与磁路矫正磁极片的突出部的直径不同)的磁极片的例子，专利文献3的技术方案通过使作用空间中的径向上的磁通密度均勻分布，从而防止发生不良振荡。专利文献4是解决了磁体的温度上升这一问题的例子，专利文献4的技术方案通 过在安装有具有向叶片侧突出的突起部的磁极片的磁控管中使上述磁极片磁饱和，从而抑 制由磁体温度的上升导致发生的作用空间中的磁通密度的变动，从而能够获得稳定的输出o最后，专利文献5是通过在由磁性材料构成的集束板的外周部设置切割竖起部、 且使环状磁铁的外周部与该切割竖起部嵌合、能够防止集束板与环状磁铁发生径向上的位 置偏移、改良了性能的例子。专利文献1 日本特开昭63-91932号公报专利文献2 日本特开昭53-38966号公报专利文献3 日本特开昭51-56172号公报专利文献4 日本特开昭51-58859号公报专利文献5 日本特开2002-163993号公报非专利文献1 :Milton S. Kiver著、末崎等翻译、“微波入门”、第1版第15次印刷、 株式会社近代科学社、昭和45年12月1日、p. 196 199另一方面，应用在粒子加速装置中的磁控管要求具有振荡频率的稳定性以及输出 功率的稳定性，但该要求特性受磁通密度的影响。对振荡频率的稳定性的详细要求是磁控管能在较宽范围的动作点(该各动作点 是通过改变磁通密度的强度、磁控管电流值的组合而产生的)上稳定振荡；在磁控管开始 振荡时没有或较少发生抖动(jitter)；在磁控管的脉冲振荡过程中磁控管的频率变动较 小；以及，即使磁控管的搭载位置发生了改变，磁控管的频率变动仍然很小。另外，对输出功率的稳定性的要求是即使磁控管的搭载位置发生了改变，磁控管 的输出变动仍然很小。但是，在图11的以往的磁控管1中，即使配置了磁性体6a、6b，也不能充分改善磁 通量的扩散情况，从而希望进一步提高作用空间50中的磁通密度分布的均勻性。图12表示图11的磁控管1中的电子发射面4E上的Z轴方向的磁通密度分布，如 图所示，磁通密度在z轴的中心点0处较低，在两端点A处较高，中心部与两端部的磁通密度差较大。另外，在上述专利文献1 5中，虽然通过在极片、磁性片上设置突起、突出部而实 现了磁通密度分布的均勻化，但在上述结构中，磁通密度的均勻化存在极限，并且很难细微 地调整该磁通密度分布。而且，通常磁控管中的内部空间狭窄，在配置磁性体时也有空间上 的限制。此外，在高输出脉冲的磁控管1中，还存在不能稳定地建立脉冲振荡的这一问题。 即、高输出磁控管的阳极电压为数十kV、尖峰功率为MW等级、且主要用作X射线产生装置等 中的线性加速器的微波源，该种用途的高输出磁控管除了需要较高的输出功率，还需要具 有脉冲内的较高的频率稳定度。特别是，在建立脉冲振荡时，即使是偶尔有在极短时间内产 生的跳模(moding)，也会出现发火花(arcing)这一不良现象，即使不至于出现发火花，但 例如X射线强度的抖动也会对X射线产生装置的特性产生不良影响。图13表示图11的磁控管1中的阳极电压与阳极电流的脉冲波形，如图所示，在阳极电压脉冲波形101中，存在脉冲建立过程中的跳模(-1模式振荡)部Ka，在阳极电流脉 冲波形201中，存在抖动。另外，为了能利用较大的阳极电流使高输出脉冲的磁控管1进行动作，高输出脉 冲的磁控管1必须自阴极体4发射大量电子，通过增大电子发射面4E的面积能够达到该电 子发射量，但是为了增大电子发射面4E的面积，反而需要使阴极体4的高度值大于阴极体4 的直径(增加阴极体4在作用空间轴(Z轴)向上的长度)。在调高该阴极体4的高度时， 会使磁通密度在作用空间Z轴方向上的分布范围变得更广，因此，阴极体4的电子发射面4E 上的磁通密度差在Z轴方向上变大，从而在建立脉冲时，电子的聚集状态在阴极体4的中央 部(Z轴的0点)与两端部(Z轴的A点)处不同，不能稳定地建立振荡。特别是，若在建立振荡时跳模振荡(moding)的发生频率增加，则会降低脉冲内频 率的稳定度，从而例如在将高输出脉冲磁控管1用作线性加速器的微波源的情况下，来自 线性加速器的反射功率变大，不仅不能将充分的微波功率供给到该线性加速器中，而且磁 控管本身也因反射功本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁控管，其包括：阴极体；阳极体，其具有多个谐振腔，且在该阳极体的内部空间的中心轴线上配置有该阴极体；磁铁，其用于沿与上述阴极体的中心轴线即Ｚ轴平行的方向产生磁场；第１磁性体，其为圆板状，配置在上述阳极体的内部空间的开口侧，且该第１磁性体的直径小于上述磁铁的直径，其特征在于，该磁控管配置有第２磁性体，该第２磁性体是与上述第１磁性体分别独立地构成的环状的磁性体，该第２磁性体与Ｚ轴同心地配置在位于比上述磁铁的前端部靠上述阴极体的Ｚ轴方向中心部侧的位置，且位于上述第１磁性体的径向外侧，该第２磁性体在Ｚ轴方向上的厚度大于上述第１磁性体在Ｚ轴方向上的厚度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：宫本洋之，梅田昭则，
申请(专利权)人：新日本无线株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]