JP6487057B2 - 真空電子装置ドリフト管 - Google Patents
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Description
図2は例示的クライストロン180のブロック図である。N+2−空洞部クライストロン180は、(電子を放出する)電子銃182、共振回路組立体191におけるN+2空洞部192、194及び196及びコレクタ190を含む。電子銃182は、電位、V0によってアノード183に向かって速度、u0へと、エネルギー
で加速される電子のビーム(または電子ビーム)184を生成するカソード181を含み、ここで、m0は電子ビームの質量であり、eは電荷である。電子ビーム184は、ドリフト管(またはドリフト管区分)と結合された共振空洞部(または「集群(bunch)」空洞部)192、194及び196と称される、複数の空洞部を備えた管(または中空管構造)に入る。電子ビームは、電子ビーム結合部197と称される管に結合される。入力空洞部または「集群化(buncher)」空洞部192と称される、第1の共振空洞部における電子ビームは、Visinωtとして示される無線周波数(RF)電圧186により駆動され、結合係数M(1より小さい正の値)により低減され、ここでViは入力電圧であり、ωは角周波数、ω=2πf、ここでfは(ヘルツ(Hz)で計測される)通常の周波数である。クライストロンは、直流(DC)電子ビーム184における運動エネルギーを無線周波数動力へと変換することによってRF入力信号を増幅する。
図3は例示的シートビームクライストロン(SBK)100の概略図である。SBKは、電子銃組立体110、共振回路組立体(またはマイクロ波空洞部組立体)120、マイクロ波出力導波管組立体130、及びコレクタ組立体140を含む。電子銃組立体110は、共振回路組立体120の第1の端部にあり、コレクタ組立体140は、共振回路組立体120の第2の端部にある。電子銃組立体110は、電子放出器(図示せず)を含む電子銃(図示せず)を含む。共振回路組立体120は、ソレノイドコイルコネクタ126と冷却インタフェース124(たとえば、入力及び出力)とを備えた磁気リターンボックス122(冷却ボックスとしても機能し得る)を含む。磁気リターンボックス122は、共振空洞部(符号なし)及びドリフト管区分(符号なし)を収容できる。磁気リターンボックス122は、電子銃側ポールピース(図示せず)と共に入力側(または電子銃側)において収容され、且つコレクタ側ポールピース128と共に出力側(またはコレクタ側)において収容され得る。電子銃側ポールピースは、図3に示されず、したがって、磁気リターンボックス122の内側の共振空洞部及びドリフト管は、示され得る。マイクロ波出力導波管組立体130は、出力導波管H面ベンド132、出力導波管ダブルステップE面変圧器134、出力導波管窓135、出力導波管E面ベンド136、及び出力マイクロ波結合器または出力導波管E型ティー連結138のような様々な導波管構成要素を含み得る。マイクロ波出力導波管組立体130は、出力信号を特定の位置に対して方向付けて結合する。コレクタ組立体140は、コレクタ電極(図示せず)を含み得る。
数式1
数式2
ここで、m及びnは非負整数であり、m及びnの少なくとも1つは正の整数であり(すなわち、TEモードにおいてm及びnの1つのみがゼロとなり得るものであり、m及びnは共に0となり得ず、またはTMモードにおいてm=1、2、...、n=1、2、...、)、m及びnは導波管がサポートするモード場構造に関連し、μは媒体または材料の透磁率を示し、εは媒体または材料の誘電率を示し、「a」は空隙または空洞部の幅(または幅広い方向)を示し、「b」は空隙または空洞部の高さ(または狭い方向)を示す。数式2は、共振空洞部及びドリフト管におけるカットオフ周波数を、数式1との関係において先に説明したように、補正係数で近似するために使用され得る。
数式3
ここで、全Q値、QTは、2つの要素を有することができ、ビーム負荷されたQ値、Qb、これは電子ビームとの相互作用を構成し、負荷されたQ値、Ql、これは空洞部のためのQ値であり、いかなる電子ビームも存在しないときに出る。負荷されたQ値、Qlは、負荷されないQ値、Qo及び外部のQ値、Qeからの寄与を有する。
数式4
ここでωは角周波数(2π×f;またはラジアル周波数またはラジアン周波数)空洞部内のWOは全時間平均エネルギー、様々なPsは動力消散(たとえば、Pbはビーム負荷による動力消散、Poは損失材料による動力消散、及びPeは空洞部からの(形状及び設計のため)エネルギー放射または伝播による動力消散)を示す。Qbについて消散された動力は電子ビームとの結合からのものであり、Qoについて消散された動力は抵抗性のまたは損失性の材料によるものであり、Qeについて消散された動力は、空洞部から放射または伝播する動力によるものである。空洞部の説明を支援するのに有用な別の関係は、R/Qである(すなわち、R/Qは記号を示し、R割るQではない)。R/Qは、オーム(Ω)の単位により、所定の保存されたエネルギーの量の空洞部の加速電圧を示す。R/Qの物理的記載は、数式5に示されるように、空洞部の相互作用隙間に亘る電圧Vの2乗と空洞部において保存されたエネルギーWとの比、として記載され得るものである。
数式5
ここで、Vcは(空洞部における)相互作用隙間に亘る電圧であり、ω0は共振周波数であり、
(
、
ここでLは空洞部または回路のインダクタンスであり、Cは空洞部または回路のキャパシタンスであり、)Wは空洞部における平均エネルギーである。クライストロンは通常いくつかの制限された帯域幅を有する共振、狭帯域装置である。クライストロンの帯域幅は、入力が目的の帯域に亘り出力回路を駆動するために十分な基本周波数RF電流(Ii)を生成するときの、主に出力回路のR/Qによって設定される。R/Qは、
としてさらに示され得る。
数式6
ここで、
は第n空洞部のR/Qであり、QTnは第n空洞部の全Q値であり、ω0は第n空洞部の共振周波数であり、ωは装置の入力または動作周波数である。これらの空洞部パラメータにより、クライストロンは、電子ビームに関連したいくつかのさらなるパラメータまたは関係を概して用いる。電子ビームは電子銃電圧、V0によって最初に加速され、V0は所定のDC電流、I0及び速度、u0を有する。数式7で与えられるビーム伝播係数(または電子波数)βe、数式8で与えられるプラズマ波数、βp、及び数式9で与えられる低減されたプラズマ波数、βqは、クライストロン装置設計及びクライストロン動作の理解において有用ないくつかのパラメータである。波数(wavenumber)(または波数(wave number))は、波の空間周波数である(たとえば、単一距離毎のサイクルまたは単一距離毎のラジアン)。
数式7
数式8
数式9
ここでωpはプラズマ周波数であり、Rはプラズマ減少係数である。プラズマ減少係数は、集群の間の空間電荷の効果の減少におけるドリフト管壁の効果を考慮する。ほとんどの相互作用はドリフト管高さ(すなわち、ドリフト管寸法の間)において生じるため、幅広いシートビームにおいて、プラズマ減少係数Rは固定されたビーム幅のため、ドリフト管の幅におけるより小さな依存性を有しても良い。したがって、ドリフト管の幅は、固定されたビーム幅のため低減されたプラズマ波数、βqの変更における小さなまたは無視できる効果のみにより変更され得る。
数式10
ここでxは空洞部における隙間の距離(たとえば、共振空洞部またはドリフト管区分)であり、βは波数(wavenumber)(または波数(wave numberまたは軸方向の波数))であり、Ecは回路場(たとえば、回路によって生成された電場)であり、ζは回路場が存在するビームに沿った統合の経路である。隙間結合係数、M1(x、βe)は、平均化された第m空洞部の隙間結合係数M(βe)を与えるために電子ビームに亘り平均化されることが多い。第m空洞部は、第n空洞部に先行する空洞部に関する。
数式11
数式12
ここで、Vmは先行する空洞部mの隙間に亘る電圧であり、Inは電圧Vmに起因する空洞部nにおける駆動電流であり、Vnは空洞部nの隙間に亘る電圧であり、lmnは第m及び第n空洞部の間の長さ(すなわち、ドリフト管区分長さ)であり、Voは電子銃電圧であり、Ioは電子銃電流であり、ωqは低減されたプラズマ周波数であり、Mmは第m空洞部の隙間結合係数であり、Mnは第n空洞部の隙間結合係数である。長さ、lmnは、電子ビーム及び結合に関連したパラメータによって設定されることが多い。
数式13
ここでZ1は第1の共振空洞部のインピーダンスであり、GN1はN空洞部に亘る電圧利得であり、Qe1は第1の共振空洞部の外部Q値であり、QeNは第N共振空洞部(または最後の共振空洞部)の外部Q値であり、(R/Q)1は第1の空洞部のためのR/Qであり、(R/Q)Nは第N空洞部(すなわち、最後の空洞部)のためのR/Qであり、Aは様々な回路及びビームパラメータを具現化する定数であり、pは相対動力利得の極(pole)であり、pnはN空洞部の共振空洞部の極であり、znは利得関数がゼロへと向かう複素周波数であり、Qe1は第1の共振空洞部の外部Q値であり、QeNは第N共振空洞部(または最後の共振空洞部)の外部Q値である。概して、単一の回転された共振空洞部を備える複合空洞部クライストロンの利得関数は、極(P)より2つ少ないゼロ(z)を有する。数式13において、N極は共振空洞部により、N−2ゼロは相互コンダクタンスに関連したフィードフォワード経路による。中間共振空洞部はクライストロンの利得及び帯域幅を増強するために用いられる。多くの場合、空洞部の共振周波数は所望の利得及び帯域幅を得るように調整される。概して、それぞれの共振空洞部はおおよそ10dB利得を増加させることができる。さらなる共振空洞部の付加は、特にそれらの共振周波数が重なるときにRF利得を増加させることができる。
望ましくない振動は、SBKと共に多くの形式のクライストロン用途において生じる。特に1つのエリアは、拡張された相互作用空洞部または拡張された相互作用クライストロン(EIK)の場である。EIKは、電子位置線形衝突器のような、高周波数(たとえば、≧8GHz)、高動力(たとえば、≧75MW)、または高電圧(たとえば、≧500キロボルト(kV))の用途のため、高ピーク動力を提供できる。拡張相互作用出力空洞部は、複数の出力空洞部相互作用隙間に亘りRF電圧を分配するため、およびRF停止の回避のため、に使用され得る。空洞部のための最大電場、Eは、RF停止によって制限される。RF停止において、局所的に高い電場は、固体表面(たとえば、空洞部壁)からイオンの破砕及び場消滅を生じさせる。数式11のような記載された多くの数式及び関係は、複数の個別の隙間において実行するビームとモードとの間の相互作用に依存する。EIKは、複数の隙間が用いられるとき、または拡張領域に亘り相互作用が実行されるときにクライストロンにおいて生じる。上述の多くのパラメータは、分析EIK回路にも関連する。EIKにおいて一般的クライストロン理論は、相互作用が一般的領域に亘り一般化されたRF場に起こるところにあてはまる。こうしたRF場は、互いに近傍に配置された空洞部に対応する複数の個別の場領域であって良く、または結合された隙間構造の場は連続場であっても良い。EIKは大きな動力出力、幅広い周波数帯域幅、または高利得を実現するため、より高い周波数(たとえば、ミリメートル(mm)波回路)で用いられることが多い。これらの空洞部において、平均隙間結合係数、Mの大きさは、拡張空洞部の位相速度をビーム速度に同期することによって最適化され得るものであり、空洞部の安定性は、正のビームが負荷されたコンダクタンス、Gbに依存し得る。ビームにおける長手方向(z方向)の波のため、Gbは、数式14によって示され得るものである。
数式14
ここでβeは電子波数であり、βqは低減されたプラズマ波数であり、Voは電子銃電圧であり、Ioは電子銃電流であり、Mは平均隙間結合係数である。
数式15
数式16
ここでJmは電子ビームのための電流密度であり、Emは電子ビームのための電場であり、積分はビームの体積Vを取り、時間間隔、Tに亘り平均化される。
寄生モードが形成され得る別のクライストロン構造は、相対論的クライストロン増幅器(RKA)である。RKAは、相対電子銃によって生成される電子の流れが相対速度で移動する相対電子ビームを用いる。RKAは、高動力及び高利得を提供するため、概して高電流(たとえば、従来のABKのアンペア(A)範囲の代わりにキロアンペア(kA)範囲)を用いる。いくつかのRKAにおいて、より高いモード(またはより高いオーダーのモード)は、主に円形ドリフト管がカットオフではない中間空洞部の間で生じる。たとえば、寄生モードの励起は、正のフィードバックの形式である。寄生モードの励起を防ぐために、(たとえば、閾値電流がビーム電流より顕著に大きいときに)閾値電流が増加され得る。閾値電流は多数の中間共振空洞部と比例し得るものであり、したがってさらなる中間空洞部が寄生モードを励起する尤度を増加させる。寄生モードを低下させるために使用され得る1つの機構は、ドリフト管の壁内へ抵抗性または損失性の材料を配置または付加することであり、これは負荷されないQ値、Qoを変化(たとえば、減少)させる。負荷されないQ値、Qoの減少は、いくつかのRKAの性能を向上し得る寄生モードの抑制を支援し得る。
SBKにおいて、TEm0モードは、ドリフト管において伝播することができ、ここでmはドリフト管の幅(X軸)に亘る半波パターンの数である。TEモードは、製造及び電荷密度変動において生じ得る、不整配列及び機械加工誤差(たとえば、共振空洞部の適合、または出力隙間インピーダンスとビームインピーダンスとの間の適合)のため励起され得る。これらのTEモードがドリフト管において動作する場合、モードがy方向における電場の成分を有するため、TEモードは通常、近くのドリフト管壁に向かってビームを跳ね返す課題を生じさせる。TEm0モードの自己励起は、不安定性のため異なるSBK設計において試みられてきた。TEモードは、ドリフト管区分と共振空洞部との間の切れ目(たとえば、空隙特徴部の変化)のため捕捉され得る。周期永久磁石(PPM)は周期的に収束するが、尖った磁石(PCM)場及び揺れ動く場が電子ビームを収束及び搬送する試みにおいて用いられ、根本的に、これらの設計はTEモード不安定性を生成する場の大きさのため、不安定であり続けてきた。
共振空洞部及びドリフト管の様々な変化は捕捉モードに影響し得る。実施例において、ドリフト管高さの増加はいくつかのRF場が空洞部から放射するのを可能とし、外部Q値、Qeを減少させる。しかしながら、様々なドリフト管区分を通してドリフト管高さを一様に変化させることは、共振空洞部の全Q値、QTの減少及びR/Qの減少によって、意図された空洞部(または共振空洞部)の動作において効果を有することもができる。別の実施例において、ドリフト管区分における(y方向の)狭い壁における溝穴、またはドリフト管壁(たとえば、ドリフト管区分の溝付の狭い壁内へと挿入される抵抗性または損失性材料)のドリフト管におけるRF吸収器が捕捉モードを抑制するために使用されてもよい。ドリフト管壁における溝穴及びRF吸収器は、電子ビームとさらに相互作用する可能性があり、クライストロンの製造コストを増加させ得る。別の実施例において、(たとえば、ドリフト管の壁における)損失性の材料または4分の1(1/4)ラムダチョーク空洞部の使用が捕捉モードを抑制するために用いられても良い。1/4ラムダチョーク空洞部(またはチョーク連結部)は、ドリフト管区分の幅広い壁(たとえば、上方、下方または両方の壁)において共振空洞部の端部から(動作周波数の)4分の1波長の奇数倍に配置された狭い空洞部である。チョーク空洞部法は、調整も必要とされ得る空洞部の特別な設定を用い、チョーク空洞部の位置は、モード特有であり、製造の複雑さ及びコストを増加させ得る。構造に対する損失性の材料の挿入及び他のより複雑な変化は、また、特にクライストロンの周波数が増加され、クライストロンの特徴部がより小さくなるときに製造をさらに複雑且つ高コストとし得る。
増幅された信号における小さなまたは無視できる効果を備えた電子ビームと相互作用する捕捉電磁モードの効果を変更するため、少なくとも2つの異なる機構が使用され得る。意図された信号の増幅においてより大きな効果を有する他の機構が使用され得る。他の変化が増幅された信号においてより顕著な効果を有し得る一方で、いくつかの変化は増幅された信号(または動作周波数)において小さなまたは無視できる効果を有し得る。
クライストロンは、その機能が空洞部の周波数に依存する狭帯域装置である。数式6、11及び12との関係において先に説明したように、装置利得(または導波管利得)、Gは、数式17によって示されるような信号経路に亘る空洞部インピーダンス、Zn(ω)及びドリフト管区分相互コンダクタンス、gmnの製品の和である。
数式17
ここで、ωは角周波数であり、Vinは装置の入力電圧であり、Voutは装置の出力電圧であり、nは空洞部の数であり、相互コンダクタンス、gmnは数式11によって表され、インピーダンス、Zn(ω)は数式6によって表され、電圧利得、Gmnは数式12によって表される。結果として生じる全動力利得は、数式13によって先に表された。分母多項式(たとえば、(p−p1)...(p−pN))は、所望の周波数応答を得るために調整される空洞部インピーダンスに依存する。クライストロンは、様々なフィードフォワード時間のため、有限ゼロを有する。単一調整された空洞部を備えた複数の空洞部クライストロンの一般的な利得関数において、クライストロンは極(pN)より2つ少ないゼロ(たとえば、zN-2)を有する。利得ピークは反対の極で生じ、利得凹部はゼロの反対で生じる。従来のクライストロン設計において、共振空洞部の共振周波数は、利得が目的の帯域内で完全に平らであるように調整される。利得がゼロ近傍で押し下げられるため、極配列は、通常ゼロが帯域の外側に動かされるか、または隣接した極(すなわち、極ゼロ相殺)によって相殺されるか、のいずれかを提供する。従来、所定の中間空洞部の数のため利得帯域幅トレードオフが生じる。たとえば、クライストロンが高い利得を有するとき、クライストロンは通常下方帯域幅を有する。クライストロンは、同期して調整され得るものであり、ここで全ての共振空洞部は同じ周波数またはかなり類似した周波数に調整される。同期調整は最大利得を生じさせるが、帯域幅はかなり小さくなり得る。クライストロン設計は共振空洞部の周波数を適切に調整、または離間することによって、広帯域(すなわち、幅広い帯域幅)のためさらに調整され得るものであり、これは利得をより低減させ得る。
数式18
数式19
数式20
ここでμ1は複合透磁率であり、ε1は第1のドリフト管区分における材料の体積の複合磁性誘電率であり、w1はドリフト管区分幅(たとえば、282D)であり、h1はドリフト管区分高さ(たとえば、274)であり、l1は第1のドリフト管区分のドリフト管区分長さ(たとえば、286D)、第1の共振空洞部の空洞部高さ(たとえば、264)の半分、第2の共振空洞部(たとえば、264)の空洞部高さの半分、並びに第1の共振空洞部、第1のドリフト管区分、及び第2の共振空洞部の特徴部のための補正係数の近似値であり、m、n、及びpは横モードを示す非負整数であり、m及びnは共にゼロではなく、μ2は複合透磁率であり、ε2は第2のドリフト管区分における材料の体積の複合磁性誘電率であり、w2はドリフト管区分幅(たとえば、282E)であり、h2はドリフト管区分高さ(たとえば、274)であり、l2は第2のドリフト管区分のドリフト管区分長さ(たとえば、286E)、第2の共振空洞部の空洞部高さ(たとえば、264)の半分、第3の共振空洞部の空洞部高さ(たとえば、264)の半分、並びに第2の共振空洞部、第2のドリフト管区分、及び第3の共振空洞部の特徴部のための補正係数の近似値である。
数式21
数式22
第2の方法またはアプローチにおいて、捕捉または寄生モードにおけるさらなるRF動力は、ドリフト管区分(たとえば、意図されない空洞部)からの放射を可能とする。外部Q値、Qeは低下され、全Q値、1/QTの逆数は、ドリフト管区分において増加され、これは振動のための閾値を増加させ、捕捉または寄生モードのための増加率を減少させる。
数式23
ここでZ0は伝達ラインインピーダンスであり、Zはラインにおける外乱のインピーダンスを示す。矩形または直方体導波管(たとえば、SBKドリフト管区分または共振空洞部)において、TEmnモードのためのインピーダンスZw、mnは、数式24で与えられる。
数式24
ここでμは媒体または材料(たとえば、伝達媒体)の透磁率を示し、εは媒体または材料の誘電率を示し、fc、mnは空洞部と相互作用するTEmnモードのカットオフ周波数を示し、fは装置の入力または動作周波数を示す。伝達ラインが短く(Z=0)または開放(Z=無限大)伝達された場合、全ての場は反射され、反射係数、Γの大きさは1である。数式6を参照すると、空洞部インピーダンスは共振においてピークを有する。共振において、空洞部インピーダンス、Zn(ω)は完全に実数であり(すなわち、虚数要素なし)QT×(R/Q)に等しい。したがって、ドリフト管における伝播TEモードが空洞部(たとえば、ドリフト管区分)において生じ得るとき、TEモードのため大きな反射係数が共振近傍で生じ得る。伝播TEモードに対する応答を変更するため、伝達ラインインピーダンス、Zw、mn、空洞部と相互作用するモードのための共振周波数、負荷されないQ値、Qo、外部Q値、Qe、または空洞部と相互作用するTEモードのためのR/Qのような様々なパラメータが変更され得る。
ここで、
数式25
数式26
数式27
ここで、βgはガイド波数であり、Γ1は第1の共振空洞部における反射係数であり、Γ2は第2の共振空洞部における反射係数であり、Lは共振回路の間の長さ(たとえば、中間点から中間点)であり、qは整数であり、ωは共振回路の入力または動作角周波数であり、μは媒体または材料の透磁率を示し、εは媒体または材料の誘電率を示し、fは入力または動作周波数であり、fcはカットオフ周波数であり、αは媒体の損失を示す定数(または真空の場合0)であり、Cは真空における光の速度である。反射係数がln|Γ1|≒1−|Γ1|またはln|Γ2|≒1−|Γ2|の一方に近似することに留意されたい。数式25〜27は導波管の端部における端部効果及び漏れ磁場のための近似であり、したがって、端部効果及び漏れ磁場を考慮するための補正係数が用いられる。Q値の変化による差が数式28で与えられる。
数式28
ここでQはQ値(すなわち、第1のQ値)であり、Q’は別のQ値(すなわち、第2のQ値)であり、Γ1は第1の共振空洞部における反射係数(すなわち、第1の共振空洞部における第1の反射係数)であり、Γ2は第2の共振空洞部における反射係数(すなわち、第2の共振空洞部における第1の反射係数)であり、Γ’1は第1の共振空洞部における別の反射係数(すなわち、第1の共振空洞部における第1の反射係数)であり、Γ’2は第2の共振空洞部における別の反射係数(すなわち、第2の共振空洞部における第2の反射係数)である。
ドリフト管区分幅のようなドリフト管区分(及び共振空洞部)の変化は、捕捉モードのための共振周波数を変化させることのみができず、これらの変化も反射係数を変化させ得る。シミュレーションデータは、ドリフト管区分及び共振空洞部の変化による効果(たとえば、共振周波数及び反射係数)を実証するために提供される。コンピュータシミュレーション(アンソフト高周波構造シミュレータ(HFSS)固有ソルバの空洞部の動作モード、TM110モードの結果を含む)は、構造のために用いられる無酸素銅(OFC)を用いて2.856GHzで動作するように意図された他の損失性材料を用いない、5つの空洞部シートビームクライストロン設計に基づく。第3の共振空洞部210Cの寸法は、2.793GHzの共振周波数を生成するために調整され、第4の共振空洞部210Dの寸法は、2.895GHzの共振周波数を生成するために調整される(すなわち、共振空洞部は、TM110モードのための空洞部高さ214Aまたは214Eの変化においておおよそ40から45MHz毎mm変化する)。空洞部高さ214Aは、シミュレーションに用いられる異なる構成において周波数が顕著に変化しないように変えられた。比較のためシミュレーションに用いられる基本ドリフト管区分230A〜230Fの寸法は、第3の共振空洞部210C及び第4の共振空洞部210Dにおいて得られた計測による、150mmのドリフト管幅222及び9mmのドリフト管高さ224を有する。(共振空洞部210A〜Dの中間点によって定義された)ドリフト管区分空隙長さ236B〜Dは、(最後から2番目の空洞部210Dから最後の空洞部210Eまでの離間の間の中間点によって定義される)ドリフト管区分空隙長さ236Eがより短いのを除いて56mmである。シミュレーションA及び構成Aにおいて、第3の共振空洞部210C(第3の空洞部または空洞部3)は、52.157mmの空洞部高さ214A及び82.089mmのバーベル高さ215、を有し、第4の共振空洞部210D(第4の空洞部または空洞部4)は、50.205mmの空洞部高さ214A及び74.359mmのバーベル高さ215Dを有し、第3及び第4の空洞部210C〜Dは、9mmの空洞部長さ216及び6mmの凹隙間長さ217を備えた凹部形式構造を有する。第3及び第4の空洞部のための負荷されないQ値、QOは、それぞれ5270及び5310であり、R/Qはおおよそ11.5(Ω)である。シミュレーションB及び構成Bにおいて、第4の空洞部はシミュレーションAに類似し、第3空洞部は凹構造及び7mmの空洞部長さ216、56.549mmの空洞部高さ214A、及び99.0mmのバーベル高さ215なしで再設計された。第3の空洞部のための負荷されないQ値、QOは4880であり、R/Qはおおよそ9.5Ωであった(凹構造なし)。シミュレーションC及び構成Cのため、第3の空洞部210Cは、52.231mmの空洞部高さ214Aと82.089mmのバーベル高さ215とを有し(シミュレーションAと類似)、第4の共振空洞部210Dは、50.220mmの空洞部高さ214Aと74.359mmのバーベル高さ215Dとを有し(シミュレーションAと類似)、第3及び第4の空洞部210C〜Dは9mmの空洞部長さ216及び6mmの凹隙間長さ217を備えた凹部形式構造を有する。第3及び第4の空洞部210C〜Dの間のドリフト管区分230Dのドリフト管区分幅222は153.3mmに変更された。第3及び第4の空洞部のための負荷されないQ値、QOは、それぞれ5250及び5310であり(シミュレーションAと類似)、R/Qはおおよそ11.5Ωだった(シミュレーションAと類似)。隙間結合係数、Mは、シミュレーションA〜Cにおいておおよそ0.8だった。凹空洞部から非凹空洞部への第3の空洞部210Cの変更及びドリフト管区分幅の変更の結果の負荷されないQ値、QO及びR/Qの最も大きい変化は、共振空洞部のための負荷されないQ値、QO及びR/Qにおいて無視できる影響を有した。
Claims (19)
- 中空管構造を備える真空電子装置であって、
前記中空管構造は、
それぞれの共振空洞部が、長軸に沿った空洞部幅と、短軸に沿った空洞部高さと、伝播軸に沿った空洞部長さとを含み、前記長軸が実質的に前記短軸に対して直交する少なくとも3つの共振空洞部と、
それぞれのドリフト管区分が、前記長軸に沿ったドリフト管区分幅と、前記短軸に沿ったドリフト管区分高さと、前記伝播軸に沿ったドリフト管区分長さとを含み、前記空洞部高さが前記ドリフト管区分高さより高い少なくとも2つのドリフト管区分と、を備え、
前記少なくとも2つのドリフト管区分の第1のドリフト管区分が、前記少なくとも3つの共振空洞部の第1の共振空洞部と第2の共振空洞部との間に配置され、
前記少なくとも2つのドリフト管区分の第2のドリフト管区分が、前記少なくとも3つの共振空洞部の前記第2の共振空洞部と第3の共振空洞部との間に配置され、
前記第1のドリフト管区分のドリフト管区分幅が、前記第2のドリフト管区分のドリフト管区分幅とは実質的に異なる、
前記真空電子装置。 - それぞれのドリフト管区分において、
前記ドリフト管区分幅が、前記ドリフト管区分高さの少なくとも2倍であり、または、 前記空洞部幅が、前記空洞部高さの少なくとも2倍であり、または、
前記空洞部幅が、前記ドリフト管区分幅より大きい、請求項1に記載の真空電子装置。 - 前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅が、前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅より少なくとも0.3%大きい、請求項1に記載の真空電子装置。
- 前記第1のドリフト管区分が、第1のドリフト共振無線周波数(RF)場を生成するように構成され、前記第2のドリフト管区分が第2のドリフト共振RF場を生成するように構成され、前記第1のドリフト共振RF場のピークが、共振周波数が動作周波数の2倍より低く共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードのため、前記第2のドリフト共振RF場のピークから前記第1のドリフト共振RF場の前記ピークの少なくとも0.6%変化し、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分が最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管区分ではなく、または、
前記第1のドリフト管区分が、第1のドリフト帯域幅を備えた第1のドリフト共振無線周波数(RF)場を生成するように構成され、前記第2のドリフト管区分が、第2のドリフト帯域幅を備えた第2のドリフト共振RF場を生成するように構成され、前記第1のドリフト共振RF場のピークが、共振周波数が動作周波数の2倍より低く共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードのため、前記第2のドリフト共振RF場のピークから、前記第1のドリフト帯域幅及び前記第2のドリフト帯域幅の和の少なくとも1.5倍変化し、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分が、最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管区分ではなく、前記第1のドリフト帯域幅が、
で与えられ、前記第2のドリフト帯域幅が、
で与えられ、
は、横モードのための前記第1のドリフト管区分の共振周波数であり、
は、前記横モードのための前記第2のドリフト管区分の共振周波数であり、
は、前記第1のドリフト管区分の負荷されたQ値であり、
は、前記第2のドリフト管区分の負荷されたQ値である、請求項1に記載の真空電子装置。 - 前記第1のドリフト管区分の横モードのための第1のドリフト共振周波数が、
で近似され、μ1は複合透磁率であり、ε1は前記第1のドリフト管区分における材料の体積の複合磁性誘電率であり、w1は前記ドリフト管区分幅であり、h1は前記ドリフト管区分高さであり、l1は前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さ、前記第1の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、前記第2の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、ならびに前記第1の共振空洞部、前記第1のドリフト管区分、及び前記第2の共振空洞部の特徴部のための補正係数、の近似値であり、m、n、及びpは前記横モードを示す非負整数であり、m及びnは共にゼロではなく、前記第2のドリフト管区分の横モードのための第2のドリフト共振周波数は、
によって示され、μ2は複合透磁率であり、ε2は前記第2のドリフト管区分における材料の体積の複合磁性誘電率であり、w2は前記ドリフト管区分幅であり、h2は前記ドリフト管区分高さであり、l2は前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さ、前記第2の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、前記第3の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、ならびに前記第2の共振空洞部、前記第2のドリフト管区分、及び前記第3の共振空洞部の特徴部のための補正係数、の近似値であり、ドリフト共振周波数差、
は、共振周波数が動作周波数の2倍より低く、共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低いそれぞれの横モードの少なくとも0.6%であり、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分は最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管区分ではなく、または、
前記第1のドリフト管区分の横モードのための第1のドリフト共振周波数は、
で近似され、μは複合透磁率であり、εはドリフト管区分における材料の体積の複合誘電率であり、w1は前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅であり、hは前記ドリフト管区分高さであり、lは前記ドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さ、前記ドリフト管区分のそれぞれの端部における共振空洞部の前記空洞部高さの半分、並びに前記ドリフト管区分及び前記ドリフト管区分のそれぞれの端部における前記共振空洞部の特徴部のための補正係数、の近似値であり、m、n、及びpは前記横モードを示す非負整数であり、m及びnは共にゼロではなく、前記第2のドリフト管区分の横モードのための第2のドリフト共振周波数は、
によって示され、w2は前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅であり、ドリフト共振周波数差
は、共振周波数が動作周波数の2倍より低く、共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低いそれぞれの横モードの少なくとも0.6%であり、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分は最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管区分ではない、請求項1に記載の真空電子装置。 - それぞれの横モードのための前記少なくとも2つのドリフト管区分からの反射係数のピークの大きさが、共振周波数が動作周波数の2倍より低く、共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い少なくとも1つのドリフト管区分の前記横モードのためのドリフト共振周波数において0.13デシベル(dB)より小さく、または、
前記ドリフト管区分のそれぞれの端部における2つの共振空洞部からの反射係数の大きさのピーク積は、共振周波数が動作周波数の2倍より低く、共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードの少なくとも1つのドリフト管区分のための横モードの0.97より小さい、請求項1に記載の真空電子装置。 - 前記少なくとも2つのドリフト管区分が、実質的に直方体形状もしくは実質的に楕円筒形状を有し、または、
前記少なくとも3つの共振空洞部の少なくとも1つが、バーベル空洞部、ダンベル空洞部、Hブロック空洞部、規則的な直方体の空洞部、溝付リッジ導波管、及び交差開口空洞部からなる群より選択されるシートビーム形式の空洞部を有し、または、
前記真空電子装置がシートビームクライストロンを含む、請求項1に記載の真空電子装置。 - 前記伝播軸に沿った前記中空管構造の第1の端部に結合された電子銃組立体、または、 前記伝播軸に沿った前記中空管構造の第2の端部に結合されたコレクタ組立体、または、
電子ビームを収束するように構成された前記中空管構造の少なくとも一部を覆う磁場収束組立体、または、
永久磁石、周期永久磁石、もしくは電磁石を含む前記磁場収束組立体、
をさらに備えた、請求項1に記載の真空電子装置。 - 前記中空管構造が、
前記少なくとも2つのドリフト管区分の第3のドリフト管区分が、前記伝播軸に沿って前記少なくとも3つの共振空洞部の前記第3の共振空洞部と第4の共振空洞部との間に配置され、
前記第3のドリフト管区分のドリフト管区分幅が、前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅及び前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅とは実質的に異なる、
ことをさらに含む、請求項1に記載の真空電子装置。 - 前記第3のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅が、前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅とは少なくとも0.3%異なり、もしくは前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅とは少なくとも0.3%異なり、または、
前記第3のドリフト管区分が、前記第3のドリフト管区分の横モードのための第3のドリフト共振周波数を生成するように構成され、前記第3のドリフト共振周波数が、第1のドリフト共振周波数から前記第3のドリフト共振周波数の少なくとも0.7%変化し、第2のドリフト共振周波数から前記第3のドリフト共振周波数の少なくとも0.6%変化する、請求項9に記載の真空電子装置。 - 前記少なくとも3つの共振空洞部の少なくとも1つが凹特徴部を含み、または、
前記少なくとも3つの共振空洞部の前記少なくとも1つが凹特徴部を含むと共に、前記少なくとも3つの共振空洞部の前記少なくとも1つが非凹特徴部を含み、または、
前記少なくとも3つの共振空洞部の少なくとも1つが非凹特徴部を含み、凹特徴部のないそれぞれの共振空洞部が非凹共振空洞部と称され、非凹特徴部を備えた共振空洞部で形成された少なくとも1つのドリフト管区分の負荷されたQ値が、凹特徴部を備えた共振空洞部によって形成された類似するドリフト管区分の負荷されたQ値より少なくとも20%小さい、請求項1に記載の真空電子装置。 - 中空管構造を備える真空電子装置であって、
前記中空管構造は、
少なくとも2つの共振空洞部であって、それぞれの共振空洞部が、長軸に沿った空洞部幅と、短軸に沿った空洞部高さと、伝播軸に沿った空洞部長さとを含み、前記長軸が前記短軸に対して実質的に直交する、前記少なくとも2つの共振空洞部と、
ドリフト管における少なくとも1つのドリフト管区分であって、前記長軸に沿った少なくとも2つのドリフト管区分幅と、前記短軸に沿ったドリフト管区分高さと、前記伝播軸に沿ったドリフト管区分長さとを含み、前記空洞部高さが前記ドリフト管区分高さより高い、前記少なくとも1つのドリフト管区分と、を備え、
前記少なくとも1つのドリフト管区分の第1のドリフト管区分が、前記少なくとも2つの共振空洞部の第1の共振空洞部と第2の共振空洞部との間に配置され、
前記少なくとも1つのドリフト管区分の第1のドリフト管区分幅が、前記少なくとも1つのドリフト管区分の第2のドリフト管区分幅とは実質的に異なる、
前記真空電子装置。 - 前記第1のドリフト管区分幅及び前記第2のドリフト管区分幅が、それぞれ前記ドリフト管区分高さの少なくとも2倍であり、または、
前記少なくとも1つのドリフト管区分が、実質的に台形、二重階段形状、指数関数形状、多項式形状、線形形状、もしくは前記長軸及び前記伝播軸により形成された面に沿った区分的組み合わせを有し、または、
第1のドリフト管区分幅が、前記第2のドリフト管区分幅より少なくとも0.3%大きい、請求項12に記載の真空電子装置。 - 中空管構造を備える真空電子装置であって、
前記中空管構造は、
少なくとも3つの共振空洞部であって、それぞれの共振空洞部が、長軸に沿った空洞部幅と、短軸に沿った空洞部高さと、伝播軸に沿った空洞部長さとを含み、前記長軸が前記短軸に対して実質的に直交する、前記少なくとも3つの共振空洞部と、
少なくとも2つのドリフト管区分であって、それぞれのドリフト管区分が、前記長軸に沿ったドリフト管区分幅と、前記短軸に沿ったドリフト管区分高さと、前記伝播軸に沿ったドリフト管区分長さとを含み、前記空洞部高さが前記ドリフト管区分高さより高い、前記少なくとも2つのドリフト管区分と、を備え、
前記少なくとも2つのドリフト管区分の第1のドリフト管区分が、前記少なくとも3つの共振空洞部の第1の共振空洞部と第2の共振空洞部との間に配置され、
前記少なくとも2つのドリフト管区分の第2のドリフト管区分が、前記少なくとも3つの共振空洞部の前記第2の共振空洞部と第3の共振空洞部との間に配置され、
前記第1のドリフト管区分のドリフト管区分長さが、前記第2のドリフト管区分のドリフト管区分長さとは実質的に異なり、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分が、最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管ではなく、
それぞれのドリフト管区分において、前記ドリフト管区分幅が、前記ドリフト管区分高さの少なくとも2倍であり、または、
前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さが、前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分幅より0.7%から15%長く、または、
前記第1の共振空洞部、前記第2の共振空洞部、及び前記第3の共振空洞部が出力共振空洞部ではなく、または、
前記第1のドリフト管区分が第1のドリフト共振無線周波数(RF)場を生成するように構成され、前記第2のドリフト管区分が第2のドリフト共振RF場を生成するように構成され、前記第1のドリフト共振RF場のピークが、共振周波数が動作周波数の2倍より低く共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードのため、前記第2のドリフト共振RF場のピークから前記第1のドリフト共振RF場の前記ピークの少なくとも0.6%変化し、または、
前記第1のドリフト管区分の横モードのための第1のドリフト共振周波数が、
で近似され、μ 1 は複合透磁率であり、ε 1 は前記第1のドリフト管区分における材料の体積の複合磁性誘電率であり、w 1 は前記ドリフト管区分幅であり、h 1 は前記ドリフト管区分高さであり、l 1 は前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さ、前記第1の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、前記第2の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、ならびに前記第1の共振空洞部、前記第1のドリフト管区分、及び前記第2の共振空洞部の特徴部のための補正係数、の近似値であり、m、n、及びpは前記横モードを示す非負整数であり、m及びnは共にゼロではなく、前記第2のドリフト管区分の横モードのための第2のドリフト共振周波数は、
によって示され、μ 2 は複合透磁率であり、ε 2 は前記第2のドリフト管区分における材料の体積の複合磁性誘電率であり、w 2 は前記ドリフト管区分幅であり、h 2 は前記ドリフト管区分高さであり、l 2 は前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さ、前記第2の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、前記第3の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、ならびに前記第2の共振空洞部、前記第2のドリフト管区分、及び前記第3の共振空洞部の特徴部のための補正係数、の近似値であり、ドリフト共振周波数差、
は、共振周波数が動作周波数の2倍より低く、共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードの少なくとも0.6%であり、または、
前記第1のドリフト管区分は、
で与えられる第1のドリフト帯域幅を備えた第1のドリフト共振無線周波数(RF)場を生成するように構成され、前記第2のドリフト管区分は、
で与えられる第2のドリフト帯域幅を備えた第2のドリフト共振RF場を生成するように構成され、
は、横モードのための前記第1のドリフト管区分の共振周波数であり、
は、前記横モードのための前記第2のドリフト管区分の共振周波数であり、
は、前記第1のドリフト管区分の負荷されたQ値であり、
は、前記第2のドリフト管区分の負荷されたQ値であり、前記第1のドリフト共振RF場のピークが、共振周波数が動作周波数の2倍より低く共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードのため、前記第2のドリフト共振RF場のピークから、前記第1のドリフト帯域幅及び前記第2のドリフト帯域幅の和の少なくとも1.5倍変化し、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分が、最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管区分ではない、前記真空電子装置。 - 中空管構造を備える真空電子装置であって、
前記中空管構造は、
少なくとも3つの共振空洞部であって、それぞれの共振空洞部が、長軸に沿った空洞部幅と、短軸に沿った空洞部高さと、伝播軸に沿った空洞部長さとを含み、前記長軸が前記短軸に対して実質的に直交する、前記少なくとも3つの共振空洞部と、
ドリフト管材料を含むドリフト管における少なくとも2つのドリフト管区分であって、それぞれのドリフト管区分が、前記長軸に沿ったドリフト管区分幅と、前記短軸に沿ったドリフト管区分高さと、前記伝播軸に沿ったドリフト管区分長さとを含み、前記空洞部高さが前記ドリフト管区分高さより高い、前記少なくとも2つのドリフト管区分と、を備え、
前記少なくとも2つのドリフト管区分の第1のドリフト管区分が、前記伝播軸に沿った前記少なくとも3つの共振空洞部の第1の共振空洞部と第2の共振空洞部との間に配置され、
前記少なくとも2つのドリフト管区分の第2のドリフト管区分が、前記伝播軸に沿った前記少なくとも3つの共振空洞部の前記第2の共振空洞部と第3の共振空洞部との間に配置され、前記第2のドリフト管区分が、前記第2のドリフト管区分の少なくとも1つの内壁に沿った壁材料を含み、
前記壁材料の電磁特性が、前記中空管構造の残りの真空及び壁材料の透磁率及び誘電率とは実質的に異なる、
前記真空電子装置。 - 少なくとも1つの内壁が、前記短軸に沿った副内壁もしくは前記長軸に沿った主内壁を含み、または、
前記第1のドリフト管区分の横モードのための第1のドリフト共振周波数が、
で近似され、μ1は複合透磁率であり、ε1は前記第1のドリフト管区分における材料の体積の複合磁性誘電率であり、w1は前記ドリフト管区分幅であり、h1は前記ドリフト管区分高さであり、l1は前記第1のドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さ、前記第1の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、前記第2の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、ならびに前記第1の共振空洞部、前記第1のドリフト管区分、及び前記第2の共振空洞部の特徴部のための補正係数の近似値であり、m、n、及びpは前記横モードを示す非負整数であり、m及びnは共にゼロではなく、前記第2のドリフト管区分の横モードのための第2のドリフト共振周波数は、
によって示され、μ2は透磁率であり、ε2は前記第2のドリフト管区分における材料の体積であり、w2は前記ドリフト管区分幅であり、h2は前記ドリフト管区分高さであり、l2は前記第2のドリフト管区分の前記ドリフト管区分長さ、前記第2の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、前記第3の共振空洞部の前記空洞部高さの半分、ならびに前記第2の共振空洞部、前記第2のドリフト管区分、及び前記第3の共振空洞部の特徴部のための補正係数、の近似値であり、ドリフト共振周波数差
は、共振周波数が動作周波数の2倍より低く、共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードの少なくとも0.6%であり、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分は、最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間の管区分ではなく、または、
前記第1のドリフト管区分は、
で与えられる第1のドリフト帯域幅を備えた第1のドリフト共振無線周波数(RF)場を生成するように構成され、前記第2のドリフト管区分は、
で与えられる第2のドリフト帯域幅を備えた第2のドリフト共振RF場を生成するように構成され、
は、横モードのための前記第1のドリフト管区分の共振周波数であり、
は、前記横モードのための前記第2のドリフト管区分の共振周波数であり、
は、前記第1のドリフト管区分の負荷されたQ値であり、
は、前記第2のドリフト管区分の負荷されたQ値であり、前記第1のドリフト共振RF場のピークが、共振周波数が動作周波数の2倍より低く共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い横モードのため、前記第2のドリフト共振RF場のピークから、前記第1のドリフト帯域幅及び前記第2のドリフト帯域幅の和の少なくとも1.5倍変化し、前記第1のドリフト管区分及び前記第2のドリフト管区分が、最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管区分ではない、請求項15に記載の真空電子装置。 - 横電気モードの不安定性を低減させるための中空管手段を備えた真空電子装置であって、
電子ビームを用いて信号を増幅させるための少なくとも2つの共振空洞手段であって、それぞれの共振空洞手段が、長軸に沿った空洞部幅と、短軸に沿った空洞部高さと、伝播軸に沿った空洞部長さと含み、前記長軸が前記短軸に対して実質的に直交する、前記少なくとも2つの共振空洞手段と、
前記少なくとも2つの共振空洞手段を分離するための少なくとも1つのドリフト管区分手段であって、それぞれのドリフト管区分手段が、前記長軸に沿ったドリフト管区分幅と、前記短軸に沿ったドリフト管区分高さと、前記伝播軸に沿ったドリフト管区分長さとを含み、前記空洞部高さが前記ドリフト管区分高さより高い、前記少なくとも1つのドリフト管区分手段と、
前記少なくとも2つの共振空洞手段の第1の共振空洞手段と第2の共振空洞手段との間に配置された、前記少なくとも1つのドリフト管区分手段の第1のドリフト管区分手段と、
前記中空管手段が少なくとも3つの共振空洞手段及び少なくとも2つのドリフト管区分手段を含む場合に、前記少なくとも3つの共振空洞部の前記第2の共振空洞手段と第3の共振空洞手段との間に配置された前記少なくとも2つのドリフト管区分の第2のドリフト管区分手段と、
前記少なくとも1つのドリフト管区分手段における前記捕捉モードの振動を低下させるための前記少なくとも1つのドリフト管区分手段における捕捉モードの周波数を変化させるための手段、または、
前記少なくとも1つのドリフト管区分手段から前記捕捉モードの無線周波数(RF)場を広げるための前記少なくとも2つの共振空洞手段の前記捕捉モードの反射係数を変更するための手段、を備え、
前記少なくとも1つのドリフト管区分手段における前記捕捉モードの周波数を変化させるための前記手段、または前記少なくとも2つの共振空洞手段の前記捕捉モードの反射係数を変更するための前記手段が、
前記中空管手段が少なくとも3つの共振空洞手段及び少なくとも2つのドリフト管区分手段を含む場合に、前記第2のドリフト管区分手段のドリフト管区分幅とは実質的に異なる前記第1のドリフト管区分手段のドリフト管区分幅、または、
前記少なくとも1つのドリフト管区分の第2のドリフト管区分幅とは実質的に異なる前記少なくとも1つのドリフト管区分の第1のドリフト管区分幅、または、
前記中空管手段が少なくとも3つの共振空洞手段及び少なくとも2つのドリフト管区分手段を含む場合に、前記第2のドリフト管区分手段のドリフト管区分長さとは実質的に異なる前記第1のドリフト管区分手段のドリフト管区分長さ、をさらに備え、
前記第1のドリフト管区分手段及び前記第2のドリフト管区分手段が、最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管ではなく、または、
前記第2のドリフト管区分手段が、前記中空管手段が少なくとも3つの共振空洞手段及び少なくとも2つのドリフト管区分手段を含む場合に、前記第2のドリフト管区分手段の少なくとも1つの内壁に沿った壁材料を含み、
前記壁材料の電磁特性が、前記中空管手段の残りの真空及び壁材料の前記透磁率及び誘電率とは実質的に異なる、前記真空電子装置。 - 前記少なくとも1つのドリフト管区分手段における捕捉モードの周波数を変化させるための前記手段が、
第1のドリフト共振捕捉RF場を生成するための前記第1のドリフト管区分手段と、
第2のドリフト共振捕捉RF場を生成するための前記第2のドリフト管区分手段と、をさらに備え、
前記第1のドリフト共振捕捉RF場のピークが、共振周波数が動作周波数の2倍より低く共振周波数がカットオフ周波数の2倍より低い捕捉モードのために、前記第2のドリフト共振捕捉RF場のピークから実質的に変化し、
前記第1のドリフト管区分手段及び前記第2のドリフト管区分手段が、最後から2番目の共振空洞部と最後の共振空洞部との間のドリフト管区分ではない、請求項17に記載の真空電子装置。 - 前記少なくとも2つの共振空洞手段の前記捕捉モードの反射係数を変更するための前記手段が、前記少なくとも1つのドリフト管区分手段の前記捕捉モードの負荷されたQ値を低下させるための手段、をさらに備える、請求項17に記載の真空電子装置。
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