JPH09162606A - 大電力高周波用ダミーロード - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】セラミックの破損やロー付け部の劣化によって
冷却水が導波管内へ漏洩することなく、また大電力高周
波のための高真空の環境下で使用可能にすることにあ
る。 【解決手段】導波管の終端に高周波電力吸収体として取
付けられるダミーロードにおいて、矩形状の金属製導波
管２１の電界に平行な内面にタイル状のＳｉＣ２３をロ
ー付けし、且つ導波管２１の外面に冷却ダクト２５を形
成して水冷または風冷によりタイル状のＳｉＣ２３から
の発熱を除熱する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は大電力の高周波を用
いる粒子加速器、レーダ、通信機等で使用される導波管
の終端に取付けるダミーロード（電力吸収用模擬負荷抵
抗）に関する。

【０００２】

【従来の技術】大電力の高周波を用いる粒子加速器、レ
ーダ、通信機等で使用される導波管においては、その終
端にダミーロードが取付けられている。ところで、導波
管の終端に取付けられるダミーロードとしては、冷却水
そのものを高周波電力の吸収体として用いたものがあ
る。

【０００３】図７はかかる従来のダミーロードの構成例
を示すものである。図７において、１は例えば粒子加速
器に接続されるフランジ部２を有する導波管、３は導波
管１の端部に形成されたダミーロード形成部内を仕切る
アルミ製高周波窓で、このアルミ製高周波窓３の外周面
は導波管１の内面にロー付けにより取付けられている。

【０００４】また、４はアルミ製高周波窓により仕切ら
れたダミーロード形成部内に収容された冷却水で、この
冷却水４はアルミ製高周波窓３を通して入力される高周
波電力５を吸収する。

【０００５】また、図８は従来のダミーロードの他の構
成例を示すものである。図８において、１１は例えば粒
子加速器に接続されるフランジ部１２を有する導波管、
１３はこの導波管１１の内面に塗布されたカンタル
（鉄、クロム、アルミニウム、マンガン合金）などの抵
抗体で、この抵抗体１３はフランジ部１２側より入力さ
れる高周波電力１４を吸収する。

【０００６】また、１５は導波管１１の外周面に形成さ
れた冷却ダクトで、この冷却ダクト１５内には導波管１
１を通して伝達される抵抗体１３での発熱を除去する冷
却水１６が収容されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、冷却水で直接
高周波を吸収する図７に示すような構成のダミーロード
においては、アルミナ製高周波窓３で冷却水４と導波管
１とが仕切られているため、アルミナ製高周波窓３の破
損や窓と導波管のロー付け部分の腐食等により冷却水が
導波管の内部に漏洩する恐れがあった。また、大電力高
周波用の導波管内は放電を防ぐため、高真空に保たれて
いる場合も多く、冷却水が漏洩した場合、導波管やそれ
に接続する加速管、電子管等の設備に多大な損害を与え
ることになり、このようなダミーロードの長期間の使用
にあたっての信頼性が問題となっていた。

【０００８】一方、カンタルなどの抵抗体を導波管の内
面に塗布する図８に示すような構成のダミーロードは、
導波管内への冷却水の漏洩の問題はないが、一般的な抵
抗体は大電力用導波管の通常の材質である銅に比べて熱
伝導度が１桁近く悪く、また放出ガスも多いので大電力
を吸収すると抵抗体の温度が上昇し、放出ガスが増加し
て大電力高周波用として高真空内で用いることが困難で
あった。

【０００９】本発明は上記の事情に鑑みてなされたもの
で、導波管内への冷却水の漏洩の恐れがなく、且つ大電
力用として高真空内で使用可能な信頼性の高い高性能の
大電力高周波用ダミーロードを提供することを目的とす
る。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するため、次のような手段により大電力高周波用ダミ
ーロードを構成するものである。請求項１に対応する発
明は、導波管の終端に高周波電力吸収体として取付けら
れるダミーロードにおいて、金属製導波管の電界に平行
な内面に導電性セラミックス層を形成したものである。

【００１１】従って、このような構成とすれば、導波管
の電界に平行な面に他の抵抗体に比べて熱伝導度、放出
ガス量ともに優れた導電性セラミックス層を高周波電力
吸収体として形成しているので、大電力高周波用として
高真空内で使用することが可能となる。

【００１２】請求項２に対応する発明は、導波管の終端
に高周波電力吸収体として取付けられるダミーロードに
おいて、矩形状の金属製導波管の電界に平行な内面にタ
イル状のＳｉＣをロー付けする。

【００１３】従って、このような構成とすれば、他の抵
抗体に比べて優れた熱伝導度、放出ガス量とも銅に近い
値を有するＳｉＣを高周波電力吸収体としているので、
大電力高周波用として高真空内で使用することが可能と
なる。

【００１４】請求項３に対応する発明は、導波管の終端
に高周波電力吸収体として取付けられるダミーロードに
おいて、矩形状の金属製導波管の電界に平行な内面にタ
イル状のＳｉＣをロー付けし、且つ前記導波管の外面に
冷却ダクトを形成して水冷により前記タイル状のＳｉＣ
からの発熱を除熱するようにしたものである。

【００１５】従って、このような構成とすれば、上記と
同様の作用効果に加えて冷却水が金属製導波管の外側面
を流れるため、ＳｉＣが破損したり、ロー付け部が劣化
しても冷却水が導波管内へ漏洩する恐れがなくなる。

【００１６】請求項４に対応する発明は、導波管の終端
に高周波電力吸収体として取付けられるダミーロードに
おいて、矩形状の金属製導波管の電界に平行な内面及び
外面にタイル状のＳｉＣをロー付けする。

【００１７】従って、このような構成とすれば、請求項
２に対応する発明と同様の作用効果に加えてロー付け時
の応力がより緩和されて大面積のＳｉＣタイルのロー付
けが可能となり、大型のダミーロードの製作が容易とな
る。

【００１８】請求項５に対応する発明は、上流側の導波
管に比べて電界に平行な面の高さを大きくした矩形状の
導波管とし、且つこの導波管の開口端と上流側の導波管
に接続されるフランジ部との間をテーパ管により接続
し、前記矩形状の金属製導波管の電界に平行な内面にＳ
ｉＣタイルをロー付けする。

【００１９】従って、このような構成とすれば、請求項
２に対応する発明と同様の作用効果に加えて高周波電力
の密度が小さくなり、ＳｉＣタイルでの発熱密度を小さ
くすることができる。

【００２０】請求項６に対応する発明は、導波管の終端
に高周波電力吸収体として取付けられるダミーロードに
おいて、上流側の導波管に比べて電界に平行な面の高さ
を大きくした矩形状の導波管とし、且つこの導波管の開
口端と上流側の導波管に接続されるフランジ部との間を
前記フランジ部に向けて高周波電力の１／４波長毎に段
差部を形成してなる変換部により接続し、前記矩形状の
金属製導波管の電界に平行な内面にタイル状のＳｉＣを
ロー付けする。

【００２１】従って、このような構成とすれば、請求項
５に対応する発明と同様の作用効果となるが、高周波の
特性を損なわずに変換部を短くすることが可能となる。
請求項７に対応する発明は、導波管の終端に高周波電力
吸収体として取付けられるダミーロードにおいて、上流
側の導波管に接続されるフランジ部を有する導波管の端
部に使用周波数で共振する共振空洞を高周波電力の反射
がないように整合を取って結合し、この共振空洞の内面
全面にＳｉＣタイルをロー付け、且つ前記共振空洞の外
面に冷却ダクトを形成して水冷または風冷により前記タ
イル状のＳｉＣからの発熱を除熱するようにしたもので
ある。

【００２２】従って、このような構成とすれば、上記請
求項２に対応する発明と同様の作用効果に加えて冷却水
が金属製導波管の外側面を流れるため、ＳｉＣが破損し
たり、ロー付け部が劣化しても冷却水が導波管内へ漏洩
する恐れがなく、高性能で信頼性の高いものとなる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明による大電力高周波用
ダミーロードの第１の実施の形態を示すもので、（ａ）
は縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢
視断面図である。

【００２４】図１において、２１は一方の開口端に例え
ば粒子加速器に図示しない導波管を介して接続されるフ
ランジ部２２を有し、他方の開口端が閉塞された断面矩
形状の導波管、２３はこの導波管２１の電界に平行な対
向する内面に適宜の間隔を存して軸方向にロー付けによ
りそれぞれ取付られた複数個の導電性セラミックスとし
て用いられたＳｉＣタイルである。

【００２５】この場合、導波管２１の内面に適宜の間隔
を存して取付けられる複数個のＳｉＣタイル２３は、電
界に平行な面（Ｈ面）２４となる。また、ＳｉＣタイル
２３はロー付け時の応力を緩和し、ロー付けが容易とな
るように適当な大きさに分割されている。

【００２６】また、２５は導波管２１の両外側面に軸方
向に沿って取付けられた冷却ダクトで、この冷却ダクト
２５内には冷却水２６が収容され、導波管２１の外面よ
り冷却する構成となっている。

【００２７】このような構成の大電力高周波用ダミーロ
ードにおいて、高周波電力２７がフランジ部２２により
接続した上流側の導波管より入力する。図２に高周波電
力２７により導波管２１の断面内に発生する高周波電界
２８の分布と高周波電流２９の分布を示す。これらの分
布からも明らかなように導波管２１のＨ面２４上では高
周波電界２８が弱く、高周波電流２９が強いことが分か
る。

【００２８】ここで、ＳｉＣはセラミックであるが、そ
の製法や不純物の量により０．１〜１００００Ω・cm程
度の抵抗を持つ導電体であり、導波管２１内の高周波電
流２９により発熱し、高周波電力２７を消費、吸収す
る。

【００２９】また、Ｈ面２４は高周波電界２８が弱い位
置であるので、放電が発生しにくく大電力での使用に適
している。さらに、ＳｉＣはセラミックであるが熱伝導
度が１００〜２００Ｗ／ｍ／Ｋ程度と銅の５０％近い値
を持ち、良好で導波管外面からの冷却でも温度上昇を抑
えることが可能である。また、ガス放出量もステンレス
と同程度に優れている。大電力高周波を伝送する導波管
内は放電を防ぐために高真空に保つ必要があるが、Ｓｉ
Ｃはこのような環境下での使用にも適した特性を有して
いる。

【００３０】以上のように第１の実施の形態によれば、
セラミックであるＳｉＣタイル２３が破損したり、ロー
付け部が劣化しても冷却水２６が導波管内に漏洩するこ
とはない。また、ＳｉＣタイル２３は効率よく高周波を
吸収し、かつ放電の発生しにくい位置にロー付けされて
おり、さらにＳｉＣはその特性上、高真空環境下での使
用に適しているので、信頼性の高い優れた大電力高周波
ダミーロードを提供できる。

【００３１】なお、第１の実施の形態において、ＳｉＣ
タイル２３での発熱が小さい場合は導波管２１の外面を
風冷してもよい。また、ＳｉＣタイル２３をロー付けす
る導波管２１の材質は銅であることが多いが、ステンレ
スとすることにより導波管の組立を溶接により容易に行
うことができるようになる。

【００３２】図３は本発明による大電力高周波用ダミー
ロードの第２の実施の形態を示すもので、（ａ）は縦断
面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面
図である。なお、図１と同一部品には同一符号を付して
説明する。

【００３３】第２の実施の形態では、図３に示すように
一方の開口端に例えば粒子加速器に図示しない導波管を
介して接続されるフランジ部２２を有し、他方の開口端
が閉塞された断面矩形状の導波管２１内の対向するＨ面
に長形な２個のＳｉＣタイル２３−１を適宜の間隔を存
して軸方向にそれぞれロー付けにより取付け、また導波
管２１の外側面にもＳｉＣタイル２３−２をそれぞれロ
ー付けにより取付けると共に、導波管２１の両外側面に
冷却ダクト２５を軸方向に沿って取付け、この冷却ダク
ト２５内に冷却水２６を収容して、導波管２１の外面よ
り冷却する構成とするものである。

【００３４】このような構成のダミーロードとすれば、
ロー付け時の応力がより緩和されて大面積のＳｉＣタイ
ルのロー付けが可能となり、大型のダミーロードの製作
が容易になる。

【００３５】図４は本発明による大電力高周波用ダミー
ロードの第３の実施の形態を示す縦断面図であり、図１
と同一部品には同一符号を付して説明する。第３の実施
の形態では、図４に示すように上流側の導波管に比べて
Ｈ面の高さの大きな矩形状に構成された導波管２１と
し、且つこの導波管２１の開口端と上流側の導波管に接
続されるフランジ部２２との間をテーパ管２１ａにより
接続し、この導波管２１内の対向するＨ面に２列にして
複数個のＳｉＣタイル２３−３をロー付けによりそれぞ
れ取付けるようにしたものである。

【００３６】従って、このような構成のダミーロードと
すれば、導波管２１の内面のＨ面２４の高さが広げられ
た構成となるので、高周波電力２７の密度が小さくな
り、ＳｉＣタイル２３−３での発熱密度を小さくするこ
とができる。よって、大電力高周波用のダミーロードに
適したものとなる。

【００３７】図５は本発明による大電力高周波用ダミー
ロードの第４の実施の形態を示す縦断面図であり、図１
と同一部品には同一符号を付して説明する。第４の実施
の形態では、図５に示すように上流側の導波管に比べて
Ｈ面の高さの大きな矩形状に構成された導波管２１と
し、且つこの導波管２１の開口端より上流側の導波管に
接続されるフランジ部２２に向けて高周波電力の１／４
波長毎に段差部を２段形成してＨ面２４の高さを変換す
る変換部２１−１を設けるようにしたものである。

【００３８】従って、このような構成のダミーロードと
すれば、上記第３の実施例と同様に高周波の特性を損な
わずに変換部２１−１を短くすることができる。これに
より、第３の実施例に比べてコンパクトな大電力高周波
用のダミーロードを得ることができる。

【００３９】図６は本発明による大電力高周波用ダミー
ロードの第５の実施の形態を示す縦断面図であり、図１
と同一部品には同一符号を付して説明する。第５の実施
例では、図６に示すように一方の開口端に上流側の導波
管に接続されるフランジ部２２を有する導波管２１の他
方の開口端に使用周波数で共振する多角形状の共振空洞
３０を高周波電力の反射がないように整合を取って結合
し、この共振空洞３０の内面全面にＳｉＣタイル２３を
ロー付けによりそれぞれ取付ける構成とするものであ
る。また、共振空洞３０の各外面に冷却ダクト２５をそ
れぞれ取付け、この冷却ダクト２５内に冷却水２６を収
容して、導波管２１の外面より冷却する構成とするもの
である。

【００４０】このような構成のダミーロードにおいて
も、ＳｉＣの破損やロー付け部の劣化による導波管内へ
の冷却水の漏洩の恐れがない信頼性の高い高性能の大電
力高周波ダミーロードを提供することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、高周
波吸収体であり、また熱伝導度が良好で放出ガス量の小
さいセラミックであるＳｉＣタイルを導波管内面にロー
付けし、導波管外面に接する冷却水または冷却風で冷却
を行うようにしたので、セラミックの破損やロー付け部
の劣化によって冷却水が導波管内へ漏洩することなく、
また大電力高周波のための高真空の環境下で使用するこ
とができる信頼性の高い高性能の大電力高周波用ダミー
ロードを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による大電力高周波用ダミーロードの第
１の実施の形態を示すもので、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に沿う矢視断面図。

【図２】第１の実施の形態において、導波管内の高周波
電界及び高周波電流の分布を示す断面図。

【図３】本発明による大電力高周波用ダミーロードの第
２の実施の形態を示すもので、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う矢視断面図。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す縦断面図。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す縦断面図。

【図６】本発明による大電力高周波用ダミーロードの第
５の実施の形態を示すもので、（ａ）は縦断面図、
（ｂ）は（ａ）のＸ矢視図。

【図７】従来の大電力高周波用ダミーロードの構成例を
示す断面図。

【図８】従来の大電力高周波用ダミーロードの他の構成
例を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は（ａ）の
Ｙ−Ｙ線に沿う矢視断面図。

【符号の説明】

２１……導波管、２１ａ……テーパ管、２１−１……変
換部、２２……フランジ部、２３，２３−１〜２３−３
……ＳｉＣタイル、２４……Ｈ面、２５……冷却ダク
ト、２６……冷却水、２７……高周波電力、２８……高
周波電界、２９……高周波電流、３０……共振空洞。

フロントページの続き (72)発明者 那波 隆之 神奈川県横浜市鶴見区末広町２丁目４番地 株式会社東芝京浜事業所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導波管の終端に高周波電力吸収体として
   取付けられるダミーロードにおいて、金属製導波管の電
   界に平行な内面に導電性セラミックス層を形成したこと
   を特徴とする大電力高周波用ダミーロード。
2. 【請求項２】 導波管の終端に高周波電力吸収体として
   取付けられるダミーロードにおいて、矩形状の金属製導
   波管の電界に平行な内面にタイル状のＳｉＣをロー付け
   したことを特徴とする大電力高周波用ダミーロード。
3. 【請求項３】 導波管の終端に高周波電力吸収体として
   取付けられるダミーロードにおいて、矩形状の金属製導
   波管の電界に平行な内面にタイル状のＳｉＣをロー付け
   し、且つ前記導波管の外面に冷却ダクトを形成して水冷
   または風冷により前記タイル状のＳｉＣからの発熱を除
   熱することを特徴とする大電力高周波用ダミーロード。
4. 【請求項４】 導波管の終端に高周波電力吸収体として
   取付けられるダミーロードにおいて、矩形状の金属製導
   波管の電界に平行な内面及び外面にタイル状のＳｉＣを
   ロー付けしたことを特徴とする大電力高周波用ダミーロ
   ード。
5. 【請求項５】 導波管の終端に高周波電力吸収体として
   取付けられるダミーロードにおいて、上流側の導波管に
   比べて電界に平行な面の高さを大きくした矩形状の導波
   管とし、且つこの導波管の開口端と上流側の導波管に接
   続されるフランジ部との間をテーパ管により接続し、前
   記矩形状の金属製導波管の電界に平行な内面にＳｉＣタ
   イルをロー付けしたことを特徴とする大電力高周波用ダ
   ミーロード。
6. 【請求項６】 導波管の終端に高周波電力吸収体として
   取付けられるダミーロードにおいて、上流側の導波管に
   比べて電界に平行な面の高さを大きくした矩形状の導波
   管とし、且つこの導波管の開口端と上流側の導波管に接
   続されるフランジ部との間を前記フランジ部に向けて高
   周波電力の１／４波長毎に段差部を形成してなる変換部
   により接続し、前記矩形状の金属製導波管の電界に平行
   な内面にタイル状のＳｉＣをロー付けしたことを特徴と
   する大電力高周波用ダミーロード。
7. 【請求項７】 導波管の終端に高周波電力吸収体として
   取付けられるダミーロードにおいて、上流側の導波管に
   接続されるフランジ部を有する導波管の端部に使用周波
   数で共振する共振空洞を高周波電力の反射がないように
   整合を取って結合し、この共振空洞の内面全面にＳｉＣ
   タイルをロー付けし、且つ前記共振空洞の外面に冷却ダ
   クトを形成して水冷または風冷により前記タイル状のＳ
   ｉＣからの発熱を除熱することを特徴とする大電力高周
   波用ダミーロード。