マイクロ波管 カタログ - 東芝電子管デバイス株式会社

最先端科学プロジェクトのキーコンポーネント
東芝マイクロ波管
マイクロ波管は、従来から放送・通信・各種レーダー装置・医療用線型加速器、及び工業用加熱装置などで幅広く
活用されて来ました。それらに加え近年では大型加速器・核融合装置などの最先端科学分野へ新しく応用範囲が広
がり、それらの装置のキーコンポーネントとして幅広く利用されています。
東芝は、1915 年にわが国初の電子管を開発以来、マイクロ波管を始め各種電子管を数多く
開発・製造して来ました。この経験で培われた設計・製造技術に加え、総合電気メーカー
未来技術遺産登録盾
東芝が持つ広範囲な技術力と、国内外の大学・研究機関との共同研究で得られた技術力が
東芝電子管デバイスのマイクロ波管が
重要科学技術史資料(未来技術遺産)に登録
Essential Historical Materials for Science and Technology
東芝マイクロ波管の開発・製造に活かされています。
東芝は、部品から製造まで一貫生産する世界でも類のない電子管専門工場として 1993 年
には ISO9001 そして、1996 年には ISO14001 を取得し、幾重にも渡る厳重な品質体制の
もと、製品の高信頼性を確保しています。
・登録番号：第00044号（製作年 1994年）
Register No : 00044 (production in 1994)
・名 称：エネルギー回収型大電力ジャイロトロン
High Power Gyrotron with energy recovery system
-Electron Tubes for a High Performance Fusion Reactor-
-独自の技術による高効率核融合炉用電子管-
Owner
Manufacture
所有者：日本原子力研究開発機構
製作者：日本原子力研究開発機構、株式会社東芝
: Japan Atomic Energy Agency
: Japan Atomic Energy Agency, Toshiba Corporation
・登録番号：第00143号（製作年 2002年）
Register No : 00143 (production in 2002)
・名 称：508.6MHz, 1.2MW 連続波クライストロン
（E3732,T62）
508.6MHz, 1.2MW CW KLYSTRON (E3732,T62)
-World s Most Stable and Highest-Power Continuous Wave Klystron-
-世界一安定で高出力の連続波クライストロンOwner
Manufacture
所有者：高エネルギー加速器研究機構
製作者：高エネルギー加速器研究機構、東芝電子管デバイス株式会社
: High Energy Accelerator Reserch Organization (KEK)
: KEK, Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd
E3732
4.35m
・登録番号：第00144号（製作年 1964年）
Register No : 00144 (production in 1964)
・名 称：放送用進行波管（1W50/M4803)
Travelling Wave Tube for broadcasting (1W50/M4803)
-The Electron Tube that Brought Television Transmission to Japan-
-日本中にテレビ電波を届けた電子管-
Owner
Manufacture
所有者：東芝電子管デバイス株式会社
製作者：株式会社東芝-東芝電子管デバイス株式会社
: Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd
: Toshiba Corporation - Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd
1W50/M4803
900mm
*重要科学技術史資料(未来技術遺産)は、科学技術の発展上の重要な成果として、次世代に継承する上で重要な意義をもつ場合などに、
国立科学博物館より登録を受けるものです。
Essential Historical Materials and Technology is selected and registered as very important Japanese specimens by CHJIT from the history of science
and technology in Japan.
(CHJIT : Center of the History of Japanese Industrial Technology)
2
TOSHIBA MICROWAVE TUBES have played
an important role in
State-of-the-art scientific project.
Microwave tubes have long been used for broadcasting,data communication, various radar systems,
medical accelerators and industrial applications.Recently,the applications of microwave tubes have
been expanding into the advanced scientific fields such as large scale accelerators,nuclear fusion
facilities.Microwave tubes are now becoming widely
東芝マイクロ波菅ラインナップ表
used as key components in these applications.Since
TOSHIBA microwave tubes
Toshiba was the first to manufacture electron tubes
出力電力
100MW Output Power
in Japan in 1915,we have been researching,designing
and manufacturing a large variety of electron tubes,
10MW
including microwave tubes.In addition to the design
and manufacturing technologies,our technological
1MW
capacity has grown from the joint research we have
conducted with universities and research institute
100kW
inside and outside Japan.
The significant technological know-how we gained
10kW
has been used advantageously in the development
and manufacture of Toshiba microwave tubes.
Toshiba acquired ISO9001 in 1993 and ISO14001 in
1kW
1996 as an electron tube factory.
We use strict quality control systems throughout the
100W
entire process,from design to proto-type production,
周波数(GHz)
and in our final quality inspection before shipment as
Frequency(GHz)
10W
1000
0.1
1
10
100
well as in the manufacturing process.
パルスクライストロン
ＣＷクライストロン
ジャイロトロン
Pulsed Klystrons
ＣＷ Klystrons
Gyrotrons
This is how our products have earned a reputation
for reliability.
3
4
5
東芝は、幅広い周波数帯域のクライストロンを供給できる世界屈指のメーカーです。研究機関との共同開
■放射光システム
発により、508MHz/1.2MW 連続波管や 2.8GHz/100MW パルス管、5.7GHz/50MW パルス管、そして
11.4GHz/50MW パルス管等、様々な周波数で世界最大級のクライストロンを製品化しています。更に
PPM( 周期永久磁石 ) 型クライストロン及びマルチビーム型クライストロン等最新技術を取り入れた開発
を積極的に進めています。
Toshiba is one of the leading manufacturing company in the world with a wide frequency range.
Through joint development with the national laboratories,we have been developing and
introducing the world's most powerful klystrons; frequencies of 508MHz/1.2MW in continuous
wave,2.8GHz/100MW in pulsed tubes,5.7GHz/50MW in pulsed tubes and 11.4GHz/50MW in
pulsed tubes.Furthermore,Toshiba developed PPM(Periodic Permanent Magnet)klystrons and
MBK(Multi Beam Klystron)which took in the latest technologies.
■食品/医療用具滅菌システム
■医療ライナックシステム
カソードから放出された電子はアノードにより加速され、クライス
トロン空胴部に入りコレクタに達します。この時電子は、入力空
胴部に導入されたマイクロ波により正の位相の時は加速され、
■雨量レーダーシステム
負の位相の時は減速されます。
（これを速度変調と言います）
。
その後、一様電界中を走行する間に加速された電子と減速さ
れた電子に粗密（密度変調）が生じ、次第に集群されます。
更に、集群された電子ビームは、中間空胴部を通過する度に
相互作用により空胴に高周波電界を発生し、電子ビームはそ
の電界により再度速度変調を受けます。そして、最後に集群さ
れた電子ビームは、出力空胴の間隙を通過する時、大きな交
流電界を誘起し、大電力マイクロ波出力として取り出すこと
ができます。
Electrons emitted from the cathode are accelerated by
the electric field between the cathode and anode,and
enter the cavity.At this time,depending upon phase of
microwave field inputted from a drive circuit,some
ドリフトチューブ Drift tube
■排ガス処理システム
flue-gas treatment system
boiler
electrons are accelerated and some are deaccelerated
(velocity modulation).While running the interaction
排気/
waste gas exit
chimney
heater
cooling
water
into the output cavity and excites large microwave field
cooling tower
output window.
マイクロ波発振器/ microwave generator
熱風/ hot air
Electron Beam output
The electron bunch is gradually emphasized by the
self-induced microwave field in middle cavities located
at appropriate positions.Finally the electron bunch enters
to it.The amplified microwave is outputted through the
clean air
collector
section with uniform electric field,the faster electrons are
reached the slower ones and bunched (density modulation).
6
heater
SOx
NOx
electric collector
vessel
かくはん器/
stirrer
マイクロ波/
microwave
容器/
vassel
NH4
treatment system
(NH4)
clean air
7
国内外のビッグプロジェクトを支える東芝のクライストロン
TOSHIBA KLYSTRONS for the big scientific projects in the world
大型陽子加速器計画 Proton Accelerator project
世界の加速器計画 / Accelerator project in the world
「J-PARC」in Japan
東芝電子管デバイスは、JAEA/KEKの共同
プロジェクトであるJ-PARC計画向けに、
324
MHz及び972MHzクライストロンを計50ソ
ケット納入。
高安定のRF源として陽子加速器
の運転を支えています。
東芝は、324MHz及び972MHzのクライス
トロンを供給できる唯一のメーカーとして、
今後ともJ-PARCの運転を支えていきます。
「ESS Project」in Sweden
ハドロン実験施設
物質・生命科学実験施設/MLF
ン
ロトロ
シンク CS)
3GeVchrotron(R
Syn
50GeVシンクロトロン
Synchrotron(MR)
L
ク/
アッ
inac
リニ
courtesy J-PARC
The JAEA-KEK Joint Facility, called the J-PARC, is a research facility for particle
physics and life science. Toshiba 324MHz and also 972MHz Klystrons (totally 50
sockets) are making contributions to stable proton beam operation.Toshiba is the
only manufacture to deliver both 324MHz and 972MHz Klystrons.
note : more details http://j-parc.jp/en/message.html
(J-PARC : Japan Proton Accelerator Research Comlex)
2013年より建設が開始されたESS計画
は、
超電導型の大型陽子加速器で、
中性
子散乱実験専用の施設です。計画の第
一段階では、
2019年の中性子ビーム運
転を目指して、
スウェーデンのルンドで
計画が進行しています。
東芝電子管デバ
イスは、
ESS向けの量産クライストロンの
受注を目指して開発を進めています。
Super KEK in Japan
courtesy ESS
The European Spallation Source (ESS) is one of the largest Neutron Scattering
experimental facility being built from 2013 in Sweden Lund area.
The superconducting accelerator is selected and expected first neutron beam
operation is in 2019.
Toshiba has started the high performance klystron development for this project.
世界のX線自由電子レーザ計画 XFEL project in the world
「European XFEL」in Germany
「SACLA」in Japan
理化学研究所とJASRIの共同プロジェクトで
あるＸ線自由電子レーザー施設(SACLA)
は2011年6月にX線レーザの発振に成功し、
ユーザ運転に入っています。電子加速器に
使用されるRF源(Ｌ、Ｓ、Ｃバンド70本)は
全て東芝電子管デバイスのクライストロン
が採用され、
その高安定動作によりSACLA
の運転を支えています。
欧州の自由電子レーザ計画(EuropeanXFEL)はドイツのハンブルクで2015年
のビーム供与を目指して建設が進めら
れています。
東芝電子管デバイスは本施
設用の横型マルチビームクライストロン
E3736の開発に世界で最初(2008年)に
成功し、
RF源としての採用が決まり2014
年初めに全数の納入が完了しました。
The SPring-8 XFEL Project between RIKEN and JASRI, called “ SACLA ”, achieved
its first X-ray laser oscilation on June 2011. Toshiba L,S and C-band klystrons
(totally 70 sockets) were adapted as RF sources and proved stable operations.
note : more details http://www.riken.jp/XFEL/eng/index.html
(SACLA : SPring-8 Angstrom Compact free electron Laser)
The European XFEL is a new research facility currently under construction
in the Hamburg area in Germany. Toshiba has developed MBK E3736H for
the first time in the world in 2008 and has finished its production by the
beginning of 2014.
「PAL-XFEL」in Korea
「SwissFEL」in Switzerland
PSI(スイス)で建設が進められているX線自由
電子レーザ計画(SwissFEL)は、2016年の
FEL発振を目指し計画が進行しています。
東芝電子管デバイスは、世界唯一のCバンド
帯の大電力クライストロンを供給できるメー
カーとして採用が決まり、2015年内には
E37212タイプ27本の配送が完了しました。
courtesy PSI
The SwissFEL project has started at PSI site in Switzerland and should come
on-line in 2016.
Toshiba C-band klystrons E37212 were adapted as RF sources and completed all the
delivery in 2015.
(PSI : Paul Scherrer Institute)
韓国で進められているX線自由電子レー
ザー計画(PAL-XFEL)は、10GeVの電子
線形加速器で、
2016年半ばのビーム運転
開始を目指してPOSTECHキャンパス内
(Pohang市)で建設が進められています。
東芝電子管デバイスの世界最高出力80
MWピーク出力のクライストロンE37320
が採用され、約50本のクライストロンは
PAL-XFELの運転を支えて行きます。
The SuperKEKB project is to discover new physics beyond the Standard Model
by 40 times great upgrading the KEKB electron-positron collider.
Toshiba klystron E3730A and E3732 are used as RF sources to accerelate the
particle. (KEK : The High Energy Accelerator Research Organization)
SPring-8は、世界最高輝度を有する第３
世代型の大型放射光施設で、
約50のビー
ムラインを有し様々な分析・散乱実験・構
造解析などの実験が行われています。
東芝電子管デバイスのクライストロン
E3712及びE3732は、電子を加速する
RF源として長年にわたり活躍しています。
courtesy RIKEN
The SPring-8 is a 3rf generation of Synchrotron Light Source of a world
top class brightness with about 50 beam lines which are using as
spectrometers, scattering experiments and crystallography and so on.
Toshiba klystron E3712 and E3732 are used as RF sources to accerelate
the particle. (SPring-8 : Super Photon RING-8 GeV)
BEPC-II in China
SSRF in China
BEPC-IIは、２重リング型電子・陽電子
衝突型加速器で、2005年に2.1GeVに
アップグレードされ物理実験が実施され
ています。
また、
加速器は電子のみを周回
させて放射光ビームとして実験が出来る
ように工夫がされています。
東芝電子管デバイスE3730Aがここでも
電子・陽電子を加速するRF源として採用されています。
courtesy IHEP
SSRFは、第３世代型放射光施設で、
ビー
ムエネルギーは3.5GeVと中規模ながら
軟X線領域までカバーされており、様々な
放射光実験が実施されています。
東芝電子管デバイスのクライストロン
E37302は電子を加速するRF源として
SSRFの安定運転に寄与しています。
courtesy SSRF
SSRF is a third-generation of synchrotron radiation light source, and
storage ring is 3.5GeV, which is the highest value in the medium-energy
light source. SSRF can operate not only for soft X-ray reagion, but also
high brilliance hard X-ray reasion.
Toshiba klystrons E37302 are used as RF sources to accerelate the
particle. (SSRF : Shanghai Synchrotron Radiation Facility)
MAX-IV in Sweden
PLS-II in Korea
MAX-IV計画は、第３世代型中型の高輝
度放射光施設で2016年のビーム供与を
目指して建設が進められています。
本施設
は排熱の再利用などエネルギーの有効活
用が実施されることになっており、今後の
グリーンエネルギーの活用として期待さ
れています。
courtesy MAX-LAB
東芝電子管デバイスのクライストロンE37310は、電子を加速するRF源として採用され
ています。
PLSは第３世代型3GeVの放射光で1995
年にビーム供与が開始され2011年には
PLS-IIとしてアップグレードされました。
東芝のクライストロンE3712も長い間使
用され続け長寿命管として安定動作を続
けています。
MAX-IV is a thied generation of high bright ness Syncrotron Light Source in
Sweden. The facility is under constructing and the first experimant will be
perform in 2016.
MAX-IV will be a first sustainable accerelaor facility with a energy recycle.
Toshiba klystrons E37310 are adapted as sources for the linac.
PLS is a third generation Light source with a beam energy 3GeV.
The first user operation was started in 1995 and it was upgrated in 2011.
Toshiba klystrons E3712 have been operating for a long period of time
and long lifetime klystrons are contributed for the stable operations .
(PLS : Pohang Light Source)
courtesy PAL
courtesy PAL
The PAL-XFEL project is a 10GeV free electron laser facility, and under
construction at Postech campus in Pohang / Korea. The first beam will be
planning in the middle of 2016. Toshiba’s world record high peak power
80MW klystron E37320 was abopted, and 50 pieces of klystron will be
underpinned PAL-XFEL operation in the future.
エネルギー回収型加速器計画 ERL project
8
courtesy KEK
BEPC II is a two -ring e+e- collider with two storage rings and was upgrated up
to 2.1GeV beam energy for the physics experiments. And also, BEPC II can operate
as a SOR by only accelating electrons .
Toshiba klystrons E3730A are used as RF sources to accerelate the particle.
(BEPC : Beijing Electron Positron Collider)
courtesy European-XFEL
courtesy RIKEN
SuperKEKB計画は、従来のKEKB計画を
アップグレードし、
40倍に高められた電子
陽電子の衝突ルミノシティーにより、標準
モデルを超える新しい物理の発見にあり
ます。
東芝電子管デバイスのクライストロン
は、
ここでも電子及び陽電子を加速するRF
源としてE3730A/E3732が数多く採用さ
れています。
SPring-8 in Japan
国際リニアコライダ計画 ILC project
国際リニアコライダー計画は、宇宙の創生と終焉、
ダークエネルギーの解明など物理の超統一理論の
鍵を追い求めて、世界の科学者が研究･開発を進めている超大型加速器です。
東芝電子管デバイスはここでも粒子の加速に必要なクライストロンの開発に着手を始め、
将来に渡って
世界に貢献できるメーカーとしてその地位を築いて行きます。
エネルギーリカバリーライナック(ERL)と呼ばれる将来計画は、世界の研究所で要素技術の開発が進められています。東芝電子管デバイスは入射器用大電力連続波
クライストロンの開発に成功し(1.3GHz/300kW)、更に主ライナック用のクライストロンの供与も可能な世界唯一のメーカーです。
The ILC(International Linear Collider) will give physicists a new cosmic doorway to explore
energy regimes.
ILC will answer these questions about what the universe is made of and provide exciting
new insights into how it works.
Toshiba has been developing RF components for this project.
ERL projects are now under developing at the advanced laboratories in the world. Toshiba has developed the 1.3GHz/300kW/CW klystron E37750 as the injector
RF sources and 1.3GHz/25kW/CW klystron E3750 as the main linac RF sources for the first time in the world.
(ERL : Energy Recovery Linac)
note : more details http://www.linearcollider.org/
(ILC : International Linear Collider)
ILC/Form One
9
注記：1. 上記仕様は代表使用例を表していますので、詳細は別途お問い合わせ下さい。2.　印は開発中管種です。3.○印は保守製品扱いです。
本製品は、カスタマイズ設計を行います。別途お問合せ願います。Customize designs are available.Please inquire individually.
■ 生産中止モデル/ discontinued model
CW KLYSTRONs
Long PULSED KLYSTRONs
E3736H (include oil-tank/X-ray shield)
2.3m
E3732
E3774
4.35m
E37619 with accessories
(klystron:4650mm, with accessories:5140mm)
2.57m
PULSED KLYSTRONs
E3712
1.9m
10
E37310
1.5m
E3772
1.0m
E3734
0.6m
E37202
1.4m
E37212
1.5m
E3768I
2.0m
11
カップラー/ COUPLERS
COUPLERS
東芝は、クライストロンで培われた出力窓技術を応用し、数々のカップラー（高周波透過用結合窓 ) を加速管
や空胴の結合器として販売しております。
Toshiba has a lot of experiences in designing and manufacturing of high power input couplers
and RF windows that meet your requirements.In a joint effort with High Energy Accelerator
Research Organization(KEK), Toshiba has developed a wide variety of input couplers and RF
windows that can transmit high amount of power.
E4277
324
400kW
620
WX-152D
ICF203
L
60
E4294
324
400kW
620
WX-152D
WX-77D
L
70
819
E4262
500.1
300kW
CW
WR1500
ICF203
L,FA
50
708
E4263
508.6
300kW
CW
WR1500
ICF203
L,FA
50
990
E4268
508.9
800kW
CW
WR1500
ICF203
L,FA
50
703
E42107
508.9
800kW
CW
WR1500
ICF203
L,FA
55
765
E4274
508.9
40kW
CW
ICF203
WX-120D
L
30
820
E4253
714
50kW
CW
WR1500
ICF152
L,FA
40
650
E42109
1,300
20kW
CW
WR650
coaxial
-
25
750
E42111
1,300
300kW
CW
WR650
coaxial
L,FA
13
603
E42100
1,300
1MW/500kW
/1.3msec
WR650
coaxial
C
25
730
E42101
1,300
1MW
1.5msec
WR650
coaxial
C
25
750
E42130
1,300
1MW
1.5msec
WR650
coaxial
C
25
730
400
1,230
WINDOWS
■ARES空胴とカップラーE4268/E42107/E4274の結合例
The joint example of an ARES cavity and
ARES空胴／ARES cavity
couplers E4268/E42107/E4274
カップラー／coupler E4268/E42107
結合空胴減衰器／coupling cavity damper E4274
courtesy KEK (@KEK-B)
E42132/135*
322
10kW
CW
coaxial
coaxial
FA
10
532
E4271/E42110
508.6
350kW
CW
152D coaxial
152D coaxial
L
15
377
E4299U/E42128*
704
1.2MW
3.6msec
coaxial
coaxial
L
10
312
E4278
805
550kW
1.3msec
coaxial
coaxial
FA
10
408
E4279
972
350kW
620
WX-120D
WX-120D
FA
8
153
E4295
2,856
5MW
15
UG-53/U
UG-53/U
L
10
305
321
E4258
2,856
40MW
4
WR284
WR284
L
10
VT-63423
5,712
25MW
2.5
WR187
WR187
-
6
204
VT-63423,A
5,712
7MW
4
WR187
WR187
L
6
204
本製品は、 カスタマイズ設計を行います。 別途お問合せ願います。 Customize designs are available.Please inquire individually.
印は開発中管種です。 mark is under development.
■超伝導空胴とカップラーＥ42101との結合例
The joint example of superconductive Cavities and
couplers E42101
カップラー／coupler E42101
courtesy KEK (@STF)
■ERL/入射器超伝導空胴とカプラーE42111の結合例
The joint example of ERL injector superconductive
cavities and couplers E42111
E4268
E4262
703mm
E4277
708mm
E4294
1,230mm
819mm
カップラー／coupler E42111
cold part
warm part
E42101
courtesy KEK (@cERL)
12
750mm
cold part
E42111
688mm
E42109
266mm
E4278
408mm
13
ジャイロトロンの要素技術
GYROTRONS Technologies
ジャイロトロンは、
様々な最先端要素技術の確立により高安定なマイクロ波発振が可能になっています。
東芝は、核融合プラズマ加熱／計測の RF 源として、長年に渡りジャイロトロンを開発しています。
とりわけ、日本原子力研究開発機構との共同開発を通じて数々の成果をあげています。特に RF 出力と
相互作用を終えた電子ビームを分離するモード変換器を内蔵して、管軸に対して出力を直角に取り出す方式
で大電力の限界に挑戦しています。また、東芝は世界で初めて電子ビームのエネルギー回収（コレクタ電位降下）
により、従来 30％台であった効率を一挙に 50％に高めることに成功しました。
ここでは、その幾つかの要素技術につき紹介します。
Gyrotrons can be operated stably with its unique and a state-of-the-art technologies.
モード変換器とミラー / Mode Converter and Mirrors
従来は電子ビームとマイクロ波が同一軸でしたのでコレクタの大型化に限界がありま
Toshiba has developed various gyrotrons for fusion plasma heating and measurements,in
collaboration with some research institutes,especially JAEA.We developed internal mode
converter technology, which transform the cavity oscillation mode to a wave beam, and separate
the output microwave beam from the spent electron beam.By taking advantage of the internal
mode converter, we developed the first CPD(Collector Potential Depression) gyrotrons in the
world(1994). This improvement dramatically increased the efficiency to approx.50% from the
previous level of about 30%,by recovering the spent electron beam energy.
(note)日本原子力研究開発機構/ JAEA: Japan Atomic Energy Agency
エネルギー回収(CPD)は、
1994年4月にJAEA殿に初めて成功したのもです。
詳細は次項
「重要科学技術史資料録」
をご参照ください。
した。モード変換器とミラーを内蔵することにより、出力マイクロ波のプロファイル制御
とともに、電 子ビームとマイクロ波を分 離してコレクタの 大 型 化・C P D 化を実 現し、
ジャイロトロンの大電力・高効率発振が可能となりました。
Including the mode converter and the mirrors, the electron beam and
microwave are separated. They can control the output wave profile,
and realize the large collector and CPD.Then high power and high
efficiency Gyrotrons become possible.
ミラー/ Mirror
ダイヤモンド窓 / Diamond Window
ジャイロトロンから発振される1MWを超える連続マイクロ波
水冷却
/ Water cooling
を取り出すことが出来る材料として、人工ダイヤモンドが開発
ジャイロトロンの動作原理
されています。
How GYROTRONS Work
電磁波
ダイヤモンドは電磁波の吸収による発熱が小さく、熱伝導性
/ Microwave
にも優 れている為、ダイヤモンド端 部を水 冷 却するだけで
電子銃から射出された電子は、磁力線に巻き付くように旋回し
ジャイロトロンの大電力パワーを取り出すことが出来ます。
ながら電界で加速されます。旋回電子は空胴部へ移動して行く
The artificial diamond was developed as the output
port. It can transmit the continuous high power
につれ、緩やかに増大する外部磁界により回転を速めて、エネ
ダイヤモンド窓 / Diamond window
人工ダイヤモンド
/ Diamond window
microwave from the Gyrotrons. The diamond has
low loss by absorbing the electromagnetic wave,
and superior in thermal conductivity. So, 1MW continous microwave power is possible
ルギーの大部分を回転運動のエネルギーに変え空胴部に入射し
ます。空胴部では電子ビームは空胴の共振周波数とほぼ同じ
角周波数で旋回 ( サイクロトロン運動 ) しながら空胴の横方向
image of Diamond Window cooling
to transmit from the diamond output port by edge cooling of diamond disk.
の電界と相互作用を行い始め、旋回方向に一様に分布していた
電子がある位相に集まって回転 ( バンチング ) するようになります。
エネルギー回収 / CPD(Collector Potential Depression)
バンチングされた電子は、マイクロ波の電界により減速位相に
乗るような条件で大電力の発振を起こします。その後モード変
発振後に残った電子ビームのエネルギーを回収する方法として、
コレクタ電位降下
換器とミラーで整形されたマイクロ波は出力窓から取り出すこ
(CPD)方式があります。
コレクタの電位を空胴と同じ80kVから50kVに下げることに
とが出来ます。
the action of the electric field,and move in gradually
increasing magnetic field towards the cavity.In this motion,
part of energy of the electron motion along the lines of
magnetic field is transformed into the energy of gyration.
従来効率=1000kW/80kV/40A=31%
エネルギー回収
CPD
W/O CPD
２)コレクタ熱損失を2.2MWから1MWへ半減
ミラー
Mirror
絶縁セラミックス
Ceramics
することができます。
collector potential to 50kV by cavity potential 80kV, average of spent
electron beam energy can be reduced, then,
1) Total oscillation efficiency can be increased from 31% to 50%.
W/O CPD efficiency = 1000kW / 80kV / 40A = 31%
CPD efficiency = 1000kW / 50kV / 40A = 50%
resonant frequency of the microwave excited in the cavity
are bunched and decelerated by its transverse electric field.
As a result,the microwave is given the gyration energy by
the bunched electrons and start oscillation.The microwave
14
３)主回路高圧電源の電圧を下げ、
コンパクト化
CPD ( Collector Potential Depression ) is a way to recover the spent
electron beam energy after oscillation at the cavity. To depress the
Electrons that have a cyclotron frequency slightly below a
generated with a cavity mode is converted to wave beam by
the mode converter,and shaped by some mirrors,and outputted
through the output window.
回収後効率=1000kW/50kV/40A=50%
エネルギー回収型ジャイロトロンの概略図
Gyrotron diagrammatic illustration
出力
Power
1.0
100
0.8
80
総合効率
Total Effi.
0.6
0.4
▲▲
▲
▲
60
40
▲▲ ▲
発振効率
Osci. Effi.
0.2
Efficiency (%)
electron beam.Electrons are emitted from a cathode under
1)総合発振効率を31％から50％程度高める
Output Power (MW)
Gyrotrons consists of an electron gun,a cavity resonator,a
mode converter,an output window and a collector,which
require a solenoid magnet to give gyrating motion to
より、発振後の電子ビームの平均エネルギーを下げ、
20
0.0
0
0
10
20
30
40
50
Beam Current (A)
One example of CPD effect
courtesy JAEA
2) Collector loss power can be decreased from 2.2MW to 1MW.
3) Main beam power supply can be down sized.
15
国内外のビッグプロジェクトを支える東芝のジャイロトロン
TOSHIBA GYROTRONs for the big scientific projects in the world
ジャイロトロンの応用例
ジャイロトロン /GYROTRONS
ジャイロトロンのデータシートは製造実績表を表しています。
出力モード
出力電力 (kW)
出力窓 (cm)
Output Power Output Aperture Output Mode
型式
Type
周波数 (GHz)
Frequency
E3955SU
28
500
12
E39200
28
1,000
11.2
重量 (kg)
Weight
全長 (m)
Length
集束用電磁石
Magnet
TEM00
220
1.8
E/M
TEM00
750
2.6
S/C
E3988
77
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
E39101
110/138
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
E39210
154
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
E3980
168
500
14
平坦 /FLAT
640
3.0
S/C
E3998
170
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
E3993
170
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
エネルギーを発生する世界最初の核融合実験炉であり、核融合分野における科学
E39102
170/137
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
の進歩、そして、将来のエネルギー源として大きな一歩になり得るものであり、次期
E39203
303
300
8
TEM00
120
1.7
S/C
GYROTRONS Applications
ITER 計画/ ITER project
ITER計画は、人類初の核融合実験炉を実現しようとする超大型国際プロジェクトで、
2005年にカダラッシュ(仏)にITERの建設サイトが国際合意され、2010年に起工、
2020年のプラズマの初点火を目指して建設が進められています。
ITERは、
実用規模の
「原型炉」
につなげられる予定です。
東芝電子管デバイスのジャイロトロンは、
JAEA殿と長年の共同研究のうえ開発に成功。
E/M:Electron Magnet S/C:Super Conducting Magnet
注 記 : 一覧は研究開発用用途ジャイロトロンの製造実績であり、 一般民生用製品ではありません。
Note : This table is a manufacturing performance of Gyrotron for research and development
applications, not a general consumer product.
c
○ITER
Organization
courtesy JAEA
ITER計画用ECHとして採用が決まっています。
ITER is a large-scale scientific experiment that aims to demonstrate that it is possible to produce commercial energy from fusion.
In 2005, a location for ITER was agreed on the site at Cadarache in Southern France. The construction work on ITER began in 2010
and is expected to come to the First Plasma in 2020. The objective of the ITER project is to gain the knowledge necessary for the
design of the next-stage device : a demonstration fusion power plant. In ITER, scientists will study plasmas under conditions similar
to those expected in a future power plant. ITER will be the first fusion experiment to produce net power.
Toshiba has been developing GYROTRONs in collaboration with JAEA for ITER project in a long period.
Toshiba GYROTRONs will be adopted as ECH sources.
*ITER : International Thermonuclear Experimental Reactor / 国際熱核融合実験炉
*ECH : Electron-Cyclotron Heating / 電子サイクロトロン加熱
https://www.iter.org/
JT-60SA計画/ JT-60SA project
トロイダル磁場コイル
クライオスタット
Toroidal Field Coil
Cryostat
真空容器
Vacuum Vessel
計測設備
ジャイロトロン歴史的製品一覧 /Historical products line up
型式
Type
周波数 (GHz)
Frequency
出力モード
出力電力 (kW)
出力窓 (cm)
Output Power Output Aperture Output Mode
質量 (kg)
Weight
全長 (m)
Length
集束用電磁石
Magnet
E3957
70
16
2.8
TE02
45
1.6
S/C
E3971
110
500
11.6
TEM00
1,400
2.9
S/C
E3972
110
500
11.6
TEM00
620
2.5
S/C
E3990
110
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
E3960
120
500
10.16
TE12.2
190
2.4
S/C
E3970
120
500
10.16
TEM00
270
2.4
S/C
E3974
170
500
11.6
TEM00
640
3.0
S/C
E3976
170
1,000
14
平坦 /FLAT
635
2.9
S/C
E3992
170
1,000
8
TEM00
820
3.1
S/C
E3965
384
1.3
2.8
TE26
33
1.6
S/C
E3973
576
0.8
2
TE26
28
1.6
S/C
E3983
874
0.6
2
TE19
29
1.5
S/C
Measurement System
ポロイダル磁場コイル
JT-60SA計画は、核融合エネルギーの早期実現のために、ITER計画
Poloidal Field Coil
と並行して日本と欧州により共同で進められているプロジェクトです。
高周波加熱装置
Electron-Cyclotron Heating
本研究の目的は、ITER計画の支援研究(臨界条件級のプラズマ
ダイバータ
100秒保持)と原型炉に向けたITERの補完研究(原型炉の運転手法
Diverter
の確立)にあります。
東芝電子管デバイスは、JA-60SAを実現するためのプラズマ加熱用
2周波数ジャイロトロンE39101(110GHz/138GHz)の研究をJAEA殿
Gyrotron
中性粒子ビーム
入射加熱装置(NBI)
Negative Ion Neutral
Beam Injector
と共同で進め、
サイトテストが進められています。
12m
JT-60SA facility outline
courtesy JAEA
JT-60SA is a fusion experiment device designed to support the operation of ITER, and it is a joint international research and
development project involving Japan and Europe. JT-60SA has the objectives of helping ITER quickly identify the plasma
performance (100 seconds), and to identify and explore how to operate fusion power reactor plasmas in the demonstration
electricity-generating power station (DEMO) that should follow ITER.
Toshiba has developed GYROTRON/E39101 in collaboration with JAEA for JT-60SA, and Gyrotron site test has been started at
JAEA.
E/M:Electron Magnet S/C:Super Conducting Magnet
歴史的製品一覧は参考資料データで、 生産は実施していません。 Historical products are for references, and that were discontinued models.
大型ヘリカル装置計画/ LHD project
日本独自のアイデアである
「ヘリオトロン配向」
と呼ばれる閉じ込め磁場で高温・高
密度プラズマの閉じ込め研究が核融合研究所の大型ヘリカル装置で行われています。
本計画では将来のヘリカル型核融合装置を見据えた工学研究が進められており、
東芝電子管デバイスのジャイロトロンE3988/77GHz/1MW管及びE39210/154GHz/
1MW管がECHに使用されています。
The Large Helical Device (LHD) is the world’s largest superconducting helical
device, which employs a heliotron magnetic field originally developed in Japan.
The objectives are to conduct fusion-plasma confinement research in a stedy-state
machine and engineering for helical plasma reactors. Toshiba Gyrotron E3988/
77GHz/1MW and E39210/154GHz/1MW are adopted as ECH sources.
http://www.lhd.nifs.ac.jp/en/home/lhd.html * NIFS : National Instutute for Fusion Science
16
courtesy NIFS
17
イオンポンプ電源 , ケーブル / ION-PUMP POWER SUPPLIES, CABLES
ION-PUMP POWER SUPPLIES
型式
Type
感度 (μA) 出力 (DC kV)
出力端子
Sensitlvity
Output
Output Terminal
重量 (kg)
Weight
外形 (mm)
Dimension
備考
Remarks
電磁石/ FOCUSING ELECTROMAGNETS
イオンポンプ電源の商用電源とプラグ形状は
右表の青色欄より選択可能です。
You can indicate the service voltage and plug shape
from the product line of the blue color columns.
Service Voltage
Plug
Plug Shape
Shape
Type-A
Type-C
W/O
Without plug
100V
120V
220-240V
Type-A
Type-C
Type-A
W/O
W/O
W/O
.....................................
.....................................
VT-69009
....................................
.....................................
....................................
.....................................
VT-69060
....................................
.....................................
....................................
.....................................
VT-69085
....................................
.....................................
....................................
.....................................
VT-69155
....................................
.....................................
....................................
VT-69124
.....................................
....................................
Plug Shape
CABLES
How to specify
?
Cable Length ： “04” = 4m, “10” = 10m
“15” = 15m, “20” = 20m
(4 types of cables are available.)
オイルタンク/ OIL TANKS
STD
kV/
mm
kV/
mm
注記 ： オイルタンクの絶縁油は標準では含まれていません。
Insulation oil does not include.
関連製品 / Related Products
ビームロスモニター/ BEAM LOSS MONITORS
放射線検出器のカタログをご参照下さい。
Please refer to “RADIATION DETECTORS” catalogue.
RELATEDPRODUCTS
VT-61174
注記：上記仕様は代表使用例を表していますので、詳細は別途お問い合わせ下さい。
Since the above-mentioned specification expresses the example of representation use, please ask it separately for details.
L: Liguid cooling FA: Forced Air cooling : stand weight & dimension
■ 生産中止モデル/discontinued model
X-ray Flat Panel Detectors
18
19
%XIIDOR*URYH,/&KLFDJR
7RVKLED(OHFWURQ7XEHV'HYLFHV&R/WG
●
●
+HDGTXDUWHUV
6KLPRLVKLJDPL2WDZDUDVKL
7RFKLJL-DSDQ
7HO)D[
7RN\R2IILFH
25(2PL\D%XLOGLQJ)
0L\DFKRFKRPH2PL\DNX6DLWDPDVKL
6DLWDPD-DSDQ
7HO)D[
7RVKLED$PHULFD(OHFWURQLF&RPSRQHQWV,QF
●
%XIIDOR*URYH,/&KLFDJR
(DVWODNH&RRN5RDG6XLWH
%XIIDOR*URYH86$
7HO)D[
7RVKLED(OHFWURQLFV(XURSH*PE+
●
'XVVHOGRUI+HDG2IILFH
+DQVDDOOHH''XVVHOGRUI*HUPDQ\
7HO)D[
7RVKLED(OHFWURQ'HYLFHV0DWHULDOV
6KDQJKDL&R/WG
●
●
6KDQJKDL+HDG2IILFH
5P6+3OD]D)1R;L]DQJ5RDG0LGGOH
6KDQJKDL&KLQD
7HO)D[
%HLMLQJ2IILFH
/LDQJPDTLDR'LSORPDWLF2IILFH%XLOGLQJ
5RRP%7RZHU(1R'RQJIDQJGRQJOX
&KDR\DQJ'LVWULFW%HLMLQ&KLQD
7HO)D[
3URGXFW'HYHORSPHQW(QJLQHHULQJ'HSDUWPHQW
6KLPRLVKLJDPL2WDZDUDVKL7RFKLJL-DSDQ
KWWSZZZWRVKLEDWHWGFRMS
ᮾⰪ㟁Ꮚ⟶䝕䝞䜲䝇ᰴᘧ఍♫䛾ᮏ♫䛿䚸⎔ቃ䝬䝛䝆䝬䞁䝖䝅䝇䝔䝮㻵㻿㻻㻝㻠㻜㻜㻝䛾ㄆド䜢ྲྀᚓ䛧䛶䛔䜎䛩䚹
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7KHKHDGRIILFHRI7RVKLED(OHFWURQ7XEHV'HYLFHV&R/WGKDVEHHQFHUWLILHGWRPHHWDOOWKHUHTXLUHPHQWVRI(QYLURQPHQWDO0DQDJHPHQW6\VWHP,62
7RVKLED(OHFWURQ7XEHV'HYLFHV&R/WGKDVEHHQFHUWLILHGWRPHHWDOOWKHUHTXLUHPHQWVRI4XDOLW\0DQDJHPHQW6\VWHPV,623URGXFWVFRSHLVUHIHUUHGWRWKH
IROORZLQJ85/KWWSZZZWRVKLEDWHWGFRMSWHWGHQJFRPSDQ\TXDOLW\KWP
7KHLQIRUPDWLRQFRQWDLQHGKHUHLQLVSUHVHQWHGRQO\DVDJXLGHIRUWKHDSSOLFDWLRQRIRXUSURGXFWV1RUHVSRQVLELOLW\LVDVVXPHGE\726+,%$(/(&752178%(6'(9,&(6
&2/7'7(7'IRUDQ\LQIULQJHPHQWVRISDWHQWVRURWKHUULJKWVRIWKHWKLUGSDUWLHVZKLFKPD\UHVXOWIURPLWVXVH1ROLFHQVHLVJUDQWHGE\LPSOLFDWLRQRURWKHUZLVHXQGHU
DQ\SDWHQWRUSDWHQWULJKWVRI7(7'RURWKHUV
7KHLQIRUPDWLRQFRQWDLQHGKHUHLQPD\EHFKDQJHGZLWKRXWSULRUQRWLFH,WLVWKHUHIRUHDGYLVDEOHWRFRQWDFWWR7(7'EHIRUHSURFHVVLQJZLWKWKHGHVLJQRIHTXLSPHQW
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