MICROWAVE TUBES...E3732 4.35m Our microwave tubes have played an important role in State-of-the-art scientific project. 最先端科学プロジェクトのキーコンポーネント

MICROWAVE TUBESマイクロ波管

CW KLYSTRONS

PULSED KLYSTRONS

COUPLERS

GYROTRONS

E37324.35m

Our microwave tubeshave played an important role inState-of-the-art scientific project.

最先端科学プロジェクトのキーコンポーネント当社のマイクロ波管

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。

当社は、 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、 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当社のマイクロ波管の開発 ・ 製造に活かされて

います。

当社は、 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。

キヤノンマイクロ波菅ラインナップ表CANON microwave tubes

100MW

10MW

1MW

100kW

10kW

1kW

100W

10W0.1 1 10 100 1000

出力電力Output Power

周波数(GHz)Frequency(GHz)

ＣＷクライストロンＣＷ Klystrons

パルスクライストロンPulsed Klystrons

ジャイロトロンGyrotrons

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未来技術遺産登録盾

・登録番号 ︓ 第00044号（製作年 1994年）・名　　 称 ︓ エネルギー回収型大電力ジャイロトロン

重要科学技術史資料(未来技術遺産)に登録当社のマイクロ波管が

Essential Historical Materials for Science and Technology in JAPAN

-独自の技術による高効率核融合炉用電子管-

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

Register No : 00044 (production in 1994)High Power Gyrotron with energy recovery system-Electron Tubes for a High Performance Fusion Reactor-

OwnerManufacture

: Japan Atomic Energy Agency: Japan Atomic Energy Agency, Toshiba Corporation

Register No : 00143 (production in 2002)508.6MHz, 1.2MW CW KLYSTRON (E3732,T62)-World’s Most Stable and Highest-Power Continuous Wave Klystron-

OwnerManufacture

: High Energy Accelerator Reserch Organization (KEK): KEK, Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd

*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 scienceand technology in Japan.(CHJIT : Center of the History of Japanese Industrial Technology)

・登録番号 ︓ 第00143号（製作年 2002年）・名　　 称 ︓ 508.6MHz, 1.2MW 連続波クライストロン　　　　　 （E3732,T62）

-世界一安定で高出力の連続波クライストロン-

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

Register No : 00144 (production in 1964)

CETD : CANON Electron Tubes & Devices

Travelling Wave Tube for broadcasting (1W50/M4803)-The Electron Tube that Brought Television Transmission to Japan-

OwnerManufacture

: Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd: Toshiba Corporation - Toshiba Electron Tubes & Devices Co., Ltd

・登録番号 ︓ 第00144号（製作年 1964年）・名　　 称 ︓ 放送用進行波管（1W50/M4803)

-日本中にテレビ電波を届けた電子管-

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

1W50/M4803900mm

Microwave tubes have long been used for broadcasting,data communication, various radar systems,medicalaccelerators and industrial applications.Recently,the applications of microwave tubes havebeen expandinginto the advanced scientific fields, such as large scale accelerators and nuclear fusion facilities. Microwavetubes are now becoming widely used as key componentsin these applications. Since we were the first to manufacture electron tubes in Japan in 1915, we have been researching,designingand manufacturing large variety of electron tubes, including microwave tubes.In addition, our technologicalcapacities have grown from the joint research we haveconducted with universities and research institutes insideand outside of Japan.The significant technological know-how we gained hasbeen used advantageously in the development andmanufacture of microwave tubes.We acquired ISO9001 in 1993 and ISO14001 in 1996 asan electron tube factory.We use strict quality control systems throughout theentire process from design to proto-type production,and in our final quality inspection before shipment aswell as in the manufacturing process.This is how our products have earned a reputation forreliability.

4 5

KLYSTRONE37503/1GHz,20MW

KLYSTRONE37333/3GHz,70MW

GYROTRONE39104/137・170GHz,1MW

E39104

マイクロ波管開発の歴史 Development history for microwave tubes

Electrons emitted from the cathode are accelerated bythe electric field between the cathode and anode,andenter the cavity.At this time,depending upon phase ofmicrowave field inputted from a drive circuit,someelectrons are accelerated and some are deaccelerated(velocity modulation).While running the interactionsection with uniform electric field,the faster electrons arereached the slower ones and bunched (density modulation).The electron bunch is gradually emphasized by the self-induced microwave field in middle cavities locatedat appropriate positions.Finally the electron bunch entersinto the output cavity and excites large microwave fieldto it.The amplified microwave is outputted through theoutput window.

■放射光システム

■食品/医療用具滅菌システム ■医療ライナックシステム

microwave generatorマイクロ波発振器/

hot air熱風/

stirrerかくはん器/

waste gas exit排気/

vassel容器/

microwaveマイクロ波/

ドリフトチューブ Drift tube

1955 年に最初のクライストロンの製造に着手して以来、 60 年以上にわたり様々なクライストロンを製造 ・開発

し続けている世界屈指のメーカーです。 クライストロンに必要な電子銃、 空洞、 出力窓そしてコレクタなどは全て

当社で最適設計されたものが使用されています。

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、

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

きます。

X線/ガンマ線x-ray/γ-ray

衝突collisions 高エネルギー電子

high energy electrons

高輝度レーザー光high-intensity laser

We are one of the world’s leading manufactures, and has beenmanufacturing and developing

various klystrons for more than 60 years since the companybegan the first production in 1955.

All the electron guns, cavities, output windows and collectors required for klystrons are all

those optimally designed by CANON Electron Tubes & Devices.

Laser Compton scattering produces x-rays/γ-raysby colliding high-energy electrons and high-intensitylaser. The smaller accelerators are realized, and itcan be applied portable systems for measuring andinspections.

One example of the portable system

KLYSTRONKLYSTRONKLYSTRONクライストロン

クライストロンの動作原理How KLYSTRONS Work

クライストロンの応用例KLYSTRONS Applications

synchrotron orbital radiation system

food/medical tools sterilization system medical linac system

rain fall radar system■雨量レーダーシステム

Laser-Comptom Scattering Source■レーザーコンプトン散乱システム

microwave drying/heating system■乾燥/加熱システム

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KLYSTRONs for the big scientific projects in the worldクライストロン国内外のビッグプロジェクトを支える

大型陽子加速器計画　Proton Accelerator project

courtesy J-PARC

ハドロン実験施設物質・生命科学実験施設/MLF

3GeVシンクロトロン

Synchrotron(RCS)

50GeVシンクロトロンSynchrotron(MR)

リニアック

/Linac

J-PARC consists of world-class proton accelerators and the experimental facilities to usein cutting-edge research across a wide range of scientific fields, such as fundamentalnuclear and particle physics, materials and life science, and nuclear technology. Our RFsources, 324MHz and 972MHz Klystrons(totally 50 sockets), are making contributionsto the proton accelerator operation.

(J-PARC : Japan Proton Accelerator Research Comlex)note : more details http://j-parc.jp/en/message.html

J-PARCは世界最高レベルの陽子加速器と実験施設からなり、素粒子物理、原子核物理、物質化学、生命科学、原子力など幅広い分野の最先端研究を行うための施設です。当社は、324MHz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。

「J-PARC」 in Japan

エネルギー回収型加速器計画　ERL project

(ERL : Energy Recovery Linac)ERL projects are now under developing at the advanced laboratories in the world. We have developed the 1.3GHz/300kW/CW klystron E37750 as the injectorRF sources and 1.3GHz/25kW/CW klystron E3750 as the main linac RF sources for the first time in the world.

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。当社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。

「European XFEL」 in Germany欧州の自由電子レーザ計画(European-XFEL)はドイツのハンブルクで建設が進められている世界最長の直線型超電導加速器で、2017年9月に完成式典が開催、近くユーザ運転が開始される予定です。当社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、2014年初めに全数の納入が完了。将来にわたり本施設の運転を支えて行きます。The European-XFEL project is under construction in Hamburg Germany as thelongest linear type superconducting accelerator in the world. The inaugurateceremony was held in Sep/2017 and user operations will start soon.We succeeded in developing the horizontal multi-beam klystorn E3736 for thefirst time in the world in 2008, and completed all the delivery in early 2014.We support the stable operation of this facility for the future.

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PAL-XFEL is a 0.1nm hard X-ray FEL facility consisting of a 10-GeV S-band accelerator.The first FEL lasing at 0.5nm was observed on June 2016 and the user operationwas started at the beginning of 2017. Our world record 80MW klystron E37320 will be underpinned PAL-XFEL operationin the future.

PAL-XFEL計画は、10GeVのSバンド加速器により構成された波長0.1nmの硬X線自由電子レーザ施設です。2016年6月には最初の0.5nmの発振が観察され、2017年初頭よりユーザ運転が開始されました。当社の世界最高出力80MWクライストロンE37320は、将来にわたりPAL-XFELの運転を支えて行きます。

「PAL-XFEL」 in Korea

The European Spallation Source (ESS) is one of the largest Neutron Scatteringexperimental facility being built in Sweden Lund area.The superconducting accelerator is selected and the first neutron beam operationwill be planned in 2019. We have successfully completed the first prototyping in 2015 and massproductionof 704MHz klystron was started.

The SuperKEKB project is to discover new physics beyond the Standard Model by 40times great upgrading the KEKB electron-positron collider.Our klystron E3730A and E3732 are used as RF sources to accelerate the particle. (KEK : The High Energy Accelerator Research Organization)

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。当社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。

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。当社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。

BEPC II is a two -ring e+e- collider with two storage rings and was upgraded up to2.1GeV beam energy for the physics experiments. And also, BEPC II can operate as aSOR by only accelerating electrons .Our klystrons E3730A are used as RF sources to accelerate the particle.(BEPC : Beijing Electron Positron Collider)

MAX-IVは、第3世代型高輝度放射光施設で、スウェーデンのルンドで稼働が開始されました。本施設は、硬X線用の3GeV蓄積リングと軟X線/UV用の1.5GeVの蓄積リング、及び蓄積リングにエネルギーを供給する直線加速器からなります。この直線加速器部とRF電子銃には、総計22式の当社のSバンドクライストロンが使われ高安定のRF源として施設を支えています。

The MAX-IV Laboratory is a third generation of high brightness Synchrotron LightSource in Lund, Sweden. The facility consists of a 3 GeV storage ring for hard x-ray,a 1.5 GeV storage ring for soft x-ray/UV, and a linear accelerator that serves as afull-energy injector to the rings. All S-band RF power to the stable operation of 3GeV Linac and two RF guns are delivery by 22 pieces Our klystrons.

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。当社のクライストロン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。

SSRF is a third-generation of synchrotron radiation light source, and storagering is 3.5GeV, which is the highest value in the medium-energy light source. SSRF can operate not only for soft X-ray region, but also high brilliancehard X-ray region.Our klystrons E37302 are used as RF sources to accelerate the particle. (SSRF : Shanghai Synchrotron Radiation Facility)

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。当社のクライストロン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。

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.Our klystrons E3712 have been operating for a long period of time andlong lifetime klystrons are contributed for the stable operations .(PLS : Pohang Light Source)

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。当社のクライストロン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。

The SPring-8 is a third generation of Synchrotron Light Source of a worldtop class brightness with about 50 beam lines which are using as spectrometers, scattering experiments and crystallography and so on.Our klystron E3712 and E3732 are used as RF sources to accelerate the particle.(SPring-8 : Super Photon RING-8 GeV)

「ESS Project」 in Sweden Super KEKB in Japan

BEPC-II in China

MAX-IV in Sweden

SPring-8 in Japan

SSRF in China

PLS-II in Korea

courtesy ESS

courtesy European-XFEL

courtesy KEK courtesy RIKEN

The SPring-8 XFEL Project between RIKEN and JASRI, called “ SACLA ”, achieved its firstX-ray laser oscillation on June 2011. We are the only manufacturer worldwide for theL,S and C-band klystrons (totally 70 sockets) and proved stable operations.

(SACLA : SPring-8 Angstrom Compact free electron Laser)note : more details http://xfel.riken.jp/eng/index.html

「SACLA」 in Japan

courtesy RIKEN

courtesy PSI

courtesy PAL

courtesy MAX-LABcourtesy PAL

courtesy SSRF

courtesy IHEP

The construction for SwissFEL project has been progressing at PSI site in Switzerlandand held its inauguration ceremony in Dec. 2016. And the first user operation will beplanned in 2017.We are an only manufacturer for high duty C-band klystrons E37212 and will maintainthe Linac stable operation in the future.(PSI : Paul Scherrer Institute)

「SwissFEL」 in Switzerland

世界のX線自由電子レーザ計画　XFEL project in the world

世界の加速器計画 / Accelerator project in the world

(ILC : International Linear Collider)

国際リニアコライダ計画　ILC project

note : more details http://www.linearcollider.org/

The ILC(International Linear Collider) will give physicists a new cosmic doorway to explore energyregimes.ILC will answer these questions about what the universe is made of and provide exciting newinsights into how it works. We have been developing RF components for this 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。当社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、将来にわた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。

ILC/Form One

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3種類のRF源(Ｌ、Ｓ、Ｃバンド70本が使用されています）を全て供給できるのは世界的に当社のみで、その高安定動作によりSACLAの運転を支えています。

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建設が進められています。当社は、ESS向けのプロト管の開発に2015年にいち早く完了し、７０４ＭＨｚクライストロンの量産製造を開始しました。

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12月に完成式典が執り行われ、2017年のユーザ運転を目指して調整が進められています。当社は大出力/高繰返しのCバンドクライストロンE37212を供給できる唯一のメーカとして、将来にわたりSwissFELの運転を支えて行きます。

E373101.5m

E372021.4m

E37340.6m

E37721.0m

Long PULSED KLYSTRONsCW KLYSTRONs

PULSED KLYSTRONs

E37619 with accessories(klystron:4650mm, with accessories:5140mm)

E372121.5m

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

クライストロンの外観Overview of KLYSTRONS

E37742.57m

E37121.9m

E3736H2.3m

(include oil-tank/X-ray shield)

E3768I2.0m

10 11

E37324.35m

■ARES空胴とカップラーE4268/E42107/E4274の結合例

■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 superconductivecavities and couplers E42111

The joint example of an ARES cavity and couplers E4268/E42107/E4274

■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

coupler E42101カップラー/

E4268703mm

E4278408mm

当社は、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。 形状や冷却構造をご指定いただければ、 カップラー構造をご提案いたします。We have a lot of experiences in designing and manufacturing of high power input couplers and RFwindows that meet your requirements. In a joint effort with High Energy Accelerator ResearchOrganization(KEK), We have developed a wide variety of input couplers and RF windows that cantransmit high amount of power. We will propose a coupler structure by designating the shape and cooling structure.

E42111688mm

coupler E42111カップラー/

coupler E4268/E42107カップラー/

ARES cavityARES空胴/

courtesy KEK (@KEK-B)

courtesy KEK (@STF)

courtesy KEK (@cERL)

結合空胴減衰器/coupling cavity damper E4274

COUPLERS

E4271/E42110 508.6 350kW 152D coaxial 152D coaxial L 15 377CWE42128 704 1.2MW coaxial coaxial L 10 3123.6msec

E42135 322 10kW coaxial coaxial FA 10 532CW

E4278 805 550kW coaxial coaxial FA 10 4081.3msec

VT-63423,A 5,712 7MW WR187 WR187 L 6 2044VT-63423 5,712 25MW WR187 WR187 - 6 2042.5

E4258 2,856 40MW WR284 WR284 L 10 3214E4295 2,856 5MW UG-53/U UG-53/U L 10 30515

324E4277 400kW WX-152D ICF203 L 60 1,230620

E4279 972 350kW WX-120D WX-120D FA 8 153620

カップラー/COUPLERS

500.1E4262 300kW CW WR1500 ICF203 L,FA 50 708508.6E4263 300kW CW WR1500 ICF203 L,FA 50 990508.9E4268 800kW CW WR1500 ICF203 L,FA 50 703508.9E42107 800kW CW WR1500 ICF203 L,FA 55 765508.9E4274 40kW CW ICF203 WX-120D L 30 820714E4253 50kW CW WR1500 ICF152 L,FA 40 650

- 750coaxial 25E42109 1,300 20kW CW WR650

1,300E42101 1MW 1.5msec WR650 25 607coaxial C1,300E42130 1MW 1.5msec WR650 25 607coaxial C

E42100 WR6501,300 1MW/500kW 400 /1.3msec coaxial 25 730CL,FA 603coaxial 13E42111 1,300 CW WR650300kW

WX-152D WX-77D L 70 819620324 400kWE4294

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.

WINDOWS

COUPLERCOUPLERCOUPLERカップラー

カップラーの応用例COUPLERS Applications

カップラーの外観Overview of COUPLERS

E4262708mm

E42771,230mm

E4294819mm

E42101607mm

cold part warm part cold partE42109266mm

12 13

ミラーMirror

CPD W/O CPD

絶縁セラミックスCeramics

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。ここでは、その幾つかの要素技術につき紹介します。

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・CPD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。

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されています。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。

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(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に下げることにより、発振後の電子ビームの平均エネルギーを下げ、1)総合発振効率を31％から50％程度高める　　従来効率=1000kW/80kV/40A=31%　　回収後効率=1000kW/50kV/40A=50%２)コレクタ熱損失を2.2MWから1MWへ半減３)主回路高圧電源の電圧を下げ、コンパクト化することができます。

ダイヤモンド窓 / Diamond Window

モード変換器とミラー / Mode Converter and Mirrors

Gyrotrons consists of an electron gun,a cavity resonator,amode converter,an output window and a collector,whichrequire a solenoid magnet to give gyrating motion toelectron beam.Electrons are emitted from a cathode underthe action of the electric field,and move in graduallyincreasing magnetic field towards the cavity.In this motion,part of energy of the electron motion along the lines ofmagnetic field is transformed into the energy of gyration.Electrons that have a cyclotron frequency slightly below aresonant 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 bythe bunched electrons and start oscillation.The microwavegenerated with a cavity mode is converted to wave beam bythe mode converter,and shaped by some mirrors,andoutputted through the output window.

Gyrotrons can be operated stably with its unique and a state-of-the-art technologies.

Including the mode converter and the mirrors, the electron beam and microwave are separated. They can control the output wave profile, andrealize the large collector and CPD.Then high power and high efficiency Gyrotrons become possible.

The artificial diamond was developed as the outputport. It can transmit the continuous high powermicrowave from the Gyrotrons. The diamond haslow loss by absorbing the electromagnetic wave,and superior in thermal conductivity. So, 1MW continous microwave power is possibleto transmit from the diamond output port by edge cooling of diamond disk.

CPD ( Collector Potential Depression ) is a way to recover the spentelectron beam energy after oscillation at the cavity. To depress thecollector potential to 50kV by cavity potential 80kV, average of spentelectron 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%2) Collector loss power can be decreased from 2.2MW to 1MW.3) Main beam power supply can be down sized.

当社は、 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製造 ・ 開発しています。とりわけ、 量子科学技術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、 当社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。

We have developed various gyrotrons for fusion plasma heating and measurements,in collaborationwith some research institutes,especially QST. 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 developedthe first CPD(Collector Potential Depression) gyrotrons in the world(1994). This improvement dramaticallyincreased the efficiency to approx. 50% from the previous level of about 30%,by recovering the spent electron beam energy.

(note) 量子科学技術研究開発機構 / QST: Quantum and Radiological Science and Technology

QST(Quantum and Radiological Science and Technology)量子科学技術研究開発機構

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。

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。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とが出来ます。

ジャイロトロンの動作原理How GYROTRONS Work

ジャイロトロンの要素技術GYROTRONS Technologies

エネルギー回収 / CPD(Collector Potential Depression)

ミラー/ Mirror

ダイヤモンド窓 / Diamond window

image of Diamond Window cooling

水冷却

電磁波

人工ダイヤモンド

/ Water cooling

/ Microwave

/ Diamond window

エネルギー回収型ジャイロトロンの概略図

エネルギー回収

Gyrotron diagrammatic illustration

courtesy QST

▲▲ ▲ ▲▲ ▲▲

Power

Total Effi.

Osci. Effi.

出力

総合効率

発振効率

00.0

0.2

0.4

0.6

0.8

1.0

0

20

40

60

80

100

10 20 30 40 50Beam Current (A)

One example of CPD effect

Out

put P

ower

(MW

)

Effic

ienc

y (%

)

GYROTRONGYROTRONGYROTRONジャイロトロン

1514

Our GYROTRONs for the big scientific projects in the world

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 2025. The objective of the ITER project is to gain the knowledge necessary for thedesign of the next-stage device : a demonstration fusion power plant. In ITER, scientists will study plasmas under conditions similarto those expected in a future power plant. ITER will be the first fusion experiment to produce net power.We have been developing GYROTRONs in collaboration with QST for ITER project in a long period.We started the GYROTORON production for ECH sources and 1st and 2nd production were completed at the beginning of 2017.*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/

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、2025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「原型炉」につなげられる予定です。当社のジャイロトロンは、QST殿と長年の共同研究のうえ開発に成功。ITER計画用ECHとして製造を開始。2017年初頭に1,2号機を完成出荷しました。

ジャイロトロンの応用例GYROTRONS Applications

ジャイロトロンの外観Overview of GYROTRONS

ITER 計画/ ITER project

JT-60SA projectJT-60SA計画/

12m

○ITER Organizationccourtesy QST

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。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(原型炉の運転手法の確立)にあります。当社は、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QST殿と共同で進め、サイトテストが進められています。

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、当社のジャイロトロンE3988/77GHz/1MW管及びE39210/154GHz/1MW管がECHに使用されています。

JT-60SA is a fusion experiment device designed to support the operation of ITER, and it is a joint international research and developmentproject 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.We have developed GYROTRON/E39101 in collaboration with QST for JT-60SA, and Gyrotron site test has been started at QST.

The Large Helical Device (LHD) is the world’s largest superconducting helicaldevice, which employs a heliotron magnetic field originally developed in Japan.The objectives are to conduct fusion-plasma confinement research in a stedy-statemachine and engineering for helical plasma reactors. Our Gyrotron E3988/77GHz/1MW and E39210/154GHz/1MW are adopted as ECH sources.http://www.lhd.nifs.ac.jp/en/home/lhd.html

大型ヘリカル装置計画/ LHD project

真空容器Vacuum Vessel

計測設備Measurement System

ダイバータDiverter

クライオスタットCryostat

トロイダル磁場コイルToroidal Field Coil

ポロイダル磁場コイルPoloidal Field Coil

高周波加熱装置Electron-Cyclotron Heating

中性粒子ビーム入射加熱装置(NBI)Negative Ion NeutralBeam Injector

Gyrotron

JT-60SA facility outlinecourtesy QST

courtesy NIFS* NIFS : National Instutute for Fusion Science

型式Type

周波数 (GHz)Frequency

出力電力 (kW)Output Power

出力モードOutput Mode

質量 (kg)Weight

全長 (m)Length

集束用電磁石MagnetOutput Aperture

出力窓 (cm)

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

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

/ Historical products line upジャイロトロン歴史的製品一覧

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

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.E/M:Electron Magnet S/C:Super Conducting Magnet

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。

型式Type

周波数 (GHz)Frequency

出力電力 (kW)Output Power

出力モードOutput Mode

重量 (kg)Weight

全長 (m)Length

集束用電磁石MagnetOutput Aperture

出力窓 (cm)

E3955SU 28 500 12 TEM00 220 1.8 E/M

E39200 28 1,000 11.2 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

E3998 170 1,000 8 TEM00 820 3.1 S/C

E39102 170/137 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

E3993 170 1,000 8 TEM00 820 3.1 S/C

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.

E/M:Electron Magnet S/C:Super Conducting Magnet

E39203 303 300 8 TEM00 120 1.7 S/C

E39104 170/137 1,000 8 TEM00 820 3.1 S/C

当社のジャイロトロン国内外のビッグプロジェクトを支える

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関連製品 /Related Products

Other products lineup

放射線検出器のカタログをご参照下さい。

ビームロスモニター/BEAM LOSS MONITORS

Please refer to “RADIATION DETECTORS” catalogue.

RELA

TED

PROD

UCTS

VT-61174

OIL TANKSオイルタンク/

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.

STD kV/ mm

kV/ mm

CABLESHow to specify ?

“04” = 4m, “10” = 10m“15” = 15m, “20” = 20m(4 types of cables are available.)

Cable Length　：

イオンポンプ電源 , ケーブル / ION-PUMP POWER SUPPLIES, CABLES

電磁石/FOCUSING ELECTROMAGNETS

■ 生産中止モデル/discontinued modelL: Liguid cooling FA: Forced Air cooling : stand weight & dimension

Since the above-mentioned specification expresses the example of representation use, please ask it separately for details. 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。

ION-PUMP POWER SUPPLIES型式Type

感度 (μA)Sensitivity

出力 (DC kV)Output

出力端子Output Terminal

重量 (kg)Weight

メータリレーMeter Relay

外形 (mm)Dimension

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。

Please indicate the service voltage andplug shape from the product line of theblue colored columns.

VT-69239-H

Plug Shape

VT-69240-H

VT-69240-S

Service Voltage

Type-A

100V

Type-A

120V

Type-O

220V

Type-SE

220V

Type-SE

230VVT-69240-S

ACCESSORIESACCESSORIESACCESSORIESアクセサリ

X-ray Flat Panel Detectors

18 19

1811-KF(MT)-0.2K

・The information contained herein is presented only as a guide for the application of our products. No responsibility is assumed by CANON ELECTRON TUBES & DEVICES CO., LTD.(CETD) for any infringements of patents or other rights of the third parties which may result from its use. No license is granted by implication or otherwise under any patent or patent rights of CETD or others.・The information contained herein may be changed without prior notice. It is therefore, advisable to contact to CETD before processing with the design of equipment incorporating this product.

Sales Department1385 Shimoishigami, Otawara-shi, Tochigi 324-8550, JapanTel: +81-287-26-6666 Fax: +81-287-26-6060https://etd.canon