１． マグネトロン（磁電管）

　 昭和29年、静岡大学工学部での2年間での一般教養講義を終えて、いよいよゼミナール講座の選択になりました。機械工学科、化学工学科、電気工学科とその年に新設された電子工学科のなかから希望の学科を選ぶことになった。　新設の電子工学は、マグネトロンの研究室と電子顕微鏡の研究室の２つが新設され、第１期生の人数は、それぞれ20人と制限されていました。マグネトロン研究室は、岡部隆博教授で、マグネトロンを製作するのに必要な各種サイズのガラス管材料、ステムを製作する線材、ガラス加工の酸素ボンベ、真空排気台や、エージング装置などなど多くの機材は、岡部隆博教授の私財が当てられたと記憶しています。

　ゼミナールのテーマは、”6mm波、マグネトロンの試作、発振実験によるマイクロ波確認”を選びました。勿論、ガラス細工、ステム作成、排気作業など全ての作業は、初体験でしたが、これらの作業は、岡部隆博教授と研究室の助手のかたから手ほどきを受けて、実験を進めました。

　試作したマグネトロンを動作させるための大型電磁石の直流電源としては、旧陸軍のトラック用の大型蓄電池を徹夜して初期充電作業をしたのも楽しい思いでとなっています。卒業までに”サンライズ型の共振器”を内蔵する何本のマグネトロン真空管を試作したのか今となっては定かでないのですが、大変な材料費や光熱費を使用しました。試作したマグネトロン真空管の排気作業には、いろいろと試行錯誤をして、何とか排気作業を完了して、排気用のチップを溶断し、試作マグネトロン真空管のタングステン･フィラメントが点灯したときには、思わず”やったー”と声を上げたものです。卒業論文は、試作マグネトロン真空管により6mm波のマイクロ波を発振させて完了しました。　これが私のマグネトロン真空管との出会いです。
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　現在運用されている船舶用のレーダーなどの送信機は、ほとんどがマグネトロン（磁電管）と呼ばれる特殊な真空管を使用して、発生するマイクロ波により運用されています。　もっと身近な例は、”チーンする”と馴染みの日本語となった家庭用の電子レンジﾞの高周波電源にこのマグネトロン真空管が使用されています。

1.1　構造と動作原理

　以下は、”TOSHIBA ELECTRON TUBE HAND BOOK １”ーSpecial Tubeよりの抜粋です。

マグネトロン　構造図

　
　磁界に垂直に張られた電線に電流を流すと、電線にはフレミングの左手の法則にしたがった力が作用しますが、マグネトロンこの様な磁界の作用を利用し、電子の運動を制御して、強力なマイクロ波を発生させるように設計された電子管です。

　　マグネトロン（磁電管）は、その名のように磁気の効果を利用した真空管です。マグネトロンは、上の図に示す如く、中心部に於かれた陰極とその周辺に多くの空洞（マイクロ波共振回路）を有した円形の陽極からなる２極管です。陰極の軸方向に強力な磁界を加えて動作をさせます。ヒター電圧を加えて陰極の温度を上昇させると陰極から熱電子が放出されます。この電子は、陽極電圧の電界による吸引力と磁界の作用による偏向力を受けて、図に示すようなサイクロイドを描きながら陽極に達します。

　このとき陽極空洞全面を通過する電子の荷電により、空洞に共振した高周波振動が誘起されこの振動電圧がさらに電子へ作用して電子の速度に変化を生じさせ、陰極と陽極との空間内の電子の分布に疎密を生ずる。この疎密が空洞への誘導を更に強め、墜には電子密度の大きい部分が恰も自転車のスポークの如き形となって、陰極の周りを一定の速度で回転し、強力な高周波振動が持続されます。マグネトロンの発振周波数は空洞の構造と寸法等によって決定され、特に波長30ｃｍ以下のマイクロ波を容易に得ることが出来ます。

　このようにマグネトロンの発信周波数は管内の内部にある陽極空洞の形状寸法等により決定されますから、出来上がったマグネトロンの多くは、周波数を任意に変えることは出来ませんが、5J26のように特別の工夫をして発信周波数が変えられる様になってるものもある。

　マグネトロンの動作中、陰極からでた電子の一部は陽極に達せず、磁界の作用によって再び陰極に舞い戻るものがあります。この時の電子は、高周波電界によって高速にされていますから、衝突によって陰極の表面温度を高めます。これを電子の逆衝撃現象と呼んでいます。この逆衝突によって陰極温度を高めるエネルギーの量は、マグネトロンの構造よって違いますが、陽極直流入力の5〜10％にも及びます。従って、陽極入力の大小に応じて、動作中にヒーター電圧を下げ、適当な陰極温度に調整しなければなりません。

　このようにして発生したマイクロ波振動は、陽極空洞に結合した回路を通してマグネトロンの外部に導き出されます。この結合回路には、電磁結合（ループ型）と静電結合（スリット型）等があります。出力回路には、周波数と出力に応じて、さらに便利さを考えて同軸型、あるひは導波管型があります。同軸型としては、5J26, 2M40、導波管型としては、
2J42,　2J55　5M36A、6410A等があります。マグネトロンに不可欠な磁界は、普通強い永久磁石を管球の一部として組み込んであり、パッケージ型と呼ばれています。外部より磁界を与えるものはマグネトロンによって磁極片の形状、寸法、間隔、磁界の強さが決まってきます。

１．２　特徴および用途

　マグネトロンは、極めて高能率で他のマイクロ波用真空管に比較して小型で有るにも拘わらず、大きな高周波出力を容易に取り出せる特徴を持っていますので、、従来は主としてパルス発振によるレーダーの送信管として発達してきましたが、最近はパルス用の他に連続発振のマグネトロンが製作され、マイクロ波調理器（電子レンジ）や高周波医療機器に使用されるようになってきました。

	LITTON TYPE-4J50A ﾏｸﾞﾈﾄﾛﾝ
	ＬＩＴＴＯＮ ＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ　ＴＹＰＥｰ4J50Aは、固定周波数が9375 ＭＨｚ、パルス出力電力が250 kWのマグネトロンです。 　TYPEｰ4J50Aは、重量が4.5 ｋｇで強制空冷でCV2284と相当品です。1943。 　JA1SAV　飯田俊明氏の寄贈品ですが、説明によると戦後海上自衛艦として初めて配属された”はるかぜ”に装備された機関砲にFIRE CONTROL用のレーダー装置に使用されたマグネトロンと言うことです。 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；13.8Ｖｘ3.4Ａ 　全長ｘ最大径；150mmｘ190mmφ
	OKI　ELECTRIC １３M75 ﾏｸﾞﾈﾄﾛﾝ
	OKI　ELECTRIC　13M75は、周波数が13.750 ＭＨｚ、45 kWパルス出力の船舶用マグネトロンです。 　 　パルス陽極電圧：12.4 ｋV 　パルス繰り返し周波数：3000　ｐｐｓ 　パルス幅：0.1 μSEC 　石原雅文氏の寄贈品ですが、説明によると海上保安庁の監視艦のレーダー装置に使用されたマグネトロンと言うことです。 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；6.3Ｖｘ2.04Ａ 　全長ｘ最大径；170mmｘ165mmφ
	MICROWAVE ASSOCIATES JAN7521 ﾏｸﾞﾈﾄﾛﾝ 1943
	MICROWAVE ASSOCIATE　JAN7521は、内部空洞共振器を外部の調整シャフト（写真下部）により調整して、周波数を可変できるマグネトロンです。 　同型のJAN6229によると外部調整用シャフトにより周波数範囲が8.9〜9.4 MHｚまで調整可能とのことです。　また、陽極をアース･ポテンシャルにして、マイナスのパルス「電圧を陰極に印可することにより、0.25μsecのパルス出力を700Wが得られます。マグネトロンの平均電力は、0.35Wです。ナイキ I ミサエル誘導装置に使用されていました。 　従って、写真に示すJAN7521も同じ様な目的のマグネトロンと推定されます。しかし、詳細なデターは目下調査中です。 　山肩昭夫氏のご厚意による寄贈品です。 　 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；?Ｖｘ?Ａ 　全長ｘ最大径；140mmｘ52.5mmφ
	RAYTHEON 6177A（RK6177) マグネトロン
	Raytheon　6177A（RK6177)は、円筒形状の内部空洞型マグネトロンで、出力は、BNC接栓付の同軸で、本体の側部に端子板が付いた特殊な形状の マグネトロンです。　周波数は、4,200〜4,300MHｚで出力はCWの１Wです。 　Raytheon　6177A（RK6177)は、クラッシックコンポーネント(株）の櫻澤晟氏の寄贈品です。 　 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；6.3Ｖｘ0.6Ａ 　全長ｘ最大径；80mmｘ41.55mmφ
	RAYTHEON 2J42 マグネトロン
	Raytheon　2J42は、ベースがSwan-Bajonet,small=B9=9.5mmで、SHF/EHF帯（>3GHz）、Xﾊﾞﾝﾄﾞ〜のパルス・マグネトロンです。 　周波数は、9,345〜9,405 ＭＨで出力電力は、７〜１4 ｋWです。ダブル･ストラップ附きの12共振翼構造です。日本国内では、Toshiba, NEC,JRC,TENが製造している。 　”RAYTHEON, JAN-CRP-2J24、SERIAL NO.　DO965G"および”CAUTION MAGNET, KEEP 2” AWAY FROM STEEL IRON OR MAGNET"の表示がある。ベース端子には、破損防止用のベークライト筒のカバーがねじ込みである。 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；6.3Ｖｘ0.6Ａ 　奥行きｘ高さｘ横幅；130mmｘ115mmｘ80mm
	JRC 2J42 マグネトロン
	JRC　2J42は、ベースがSwan-Bajonet,small=B9=9.5mmで、SHF/EHF帯（>3GHz）、Xﾊﾞﾝﾄﾞ〜のパルス・マグネトロンです。 　周波数は、9,345〜9,405 ＭＨで出力電力は、７〜１4 ｋWです。ダブル･ストラップ附きの12共振翼構造です。日本国内では、Toshiba, NEC,TENが製造している。 レーダ用マグネトロンの主流であった 2J42は、ベーンストラップ型陽極を採用してい たほか、2つの磁極（ポールピース）の間に陽極をは さみ、さらにこの磁極を真空外囲器の一部として、管 外の磁石と一体に磁気回路を構成するいわゆるパッケ ージ型でした。各社ともこのパッケージ型の特許も 購入した。 レーダ用マグネトロンの動作周波数は3,000MHz帯 （Sバンド）、5,000MHz帯（Cバンド）、9,000MHz帯 （Xバンド）で、せん頭出力は3kWないし60kW程度で ある。最も広く使用されたのはXバンドの2J42（7kW）シリーズです。 ある。 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；6.3Ｖｘ0.6Ａ 　奥行きｘ高さｘ横幅；130mmｘ115mmｘ80mm
	TEN 2J42 マグネトロン
	TEN　2J42は、ベースがSwan-Bajonet,small=B9=9.5mmで、SHF/EHF帯（>3GHz）、Xﾊﾞﾝﾄﾞ〜のパルス・マグネトロンです。 　周波数は、9,345〜9,405 ＭＨで出力電力は、７〜１4 ｋWです。ダブル･ストラップ附きの12共振翼構造です。日本国内では、Toshiba, NEC,JRC,が製造している。 レーダ用マグネトロンの主流であった 2J42は、ベーンストラップ型陽極を採用してい たほか、2つの磁極（ポールピース）の間に陽極をは さみ、さらにこの磁極を真空外囲器の一部として、管 外の磁石と一体に磁気回路を構成するいわゆるパッケ ージ型でした。各社ともこのパッケージ型の特許も 購入した。 レーダ用マグネトロンの動作周波数は3,000MHz帯 （Sバンド）、5,000MHz帯（Cバンド）、9,000MHz帯 （Xバンド）で、せん頭出力は3kWないし60kW程度で ある。最も広く使用されたのはXバンドの2J42(7kW)シリーズです。 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；6.3Ｖｘ0.6Ａ 　奥行きｘ高さｘ横幅；130mmｘ120mmｘ80mm
	SANYO　 2M217H マグネトロン
	SANYO　2M217Hは、家庭用電子レンジに使用されたマグネトロンです。 　定格は、次の通りです。 Voltage ；4.1KV Standard Type；　K-Configuration 　　　　　　　　　　　　30mm　Antenna 　　　　　　　　　　　　35mm Hole Cntr Output；700〜850W　　　　　　　　　　　　 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；?Ｖｘ?Ａ 　全長ｘ最大径；80mmｘ80mmx120mm
	Matsushita　Electric Industrial ２M78A マグネトロン
	Matsushita　Electric Industrial　2M78Aは、家庭用電子レンジに使用されたマグネトロンです。 　定格は、調査中です。村田信夫氏のご厚意による寄贈品です。 　　　　　　 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；?Ｖｘ?Ａ 　全長ｘ最大径；140mmｘ120mmx145mm
	Panasonic 2M189B-M2C マグネトロン
	Panasonic　2M189B-M2Cは、家庭用電子レンジに使用されたマグネトロンです。 　定格は、調査中です。村田信夫氏のご厚意による寄贈品です。 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；?Ｖｘ?Ａ 　全長ｘ最大径；90mmｘ125mmx130mm
	Matsushita Electric Industrial 2M189 マグネトロン
	Matsushita　Electric Industrial　2M189は、家庭用電子レンジに使用されたマグネトロンです。 　定格は、調査中です。村田信夫氏のご厚意による寄贈品です。 　ﾌｨﾗﾒﾝﾄ電圧ｘ電流；?Ｖｘ?Ａ 　全長ｘ最大径；105mmｘ125mmx125mm

１．３　MICROWAVE ASSOCIATIN JAN521 マグネトロン
　　　
　マグネトロンの発信周波数は、管内の陽極空洞の形状寸法等により決定されますから、出来上がったマグネトロンの多くは、周波数を任意に変えることは出来ませんが、5J26のように特別の工夫をして発信周波数が変えられる様になってるものもある。

　ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ ＡＳＳＯＣＩＡＴＥ　ＪＡＮ 7521は、垂直方向に取り付けられている周波数調整用シャフトにより周波数の微調整ができる。

BNC接栓と下部の周波数調整用シャフト	円形導波管出力フランジ	変換用のマッチング回路

１．４　Toshiba（東芝） 2M172A マグネトロンの解体新書

　電子管史研究会の会員の藤岡清登氏より頂いた「電子レンジ分解記（マグネトロンと電源トランス） 2022.4　藤岡」資料からの抜萃です。対象となった東芝の電子レンジ「ER-533」は、1983年７〜12月製で、Toshiba (東芝）2M172A マグネトロンが使用されていました。この東芝製のER-533型　電子レンジの定格は次の通りです。

　世界中のどこの家庭でも使用されている電子レンジは、アメリカのレイセオン社により､従来のレーダー用のパルス用のマグネトロンから連続波用のマグネトロンが開発されて、1949年に世界初の電子レンジを試作しました。次いで、 アメリカのタッパン社がレストラン、家庭用電子レンジを販売し､その世界中に普及しました。日本では1962年、東芝とシャープが電子レンジの生産を開始しています。

　Toshiba（東芝）の社史では、マグネトロンと電子レンジの開発に関し、
黎明期（1959〜1965）
　1959年、東京芝浦の研究所で、日本最初の電子レンジ（レイセオン社のマグネトロンのコピーした2M20を使用）を開発し、防衛庁に納入し、次いで1969年にはマグネトロン 2M21を使用したビ　ュフェ用の電子レンジが国鉄に採用されています。
飛躍期（1966〜1971）
　この時期にマグネトロンに関するレイセオン社の基本特許の有効期限切れに伴い、日本では東芝に次いで、松下電子、日立製作所､新日本電気が電子レンジ用のマグネトロンの開発製造を　　開始しました。1969年には、日本国内の 電子レンジ販売は、38万台に達し、普及が加速されました。
躍進期（1872〜1983）
　日本メーカーの4社が世界中に電子レンジ用のマグネトロンを供給する状況になり、メーカー間の生き残り競争が激しくなりました。　コストダウン、特性改善の要求に応じるため、 現在のマグネ　トロンの原型と言えるフェライト磁気、横吹冷却機構の2M57を開発し、1983年にはマグネトロンの全てに採用されている10分割アノード構造（従来は12分割）のToshiba（東芝）2M172A マグ　ネトロンを開発しました。

Toshiba　2M172A　マグネトロン

と以上のように解説が記述されています。

東芝の関連会社、東芝ホクト電子株式会社のホームページからマグネトロンの構造図を次に示します。

マグネトロンの構造図

1983年に、日本のGOOD DESIGN　AWARD（グッド･デザイン賞）を受賞した東芝製のER-533型　電子レンジから取り出されたToshiba 2M172Aマグネトロンの解体新書の始まりです。
先ず、東芝製のER-533の配線図を示します。右上のToshiba 2M173A　マグネトロンを見るとプレート電源は、半波整流回路で且つフィラメントにマイナスが接続され、プレ-トとは、接地（アース接続）と隣っています。 一般的に、マグネトロンやクライストロンなど高圧電源を必要とする真空管では、同様な方法を採用しています。

Toshiba (東芝）　ER-533 配線図

東芝製電子レンジ　ER-533より取り出したToshiba　2M172A マグネトロンを各方向から撮影した写真を下記に示します。

Toshiba 2M172A マグネトロン 出力と冷却フィン	Toshiba 2M172A マグネトロン 底部のフィラメント端子と銘板	Toshiba 2M172A マグネトロン 出力とガスケット

上の写真の中央のToshiba 2M172A マグネトロンには底板に銘板および右写真のマグネトロンの出力部のガスケットを下記に示します。出力部のガスケットは、マグネトロンの出力部と電子レンジ本体とのRF接触を良好にするためのに、真鍮の細線を用いて編み上げた弾力性のあるマット状のものです。

Toshiba 2M172A マグネトロン 銘板）	Toshiba 2M172A マグネトロン）のガスケット （外形：38mmΦｘ内径：20mmΦｘ厚さ:1.8mm）

Toshiba 2M172A マグネトロンの定格は次の通りです。

このToshiba 2M172A マグネトロンを解体すると下記のようになります。

Toshiba　2M172A マグネトロンの解体、左から出力上部、本体、冷却、フィラメント端子及び裏蓋（銘板付き）

上の写真の左から2番目の冷却フィン付きのマグネトロン本体は次のように分解できます｡

マグネトロン本体の冷却用フィン（6枚使用）	マグネトロン本体（フィラメントは左端子）

上の右写真のマグネトロン本体の詳細寸法は、次の通りです。マグネトロンの本体重量は、約140グラムあります。

Toshiba（東芝）　2M172A マグネトロンの本体寸法図

次に、電源関係を調べてみますとToshiba　2M172Aの裏蓋を取り除くとマグネｔロン本体のフィラメンの2端子、2ヶのＲＦ用チョークコイル及びTDKの貫通型端子が見えます。

Toshiba　2M172Aの裏蓋取りはずし	マグネトロンのフィラメント端子とチョークコイル

使用されているTDKの貫通型端子は、電子レンジに使用するマグネトロン専用に設計されたHFCシリーズのセラミック型の高電圧供給用の貫通端子です。耐電圧は10 kV、静電容量は0.001μFです。広い周波範囲にわたるノイズ放射を効果的に抑制できて、優れた高周波特性と難燃性（UL94V-1相当）、コンパクトで軽量なのが特徴です。

参考文献
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４．柴田長吉郎､玉井秀昭､田中勤､若松求､「マイクロ波加熱用大電力（500ｋW) マグネトロン」､平成2年､電学論C,110巻６号､pp370〜375
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10. 加藤直也､「高効率と負荷安定性の改善とを実現した電子レンジ用マグネトロン 2M403_E4500」､2015年、東芝レビュー、第52巻第2号､pp52〜58
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１３．岡村總吾、「極超短波磁電管」,電気学会雑誌､69巻 730號、pp258〜261
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