La présente invention concerne un tube à onde progressive comportant une ligne à retard du type en hélice fixée à un fourreau par l'intermédiaire de supports diélectriques en nitrure de bore.
L'invention concerne le domaine des tubes a onde progressive ou TOP ayant une ligne à retard du type en hélice, c'est-a-dire par exemple une ligne à retard en hélice simple, du type "ring and bar", du type "ring and loop"...
Toutefois, pour simplier l'exposé, la ligne à retard sera dans toute la suite assimilée à une hélice simple.
Se référant à la demande antérieure allemande DE-A1-40 14377 déposée le 4 mai 1990 sous priorité américaine du 4 mai 1989, le demandeur a procédé de sa propre initiative à une limitation et présenté des revendications séparées pour l'Allemagne.
La ligne à retard en hélice est placée dans un fourreau cylindrique, généralement métallique, auquel elle est fixée par l'intermédiaire de supports diélectriques.
Pour les tubes à onde progressive fonctionnant à des niveaux de puissance relativement peu élevés, l'hélice et les supports sont assemblés par serrage dans le fourreau ou manchon. L'hélice est en tungstène par exemple et les supports en quarz, alumine, glucine ou nitrure de bore par exemple. Le manchon peut être par exemple en cuivre ou en acier inoxydable.
Pour les tubes à onde progressive fonctionnant à des puissances plus élevées, l'hélice est brasée aux supports diélectriques qui sont brasés au manchon. L'hélice peut alors être en cuivre, ainsi que le manchon, et les supports diélectriques peuvent être en oxyde de béryllium par exemple.
On utilise généralement trois supports diélectriques qui sont régulièrement répartis à 120° l'un de l'autre.
La présente invention se propose de résoudre les problèmes qui apparaissent lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore.
Le nitrure de bore est utilisé car sa conductivité thermique est bonne et sa constante diélectrique faible, de l'ordre de 3 pour le nitrure de bore anisotrope ; cette faible constante diélectrique fait que l'énergie ne se concentre pas dans les supports diélectriques et améliore l'impédance de couplage.
Lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore pour des TOP fonctionnent en continu, on constate qu'on intercepte une fraction importante du courant de cathode, cette fraction pouvant aller jusqu'à 50 % du courant de cathode. De plus, la fraction du courant de cathode qui est interceptée peut varier au cours du temps dans de fortes proportions.
Lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore pour des TOP fonctionnant en impulsions, on observe un courant d'hélice relativement important, qui croît pendant les impulsions, et qui risque d'endommager l'hélice.
Pour résoudre les problèmes qui se posent depuis de nombreuses années lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore, la Demanderesse a d'abord déposé sur les supports diélectriques un matériau légèrement conducteur, tel que le graphite. Ce dépôt de graphite au lieu de résoudre ces problèmes les a accentués.
L'article intitulé "High power, high frequency helix TW" issu de la Conférence Proceedings Military Microwaves'86 passe en revue les différents possibilités pour réaliser des supports d'hélice pour tubes à ondes progressives. Des supports en nitrure de bore se chargent électriquement. On peut les recouvrir d'une fine couche conductrice mais cela introduit des pertes. Des supports réalisés en oxyde de béryllium au lieu du nitrure de bore sont présentés comme le meilleur choix. Mais cette solution présente aussi des inconvénients.
La présente invention permet de résoudre les problèmes liés a l'utilisation de supports diélectriques en nitrure de bore.
La présente invention concerne un tube à onde progressive comportant une ligne à retard du type en hélice, fixée à un fourreau par l'intermédiaire de supports diélectriques en nitrure de bore, et caractérisé en ce que les supports portent une couche de matériau isolant ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur a 1, tel que par exemple l'alumine ou la glucine.
Selon la Demanderesse, les problèmes liés a l'utilisation de supports diélectriques en nitrure de bore sont résolus lorsqu'on revêt ces supports d'une couche de matériau isolant ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur à 1, car les problèmes observés sont dus au fait que le nitrure de bore a un coefficient d'émission secondaire inférieur à 1, dans les conditions où il est utilisé. Ce coefficient d'émission secondaire inférieur à 1 a pour conséquence que les supports diélectriques prennent au cours du temps un potentiel négatif élevé. En conséquence, le faisceau d'électrons est défocalisé, une fraction importante du courant de cathode est interceptée. On observe de ce fait un courant d'hélice qui n'est pas constant et qui peut devenir très important.
D'autre objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent :
Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont par respectées.
La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un tube à onde progressive comportant une ligne à retard du type en hélice.
On a représenté de gauche à droite sur la figure 1, le canon à électrons 1, la ligne à retard du type en hélice 2 qui est fixée dans un fourreau 3, l'entrée RF 4 du tube et sa sortie RF 5, le dispositif de focalisation du faisceau 6 et le collecteur 7.
La figure 2 est une vue en coupe transversale qui montre trois supports diélectriques 8, disposés à 120° l'un de l'autre, et qui assurent la fixation de la ligne à retard du type en hélice 2 au fourreau cylindrique 3.
Ces bâtonnent peuvent avoir diverses sections : rectangulaires, carrées.... ou comme sur la figure 2 de forme sensiblement trapézoïdale.
Selon l'invention, on revêt les supports diélectriques 3 d'une couche de matériau isolant 9 ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur à 1, tel que par exemple l'alumine ou la glucine.
On dépose, par exemple par pulvérisation cathodique, une couche mince d'une épaisseur de 1000 Angströms par exemple.
On constate que dans le mode de réalisation de la figure 2 que trois des quatre faces des supports diélectriques sont recouverts de la couche de matériau isolant 9. Cela facilite le dépôt de la couche de matériau isolant sur les supports sans nuire a l'efficacité de l'invention. Il n'est en effet pas utile que la partie de la section transversale des supports qui se trouve en contact avec le fourreau soit recouverte du matériau isolant 9.