Brevet FR2028156A1 — publié le 19701009

La présente invention concerne les dispositifs à décharge électronique incorporant au moins une cavité résonnante et des moyens pour accorder cette cavité. On sait munir un dispositif à décharge électronique, par 5 exemple un klystron amplificateur à haute puissance, de cavités résonnantes, et on sait faire varier la fréquence de ces cavités au moyen d'éléments plongeurs (pistons) qui sont déplacés dans les cavités pour en changer le volume. Le mouvement des plongeurs dans les cavités est en général un mouvement axial, et il est 10 provoqué par un système vis/écrou. Le volume interne des cavités est vidé avec celui du dispositif, et le mouvement des plongeurs est rendu possible en les accouplant à des soufflets qui sont eux-mêmes scellés hermétiquement à l'enveloppe du dispositif. Pour réduire les pertes d'énergie hors des cavités, il est courant d ' en-15 tourer le plongeur d'un piège du type à gorge dont une partie est constituée par le soufflet. Le soufflet est généralement réalisé en cuivre. On s'est rendu compte que, lors du fonctionnement d'un tel dispositif, certaines parties du soufflet tendent à être portées 20 à une haute température, si bien que le côté du soufflet qui se trouve exposé à l'atmosphère s'oxyde, ce qui peut produire une rupture de paroi entraînant la suppression du vide. Le but de l'invention est de fournir un dispositif à décharge électronique amélioré dans lequel cet inconvénient se trouve 25 évité. A cet effet, l'invention propose, dans un premier de ses aspects, un dispositif à décharge électronique comportant une enveloppe munie d'une cavité résonnante, des moyens d'accord dépla-çables à l'intérieur de la cavité pour l'accorder, ces moyens étant reliés à l'enveloppe par un élément flexible qui peut être 30 infléchi pour permettre le mouvement des dits moyens d'accord sans qu'il y ait rupture de l'étanchéitê de l'enveloppe, les moyens d'accord et l'enveloppe comprenant des surfaces conductrices espacées formant piège à gorge, une partie de ces surfaces formant bouclier et étant disposée devant cet élément flexible 35 pour le protéger dans une large mesure de l'énergie électro-magné-tique. L'élément flexible peut être un diaphragme annulaire 00705 2 2028156 comportant une série d'ondulations concentriques, la partie périphérique du diaphragme étant scellée à l'enveloppe du dispositif, et sa partie interne à une broche reliée au plongeur et supportant le plongeur. Le piège~est formé par une gorge entre le plongeur et une partie de la paroi de l'enveloppe qui va jusque dans le résonateur, le piège se prolongeant à làrrière du plongeur. La partie de la paroi du piège qui est perpendiculaire au plongeur et qui s'étend derrière lui est formée par un autre diaphragme flexible logé entièrement dans l'espace sous vide. La description qui va suivre et les dessins annexés, donnés surtout à titre d'exemples non limitatifs feront mieux comprendre comment l'invention peut être réalisée. Sur les dessins annexés : - la figure 1 représente une coupe partielle d'un dispositif à décharge électronique à cavités multiples selon l'invention - la figure 2 représente en coupe une des cavités résonnantes de la figure 1, à plus grande échelle. Sur la figure 1, est représenté un klystron amplificateur de puissance, 1, ayant une cavité résonnante d'entrée accordable 2, un résonateur de sortie 3, et, entre les deux, un résonateur intermédiaire accordable, 4. Dans un dispositif de ce genre, pour qu'on puisse opérer avec une large bande passante, on utiliserait quatre résonateurs accordables intermédiaires. Le résonateur in-'-.termédiaire 4 est défini par la paroi interne de la section d'enveloppe 5, au centre de laquelle se trouve un espace d'interaction formé par les extrémités des tubes de glissement adjacents 6 et .7. Un prolongement annulaire s'étendant à travers une paroi du résonateur forme une sous cavité 9 abritant un plongeur ou piston 10 qui, quand il est déplacé axialement, peut produire une variation dans la fréquence du résonateur en changeant son volume. Le montage du plongeur 10 sera plus complètement décrit à propos de la figure 2. On voit sur cette figure que le plongeur 10 est monté au centre de la sous cavité 9, de telle sorte qu'il est écarté de sa paroi. L'arrière du plongeur comporte un évidement 11, une partie cylindrique 12 et une broche centrale creuse 13. Le plongeur 10 et la partie 12 peuvent être formés en acier inoxydable revêtu de cuivre. Les parties 12 et 13 sont en contact glissant avec les surfaces extérieure et intérieure d'un manchon 14 disposé axialement et porté par un élément transversal de paroi 15. Une broche 70 00705 3 2028156 filetée 16 coopère avec un filetage 17 dans la partie 13, de telle sorte qu'une rotation de la broche 16 produit un mouvement axial du plongeur 10 dans la sous cavité 9. Pour que le vide, puisse être fait et maintenu dans la sous cavité 9 et pour que cepen-5 dant un mouvement axial du plongeur 10 soit possible, on utilise un-élément flexible tel que le diaphragme annulaire 18, muni d'ondulations concentriques, ce diaphragme étant scellé hermétiquement à sa périphérie interne à l'extrémité de la partie cylindrique 12, et à sa périphérie externe à un élément de paroi 19 de la sous ca-10 vité 9. L'élément 19 est lui aussi scellé de façon étanche à l'extrémité de la sous cavité 9, pour que les éléments d'accord puissent être montés sous forme d'un ensemble. Le diaphragme 18 peut être avantageusement réalisé en cuivre ou en un alliage cuivre-nickel, et du fait qu'il est situé dans une zone ou il n'y a pra-15 tiquement pas de champ H.F., ce diaphragme reste relativement froid au cours du fonctionnement. A une courte distance du diaphragme 18, est disposé un second diaphragme 20 de construction similaire, ce diaphragme étant scellé à la partie 12 du plongeur à sa périphérie interne, et à la paroi 19 de la sous cavité 9 à sa 20 périphérie externe. Le diaphragme 20 diffère du diaphragme 18 en ce qu'il est muni d'un petit trou 21, de telle sorte qu'il ne cous' titue pas une barrière rigoureusement étanche. La mise en court-circuit du plongeur 10 et de la paroi interne de la sous cavité 9 est réalisé au moyen d'un piège à gor- 25 ge interne H.F. d'une longeur de ^ s formé de deux sections de 2 X en série,. La première section est formée par l'espace axial entre la paroi de la sous cavité ^ et le plongeur 10. La seconde section ^ rentrante 11 de ce plongeur, le diaphragme 20 constitu- 4 . . ant une partie de la paroi de la seconde section de piège. 30 Du fait que le diaphragme 20 est situé plus près de la position d'onde A_ qui est à un noeud de courant* ou à un "ventre" 4 ~ de tension, il ne se trouve pas indûment chauffé par les courants H.F. Du fait que le diaphragme 20 est entièrement dans le vide, il n'y a pas de possibilité qu'il s'oxyde lorsqu'il est chauffé lors 35 du fonctionnement du dispositif. Du fait que le diaphragme 18 formant la barrière de vide se trouve situé dans une position où il n'y a pratiquement pas de champ H.F., il ne peut pas être ê-chauffé sauf par conduction à partir du plongeur ; on a découvert 00705 4 2028156 Que dans ces conditions le diaphragme reste à une température inférieure à 100° tout au cours du fonctionnement du dispositif même dans des conditi~ons de surcharge. Le fait de réaliser le piège ^ en deux moitiés, longues _ . 2 chacune de mais avec des impédances caractéristiques diffé- 4 ^ rentes, entraîne un perfectionnement du fait qu'une impédance faible (court-circuit) peut être transformée par une ligne X a haute impédance caractéristique en une très haute impédance, celle-ci pouvant être à son tour transformée par l'intermédiaire d'une ligne X à basse impédance caractéristique en une imp • 4 beaucoup plus faible qu'un court-circuit employant un pièg mal . Cela fait apparaître le fait que la section "piège 2 plongeur d'accord est moins résistive que la partie pleine l'élément d'accord. Il est bien entendu que l'expression "enveloppe" s* comme comprenant la section de paroi 5 et la sous cavité 9 édance e nor-" du de entend 70 00705 5 2028156 REVENDICATIONS !•- On dispositif à décharge électronique comportant une enveloppe munie d'au moins une cavité résonnante, et des moyens d'accord constitués par exemple par un plongeir, déplaçables dans cette cavité pour accorder la cavité résonnante, ces moyens d'ac-5 cord étant reliés à l'enveloppe par un élément flexible qui peut être infléchi pour permettre un mouvement des éléments d'accord sans rompre l'êtanchéité de l'enveloppe, caractérisé en ce que les moyens d'accord et l'enveloppe comprennent des surfaces conductrices espacées formant piège à gorge, une partie de ces sur-10 faces formant bouclier et étant disposée devant le dit élément, flexible pour le protéger de façon substantielle contre le rayonnement électro-magnétique. 2.- Un dispositif selon la revendication I, caractérisé en ce que la dite partie formant bouclier est formée par un second 15 élément flexible reliant les moyens draccord au dispositif, le dit second élément flexible étant disposé au voisinage de la zone dans laquelle se produit un noeud de courant dans le piège. 3.- Un dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piège a essentiellement une forme en U, avec une sur-2B face de la base du U qui est formée par le dit second élément flexible. 4. Un dispositif selon la revendication 3 caractérisé en ce que les deux branches du piège en U sont formées respectivement par un espace entre les moyens d'accord et l'enveloppe et par un 25 rentrant dans les dits moyens d'accord. 5.- Un dispositif à décharge électronique comportant une enveloppe ayant au moins une cavité résonnante et des moyens d'accord déplaçables dans cette cavité, ces moyens d'accord. étant reliés au dispositif par un élément flexible qui peut être inflé- 30 chi pour permettre un mouvement des moyens dTaccord, ces moyens d'accord et ce dispositif comportant des surfaces conductrices espacées formant piège à gorge, une partie des dites surfaces comprenant le dit élément flexible, cet élément se trouvant au voisinage d'une zone dans laquelle se produit un noeud de courant dans 35 le piège. 00705 6 2028156 6.- Un dispositif à décharge électronique comportant au moins une cavité résonnante et des moyens d'accord déplaçables dans la dite cavité, ces moyens d'accord étant reliés au dispositif par deux éléments flexibles sensiblement parallèles qui peuvent être infléchis pour permettre le mouvement des éléments d'accord sans que sait rompu l'étanchéité du dispositif.