Brevet FR2277439A1 — publié le 19760130

La présente invention concerne un dispositif permettant de détecter les ondes électromagnétiques en hyperfréquences. Actuellement, les détecteurs les plus répandus sont des diodes au Germanium ou au Silicium. En particulier, les diodes semiconductrices prévues pour la détection d'ondes en hyperfréquences sont chères car le Germanium ou le Silicium doivent être dopés avec minutie ce qui n'est possible qu'en utilisant des techniques très élaborées. Par ailleurs, on sait que le Niobium est un métal de transition dont oxyde est semiconducteur et des études électrochimiques ont mis en évidence la possibilité de l'utiliser dans des redresseurs de courant en basse fréquence. Un objet de la présente invention consiste à prévoir un dispositif de détection d'ondes en hyperfréquences qui soit beaucoup moins cher que les dispositifs existants. Un autre objet de l'invention consiste à prévoir un dispositif de détection capable de fonctionner correctement dans une large gamme de températures allant de l'ambiante aux températures les plus basses. Suivant une caractéristique de l'invention, il est prévu un dispositif permettant de détecter les ondes électromagnétiques en hyperfréquences qui est constitué par un contact comportant en série un premier métal, un oxyde de ce premier métal et un second métal, ledit premier métal étant un corps appartenant à la colonne Vbis de la classification de Mendéléev, qui comprend le Niobium, le Tantale, le Vanadium et le Protactinium, le second métal étant un métal bon conducteur de l'électricité, et la tension détectée étant recueillie entre ledit premier métal et ledit second métal. D'autres caractéristiques de l'invention apparaitront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins joints, parmi lesquels: la Fig. t montre en coupe un premier exemple de réalisation d'un dispositif suivant l'inventio , dans lequel le premier métal est sous la forme d'un fil, la Fig. 2 montre en coupe une variante de l'exemple de la Fig. 7, et la Fig. 3 montre en coupe un troisième exemple de réalisation, dans lequel le premier métal est sous forme de petites billes. A la Fig. 1, un fil de Niobium 1, dont le diamètre est de préférence inférieur à 0,1 mm, est maintenu rigidement dans une gaine de matière isolante 2, telle que le téflon, à l'intérieur d'un guide d'onde court-circuité 3. Le fil 1 est orienté perpendiculairement aux grands c8tés du guide 3, est équidistant des petits cotés de 3 et se trouve à une distance d'un quart de longueur d'onde du court-circuit 4. Le fil 1 a une extrémité 5 reliée par un contact ohmique au conducteur central d'une prise coaxiale 6 tandis que son autre extrémité 7 est appuyée sur une pastille métallique 8. L'extrémité 7 est en forme de pointe et est oxydée, I'oxydation étant de préférence obtenue naturellement à l'air libre. La pastille métallique 8 repose sur le grand côté de 3 opposé à celui sur lequel la prise 6 est montée, le contact entre 8 et 3 étant un bon contact ohmique.Le métal de la pastille 8 est un métal bon conducteur tel que l'or, le cuivre, le plomb, l'aluminium ou même le niobium, etc. La tension détectée est recueillie entre le conducteur central et l'enveloppe, à la masse, d'un cable coaxial relié à la prise 6. Enfin le fil 1 présente, de préférence, un Z tel que 9 absorbant les contraintes mécaniques dues à l'échauffement en cours de fonctionnement. Le dispositif de la Fig. 1 s'est révélé être très sensible. C'est ainsi qu'on a pu recueillir une tension supérieure au volt, en l'absence de polarisation, dans un champ appliqué de 10 milliwatts de puissance à une fréquence d'environ 9 000 MHz. D'autres essais ont montré que la détection était possible pour des longueurs d'ondes aussi faibles que celles du rouge visible. Enfin, d'autres expériences ont montré que le détecteur de la Fig. 1 fonctionne à toutes températures depuis l'ambiante jusqu'aux plus basses qui puissent être atteintes. A la Fig. 2, le fil de Niobium 10, également de faible diamètre, se termine dans le guide 11 par une boucle 12.Le fil 10 est placé dans une pièce métallique 13, bonne conductrice de l'électricité, dont il est isolé, soit par de l'air, ou notamment en bas de la pièce 13, par une perle de matière isolante 14, par exemple en téflon. La pièce 13 peut être de géométrie de révolution avec une partie inférieure plus large et filetée de manière à pouvoir se visser dans un orifice taraudé du guide 11 et régler ainsi, par vissage, la position de la boucle 12 dans le guide. La partie supérieure de 13 a la forme d'une prise coaxiale dont le conducteur central est relié à une extrémité du fil 10. L'autre extrémité 15 de 10 est appliquée contre la base de 13, l'extrémité 15 étant bien entendu en forme de pointe comme 7.Le milieu ou centre de la boucle 12 doit normalement se trouver à la même distance environ des petits côtés de 11 et à un quart de longueur d'onde du court-circuit 16. Les résultats d'expériences menées avec ce dispositif sont pratiquement les mêmes qu'avec celui de la Fig. 1. Toutefois, il présente, sur ce dernier, l'avantage de permettre un positionnement plus simple et plus précis de la pointe 15 et même un prépositionnement de celle-ci car le réglage peut être fait à l'extérieur du guide sur une surface à accès direct. A la Fig. 3, le fil de Niobium est remplacé par une colonne de billets 17 d'un diamètre au plus égal à quelques dixièmes de millimètres, en Niobium logées à l'intérieur d'un cylindre creux 18 en céramique, le diamètre du logement interne de 78 étant au plus égal à 1 mm environ. Les billes 17 sont oxydées et compressées les unes contre les autres entre deux pièces métalliques 19 et 20 qui peuvent être rapprochées à l'intérieur de 18. Dans l'exemple de la Fig. 3, La pièce 19 est un disque en métal conducteur en bon contact avec le guide par sa base et surmontée d'un téton cylindrique engagé dans le trou de la colonne céramique isolante 18 qui repose sur le disque de 19. La pièce 20 peut êtrc filetée et vissée dans le trou taraudé de 18.De plus, la pièce 20 est isolée des parois du guide 21 et sert de conducteur axial à une prise coaxiale montée sur 21. La position de la colonne de billes 17 est la ms"e que celle du fil 1 dans l'exemple de la Fig. 1. La fabrication des billes de Niobium oxydées peut astre effectuée corme suit: dans une cloche à atmosphère contrée contenant de l'oxygène et de l'hélium, on soumet un fil de Niobium, maintenu rigidement entre deux pièces métalliques, à la décharge d'un condensateur qui fait éclater la partie centrale du fil en une altitude de petits billes convtnablement oxydées dont le diamètre est voisin de celui du fil d'origine. A noter que les bouts de fil restant de chaque coté de la partie éclatée peuvent être utilisés dans l'exemple de la Fig. 1 ou celui de la Fig. 2. Dans les trois exemples de réalisation décrits ci-dessus, on a successivement substitué au Niobium du Tantale et du Vanadium et on a pu constaté que l'on retrouvait les résultats déja obtenus. Il faut noter qu'aux très basses tearpératures, au-dessous de 9,2 degrés absolus, le Niobium devient supraconducteur avec nanifestation de l'effet Josephson. C'est pourquoi l'exemple de réalisation de la Fig. 3 est particuliè remuent intéressant pour auto-détecter les résonnances qui se produisent entre les billes lorsqu'elles sont soumises à un champ hyperfréquentiel. Les mêmes phénomènes peuvent être détectés avec le Tantale et le Vanadium qui deviennent respectivement supraconductcurs au-dessous de 4,4 et 5,3 degrés absolus. REVENDICATIONS 7) Dispositif permettant de détecter les ondes électromagnétiques en hyperfréquences caractérisé en ce qu'il est constitué par un contact comportant, en série, un premier métal, un oxyde de ce premier métal et un second métal, ledit premier métal étant un corps appartenant à la colonne Vbis de la classification de Mkndéléev, qui comprend le Niobium, le Tantale, le Vanadium et le Protactinium, ledit second métal étant un métal bon conducteur de l'électricité, et la tension détectée étant recueillie entre ledit premier métal et ledit second métal. 2) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier métal est sous la forme d'un fil fin se terminant par une pointe oxydée relativement droite qui est appuyée sur une pastille dudit second métal. 3) Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que ledit premier métal est sous la forme d'une colonne de petites billes dont la surface est oxydée, lesdites billes étant compressées les unes contre les autres entre deux pastilles dudit second métal. 4) Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que ledit fil a un diamètre de l'ordre de 0,1 snn ou moins. 5) Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en cc lesdites billes ont un diamètre de l'ordre de 0,1 mm ou moins et que ladite colonne a un diamètre de l'ordre de 1 mi ou moins. 6) Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que ledit second métal est de l'or, du cuivre, de l'aluminium ou du niobium. 7) Procédé de fabrication de billes du premier métal utilisées dans un dispositif suivant l'une des revendications 3, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il consiste à soumettre un fil dudit premier métal, maintenu rigide, au courant de décharge brutal d'un condensateur dans une cloche contenant de l'oxygène et de préférence de l'hélium.