Brevet FR2353132A1 — publié le 19771223

L'invention concerne un tube à ondes progressives à cavités résonnantes couplées. Le faisceau d'électrons est focalisé par un ensemble d'éléments se répétant périodiquement le long du trajet de celui-ci. Un tel tube à ondes progressives (TOP) comporte une ligne à retard constituée par une série de cavités résonnantes séparées les unes des autres par des parois percées d'ouvertures destinées à leur couplage et au passage du faisceau d'électrons. En raison du diamètre extérieur relativement important de ces cavités, on utilise les parois de celles-ci comme pièces polaires pour obtenir le champ magnétique suffisant au niveau du faisceau. Un TOP à cavités couplées apparat donc comme un empilage d'anneaux aimantés séparés par des disques en matériau magnétique. Cette disposition présente deux inconvénients - d'une part, le flux de fuite entre pièces polaires dans le volume de la cavité est important par rapport au flux utile au niveau du faisceau, ce qui entraîne une augmentation considérable du volume des aimants nécessaires pour l'obtention du flux utile désiré, - d'autre part, la conductibilité thermique des parois réalisées en fer doux est environ cinq fois plus faible que celle de parois qui seraient réalisées en cuivre, ce qui impose une limitation de la puissance moyenne transportée par le faisceau, et donc de la puissance moyenne haute fréquence, pour limiter l'élévation de température consécutive à la dissipation de 11 énergie des électrons interceptés par la ligne. En ce qui concerne la limitation de la puissance d'un TOP (de dimension déterminée), les parois Jouent donc un double role de conduction magnétique et de conduction de la chaleur. Or l'épaisseur des parois varie pratiquement en raison inverse de la fréquence ; cette limitation de puissance est par conséquent de plus en plus importante aux fréquences élevées. L'objet de Invention est un TOP à cavités résonnantes dont la puissance est améliorée en donnant aux parois une meilleure conduction de la chaleur sans diminuer notablement Ja conduction magnétique. L'invention concerne un tube à ondes progressives à cavités couplées, comprenant une ligne à retard, composée par des disques en matériau magnétique alignés parallèlement les uns aux autres le long d'un même axe, lesdits disques, qui constituent la paroi commune à deux cavités voisines, limitées extérieurement par une paroi cylindrique, comportant des ouvertures de couplage entre cavités et une ouverture centrale pour le passage du faisceau d'électrons se propageant, en fonctionnement, suivant cet axe, ledit tube comportant en outre des anneaux magnétiques disposés entre les disques et formant avec ceux-ci des circuits magnétiques dont les disques constituent les pièces polaires, tube caractérisé en ce que le matériau magnétique d'au moins une paroi est remplacé, au moins en un endroit, par un matériau à bonne conductibilité thermique. Le remplacement partiel du matériau magnétique par un autre matériau meilleur conducteur de la chaleur est de nature à améliorer la dissipation thermique, et par conséquent à augmenter la puissance du TOP. On est toutefois limité dans ce remplacement de matériau par la nécessité de conserver une section magnétique suffisante pour éviter la saturation. Le remplacement du matériau magnétique par du matériau à bonne conductibilité thermique peut être réalisé suivant plusieurs géométries : par exemple sous forme circulaire ou radiale, sur toute l'épaisseur ou sur une fraction seulement de l'épaisseur de la paroi. On a trouvé qu'une géométrie avantageuse,pour ce remplacement de matériau, avait la forme d'un secteur annulaire. Cette disposition est de nature à diminuer les composantes radiales du champ magnétique sur l'axe qui ont un effet défocalisant sur le faisceau. De plus lorsque l'on remplace le matériau magnétique sur toute l'épaisseur de la paroi, il est possible de réaliser les ouvertures de couplage des cavités dans le matériau à bonne conductibilité thermique. Les calculs et l'expérience montrent que dans ce cas on réduit le gradient de température introduit par ces ouvertures de couplage sur la périphérie des becs de cavités. Le matériau utilisé comme bon conducteur thermique est le cuivre, mais selon les nécessités on peut en utiliser d'autres. L'invention sera mieux comprise, et d'autres caractéristiques pourront apparaitre, au cours de la description d'une réalisation particulière donnée ci-après à titre d'exemple, avec les figures jointes,parmi lesquelles - la figure t représente la coupe d'une portion de la ligne à retard d'un TOP à cavités résonnantes couplées selon l'art connu - les figures 2 (a) et (b) représentent respectivement les vues de face et en coupe d'une paroi selon l'invention, et - la figure 3 représente schématiquement une coupe d'ensemble d'un TOP à cavités résonnantes couplées réalisées suivant 11 exemple des figures 2 (a) et (b). La figure t montre un empilage d'anneaux î aimantés selon les polarités indiquées, et séparés par des disques 2 en matériau magnétique, ici du fer doux. Ces disques ont en leur centre une ouverture 3 pour le passage du faisceau ; l'épaisseur du disque est largement augmentée autour de cette ouverture de manière à former ce qu'on appelle les becs de cavité 4. Ces cavités 6 sont délimitées extérieurement par des parois cylindriques telles que 10, et latéralement par les disques 2 dont chacun est commun à deux cavités voisines. Des ouvertures 7 pratiquées dans les parois permettent le couplage de ces cavités résonnantes, autour desquelles sont disposés, comme le montre la figure , les anneaux aimantés t. On voit sur les figures 2 et 3 que le fer- doux a été enlevé sur deux secteurs annulaires 8 et 9, et remplacé par du cuivre. Une ouverture de couplage 7 en forme de fente sectorielle est pratiquée dans le cuivre 8. Cette disposition améliore la conductibilité thermique moyenne du disque constituant les parois tout en laissant entre les secteurs assez de fer doux pour conserver une perméabilité magnétique suffisante. De plus, ainsi qu'il a été dit plus haut, d'une part la présence de ces secteurs non magnétiques diminue les composantes radiales du champ magnétique sur l'axe, et d'autre part la disposition des fentes de couplage dans un secteur en cuivre réduit le gradient de température introduit par ces fentes sur la périphérie des becs de cavité 4. On voit que par cette invention, pour un TOP de dimension déterminée, on a diminué les températures atteintes pour une puissance donnée, autrement dit on a augmenté la puissance maximum du tube ou,inversement,on a diminué la dimension, et le poids, du tube nécessaire pour une puissance donnée, ce qui la rend spécialement applicable aux matériels aéroportés. La figure 3 montre,avec les mêmes repères que les figures précédentes, une vue schématique d'ensemble d'un tube à ondes progressives à cavités résonnantes couplées de l'invention. Sur cette figure les parois 2 des cavités 6 du tube sont réalisées comme indiqué dans l'exemple des figures 2 (a) et 2 (b) ; les repères 20 et 30 désignent respectivement le canon et le collecteur entre lesquels, en fonctionnement, se propage le faisceau d'électrons, représenté par la surface couverte de hachures,sous 11 effet de tensions électriques appliquées aux éléments constitutifs du tube, dans les conditions connues de l'art, par des sources non représentées. L'enveloppe à vide dans laquelle a-lieu cette propagation n'a pas été représentée sur la vue schématique de la figure. REYENDICATIONS 1. Tube à ondes progressives à cavités couplées, comprenant ne ligne à retard, composée par des disques en matériau magnétique alignés parallèlement les uns aux autres le long d'un même axe, lesdits disques,qui constituent la paroi commune à deux cavités voisines, limitées extérieurement par une paroi cylindrique, comportant des ouvertures de couplage entre cavités et une ouverture cen trale pour le passage du faisceau d'électrons se propageant, en fonctionnement, suivant cet axe, ledit tube comportant en outre des anneaux magnétiques disposés entre les disques et formant avec ceuxci des circuits magnétiques dont les disques constituent les pièces polaires, tube caractérisé en ce que le matériau magnétique d'au moins une paroi est remplacé, au moins en un endroit, par un matériau à bonne conductibilité thermique. 2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que, à l'endroit ou le matériau magnétique est remplacé, le matériau à bonne conductibilité thermique s'étend d'un côté à l'autre à travers l'épaisseur de la paroi. 3. Tube selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'endroit, où le matériau magnétique est remplacé par le matériau à bonne conductibilité thermique, a une forme de secteur d'anneau circulaire. 4. Tube selon la revendication 2, caractérisé en ce que les ouvertures de couplage sont pratiquées dans le matériau à bonne conductibilité thermique. 5. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que le matériau à bonne conductibilité thermique est du cuivre.