Brevet FR2549953A1 — publié le 19850201

L'invention concerne un montage de cathode destiné à un gyroscope à laser en anneau, et elle a trait plus particulièrement à un montage de cathode à profil bas dans lequel la cathode est encastrée dans le corps du gyroscope. Des gyroscopes classiques à laser en anneau présentent une cavité située à l'intérieur d'un corps plein de gyroscope et formant un trajet en circuit fermé Le gyroscope comporte en outre une cathodes et deux anodes qui communiquent toutes avec la cavité Des moyens convenables sont prévus pour 10 produire une décharge gazeuse entre la cathode et chacune des anodes afin d'engendrer deux faisceaux laser parcourant la cavité en tournant en sens inverse. Des montages connus de cathode pour gyroscope à laser en anneau comprennent un élément de cathode en métal présen15 tant une surface extérieure sensiblement hémisphérique Une bride métallique fait saillie vers l'extérieur à la périphérie du bord inférieur de l'élément de cathode et est généralement destinée à fixer cet élément à une surface supérieure du corps du gyroscope La bride métallique de l'élément de cathode est 20 habituellement fixée au corps en quartz du gyroscope à laser en anneau au moyen d'un joint en indium Le joint métal sur verre présente souvent des défaillances sous l'effet des contraintes engendrées par des variations de température et autres. Par conséquent, ces montages de cathode ont une durée de vie 25 très limitée Un autre problème causé par les montages de cathode connus est la pulvérisation cathodique qui se manifeste par le fait que des atomes sont éjectés de la surface de la cathode lorsqu'une décharge entre la cathode et les anodes provoque un bombardement ionique de la cathode métallique, la 30 pulvérisation apparaissant généralement aux angles vifs de l'élément cathodique, par exemple à proximité de la bride. En outre, étant donné que l'élément à cathode métallique est appliqué sur la surface supérieure du corps du gyroscope à laser en anneau, le montage de la cathode présente un profil 35 haut, ajoutant à la hauteur globale du gyroscope Dans des applications o la dimension du gyroscope doit être minimale, de tels montages connus de cathode sont indésirables. Conformément, à l'invention, les inconvénients des montages de cathode de l'art antérieur dans des gyroscopes à laser en anneau tels que décrits cidessus sont éliminés Le montage de cathode selon l'invention utilise un élément de cathode en métal de dimensions complètes qui est encastré dans un alésage du corps d'un gyroscope à laser en anneau afin de présenter un profil très bas. Dans le montage de cathode selon l'invention, le corps du gyroscope à laser en anneau présente une gorge annu10 laire située au fond de l'alésage, sur sa périphérie La périphérie de l'élément de cathode est plate à son bord inférieur, la bride de l'art antérieur étant supprimée de sorte que le bord inférieur de l'élément de cathode peut être disposé dans la gorge annulaire Un capot est en outre prévu de façon à entourer l'élément de cathode et à être fixé au corps du gyroscope avec lequel il forme un joint L'extrémité supérieure de l'élément de cathode est fixée au capot et est supportée par ce dernier afin que le bord inférieur de l'élément soit suspendu dans la gorge annulaire du corps du gyroscope. La gorge annulaire et la configuration de l'élément de cathode métallique éliminent la pulvérisation au bord de la cathode En outre, étant donné que l'élément de cathode en métal est suspendu au capot, ce qui élimine le joint métal sur verre entre l'élément de cathode et le corps du gyroscope, 25 le montage de cathode selon l'invention présente une durée de vie accrue. L'invention sera décrite plus en détail en regard du dessin annexé à titre d'exemple nullement limitatif et sur lequel: la figure 1 est une vue de dessus avec coupe partielle, d'un gyroscope à laser en anneau comportant le montage de cathode selon l'invention; et la figure 2 est une coupe transversale du montage de cathode suivant la ligne 2-2 de la figure 1. Le gyroscope à laser en anneau, représenté sur la figure 1, comprend un corps 10, qui peut être réalisé en quartz et qui présente une cavité interne 12 formant un trajet en circuit fermé La cavité 12 est de forme polygonale constituée par des tubes amplificateurs sécants 14 à 17 Le gyroscope à laser en anneau comporte deux anodes 18 et 19 communiquant chacune avec un tube amplificateur respectif 14, 16 de la cavité 12 Le gyroscope à laser en anneau comporte également une cathode indiquée globalement en 20 Un alésage 22, descendant dans le corps du gyroscope, établit une communication entre la cathode 20 et la cavité 12 par l'intermédiaire de deux alésages communicants 24 et 26 La cavité 12 contient un ou plusieurs gaz convenant à un fonctionnement laser, par 10 exemple 90 % d'hélium et 10 % de néon, sous une pression de 400 Pa Une source électrique convenable d'excitation peut être connectée entre la cathode 20 et les anodes 18 et 19 pour provoquer une décharge gazeuse entre elles afin de prosuire deux faisceaux laser tournant en sens inverse. Les faisceaux laser tournant en sens inverse sont renvoyés de façon à parcourir le trajet en circuit fermé constitué par le cavité 12 par réflexion sur des miroirs 28-34 placés aux angles de la cavité Lorsque le gyroscope est mis en rotation, la longueur utile du tiajet d'un faisceau est 20 augmentée tandis que celle de l'autre faisceau est diminuée par effet Doppler Une fréquence de battement, proportionnelle à la vitesse de rotation, est produite par l'effet hétérodyne des deux faisceaux, par exemple au moyen d'un prisme associé au miroir 32 La fréquence de battement produit une mire de franges qui est détectée par une photodiode double 36 produisant le signal de sortie du gyroscope Comme montré sur la figure 1, les miroirs 28 et 30 peuvent être des miroirs à diaphragme comportant des éléments respectifs de commande 38 et 40 qui les font vibrer périodiquement dans une direction 30 perpendiculaire à leur face Les miroirs 28 et 30 sont commandés en opposition de phase afin de maintenir constante la longueur du trajet de la cavité 12 Chacun des éléments 38 et 40 de commande des miroirs réagit au signal de sortie d'une photodiode unique 42 associée au miroir 34, la photodiode 35 contrôlant l'intensité des faisceaux laser et transmettant aux miroirs en tremblement un signal de sortie qui maintient les faisceaux au centre du mode Des détails des deux miroirs à tremblement et d'un circuit de commande destiné à maintenir l'opposition de phase sont donnés dans la demande de brevet des Etats-Unis-d'Amérique N 462 548. La cathode 20,qui est représentée en détail sur la figure 2, comprend un élément métallique 44 de cathode de forme sensiblement hémisphérique et creuse et dont la périphérie est plate à son bord inférieur 46 Le corps 10 du gyroscope à laser en anneau présente un alésage 48 descendant d'une surface supérieure 50 dans le corps 10 du gyroscope. Une gorge annulaire 52 est en outre prévue au fond de l'alé10 sage 48, la gorge s'étendant le long de la périphérie de l'alésage et logeant le bord inférieur 46 de l'élément cathodique métallique 44 L'alésage 48 et la gorge annulaire 52 permettent à l'élément de cathode d'être encastré dans le corps du gyroscope Le montage résultant à profil bas de la cathode 15 permet de minimiser la hauteur globale du gyroscope. Le montage de cathode comprend en outre un capot 60 en verre entourant l'élément 44 de cathode et monté à l'aide d'une résine époxy sur la surface supérieure 50 du corps 10 du gyroscope afin qu'un joint soit formé entre eux L'élément 20 métallique 44 de cathode est fixé au capot par un joint 62 en indium et il est supporté par le capot de façon que le bord inférieur 46 de l'élément 44 soit suspendu dans la gorge annulaire 52 La configuration du bord inférieur 46 de l'élément cathodique 44 et de la gorge annulaire 52 dans laquelle 25 cet élément cathodique est suspendu, élimine sensiblement la pulvérisation au bord de la cathode En outre, étant donné que l'élément métallique 44 de cathode n'est pas scellé directement sur le corps 10 en quartz du gyroscope à laser en anneau, la résistance à la fatigue du montage de cathode est sensi30 blement augmentée par rapport à celle des montages de cathode dans lesquels l'élément métallique de la cathode est fixé directement au corps du gyroscope. Le capot 60 présente une ouverture centrale 64 permettant l'établissement d'un contact éléectrique avec l'élément 44 de la cathode Le joint d'indium 62 s'étend entre le capot et l'élément 44, autour de l'ouverture 64 pour assurer une étanchéité efficace. REVENDICATIONS 1 Montage perfectionné de cathode dans un gyroscope à laser en anneau comportant un corps ( 10) qui renferme une cavité ( 12) formant un trajet en circuit fermé, une ca5 thode ( 20) et deux anodes ( 18, 19) communiquant chacune avec la cavité, et des moyens destinés à établir une décharge gazeuse entre la cathode et chacune des anodes pour produire deux faisceaux parcourant la cavité en sens inverse, le montage de cathode étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément métallique ( 4) de cathode présentant un bord inférieur ( 46), une gorge annulaire ( 52) ménagée dans une surface ( 50) du corps du gyroscope et dans laquelle est disposé le bord inférieur de l'élément de cathode, et un capot ( 60) s'étendant autour de l'élément de cathode et fixé au corps du gyroscope de façon à supporter l'élément de cathode. 2 Montage de cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément de cathode est fixé au capot par son extrémité supérieure et est supporté par ce capot afin que le bord inférieur de l'élément de cathode soit sus20 pendu dans la gorge annulaire. 3 Montage de cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface ( 50) du corps du gyroscope présente un alésage ( 48) au fond duquel et à la périphérie duquel la gorge annulaire est formée de façon à être située 25 à l'intérieur du corps du gyroscope. 4 Montage de cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot est fixé au corps du gyroscope de façon qu'un joint étanche soit formé entre eux. Montage de cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot est réalisé en verre et l'élément de cathode est fixé au capot au moyen d'un joint ( 62) en indium. 6 Montage de cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce que le capot présente une ouverture ( 64) 35 permettant d'accéder à l'élément de cathode, et en ce qu'il comporte en outre un joint ( 62), situé entre le capot et l'élément de cathode, et entourant ladite ouverture. 7 Montage de cathode destiné à un gyroscope à laser en anneau comportant un corps ( 10) qui renferme une cavité( 12) formant un trajet en circuit fermé, une cathode ( 20) et deux anodes ( 18, 19), communiquant chacune avec la cavité, ainsi que des moyens destinés à établir une décharge gazeuse entre la cathode et chacune des anodes, pour produire deux faisceaux parcourant la cavité en tournant en sens inverse, le montage de cathode étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément métallique ( 44) de cathode, le corps du gyroscope présentant 10 un alésage ( 48) ménagé dans une surface ( 50) de ce corps, et des moyens étant fixés au corps du gyroscope afin de supporter l'élément de cathode dans l'alésage, l'élément de cathode étant encastré dans le corps du gyroscope afin que le montage de cathode présente un profil bas. 8 Montage de cathode selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément de cathode est suspendu dans ledit alésage à l'aide desdits moyens de support. 9 Montage de cathode selon la revendication 8, caractérisé en ce que les moyens de support forment un capot 20 ( 60) entourant l'élément de cathode et scellé sur le corps du gyroscope. Montage de cathode selon la revendication 7, caractérisé en ce que le corps du gyroscope présente une gorge annulaire ( 52) s'étendant à la périphérie de l'alésage, 25 l'élément de cathode présentant un bord inférieur ( 46) qui est disposé dans cette gorge. 11 -Montage de cathode destiné à un gyroscope à laser en anneau, comportant un corps ( 10) renfermant une cavité ( 12) formant un trajet en circuit fermé, une cathode 30 ( 20) et deux anodes ( 18, 19), communiquant chacune avec la cavité, et des moyens destinés à établir une décharge gazeuse entre la cathode et chacune des anodes pour produire deux faisceaux parcourant ladite cavité en tournant en sens inverse, le montage de cathode étant caractérisé en ce qu'il comporte un élément métallique ( 44) de cathode présentant un bord inférieur ( 46), le corps du gyroscope présentant un alésage ( 48), ménagé dans une surface ( 50) dece corps et comprenant une gorge annulaire ( 52) qui s'étend à la périphérie du fond de l'alésage, le bord inférieur de l'élément de cathode étant disposé dans la gorge afin d'empêcher la pulvérisation de la cathode.