Brevet FR2548827A1 — publié le 19850111

PROCEDE D'ASSEMBLAGE D'UN SOLENOIDE DE FOCALISATION ET D'UN FLASQUE MTALLIQUE, ET DISPOSITIF DE FOCALISATION AINSI OBTENU La présente invention concerne un procédé d'assemblage d'un solénoïde de focalisation et d'un flasque métallique. Elle concerne également les dispositifs de focalisation ainsi obtenus. Dans certains tubes hyperfréquencc- tels que par exemple les tubes à onde progressives la focalisation du faisceau d'électrons le long de l'axe du tube est parfois réalisée par scbienolde. Ce type de focalisation permet d'obtenir, par exemple, un tube à onde progressive ayant une puissance moyenne ou une puissance crete plus élevée que celle que lon peut obtenir lorsque la focalisation est réalisée par des aimants permanents alternés. La focalisation du faisceau d'électrons le long de l'axe du tube est en fait réalisée par plusieurs solénoïdes, en série du point de vue électrique. Chaque solénoïde est en contact avec au moins un flasque métallique, généralement en cuivre, qui sert à refroidir le solénoïde. Pour cela, chaque flasque porte généralement des canalisations où circule un fluide. L'assemblage du focalisateur et du flasque métallique doit assurer à la fois l'isolement électrique et la conductibilité thermique. L'assemblage du focalisateur et du flasque qui est utilisé selon l'art antérieur va être décrit en se référant à la figure 1. Sur la figure 1, on a représenté, de façon schematique, vus en coupe transversale, un solénoïde de focalisation I et un flasque 2. Le solénoïde et le flasque ont généralement sensiblement la foeme d'un cylindre ayant pour axe l'axe OO' du tube et muni d'un trou central dans lequel est placé le tube dont on veut focaliser le faisceau d'electrons selon l'axe OO'. Ils peuvent bien entendu avoir d'autres for mes. Selon l'art antérieur, on introduit entre le solénolde et le flasque une feuille d'isolant organique 3 tel que du papier mylar ou du kapton (marques déposées), ou du papier verre mica. Cette feuille d'isolant est collée au flasque et au solénoïde. Le problème qui se pose- est que l'assemblage ainsi réalisé présente une mauvaise conductibilité thermique. Le solénoïde, qui est réalisé par une bande ou un fil, en cuivre ou en aluminium, par exemple, a sa température qui augmente, lorsqu'il est utilisé pour la focalisation d'un tube de puissance élevée. Le dispositif de focalisation ainsi obtenu n'est donc pas très fiable. De plus, il consomme trop de puissance car sa résistance augmente lorsque sa température augmente La présente invention permet de résoudre de façon simple et efficace le problème précédemment énoncé. Selon la revendication 1, la présente invention concerne un procédé d'assemblage d'un solénoïde de focalisation et d'un flasque métallique, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - 10) on dépose au chalumeau à plasma de l'alumine ou de l'oxyde de magnésium à la surface du flasque que l'on veut mettre en contact avec le solénoïde; - 20) on colle le solénoïde à la surface du flasque recouverte d'alumine ou d'oxyde de magnésium. Le procédé selon la revendication 1 permet d'obtenir un dispositif de focalisation bien plus fiable que celui de l'art antérieur et qui consomme une puissance sensiblement constante. L'assemblage qui est réalisé entre le solénoïde et le flasque présente en effet une conductibilité thermique très élevée j de 20 à 50 fois supérieure à celle obtenue selon l'art antérieur. Cette amélioration de la conductibilite thermique n'est pas due simplement au remplacement d'un isolant organique par un isolant minéral, tel que l'alumine ou l'oxyde de magnésium, dont la conductibilité thermique est très élevée. Il faut noter que l'alumine ou l'oxyde de magnésium est déposé sur le flasque au chalumeau à plasma et de ce fait: - l'alumine ou l'oxyde de magnésium adhère parfaitement au flasque, donc la résistance thermique entre le flasque et la couche d'isolant électrique qui le recouvre est très faible;; - en surface, le dépôt d'alumine ou d'oxyde de magnésium n'est pas lisse mais rugueux. Grâce à ces rugosités, la colle qui sert à fixer le focalisateur au flasque recouvert d'alumine ou d'oxyde de magnésium adhère très bien et assure un très bon contact thermique entre le flasque et le focaliseur. Les caractéristiques de l'invention - dépôt au chalumeau à plasma, alumine ou oxyde de magnésium colle dans les insterstices renforcement mutuellement leurs effets de sorte qu'un nouveau résultat thermique - très bon refroidissement des solénoïdes - est atteint simplement On peut signaler notamment que si l'on utilisait des flasques en aluminium recouverts d'alumine par anodisation, il faudrait sabier les flasques pour que la colle y adhère et que cela nécessiterait donc une étape supplémentaire pour obtenir des résultats du même ordre. D'autres 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 - la figure I, une vue en coupe transversale montrant de façon schématique le solénoïde, le flasque et la feuille d'isolant organique utilisée dans l'art antérieur ; - la figure 2, une vue en coupe transversale montrant le solénoïde et le flasque recouvert d'une couche d'alumine ou d'oxyde de magnésium, selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 3, un encadré montrant les irrégularités de surface de la couche d'alumine ou d'oxyde de magnésium; ; - la figure 4, un vue en coupe transversale d'un dispositif de focalisation comportant plusieurs focalisateurs. 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 pas respectées. Le procédé selon l'invention va être décrit en se référant à la figure 2. Sur la figure 2, on a représenté de façon schématique en coupe transversale un solénoïde 1 et un flasque 2. On dépose au chalumeau à plasma une couche 4 d'alumine ou d'oxyde de magnésium à la surface du flasque que l'on veut mettre en contact avec le solénoïde. Le flasque peut être en cuivre ou en aluminium par exemple. re dépôt de la couche 4 au chalumeau à plasma ne présente pas de difficulté particulière pour l'homme du métier. On dépose ainsi une couche dont l'épaisseur peut atteindre plusieurs dixièmes de millimètres, ce qui suffit pour isoler les flasques de solénoïdes supportant plusieurs centaines de Volts. Sur la figure 3, on a représenté dans un encadré la structure de la couche 4 examinée de façon détaillée. Cette couche 4 adhère parfaitement au flasque. Cette parfaite adhérence est due au fait que la couche 4 est déposée au chalumeau à plasma. On constate sur la figure 3 que la couche 4 présente sur sa face qui n'est pas en contact avec le flasque des porosités, des irrégularités, des interstices... Ces porosités se sont révélées benéfiques car elles permettent une bonne adhérence de la colle qui fixe le flasque recouvert de la couche 4 au focalisateur, ce qui augmente la conductibilité thermique entre le focalisateur et le flasque. Pour accroître encore cette conductibilité, on a intérêt à utiliser une colle qui conduit très bien la chaleur. Dans la micro-électronique, on utilise couramment de telles colles qui peuvent être par exemple constituées de résine époxy chargée de poudres d'argent ou de cuivre.Un autre avantage des dispositifs de focalisation obtenus par le procédé selon l'invention, est que l'alumine et l'oxyde de magnésium supportent des températures très élevées. Ainsi, l'alumine ne fond qu'à 204G QC. Selon l'invention, la couche d'isolant électrique ne limite pas la tenue en température du dispositif de focalisation alors que c'était le cas dans l'art antérieur. Dans le dispositif selon l'invention, la température est limitée par l'aluminium si c'est le métal utilisé. Sur la figure 4, on a représenté une vue en coupe transversale d'un dispositif de focalisation comportant plusieurs solénoïdes 1. Les solénoïdes sont alignés selon l'axe 00'. Ils sont électriquement en série, ce qui est schématisé par les connexions 5. Deux solénoïdes successifs sont séparés par un flasque dont les deux faces parallèles, verticales sur la figure, son recouvertes de la couche 4 d'oxyde de magnésium ou d'alumine déposée au chalumeau à plasma et sont collées à deux solénoïdes. Sur la figure 4, on a représenté des canalisation 6 dans lesquelles circule un fluide et qui permettent un meilleur refroidissement des flasques. L'invention s'applique aussi bien aux dispositifs de focalisation constitués par un seul solénoïde et un flasque qu'aux dispositifs comportant plusieurs solénoïdes en série. Chaque solénoïde est assow ié à au moins un flasque.Dans le mode de réalisation de la figure 4, les deux extré.mites d'un solénoïde sont refroidis par un flasque et chaque flas que sert à deux -soléno-ldes. Il est bien sûr possible d'associer Jes deux flasques refroidissant les deux extremités d'un solénoïde à ce seul solénoïde. Tout autre combinaison envisageable flasque, solénoïde fait partie de l'invention. Les dispositifs de focalisation obtenus par le procédé selon l'invention peuvent être utilisés pour focaliser des tubes hyperfréquences tels que les tubes à onde prog,resSiVe. Dans cette utilisation, ces dispositifs sont très intéressants car ils sont légers2 compacts et bien refroidis. Ces dispositifs peuvent aussi être utilisés dans d'autres tubes hyperfréquences tels que les klystrons par exemple... Ces dispositifs peuvent aussi être utilisés dans des accélérateurs de particules ou dans des tubes de prise de vue par exemple. Enfin, il faut signaler que l'on pourrait utiliser à la place de l'alumine ou de l'oxyde de magnésium, un autre isolant électrique minéral tel que l'oxyde de béryllium. On signale que ce corps est en pratique très difficilement utilisable en raison des dangers qu'entraîne sa manipulation à l'état de poudre. REVENDICATIONS 1. Procédé d'assemblage d'un solénoïde de focalisation 51) et d'un flasque métallique (2), caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: - 1 ) on dépose au chalumeau à plasma de l'alumine ou de l'oxyde de magnésium à la surface du flasque (2) que l'on veut mettre en contact avec le iénoïde; - 2") on colle le solénoïde à la surface du flasque recouverte d'alumine ou d'oxyde de magnésiiim. 2. Dispositif de focalisation constitué par au moins un solé noise (1) et par un flasque métallique (2), caractérisé en ce que l'assemblage du flasque et du solénoïde est réalisé par le procédé selon la revendication 1, 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte plusieurs solénoïdes en série du point de vue électrique, chaque solénoïde étant assemblé à au moins un flasque. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que chaque flasque comporte au moins deux faces sensiblement parallèles par lesquelles il est assemblé à deux solénoïdes successifs. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que chaque solénoïde est réalisé par un fil ou une bande d'aluminium ou de cuivre. 6. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la colle qui sert à l'assemblage du solénoïde et du flasque est constituée de résine chargée de poudre d'argent ou de cuivre. 7. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le flasque est refroidi par des canalisations t6) où circule un fluide.