Brevet FR2597264A1 — publié le 19871016

Calorimètre à micro-ondes. La présente invention concerne un calorimètre à micro-ondes pour puissances élevées, comprenant une enceinte comportant une chambre d'alimentation dans laquelle débouche un guide d'ondes pour l'introduction des micro-ondes, et une chambre d'absorption séparée de 5 la chambre d'alimentation par une paroi diélectrique et contenant un liquide absorbant les micro-ondes. On connatt par le DE-A-34 27 288 un calorimètre à micro-ondes pour des micro-ondes de puissance très élevée, qui comprend une chambre d'alimentation interne de forme cylindrique dans laquelle débouche le 10 côté frontal d'un guide d'ondes destiné à y faire pénétrer les microondes, et une chambre d'absorption entourant à la manière d'une enveloppe la chambre d'alimentation. La chambre d'absorption est séparée de la chambre d'alimentation par une paroi diélectrique et contient un liquide qui absorbe les micro-ondes, à savoir de l'eau. 15 Comme la profondeur de pénétration des micro-ondes diminue à mesure qu'augmente la fréquence, l'inconvénient d'une telle "charge en eau" est que les micro-ondes sont finalement absorbées seulement dans une couche d'eau très mince qui est voisine de la paroi diélectrique, ce qui peut provoquer, quand la puissance est élevée, la formation de 20 bulles et l'ébullition de l'eau dans cette couche mince. Ceci provoque à son tour une réflexion prononcée de la puissance, et il peut arriver dans certains cas que le générateur de micro-ondes, tel qu'un Gyrotron, -2 et/ou l'absorbeur peuvent être endommagés. On a cherché à éviter cet inconvénient en faisant passer l'eau dans la chambre d'absorption à une vitesse plus élevée pour éviter la formation de bulles de vapeur et pour évacuer ces bulles avec le courant, mais ceci rend cependant plus 5 difficiles des mesures calorimétriques précises et n'est pas pratique dans de nombreux cas. On connait en outre un calorimètre à micro-ondes pour très grandes puissances (10ème Int. Conf. on Infrared and Millimeter Waves, Lake Buena Vista, Floride, USA, 9-13 décembre 1985) qui comprend une enceinte contenant une chambre d'alimentation dans laquelle débouche un guide d'ondes pour y faire pénétrer les micro-ondes et une chambre d'absorption. La chambre d'absorption est séparée de la chambre d'alimentation par une paroi diélectrique et contient de l'octanol en tant que liquide d'absorption des micro-ondes. Le but de la présente invention est de proposer un calorimètre à microondes pour puissances élevées qui est soit particulièrement adapté à la mesure de l'intensité d'une partie polarisée linéairement d'un faisceau de micro-ondes. Le calorimètre à micro-ondes selon l'invention comprend une 20 enceinte qui entoure une chambre d'alimentation et une chambre d'absorption. Dans la chambre d'alimentation débouche un guide d'ondes pour y faire pénétrer les micro-ondes. La chambre d'absorption est séparée de la chambre d'alimentation par une paroi diélectrique et contient un liquide qui absorbe les micro-ondes. Selon l'invention, la chambre d'absorption est sensiblement en forme de disque et son plan des disposé en oblique par rapport à l'axe du guide d'ondes. Selon un mode de réalisation préféré du calorimètre à micro-ondes selon l'invention, un filtre de polarisation est disposé dans la 30 chambre d'alimentation entre le guide d'ondes et la chambre d'absorption, qui réfléchit les composantes d'oscillation indésirables vers un absorbeur fixe entourant la chambre d'alimentation à la manière d'une enveloppe (l'absorbeur étant par exemple en céramique telle que de la chamotte) et ne laissant passer essentiellement que les composantes désirées de l'oscillation vers la chambre d'absorption. Le -3 filtre de polarisation peut être monté de façon amovible. La verticale à la paroi de la chambre d'absorption qui est tournée vers le guide d'ondes et/ou une fenêtre diélectrique mince disposée entre la chambre d'absorption et la chambre d'alimentation forme de préférence l'angle de Brewster avec l'axe du guide d'ondes. Il est connu qu'un composé chimique particulièrement adapté à constituer la liquide absorbant est l'octanol (C8H180) qui présente en outre les avantages consistant en ce qu'il n'est ni susceptible de s'enflammer ni caustique, et qu'il ne boue qu'à 195 C. En mélangeant l'octanol à des liquides moins absorbants ou plus absorbants, tels que du pétrole (qui absorbe très peu) ou du méthanol (qui absorbe très fortement), il est possible d'adapter de façon optimale la longueur d'absorption (profondeur de pénétration) à la fréquence et à la longueur d'onde des micro-ondes en cause et aux 15 dimensions de l'enceinte de l'absorbeur. Au lieu de l'octanol ou du mélange, on peut également utiliser d'autres liquides et notamment des alcools monovalents, notamment ceux qui comprennent plus de 6 atomes de C, tels que l'heptanol ou le nonanol, ainsi que les huiles de silicone. L'invention sera expliquée plus en détail dans ce qui suit en se référant au dessin dont l'unique figure représente en coupe axiale sensiblement simplifiée un mode de réalisation préféré du calorimètre à micro-ondes selon l'invention, qui est particulièrement adapté à une détermination exacte d'une partie polarisée linéairement comprise dans 25 le faisceau de micro-ondes. Le mode de réalisation du calorimètre à micro-ondes représenté sur le dessin et selon l'invention sert à une détermination exacte d'une partie polarisée linéairement contenue dans le faisceau de micro-ondes. Le calorimètre à micro-ondes comprend une enceinte cylindrique 110 en 30 acier inoxidable, contenant une chambre d'alimentation 122 dans laquelle débouche un guide d'ondes 126 passant à travers une paroi frontale de l'enceinte. La chambre d'alimentation 122 est entourée par un absorbeur 140 disposé de façon fixe dans l'enceinte 110, et de préférence constitué en une céramique absorbant les micro-ondes telle 35 que la chamotte, et presentant la forme d'un cylindre creux dont -4 l'extrémité qui est à l'opposé du guide d'ondes 126 est fermée par une fenêtre diélectrique 142 en forme de disque et mince, découpée en oblique selon un angle alpha. A l'arrière de la fenêtre 142 se trouve une chambre d'absorption en forme de plaque 124, qui présente un raccord d'entrée 132 ainsi qu'un raccord de sortie 135 destinés à un liquide 138 qui absorbe les micro-ondes. La perpendiculaire à la fenêtre diélectrique 142, qui peut être constituée par exemple en quartz, en A1203 ou en PTFE, forme avec la direction de propagation du faisceau de micro-ondes (= direction axiale du guide d'ondes) un angle 10 d'inclinaison alpha qui correspond à l'angle de Brewster pour la partie polarisée linéairement de l'oscillation. Il en va de même de préférence également pour la ou les deux parois planes et parallèles de la chambre d'absorption qui sont tournées vers le guide d'ondes. Dans la chambre d'alimentation cylindrique 122 est disposé un filtre de polarisation amovible 144 entre l'embouchure du guide d'ondes 126 et la fenêtre diélectrique 142, qui ne laisse passer que le faisceau polarisé linéairement à mesurer mais qui réfléchit par contre les autres parties dans l'absorbeur fixe 140 réalisé en chamotte, o elles sont absorbées, de sorte qu'elles ne participent pas à la mesure 20 calorimètre au moyen du liquide se trouvant dans la chambre d'absorption 124. Dans la chambre d'absorption 124 est disposée une spirale chauffante électrique 136 pour étalonner le calorimètre. La chambre d'alimentation 122 peut être munie d'un dispositif pour 25 dissiper la chaleur se formant dans l'absorbeur fixe 140, par exemple par des raccords permettant l'introduction d'air frais. La chambre d'absorption 124 contient de préférence un liquide 138 constitué en partie ou en totalité en octanol (C8H180). Le liquide peut être également constitué par un mélange d'octanol et d'un autre composé qui 30 absorbe plus fortement ou moins fortement les micro-ondes à absorber. Ainsi, la longueur d'absorption ou profondeur de pénétration des microondes qui sont alimentées par le guide d'ondes 126 est adaptée de façon optimale aux dimensions de l'enceinte d'absorption 124 remplie de liquide, ce qui fait que l'absorption des micro-ondes est répartie sur 35 la totalité du volume de liquide absorbant contenu dans la chambre - 5 d'absorption et que l'on évite ainsi un chauffage de surface et la formation de bulles. Lorsqu'il s'agit d'absorber des impulsions à micro-ondes de puissance plus élevée, il peut arriver que des à-coups de pression se 5 forment dans l'enceinte d'absorption, qui peuvent être captés dans le calorimètre à micro-ondes décrit par une membrane métallique (non représentée) de forme annulaire et conformée de façon appropriée, en étant par exemple ondulée. La membrane métallique peut former en totalité ou en partie la partie de paroi cylindrique de la chambre 10 d'alimentation qui est à l'opposé de l'enceinte 110. La membrane métallique peut être soumise à une précontrainte par un gaz en surpression dans une chambre à agent de pression voisine (non représentée) ce qui représente notamment un avantage quand le liquide d'absorption se trouve soumis à une surpression déterminée. Pour l'absorption et à la place d'octanol ou d'un mélange qui le contient, on peut également utiliser une huile de silicone présentant une capacité d'absorption appropriée pour les micro-ondes à absorber. -6 REVENDICATIONS 1. Calorimètre à micro-ondes pour puissances élevées, comprenant une enceinte (110) comportant une chambre d'alimentation (122) dans laquelle débouche un guide d'ondes (126) pour alimenter les micro-ondes, une chambre d'absorption (124) séparée de la chambre d'alimentation par une paroi diélectrique (142) et un liquide d'absorption de micro-ondes (138), caractérisé en ce que la chambre d'absorption (124) est en forme de disque et en ce que son plan est disposé en oblique par rapport à l'axe du guide d'ondes (126). 2. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 1, caractérisé en ce que le liquide est constitué au moins en partie par un composé dont la capacité d'absorption des micro-ondes est plus faible que celle de l'eau. 3. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 2, caractérisé 15 en ce que le liquide est constitué en totalité ou en partie par de l'octanol. 4. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide est constitué au moins en partie par un alcool liquide comportant au moins six atomes de carbone. 5. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 2, caractérisé en ce que le liquide contient de l'huile de silicone. 6. Calorimètre à micro-ondes selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une partie de la paroi de l'enceinte d'absorption est constituée par une membrane élastique. 25 7. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une chambre à agent de pression est disposée sur le côté de la membrane qui est à l'opposé de l'enceinte d'absorption. 8. Calorimètre à micro-ondes selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la chambre d'alimentation 30 est entourée par un absorbeur (140) fixe et de forme cylindrique, qui comprend une extrémité en oblique à l'opposé du guide d'ondes. 9. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'absorbeur est réalisé en une céramique absorbant les micro-ondes, telle que la chamotte. 10. Calorimètre à micro-ondes selon l'une quelconque des -7 -- 5 9--26 revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'une fenêtre diélectrique (142) en forme de disque et mince est disposée entre la chambre d'alimentation (122) et la chambre d'absorption (124). 11. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 10, 5 caractérisé en ce que la perpendiculaire au côté de la chambre diélectrique (142) qui est tourné vers le guide d'ondes forme l'angle de Brewster avec l'axe du guide d'ondes (126). 12. Calorimètre à micro-ondes selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la perpendiculaire à 10 la paroi de la chambre d'absorption (124) qui est tournée vers le guide d'ondes forme l'angle de Brewster avec l'axe du guide d'ondes (126). 13. Calorimètre à micro-ondes selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un filtre de polarisation (144) est disposé dans la chambre d'alimentation (122) 15 entre le guide d'ondes (126) et la chambre d'absorption (124), qui réfléchit les composantes d'oscillation indésirables et laisse passer vers la chambre d'absorption (124) essentiellement seulement les composantes d'oscillation désirées. 14. Calorimètre à micro-ondes selon la revendication 13, caractérisé en ce que le filtre de polarisation est monté de façon amovible.