Brevet FR2634592A1 — publié le 19900126

La présente invention concerne les magnétons coaxiaux. La figure 1 des dessins annexés illustre de façon schématique une vue perspective en coupe d'un magnétron coaxial conr.u, et la figure 2 montre une vue en coupe transversale d'un tel magnétron connu. Un magnétron coaxial comporte, typiquement, une paroi d'anode cylindrique 1 pourvue de vannes d'anode 2 régulièrement réparties qui s'étendent radialement vers l'intérieur en direction d'une cathode 3 située sur l'axe longitudinal du magnétron. Chaque paire de vannes d'anode adjacente définit une cavité résonante respective (par exemple C) qui est couplée à une cavité coaxiale extérieure 4 par l'intermédiaire d'une fente respective 5 formée dans la paroi d'anode 1. La cavité extérieure 4 est délimitée par la paroi d'anode 1, une parco coax:ale extérieure 4 et deux flasques d'extreémite 7 et 8. Comme on peut le voir d'après la figure 2, la cavité coaxiale extérieure 4 occupe la majeure partie du volume total du magnetron et, dans un exemple type, les diamètres de la paroi d'anode 1 et de la paroi extérieure 4 peuvent être dans un rapport 1:3, les volumes délimités respectivement par les parois 1 et 6 étant dans un rapport 1:9. Dans de nombreuses applications, il serait souhaitable de réduire la taille (et le poids) du magnntron. L'un des buts de la présente invention est de proposer un magnétron coaxial qui occupe un volume notablement réduit par rapport aux magnétrons coaxiaux de structure classique. A cet effet, il est proposé un magnétron coaxial comprenant une cathode disposée suivant un axe longitudinal du magnétron, une paroi d'anode coaxiale pourvue d'une pluralité de vannes d'anode régulièrement réparties autour de la cathode et s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de celle-ci, chaque paire de vannes d'anode adjacentes définissant une cavité résonante respective, une cavité coaxiale couplée à chaque cavité résonante par une fente respective formée dans la paroi d'anode, ainsi que, à l'intérieur de la cavité coaxiale, une certaine quantité d'un matériau diélectrique, cette quantité de matériau dléectrique ayant dans la ca-,-ité.une position et une orientation essentiellement fixes. Pour une fréauence ce résonance et une puissarnce de sortie données, la cavité coaxiale peut alors occuper un volume bien plus rédu-t que si le matériau diélectrique était absent. De préférence, le facteur de qualité Q de ce matériau diélectraique est supérieur à environ I02. La permittivité relative k du matériau diélectrique sera aussi élevée que possible, de préférence supérieure à 30. Le matériau diélectrique peut être un matériau céramique. Afirn de permettre un fonctionnement homogène pendant toute la durée de vie du mragntron, la quantité de matériau diéeztricue pe être répartie à 'intérieur de la cavité cc-axia e de mr-a à se trouver esseent e emern a l'abr des zroduls d'émissicn de la cathode lorsque le magnetron est e.n fonctionnement. Le volume de matériau dielectrique peut comprendre une 2C en iff=e-n-- p---ú os ancrulaires. Pou-r plus d'efficacité, on pré-Doira une barre entre chaque paire de fentes. On va maintenant décrire, à titre d'exemple et en référence aux dessins annexés, un mode de réalisation de la présente inventicon. La figure 1 montre, de façon schématique, une vue perspective en coupe d'un magnétron coaxial connu. La figure 2 est une vue transversale en coupe d'un tel magnétron coaxial connu. La figure 3 est une vue transversale en coupe d-'un magnétron coaxial selon l'invention. 0 La figure 3 des dessins est une vue transversale en coupe d'un magnétron coaxial avec une cathode 3 et une structure d'anode 9 (structure comprenant une paroi d'anode 1, des vannes d'anode 2 et des fentes 5) identiques aux éléments homologues du magnétron illustré figure 2. En revanche, la cavité coaxiale 4 a une taille notablement réduite, ce qui est rendu possible, selon l'invention, en plaçant dans la cavité coaxiale une certaine quantité de matériau diélec- trique. Dans ce mode de réalisation de l'invention, la quantité de matériau diélectrique se présente sous forme de huit barres cylindriques 10 disposées régulièrement autour de l'axe longitudinal du magnétron. Les barres 10 sont montées sur le flasque d'extrémité 8 de telle sorte que chaque barre ait une position et une orientation essentiellement fixes dans la cavité 4. Si l'on compare les figures 2 et 3, qui sont représentées à la même écheile, on voit que le diametre de la cavité 4 a été réduit d'un facteur 2/3, le volume du magnétron ayant été réduit d'un facteur 4,/9. On peut obtenir une réduction encore plus importante en remplissant une proportion plus importante du volume disponibie. Cependant, il est préférable que le matériau diélectrique soit réparti à l'intérieur de la cavité de manière à se trouver essentiellement à l'abri des produits d'émission de la cathode qui tendent à traverser les fentes 5 de la paroi d'anode lorsque le magnétron fonctionne. sinon, ces produits d'émission pourraient s'accumuler sur le matériau diélectrique, provoquant une modification progres- sive de la permittivité relative et une réduction notable de la durée de vie effective du magnétron. C'est pourquoi, dans ce mode de réalisation, chaque barre 10 est placée, de la manière illustrée, entre deux fentes adjacentes, ce qui la met essentiellement à l'abri des produits d'émission qui traversent ces dernières. De préférence, le matériau diélectrique utilisé aura une permittivité relative k aussi élevée que possible et le facteur de qualité Q du matériau sera de préférence supérieur à 103. On a constaté que certains matériaux diélectriques céramiques convenaient particulèrement. Des exemples de tels matériaux diélectriques céramiques sont donnés dans le TABLEAU I ci-dessous, et ils sont décrits dans l'ouvrace Dielectric Resonators de Darko Kajfez publié chez Artech House. TABLEAU I Matériau Facteur Q k Resonics série M (Zr,Sn) TiO4 1,5 x 104 37 à 39 Res:. ics série X Ba (Zr,Zn,Ta) 03 1,0 x 104 30 à 31 Trans-Tech Ba Tit 0 9 1,0 x 104 38,6 On pourrait également utiliser, bien sûr, des matériaux ayant des facteurs de qualité ou des permittivités supérieurs, par exemple l'oxyde de titane. Cr comnrendra aue la cuantité de matériau diél=. c n'a pas nécessairement b. eso.n --:re sous fcrme de ares cyl-ndriques, comme illustré figure 3. La présente invention couvre d'autres configurations, par exemple 'des barres ou pièces de section rectangulaire ou carrée, ou une s-ructure monobloc réalisée par exemple par moulage. En outre, la cavité coaxiale 4 n'a pas nécessairement la forme cylindrique illustrée figure 3. En variante, on pourrait par exemple avoir une paroi extérieure 6 de la cavité 4 qui soit plus étroitement adaptée -aux surfaces homologues, tournées vers l'extérieur, des barres 0. La paroi 6 pourrait par exemple être formée d'un certain nombre de parties allongées identiques, chacune étant de section concave (par exemple, semi-circulaire) et venant à prcx.mi.té d'une barre respective. Cette configuration déforme mc:ns la distribution du champ. REVENDICATIONS 1. Un magnétron coaxial, comprenant: - une cathode disposée suivant un axe longitudinal du magnétron, - une paroi d'anode coaxiale (1) pourvue d'une pluralité de vannes d'anode (2) régulièrement réparties autour de la cathode et s'étendant radialement vers l'intérieur en direction de celle-ci, chaque paire de vannes d'anode ad.a- centes définissant une cavité résonante (C) respective, - une cavité coaxiale (4) couplée à chaque cavité réso- nante par une fente (5) respective formée dans la paroi d'anode, caractérisé en ce qu'il comprend également, à l'intérieur de la cavité coaxiale, une certaine quantité d'un matériau diélectrique, cette quantité de matériau diélectrique avant dans la cavité une position et une orientation essentiel- lement fixes. 2. Le magnétron coaxial de la revendication 1, dans lequel ladite quantité de matériau diélectrique est répartie à l'intérieur de la cavité coaxiale de manière à se trouver essentiellement à l'abri des produits d'émission de la cathode lorsque le magnétron est en fonctionnement. 3. Le magnétron coaxial de la revendication 1 ou 2, dans lequel ladite quantité de matériau diélectrique comprend une pluralité de barres (10) disposées autour de l'axe longitudinal en différentes positions angulaires. 4. Le magnétron coaxial de la revendication 3 prise en dépendance de la revendication 2, dans lequel chacune des barres est placée entre deux fentes adjacentes respectives. 5. Le magnétron coaxial de l'une des revendications 1 à 4, dans lequel le matériau diélectrique a un facteur de qualité Q supérieur à 10 et une permittivité relative k supérieure à 30.