Brevet FR2884042A1 — publié le 20061006

La présente invention concerne les magnétrons. Les magnétrons comportent typiquement (voir la figure 1) une partie corps principal 1, une anode 2, souvent dotée d'ailes 3 permettant de définir des cavités résonantes 4, une cathode coaxiale 5, un moyen (non représenté) servant à fixer un champ magnétique parallèlement à l'axe de la cathode, et une antenne 6 couplée à une sonde 7 se trouvant dans une cavité résonante 4, afin d'émettre l'énergie de radiofréquence dans un guide d'ondes 8. Le vide a été fait dans l'espace compris entre l'anode et la cathode, et l'antenne 6 se trouve également à l'intérieur de la région où le vide a été fait, un dôme de verre 9 relié à un manchon de cuivre 10 faisant partie de l'enveloppe. L'épaisseur du dôme de verre 9 n'est pas grande, si bien que l'effet exercé sur la longueur électrique de la sortie n'est pas grand et, tandis que la fenêtre amène un défaut d'adaptation du fait que l'énergie de radiofréquence rencontre un changement de constante diélectrique, qui donne lieu à des réflexions, l'effet de celui-ci est réduit par la forme en dôme. Toutefois, les opérations de fabrication nécessaires pour sceller le dôme de verre au manchon de cuivre 10 demandent beaucoup de temps (un joint cuivre/verre dit de Housekeeper doit être formé du fait du coefficient de dilatation du verre) et sont donc coûteuses. L'invention propose un magnétron comprenant une antenne destinée à émettre de l'énergie de radiofréquence suivant un guide d'ondes, une fenêtre diélectrique dans laquelle l'énergie de radiofréquence est émise pendant l'utilisation, qui ferme une région dans laquelle le vide a été fait à l'intérieur du magnétron, et une aire conductrice présente sur la fenêtre afin de réduire les réflexions de l'énergie de radiofréquence par la fenêtre. L'aire conductrice permet de réduire le défaut d'adaptation qui serait sinon provoqué par la fenêtre. Selon un aspect de l'invention, l'aire conductrice est en contact avec deux parties mutuellement séparées de la région conductrice, l'axe de l'antenne s'étendant parallèlement à une ligne joignant les parties mutuellement séparées. Selon un autre aspect de l'invention, la périphérie de la fenêtre 19 est entourée par une région conductrice du magnétron, une frontière de la région conductrice étant la ligne joignant les parties mutuellement séparées. Selon un autre aspect de l'invention, une autre frontière de la région conductrice est la périphérie de la fenêtre. Selon un autre aspect de l'invention, la fenêtre est rectangulaire. On va maintenant décrire en détail une manière de mettre en oeuvre l'invention, à titre d'exemple, en se reportant aux dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue en section droite axiale d'un magnétron connu, la vue en coupe étant prise au travers de l'axe de la sortie du guide d'ondes; 2884042 2 la figure 2 est une section droite axiale d'un magnétron selon l'invention, la vue en coupe étant prise au travers de l'axe de la sortie du guide d'ondes (indiquée par les lignes A- A sur la figure 3) ; la figure 3 est une vue en coupe du magnétron représenté sur la figure 2, qui est prise via l'axe de l'anode et l'axe de la sortie du guide d'ondes la figure 4 est une vue de face prise suivant les lignes B-8 de la figure 3; la figure 5 montre la fenêtre diélectrique du magnétron de la 10 figure 2 à une échelle agrandie la figure 6 montre la fenêtre diélectrique présentant une première variante d'aire conductrice; la figure 7 montre la fenêtre diélectrique présentant une deuxième variante d'aire conductrice et la figure 8 montre la fenêtre diélectrique présentant une troisième variante d'aire conductrice. Comme représenté sur les figures 2 à 5, le magnétron selon l'invention comprend une anode 2 orientée longitudinalement dans un corps principal 1 qui possède des ailes 3 s'étendant vers l'intérieur qui définissent des cavités résonantes 4, et une cathode coaxiale centrale 5. Les électrons émis par la cathode chargée négativement sont en interaction avec un champ magnétique parallèle à l'axe de l'anode, qui est produit par des électroaimants (non représentés), de manière à produire une énergie de radiofréquence par interaction résonante avec les cavités. Une antenne 6 s'étendant parallèlement à l'axe de l'anode est tenue par un montant 11 en cuivre, d'un quart de longueur d'onde de longueur, de manière à n'avoir aucun effet électrique, mais à simplement servir de support mécanique et de moyen de conduction de la chaleur. L'antenne est connectée par des conducteurs 12 et 13 à une boucle 14 se trouvant dans une cavité résonante 4. La uni lude 5 ' end au-uessus uu corps p io 1s une régie "armée piê, :ouvercle 15. Au-dessous du co -incipal J2e-1- nui leur 1 nftnInIr Princip i du est L./pIqUeil lent tait en cuuivre. L'énergie de radiofréquence qui est rayonnée par l'antenne 6 est émise suivant un guide d'ondes 8 connecté au corps principal 1. Le guide d'ondes est une courte section dotée d'un rebord 17 au niveau d'extrémités, qui est doté d'ouvertures 18 auxquelles une autre section de guide d'ondes peut être fixée. Typiquement, le rayonnement se présentera dans le mode TE10. L'antenne 6 se trouve à l'intérieur de la région du magnétron dans laquelle le vide a été fait. Selon l'invention, celle-ci est fermée par une fenêtre diélectrique 19 portant des aires conductrices, par exemple des secteurs 21 et 22, qui sont représentés à une échelle agrandie sur la figure 5. Selon un mode de réalisation, la fenêtre diélectrique est une fenêtre de céramique, de préférence en forme de disque. Un matériau approprié est l'alumine, c'est-à-dire l'oxyde d'aluminium (AI203). Les aires conductrices sont formées de la manière suivante. On dépose par peinture un mélange molybdène-manganèse sur la face du disque de céramique dans les aires en forme de secteurs 21 et 22 ainsi qu'autour de la périphérie de la fenêtre, puis on cuit la fenêtre. On plaque ensuite du cuivre sur les aires sectorielles 21 et 22 et on plaque du nickel autour de la périphérie de la fenêtre. On brase ensuite la fenêtre à l'intérieur du tube de cuivre 20, que l'on soude alors au corps principal 1 du magnétron. L'énergie de radiofréquence émise par l'antenne 6 rencontre un changement de constante diélectrique lorsqu'il traverse la fenêtre de céramique 19, et des réflexions pourraient donc être attendues, en raison de la nature capacitive de la fenêtre. Toutefois, les aires conductrices 21 et 22 sont de nature inductive et compensent la capacité de la fenêtre, ce qui a pour effet de réduire les réflexions. Il a été découvert qu'il existait une bonne adaptation de largeur de bande sans résonances évidentes ou autres problèmes. Des variantes sont possibles sans pour autant sortir du domaine de l'invention. Ainsi, la région ne doit pas nécessairement avoir la forme d'un secteur. Par exemple, le matériau conducteur pourrait être disposé sous forme de bandes à côtés rectilignes de matériau conducteur. 27 et 28, (vo.. des e 3eter et les rie Juriie _!ou oos nécessaire que les sires conductrices soient des cotes usctilignes bien soit souhaitable que chacune d'elles soit en contact avec la périphérie du tube en deux parties mutuellement écartées autour de la circonférence du 2884042 4 tube. Par exemple, les côtés internes d'aires conductrices qui sont en forme de secteurs sur les côtés externes pourraient être concaves 29, 30 (figure 7) ou convexes 31, 32 (figure 8) relativement au centre du disque 19. De plus, les aires conductrices 21 et 22; 27 et 28; 29 et 30, ainsi que 31 et 32, pourraient être plaquées sur les deux côtés de la fenêtre de céramique, en concordance mutuelle, plutôt que simplement sur un seul côté, comme décrit. Les aires conductrices pourraient être déposées par d'autres moyens. Ainsi, par exemple, elles pourraient être appliquées par pulvérisation, où des ions seraient dirigés par un champ électrique sur une cible, par exemple en cuivre ou en nickel, dans une chambre sous vide présentant une basse pression de gaz, de façon que la matière de la cible soit retirée par l'impact des ions et soit dirigée vers la fenêtre. Selon une autre possibilité, les aires conductrices pourraient être appliquées par évaporation d'un métal dans la chambre sous vide, ce métal étant laissé se condenser sur la fenêtre. Une épaisseur appropriée pour la fenêtre de céramique est 2,6 mm, mais cette épaisseur pourrait être d'une certaine valeur comprise dans l'intervalle de 1,5 mm à 4,0 mm. De plus, des matériaux autres que la céramique pourraient être utilisés au titre du matériau de la fenêtre diélectrique. Par exemple, la fenêtre pourrait être faite en verre. Même lorsque la fenêtre est une fenêtre de céramique, des céramiques autres que l'alumine peuvent être utilisées, comme par exemple l'oxyde de béryllium, la spinelle, ou le nitrure de bore. Des matériaux autres que le cuivre pourraient être utilisés au titre de l'aire conductrice, comme par exemple le nickel. Il n'est pas essentiel que la fenêtre de céramique soit plane. Elle pourrait être concave ou convexe. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir magnétron dont la description vient être donnée à titre ilrCiiL 11iLaLlif UIV es et fications ne so Jas 3dre d invention. 2884042 REVENDICATIONS 1. Magnétron, caractérisé en ce qu'il comprend une antenne (6) servant à émettre de l'énergie de radiofréquence suivant un guide d'ondes (8), une fenêtre diélectrique (19) à travers laquelle l'énergie de radiofréquence est, en utilisation, émise, qui ferme une région interne au magnétron dans laquelle le vide a été fait, et une aire conductrice (21, 22) se trouvant sur la fenêtre et servant à réduire la réflexion de l'énergie de radiofréquence par la fenêtre. 2. Magnétron selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fenêtre (19) est une fenêtre de céramique. 3. Magnétron selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la fenêtre (19) est plane. 4. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la périphérie de la fenêtre (19) est entourée par une région conductrice du magnétron, et l'aire conductrice est en contact avec deux parties mutuellement séparées de la région conductrice. 5. Magnétron selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'axe de l'antenne (6) s'étend parallèlement à une ligne joignant les parties 20 mutuellement séparées. 6. Magnétron selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'une frontière de la région conductrice (27, 28) est la ligne joignant les parties mutuellement séparées. 7. Magnétron selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'une 25 autre frontière de la région conductrice (21, 22) est la périphérie de la fenêtre (19). 8. Magnétron selon la revendication 7, caractérisé en ce que la région conductrice (21, 22) est en forme de secteur. 9. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, 30 caractérisé en ce qu'Il existe deux semblables aires conductrices (27, 28) andicatio a ractérisé e qu'il r,emble hies 111(1 ri e tri 32) 11. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la fenêtre (19) est en forme de disque. 2884042 6 12. Magnétron selon l'une quelconque des revendications 1 à O, caractérisé en ce que la fenêtre (19) est rectangulaire.