Brevet FR2896089A1 — publié le 20070713

COLLECTEUR DANS UN TUBE HYPERFREQUENCE Cette demande revendique le bénéfice de la priorité de la demande de brevet japonais n 2006-003744 déposée le 11 janvier 2006. Contexte de l'invention Domaine de l'invention La présente invention concerne un collecteur dans un tube hyperfréquence pour capturer un faisceau d'électrons émis depuis un canon à électrons et traversant un circuit à onde lente. Description de l'art connexe La figure 1 est une vue en coupe transversale 15 illustrant la structure d'un tube hyperfréquence général. En référence à la figure 1, le tube hyperfréquence général comprend un canon à électrons 51 pour émettre un faisceau d'électrons, un circuit à onde lente 52 20 pour gérer l'interaction entre un signal RF (micro-onde) lui étant appliqué et le faisceau d'électrons émis depuis le canon à électrons 51 pour amplification afin de délivrer le faisceau d'électrons amplifié depuis celui-ci, un collecteur 53 pour capturer le faisceau 25 d'électrons qui est passé à travers le circuit à onde lente 52, et une électrode anode 54 pour guider le faisceau d'électrons émis depuis le canon à électrons 51 dans le circuit à onde lente 52. Le collecteur 53 capture un faisceau d'électrons au niveau d'une électrode collectrice et convertit l'énergie de mouvement du faisceau d'électrons capturé en énergie thermique. Ainsi, l'électrode collectrice est soumise à une immense quantité de chaleur et se voit appliquer une tension élevée. Pour résoudre ce problème, certains tubes hyperfréquence emploient un collecteur qui possède une électrode collectrice recouverte d'un isolant pour accroître la tension de tenue et qui dissipe la chaleur générée dans l'électrode collectrice au niveau d'un dissipateur thermique disposé en dehors de l'isolant (voir par exemple les brevets 1 à 5). Brevet 1 : JP-A-U-05-087788 ; Brevet 2 : JP-A-05-275018 ; Brevet 3 : JP-A-07-045207 ; Brevet 4 : JP-A-2003-162965 ; et Brevet 5 : JP-A-2005-093176. Ci-dessous va être donnée une description de la structure de ce type de collecteur conventionnel. La figure 2A est une vue en coupe longitudinale illustrant la structure d'un collecteur dans un tube hyperfréquence conventionnel, et la figure 2B est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne A- A' sur la figure 2A. En référence aux figures 2A et 2B, le collecteur 4 dans le tube hyperfréquence conventionnel comprend des électrodes collectrices 41 (les électrodes 41a, 41b sur les figures), un isolant 42 et un radiateur 43. Dans le collecteur 4, un isolant cylindrique 42 constitué de céramique ou similaire est disposé en contact avec la surface périphérique externe de l'électrode collectrice 41 pour recouvrir l'électrode collectrice 41. Egalement, de manière à accroître la tension de tenue, l'électrode collectrice 41 doit être entièrement recouverte de l'isolant 42. Pour cette raison, des parties de l'isolant 42 dépassent des surfaces de rampage des électrodes collectrices 41. Dans la suite, la longueur totale d'une surface supérieure, d'une surface inférieure et d'une surface latérale de la partie faisant saillie de l'isolant 42 est appelée la distance de décharge par rampage . On notera qu'une augmentation excessive de la distance de décharge par rampage conduirait à un accroissement de la taille du collecteur 4 et à un accroissement en conséquence de la taille de l'ensemble du tube hyperfréquence. En conséquence, la distance de décharge par rampage est réduite dans une plage autorisée de manière à parvenir à une augmentation de la tension de tenue ainsi qu'à prévenir une augmentation de la taille du collecteur 4. Le radiateur 43 constitué de métal ou similaire est disposé au contact de la surface périphérique externe de l'isolant 42 sur les faces supérieure et inférieure sur les figures 2A et 2B, et un dissipateur thermique 3 est disposé à l'extérieur du radiateur inférieur 43 en contact avec celui-ci. Ainsi, tandis que les électrodes collectrices 41 capturent un faisceau d'électrons qui est passé à travers un circuit à onde lente 2 pour faire que de la chaleur soit générée dans celui-ci, la chaleur est guidée depuis l'isolant 42 vers le radiateur 43 et est en outre dissipée vers le dissipateur thermique 3. L'isolant 42 est partiellement formé d'une fente 45 le long de la direction axiale du tube de manière à augmenter l'effet de rayonnement thermique. A l'inverse, la fente 45 provoque un contact de détérioration entre l'isolant 42 et l'électrode collectrice 41 et entre l'isolant 42 et le radiateur 43. Comme tel, le radiateur 43 est conçu pour servir comme membre qui utilise une structure de fixation avec des vis 44, de manière à ce que le radiateur 43 soit fixé par des vis 44 pour amener l'isolant 42 en contact étroit avec l'électrode collectrice 41 et le radiateur 43. Dans le collecteur 4 du tube hyperfréquence conventionnel illustré sur les figures 2A et 2B, un faisceau d'électrons est généralement capturé au niveau d'un site X qui est situé dans une zone plus profonde dans le collecteur 4. Toutefois, le faisceau d'électrons est également capturé au niveau de sites Y en plus du site X lorsque le tube hyperfréquence est mis sous tension/hors tension (ON/OFF) ou lorsqu'un signal RF appliqué au circuit à onde lente 2 est allumé/éteint (ON/OFF). Cela entraîne un déplacement de la source de chaleur dans l'électrode collectrice 41 depuis laquelle de la chaleur est générée. Tandis que l'isolant 42 est fixé par des vis 44 pour être en contact avec les électrodes collectrices 41 et le radiateur 43, l'isolant 42 est susceptible de se décaler dans la direction axiale du tube en raison d'une différence dans les coefficients de dilatation thermique des différents composants en raison de son profil en coupe transversale simplement cylindrique. Ainsi, le déplacement susmentionné de la source de chaleur dans les électrodes collectrices 41 entraînerait un décalage associé de l'isolant 42 dans la direction axiale du tube, ce qui conduirait à une distance de décharge par rampage plus courte sur un des côtés amont ou aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons, et à un échec possible pour maintenir uniformes les distances de décharge par rampage. Dans cette éventualité, l'électrode 41 ne peut pas être suffisamment recouverte par l'isolant 42, ce qui conduit à une tension de tenue plus basse. Résumé de l'invention Un but de la présente invention consiste donc à proposer un collecteur dans un tube hyperfréquence qui est capable d'empêcher une dégradation d'une tension de tenue. Pour atteindre le but ci-dessus, un collecteur dans un tube hyperfréquence de la présente invention dispose d'une électrode collectrice pour capturer un faisceau d'électrons émis par un canon à électrons et traversant un circuit à onde lente, un isolant disposé au contact de la surface périphérique externe de l'électrode collectrice et un radiateur disposé au contact de la surface périphérique externe de l'isolant, où l'isolant, le diamètre externe de l'électrode collectrice et le diamètre interne du radiateur sont coniques dans la direction axiale du tube. Selon cette configuration, l'isolant est conique dans la direction axiale du tube de manière à ce que même un si un déplacement d'une source de chaleur dans l'électrode collectrice entraîne ordinairement que l'isolant se décale dans la direction axiale du tube, l'isolant est empêché de se décaler de manière à ce que l'isolant soit stoppé à une certaine position par l'électrode collectrice ou le radiateur qui est en contact avec la surface périphérique interne ou la surface périphérique externe de l'isolant. En conséquence, même si un déplacement de la source de chaleur dans l'électrode collectrice peut ordinairement entraîner que l'isolant se décale dans la direction axiale du tube, l'isolant est stoppé à une certaine position, rendant ainsi possible de maintenir constante la distance de décharge par rampage de l'isolant pour, par ce moyen, empêcher une dégradation de la tension de tenue. L'isolant est de préférence conique dans la direction axiale du tube de manière à ce que l'isolant ait un diamètre qui est de plus en plus petit vers le côté aval dans une direction de propagation du faisceau d'électrons. Selon cette configuration, lorsque l'isolant est disposé après que l'électrode collectrice et le radiateur ont été disposés derrière le circuit à onde lente lors de la fabrication du collecteur, l'isolant peut être facilement inséré depuis le côté aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons pour procéder à sa disposition. Le but ci-dessus ainsi que d'autres buts, caractéristiques et avantages de la présente invention deviendront apparents à partir de la description suivante faite en référence aux dessins qui l'accompagnent et qui illustrent des exemples de la présente invention. Brève description des dessins La figure 1 est une vue en coupe transversale illustrant la structure d'un tube hyperfréquence général ; La figure 2A est une vue en coupe longitudinale illustrant un collecteur dans un tube hyperfréquence 10 conventionnel ; La figure 2B est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne A-A' sur la figure 2A ; La figure 3A est une vue en coupe longitudinale illustrant la structure d'un collecteur dans un tube 15 hyperfréquence selon un mode de réalisation de la présente invention ; et La figure 3B est une vue en coupe transversale prise le long de la ligne A-A' de la figure 3A. 20 Description des modes de réalisation préférés La figure 3A est une vue en coupe longitudinale illustrant la structure d'un collecteur dans un tube hyperfréquence selon un mode de réalisation de la présente invention, et la figure 3B est une vue en 25 coupe transversale prise le long de la ligne A-A' de la figure 3A. Sur les figures 3A et 3B, les composants identiques à ceux des figures 2A et 2B sont désignés par les mêmes numéros de référence. En référence aux figures 3A et 3B, le collecteur 1 30 dans le tube hyperfréquence selon ce mode de réalisation comprend des électrodes collectrices 11 (électrodes collectrices 11a, 11b sur les figures), un isolant 12 et un radiateur 13. Dans le collecteur 1, l'isolant 12 qui recouvre l'électrode collectrice 11 a une configuration conique qui est conique dans la direction axiale du tube. Comme dans un collecteur conventionnel, la distance de décharge par rampage de l'isolant 12 faisant saillie de la surface de rampage de chaque électrode collectrice 11 est réduite dans une plage autorisable dans le collecteur 1, de manière à complètement recouvrir les électrodes collectrices 11 avec l'isolant 12. Un dissipateur thermique 3 est également disposé à l'extérieur du radiateur 13 dans le bas des figures 3A et 3B au contact du radiateur 13. Ainsi, la chaleur générée dans les électrodes collectrices 11 est guidée depuis l'isolant 12 vers le radiateur 13 et est en outre dissipée vers le dissipateur thermique 3. Egalement, l'isolant 12 est partiellement formé d'une fente 15 le long de la direction axiale du tube de manière à augmenter l'effet de rayonnement thermique. De plus, le radiateur 13 est conçu pour servir comme membre qui utilise une structure de fixation avec des vis 14, de manière à ce que le radiateur 13 soit fixé par des vis 14 pour amener l'isolant 12 en contact étroit avec l'électrode collectrice 11 et le radiateur 13. Comme dans un tube hyperfréquence conventionnel, le faisceau d'électrons est également capturé au niveau des sites Y en plus du site X lorsque le tube hyperfréquence est mis sous tension/hors tension (ON/OFF) ou lorsqu'un signal RF appliqué à un circuit à onde lente 2 est allumé/éteint (ON/OFF), entraînant un déplacement de la source de chaleur dans les électrodes collectrices 11. Ainsi, lorsque la source de chaleur dans l'électrode collectrice 11 est déplacée, l'isolant 12 tend à se décaler dans la direction axiale du tube. Toutefois, l'isolant 12 a une configuration conique qui est conique de sorte que son diamètre est de plus en plus petit vers le côté aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons. Avec cette structure, même un si l'isolant 12 tend à se décaler vers l'amont dans la direction de propagation du faisceau d'électrons, l'électrode collectrice 11 empêche l'isolant 12 de se décaler, de manière à ce que l'isolant 12 soit stoppé à une certaine position. De même, même un si l'isolant 12 tend à se décaler vers l'aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons, le radiateur 13 empêche l'isolant 12 de se décaler, de manière à ce que l'isolant 12 soit stoppé à une certaine position. En conséquence, même si un déplacement de la source de chaleur dans les électrodes collectrices 11 peut ordinairement entraîner que l'isolant 12 se décale dans la direction axiale du tube, l'isolant 12 est stoppé à une certaine position, rendant ainsi possible de maintenir constante la distance de décharge par rampage de l'isolant 12 pour, par ce moyen, empêcher une dégradation de la tension de tenue. Dans ce mode de réalisation, l'isolant 12 a une configuration conique qui est rendue conique pour avoir un diamètre de plus en plus petit vers le côté aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons. En variante, l'isolant 12 peut présenter une configuration conique qui est rendue conique pour avoir un diamètre de plus en plus petit vers le côté amont dans la direction de propagation du faisceau d'électrons. Toutefois, le collecteur 1 est généralement fabriqué en plaçant tout d'abord l'électrode collectrice 11 et le radiateur 13 derrière le circuit à onde lente 2, puis en disposant l'isolant 12. Dans ce cas, lorsque l'isolant 12 est inséré depuis le côté amont dans la direction de propagation du faisceau d'électrons pour disposition, le circuit à onde lente 2 constitue un blocage qui provoquera des difficultés pour disposer l'isolant 12. En conséquence, l'isolant 12 devra être inséré depuis le côté aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons pour sa disposition. Ainsi, de manière à faciliter l'insertion de l'isolant depuis le côté aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons, l'isolant 12 est préférablement conçu suivant une configuration de tube conique qui est rendue conique de manière à avoir un diamètre de plus en plus petit vers le côté aval dans la direction de propagation du faisceau d'électrons, tel que cela est illustré sur les figures 3A et 3B. En outre, tandis que le collecteur du précédent mode de réalisation possède deux électrodes collectrices 11a, 11b, tel que cela est illustré sur la figure 3, le collecteur peut posséder une électrode unique ou plusieurs électrodes 11 pour offrir des avantages similaires. Tandis que des modes de réalisation préférés de la présente invention ont été décrits en utilisant des termes spécifiques, une telle description est donnée à titre illustratif uniquement, et on comprendra que des changements et des variations peuvent être apportés sans s'écarter de l'esprit ou de la portée des revendications jointes. REVENDICATIONS 1. Collecteur (1, 4, 53) dans un tube hyperfréquence comprenant : une électrode collectrice (11, 4.1) pour capturer un faisceau d'électrons émis par un canon à électrons (51) et traversant un circuit à onde lente (2, 52) ; un isolant (12, 42) disposé au contact de la surface périphérique externe de ladite électrode collectrice (11, 41); et un radiateur (13, 43) disposé au contact de la surface périphérique externe dudit isolant (12, 42), caractérisé en ce que ledit isolant (12, 42), ladite électrode collectrice (11, 41) et ledit radiateur (13, 43) sont coniques dans une direction axiale du tube. 115 2. Collecteur (1, 4, 53) dans un tube hyperfréquence selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit isolant (12, 42) est conique dans la direction axiale du tube de manière à ce que ledit isolant (12, 42) ait 20 un diamètre qui est de plus en plus petit vers le côté aval dans une direction de propagation du faisceau d' électrons.