Brevet FR3153268A1 — publié le 20250328

Titre : Dispositif de soudure par faisceau d'électrons L’invention concerne un dispositif de soudure (1) par faisceau d’électron comportant : une cathode (2) comportant une surface émettrice (9) émettant des d’électrons, une anode (3) avec un trou d’anode (4), à laquelle une tension positive est appliquée par rapport à la cathode de manière à créer un faisceau d’électrons (5) de la cathode vers l’anode une électrode de formation de faisceau (6) comportant une surface évasée, arrangée pour focaliser le faisceau d’électrons émis entre la cathode et l’anode caractérisé en ce qu’une portion (8) de la surface évasée de l’électrode de formation de faisceau (6) s’étende derrière la surface émettrice (9) de la cathode dans le sens d’émission du faisceau d’électrons. Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Dispositif de soudure par faisceau d'électrons La présente invention concerne un dispositif de soudure par faisceau d'électrons, notamment pour opération dans l’espace. Le soudage est un procédé permettant d'assembler des éléments. Dans l’espace, dans des conditions de vide, les structures sont le plus souvent assemblées par interfaces mécaniques d’amarrage comme des loquets. Cependant, le soudage peut être envisagé pour la construction future de structures dans l’espace. La plupart des méthodes de soudage utilisées pour la construction terrestre sont des soudures à l’arc. Cependant, dans des conditions de vide, il est difficile de générer et de maintenir une décharge d'arc de manière stable. La soudure à l’arc implique par ailleurs de fournir un consommable comme du gaz ionisé, ce qui est un inconvénient majeur pour une utilisation dans l’espace. Une alternative à la soudure par arc est la soudure laser. Cependant, cette méthode a un rendement énergétique relativement faible. Une partie de l’énergie est dissipée sous forme de chaleur. Par ailleurs, certains matériaux réfléchissent une partie du laser, diminuant le rendement énergétique et créant des risques potentiels pour un véhicule spatial. Le soudage par faisceau d'électrons est connu comme une méthode utilisée sur Terre dans des conditions de vide artificiel, compte tenu de la présence de l’atmosphère. Le soudage par faisceau d’électrons présente par ailleurs une qualité d’assemblage et des propriétés mécaniques plus élevées que pour les soudures à l’arc ou laser. L’émission d’un faisceau d’électrons nécessite de chauffer une cathode au-dessus de sa température de travail, et de créer une tension électrique de haut voltage entre une anode et cette cathode. Les électrons libres générés par la chauffe de la cathode sont alors accélérés par la différence de potentiel électrique, le faisceau d’électrons est mis en forme par une électrode de formation de faisceau puis focalisé par une bobine de focalisation, afin de faire converger le faisceau d’électrons au niveau d’une zone à souder. La puissance surfacique produite par le dispositif de soudure, permettant de fusionner la matière, est donc notamment dépendante de la tension entre l’anode et la cathode, de la distance entre ces éléments, de la température de chauffe de la cathode ainsi que de la focalisation du faisceau d’électrons. L’utilisation d’une haute tension est source de contraintes. Elle nécessite l’utilisation de source de tensions et/ou de convertisseurs lourds et encombrants. Par ailleurs, une tension élevée nécessite d’espacer ou d’isoler les composants du faisceau d’électrons pour éviter la création d’arcs électriques. De plus, une tension d’accélération élevée génère des rayons X lors du soudage pouvant potentiellement endommager le véhicule spatial à proximité. Dans le cas d’une utilisation en orbite, le poids et l’encombrement du système de soudure sont des critères décisifs pour la viabilité de cette méthode. L’invention porte donc sur un dispositif de soudure améliorant la puissance du faisceau d’électrons, permettant ainsi de réduire la tension utilisée, donc le poids et l’encombrement du dispositif de soudure. L’invention concerne un dispositif de soudure par faisceau d’électron comportant : une cathode comportant une surface émettrice émettant des d’électrons, une anode avec un trou d’anode, à laquelle une tension positive est appliquée par rapport à la cathode de manière à créer un faisceau d’électrons de la cathode vers l’anode, une électrode de formation de faisceau, nommée électrode de Wehnelt, comportant une surface évasée et arrangée pour mettre en forme et notamment focaliser le faisceau d’électrons émis entre la cathode et l’anode, caractérisé en ce qu’une portion de la surface évasée de l’électrode de formation de faisceau s’étende derrière la surface émettrice de la cathode dans le sens d’émission du faisceau d’électrons. L’invention comprend au moins une des caractéristiques suivantes, prises indépendamment ou en combinaison : Le dispositif de soudure par faisceau d’électrons est arrangé pour être utilisé dans l’espace, dans des conditions de vide. Le dispositif de soudure par faisceau d’électrons est notamment arrangé pour l’assemblage de structures dans l’espace. La surface émettrice de la cathode définit un axe principal d’émission, cet axe étant normal à la surface émettrice au centre de la surface émettrice, et traversant la surface émettrice en son centre. On définit également un sens d’émission du faisceau d’électron. L’anode est placée après la surface d’émission dans le sens d’émission du faisceau d’électrons, et comporte un trou d’anode pour le passage du faisceau. Dans le cas où la surface émettrice de la cathode est plane, elle définit un plan d’émission. Dans le cas où la surface émettrice est courbe, notamment conique ou bombée, on définit un ensemble de plans d’émission comprenant l’ensemble des plans normaux à l’axe principal d’émission intersectant la surface émettrice. La cathode, l’anode et l’électrode de formation de faisceau sont des pièces de révolution ayant pour axe l’axe principal d’émission du faisceau d’électrons. On définit sur l’axe principal d’émission une position de début de la surface évasée, et une position de fin de la surface évasée. La surface évasée s’étend donc entre un plan de début de la surface évasée et un plan de fin de la surface évasée, ces plans étant parallèles entre eux et normaux à l’axe principal d’émission. Dans le cas d’une surface d’émission plane, on entend par : « une portion de la surface évasée de l’électrode de formation de faisceau s’étende s’étend derrière la surface émettrice de la cathode dans le sens d’émission du faisceau d’électrons » que le plan d’émission est placé entre le plan de début de la surface évasée et un plan de fin de la surface évasée. Dans le cas d’une surface émettrice courbe, on entend par : « une portion de la surface évasée de l’électrode de formation de faisceau s’étende s’étend derrière la surface émettrice de la cathode dans le sens d’émission du faisceau d’électrons » qu’au moins un plan d’émission est placé entre le plan de début de la surface évasée et un plan de fin de la surface évasée. Notamment, dans le cas d’une surface d’émission courbe, l’ensemble des plans d’émission de la surface émettrice sont placés entre le plan de début de la surface évasée et un plan de fin de la surface évasée. L’électrode de formation de faisceau comprend une cavité dans laquelle est placée la cathode. La surface évasée de l’électrode de formation de faisceau est conique. Alternativement, la surface évasée de l’électrode de formation de faisceau est concave, ou bombée. Notamment, la surface évasée de l’électrode de formation de faisceau est un cône de demi-angle α, autrement dit forme avec l’axe principal d’émission un angle α, avec α compris entre 20° et 80°, notamment compris entre 32.5° et 67.5°, notamment compris entre 40° et 60°. La différence de tension entre l’anode et la cathode est une tension U1 dite de « faible haute tension », c’est-à-dire une tension U1 inférieure à 35kV, notamment inférieure à 30kV, notamment comprise entre 10kV et 20kV. L’anode est placée à la masse flottante du dispositif de soudure, à un potentiel de 0V. La pièce à souder est placée à la masse flottante du dispositif de soudure à un potentiel de 0V. La cathode est placée à un potentiel négatif. Ainsi, une tension U1 entre l’anode et la cathode est obtenue en plaçant l’anode à un potentiel de 0V, et la cathode à un potentiel fixe de - U1. Le dispositif de soudure comprend une bobine de focalisation arrangée pour produire un champ magnétique permettant de focaliser le faisceau d’électrons à une distance de travail correspondant à la zone de soudure. La bobine de focalisation est placée après l’anode dans le sens d’émission du faisceau d’électron, et comporte un trou pour le passage du faisceau. Le dispositif de soudure comprend une enveloppe arrangée pour contenir la cathode, l’électrode de formation de faisceau, l’anode, et éventuellement une bobine de focalisation. L’enveloppe est de forme cylindrique. Alternativement, l’enveloppe peut être par exemple de section ovale, ou rectangulaire. L’enveloppe est réalisée en matériau métallique. Alternativement, l’enveloppe est réalisée en matériau isolant électriquement et thermiquement, notamment en céramique, ou dans un composite, conducteur électrique ou pas. Le dispositif de soudure comprend un ensemble pièces isolantes placées entre l’électrode de formation de faisceau, la cathode et l’enveloppe du dispositif de soudure, et arrangées pour isoler électriquement l’électrode de formation de faisceau, la cathode et l’enveloppe. Les pièces isolantes sont réalisées en matériau électriquement isolant, par exemple en céramique. Le dispositif de soudure est arrangé pour être placé en regard d’une pièce à souder, de manière à ce que le faisceau d’électrons frappe la pièce à souder au niveau d’une zone de soudure. Par exemple le faisceau d’électrons frappe la pièce à souder perpendiculairement à sa surface au niveau d’une zone de soudure. Le dispositif de soudure comprend une unité d’alimentation comprenant : une source d’alimentation, notamment une source de tension continue, au moins un convertisseur haute tension, alimenté par la source d’alimentation et arrangé pour fournir une alimentation à haute tension, au moins un convertisseur de courant, alimenté par la source d’alimentation et arrangé pour fournir une alimentation à haut courant, notamment pour fournir un courant d’intensité I supérieure à 1A, notamment égal à 3A, un circuit de puissance, connecté électriquement aux convertisseurs haute tension et au convertisseur de courant. La source d’alimentation est une batterie. Le dispositif de soudure comprend deux convertisseurs haute tension arrangés pour placer l’électrode de formation de faisceau et la cathode à deux potentiels distincts. Le dispositif de soudure comprend deux convertisseurs de courants arrangés pour alimenter la bobine de focalisation et la cathode avec des courants d’intensité différente. Le circuit de puissance est connecté électriquement à l’anode, et fixe le potentiel de l’anode à la masse flottante du dispositif de soudure. Le circuit de puissance est connecté électriquement à l’enveloppe du dispositif de soudure, et fixe le potentiel de l’enveloppe à la masse flottante du dispositif de soudure. Le circuit de puissance est connecté électriquement à la pièce à souder, et fixe le potentiel de la pièce à souder à la masse flottante du dispositif de soudure. Le circuit de puissance est connecté électriquement à la cathode, et alimente la cathode avec le courant du convertisseur de courant de manière à chauffer la cathode. La connexion électrique du circuit de puissance à la cathode fixe également la cathode à un potentiel fixe de -U1. Alternativement, l’anode et la cathode peuvent être placés à tous autres potentiels déterminants entre la cathode et l’anode une haute tension telle que déterminée plus haut. Le circuit de puissance est connecté électriquement à la bobine de focalisation, et est arrangé pour alimenter la bobine de focalisation. Le circuit de puissance est connecté électriquement à l’électrode de formation de faisceau, et contrôle le potentiel de l’électrode de formation de faisceau. Le dispositif de soudure comprend un mécanisme d’ajustement du faisceau, permettant de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le système de soudure. Le mécanisme d’ajustement du faisceau est le circuit de puissance. Le circuit de puissance est arrangé pour ajuster la différence de potentiel entre l’électrode de formation de faisceau et la cathode. Par exemple, l‘électrode de formation de faisceau est placée à un potentiel variable inférieur au potentiel de la cathode, notamment de manière à déterminer entre la cathode et l’électrode de formation de faisceau une tension U2 comprise entre 0kV et 3kV. Ajuster la différence de potentiel entre l’électrode de formation de faisceau et la cathode permet de mettre en forme le faisceau d’électron, et de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le système de soudure. Avantageusement, l’utilisation d’un contrôle électronique de la différence de potentiel entre la cathode et l’électrode de formation de faisceau permet de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le dispositif de soudure de manière quasi-instantanée, ne consommant pas d’énergie supplémentaire, et ne nécessitant pas le déplacement de pièces mécaniques. Alternativement, le mécanisme d’ajustement du faisceau est le convertisseur de courant. Le convertisseur de courant est arrangé pour permettre d’ajuster le courant de chauffe traversant la cathode et donc la température la température de la surface d’émission pendant l’utilisation. Ajuster la température de la surface d’émission permet de contrôler la quantité d’électrons libres émise, et donc de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le système de soudure. Alternativement, le mécanisme d’ajustement du faisceau comprend au moins une pièce mobile arrangée pour être déplacée linéairement selon l’axe principal d’émission. L’anode, la cathode et/ou l’électrode de formation de faisceau sont placés sur une pièce mobile, et les pièces mobiles sont arrangées de manière à contrôler les positions relatives de l’électrode de formation de faisceau, la cathode et l’anode pendant l’utilisation du dispositif de soudure. Ajuster les positions relatives de l’électrode de formation de faisceau, la cathode et l’anode pendant l’utilisation du dispositif de soudure permet de contrôler la mise en forme du faisceau d’électrons, et ainsi de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le système de soudure. L’utilisation d’une surface évasée s’étendant derrière la surface émettrice de la cathode permet une meilleure extraction des électrons et une mise en forme du faisceau d’électrons pour une tension d’accélération donnée du faisceau d’électrons. Ainsi, l’utilisation d’une surface évasée s’étendant derrière la surface émettrice de la cathode permet l’amélioration des performances du système de soudure, même pour des tensions d’accélération significativement plus basses que l’état de l’art, notamment pour des tensions d’accélération inférieures à 35kV. De plus, la distance d'isolation pour empêcher la décharge à l'intérieur du boîtier du canon à électrons peut être réduite, de sorte que la taille du dispositif de soudure peut être réduite. La surface émissive de la cathode est réalisée dans un matériau à faible travail de sortie et résistant à haute température. Par exemple, la cathode est réalisée en tungstène. Alternativement, la cathode est réalisée en Lanthanum Hexaboride (LaB6). L’électrode de formation de faisceau est réalisée en alliage métallique non ferromagnétique. Par exemple, l’électrode de formation de faisceau est réalisée en acier inoxydable, ou en aluminium. L’anode est réalisée en alliage métallique non ferromagnétique. Par exemple, l’anode est réalisée en acier inoxydable, ou en aluminium. La cathode et l’anode sont séparés par une première distance d’isolation D1 selon l’axe principal d’émission du faisceau d’électron, cette distance d’isolation D1 étant comprise entre 3mm et 15mm. On définit la distance D2 minimale selon l’axe principal d’émission entre le plan de début de la surface évasée et le plan d’émission de la surface d’émission le plus proche du plan de début de la surface évasée. Cette distance D2 est comprise entre 0.001mm et 0.5mm, notamment est égale à 0.5mm. La distance selon l’axe principal d’émission entre le plan de début de la surface évasée et le plan d’émission de la surface d’émission le plus proche du plan de début de la surface évasée peut être ajustée mécaniquement par translation linéaire de la cathode ou de l’électrode de formation de faisceau le long de l’axe principal d’émission. D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels : FIG. 1 La FIG. 1 est une représentation schématique en coupe de du dispositif de soudure par faisceau d’électrons selon un premier mode de réalisation de l’invention. FIG. 2 La FIG. 2 est une vue rapprochée, en coupe, de l’ensemble cathode/électrode de formation de faisceau du dispositif de soudure par faisceau d’électrons selon un premier mode de réalisation de l’invention. FIG. 3 La FIG. 3 est une vue rapprochée, en coupe, de l’ensemble cathode/électrode de formation de faisceau du dispositif de soudure par faisceau d’électrons selon un deuxième mode de réalisation de l’invention. FIG. 4 La FIG. 4 est une vue rapprochée, en coupe, de l’ensemble cathode/électrode de formation de faisceau du dispositif de soudure par faisceau d’électrons selon un troisième mode de réalisation de l’invention. FIG. 5 La FIG. 5 est une vue rapprochée, en coupe, de l’ensemble cathode/électrode de formation de faisceau du dispositif de soudure par faisceau d’électrons selon un quatrième mode de réalisation de l’invention. Les caractéristiques, variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes par rapport aux autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolée des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique et/ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur. On a représenté sur les figures 1 et 2 un dispositif de soudure 1 par faisceau d’électron selon l’invention. La FIG. 2 est une vue rapprochée ne montrant que la cathode 2 et l’électrode de formation de faisceau 6 du dispositif de soudure, pour des raisons de lisibilité. Le dispositif de soudure 1 comporte une cathode 2, une anode 3, une électrode de formation de faisceau 6, et une bobine de focalisation 20 placés dans une enveloppe cylindrique 22. La cathode 2 comporte une surface émettrice 9 émettant des d’électrons, et cette surface émettrice de la cathode définit un axe principal d’émission 15 du faisceau d’électrons 5, cet axe étant normal à la surface émettrice au centre de la surface émettrice, et traversant la surface émettrice en son centre. On définit également un sens d’émission du faisceau d’électron. La cathode 2, l’anode 3 et l’électrode de formation de faisceau 6 sont des pièces de révolution ayant pour axe l’axe principal d’émission 15 du faisceau d’électrons 5. La cathode 2 est par exemple réalisée en tungstène, ou alternativement en Lanthanum Hexaboride (LaB6). La surface émettrice 9 est plane, et définit un plan d’émission 14. La cathode 2 est placée dans une cavité 10 de l’électrode de formation de faisceau 6. L’anode 3 est placée après la surface d’émission 9 dans le sens d’émission du faisceau d’électron 5, et comporte un trou d’anode 4 pour le passage du faisceau. L’anode 3 est réalisée en alliage métallique non ferromagnétique, par exemple en acier inoxydable, ou en aluminium. La bobine de focalisation 20 est placée après l’anode 3 dans le sens d’émission du faisceau d’électrons 5, et comporte un trou pour le passage du faisceau. La cathode 2 et l’anode 3 sont séparés par une première distance d’isolation D1 de 3mm selon l’axe principal d’émission 15 du faisceau d’électrons 5. L’électrode de formation de faisceau 6 comporte une surface évasée 7 arrangée pour mettre en forme le faisceau d’électrons 5 émis entre la cathode 2 et l’anode 3. Cette surface évasée 7 s’étend donc entre un plan de début de la surface évasée 18 et un plan de fin de la surface évasée 19. Ces plans sont parallèles entre eux, normaux à l’axe principal d’émission 15, et placés respectivement à une position de début de la surface évasée 16 et à une position de fin de la surface évasée 17 sur l’axe principal d’émission. Une portion de la surface évasée 8 s’étend derrière la surface émettrice 9 de la cathode 2 dans le sens d’émission du faisceau d’électrons 5, et le plan d’émission 14 est donc placé entre le plan de début de la surface évasée 18 et le plan de fin de la surface évasée 19. Le plan de début de la surface évasée 18 et le plan d’émission 14 sont séparés d’une distance D2 de 0.5mm selon l’axe principal d’émission 15. Cette distance D2 peut être ajustée mécaniquement par translation linéaire de la cathode 2 ou de l’électrode de formation de faisceau 6 le long de l’axe principal d’émission 15. La surface évasée 7 de l’électrode de formation de faisceau 9 est un cône formant avec l’axe principal d’émission 15 un angle α égal à 50°. L’électrode de formation de faisceau 6 est réalisée en alliage métallique non ferromagnétique, par exemple en acier inoxydable ou en aluminium. L’électrode de formation de faisceau 6, la cathode 2 et l’enveloppe cylindrique 22 sont isolés électriquement par un ensemble de pièces isolantes 23, réalisées en céramique et placées entre l’électrode de formation de faisceau 6, la cathode 2 et l’enveloppe cylindrique 22. L’utilisation d’une surface évasée 7 s’étendant derrière la surface émettrice 9 de la cathode 2 permet une meilleure extraction des électrons et une meilleure mise en forme du faisceau d’électrons 5 pour une tension d’accélération donnée du faisceau d’électrons. Cela permet ainsi d’améliorer les performances du dispositif de soudure 1 pour des tensions d’accélération significativement plus basses que l’état de l’art, notamment pour des tensions d’accélération inférieures à 35kV. De plus, la distance d'isolation pour empêcher la décharge à l'intérieur du boîtier du canon à électrons peut être réduite, de sorte que la taille du dispositif de soudure 1 peut être réduite. Le dispositif de soudure 1 est arrangé pour être placé en regard d’une pièce à souder 30, de manière à ce que le faisceau d’électrons 5 frappe la pièce à souder niveau d’une zone de soudure 21. Par exemple le faisceau d’électrons frappe la pièce à souder perpendiculairement à sa surface au niveau d’une zone de soudure perpendiculairement à sa surface. Le dispositif de soudure 1 comprend une unité d’alimentation 24, comprenant : une batterie 25, un convertisseur haute tension 26 alimenté par la batterie et fournissant une alimentation à haute tension, un convertisseur de courant 27 alimenté par la batterie et fournissant une alimentation à haut courant de 3A, un circuit de puissance 28, connecté électriquement au convertisseur haute tension et au convertisseur de courant. Selon un mode de réalisation non représenté, le dispositif de soudure 1 comprend deux convertisseur haute tension permettant de placer l’électrode de formation de faisceau et la cathode à deux potentiels distincts. Le circuit de puissance 28 est connecté électriquement à l’anode 3, à l’enveloppe 22 du dispositif de soudure 1 et à la pièce à souder 30, et fixe et fixe leur potentiel à la masse flottante du dispositif de soudure. Le circuit de puissance 28 est connecté électriquement à la cathode 2, et l’alimente avec le courant du convertisseur de courant 27. Ce haut courant permet de chauffer la cathode. La connexion électrique du circuit de puissance 28 à la cathode 2 la fixe par exemple à un potentiel de -12kV. La différence de potentiel entre l’anode 3 et la cathode 2 est donc de 12kV. Cette tension pourrait être obtenue en plaçant l’anode 3 et la cathode 2 à d’autre potentiels fixes. Le circuit de puissance 28 alimente la bobine de focalisation 20, qui produit un champ magnétique permettant de focaliser le faisceau d’électrons 15 sur la zone de soudure 21. Dans ce mode de réalisation, le circuit de puissance 28 est un mécanisme d’ajustement permettant de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le système de soudure 1. Le circuit de puissance 28 est connecté électriquement à l’électrode de formation de faisceau 6, et contrôle le potentiel de l’électrode de formation de faisceau 6 pour ajuster la différence de potentiel entre l’électrode de formation de faisceau 6 et la cathode 2. Par exemple, le circuit de puissance 28 place l‘électrode de formation de faisceau 6 à un potentiel inférieur au potentiel de la cathode, déterminant entre la cathode et l’électrode de formation de faisceau une tension U2 comprise entre 0kV et 3kV. L’utilisation d’un contrôle électronique de la différence de potentiel entre la cathode 2 et l’électrode de formation de faisceau 6 permet de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le dispositif de soudure 1 de manière quasi-instantanée, ne consommant pas d’énergie supplémentaire, et ne nécessitant pas le déplacement de pièces mécaniques. Dans un mode de réalisation non représenté, le mécanisme d’ajustement du faisceau est le convertisseur haut courant 27, qui est alors arrangé pour permettre d’ajuster le courant de chauffe traversant la cathode 2 et donc la température de la surface d’émission 9 et ainsi contrôler la quantité d’électrons libres émise et le courant du faisceau d’électrons 5. Dans un autre mode de réalisation non représenté, l’anode 3, l’électrode de formation de faisceau 6 et ou la cathode 2 sont placés sur des pièces mobiles arrangées pour être déplacées linéairement selon l’axe principal d’émission 15 de manière à contrôler les positions relatives de l’électrode de formation de faisceau 6, de l’anode 3 et de la cathode 2 pendant l’utilisation du dispositif de soudure 1. Ajuster les positions relatives de l’électrode de formation de faisceau 6, de l’anode 3 et de la cathode 2 pendant l’utilisation du dispositif de soudure permet de contrôler la mise en forme du faisceau d’électrons 5, et ainsi de contrôler le courant émis par la cathode et traversant le système de soudure 1. La FIG. 3 est une vue rapprochée, en coupe, de l’ensemble cathode 2/électrode de formation de faisceau 6 du dispositif de soudure 1 par faisceau d’électrons selon un deuxième mode de réalisation de l’invention dans lequel la surface d’émission 9 de la cathode est courbe. On définit alors un ensemble de plans d’émission 14a, 14b, 14c comprenant l’ensemble des plans normaux à l’axe principal d’émission intersectant la surface émettrice, et au moins un plan d’émission de cet ensemble est placé entre le plan de début de la surface évasée 18 et le plan de fin de la surface évasée 19. Notamment, dans ce mode de réalisation, l’ensemble des plans d’émission de la surface émettrice 14a, 14b, 14c sont placés entre le plan de début de la surface évasée 18 et le plan de fin de la surface évasée 19. Les figures 4 et 5 sont des vues rapprochées, en coupe, de l’ensemble cathode 2 /électrode de formation de faisceau 6 du dispositif de soudure 1 par faisceau d’électrons selon respectivement un troisième et un quatrième mode de réalisation de l’invention, dans lesquels la surface évasée 9 de l’électrode de formation de faisceau est respectivement concave, ou bombée. Dispositif de soudure (1) par faisceau d’électron comportant : une cathode (2) comportant une surface émettrice (9) émettant des d’électrons, une anode (3) avec un trou d’anode (4), à laquelle une tension positive est appliquée par rapport à la cathode de manière à créer un faisceau d’électrons (5) de la cathode vers l’anode une électrode de formation de faisceau (6) comportant une surface évasée, arrangée pour mettre en forme le faisceau d’électrons émis entre la cathode et l’anode, caractérisé en ce qu’une portion (8) de la surface évasée de l’électrode de formation de faisceau (6) s’étende derrière la surface émettrice (9) de la cathode dans le sens d’émission du faisceau d’électrons. Dispositif de soudure (1) selon la revendication 1, dans lequel la cathode (2), l’anode (3) et l’électrode de formation de faisceau (6) sont des pièces de révolution ayant pour axe l’axe principal d’émission du faisceau d’électrons (15). Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’électrode de formation de faisceau (6) comprend une cavité (10) dans laquelle est placée la cathode (3) Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la surface évasée (7) de l’électrode de formation de faisceau (6) est un cône de demi-angle α, autrement dit forme avec l’axe principal d’émission (15) un angle α, avec α compris entre 20° et 80°, notamment compris entre 32.5° et 67.5°, notamment compris entre 40° et 60°. Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications 1 à 3, la surface évasée (7) de l’électrode de formation de faisceau est concave, ou bombée. Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la différence de tension entre l’anode et la cathode est une tension U1 dite de « faible haute tension », c’est-à-dire une tension U1 inférieure à 35kV, notamment inférieure à 30kV, notamment comprise entre 10kV et 20kV. Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une bobine de focalisation (20) arrangée pour produire un champ magnétique permettant de focaliser le faisceau d’électrons (15) à une distance de travail correspondant à la zone de soudure (21) Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une enveloppe (22) arrangée pour contenir la cathode (2), l’électrode de formation de faisceau (6), l’anode (3), et éventuellement une bobine de focalisation (20). Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant une unité d’alimentation (24) comprenant : une source d’alimentation (25), notamment une source de tension continue, au moins un convertisseur haute tension (26), alimenté par la source d’alimentation et arrangé pour fournir une alimentation à haute tension, au moins un convertisseur de courant (27), alimenté par la source d’alimentation et arrangé pour fournir une alimentation à haut courant, notamment pour fournir un courant d’intensité I supérieure à 1A, notamment égale à 3A, un circuit de puissance (28), connecté électriquement aux convertisseurs haute tension et au convertisseur de courant. Dispositif de soudure (1) selon la revendication 9, dans lequel le circuit de puissance (28) est arrangé pour ajuster la différence de potentiel entre l’électrode de formation de faisceau (6) et la cathode (2). Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la cathode (2) et l’anode (3) sont séparées par une première distance d’isolation D1 selon l’axe principal d’émission (15) du faisceau d’électron (5), cette distance d’isolation D1 étant comprise entre 3mm et 15mm. Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel a distance D2 minimale selon l’axe principal d’émission (15) entre le plan de début de la surface évasée (18) et le plan d’émission (14, 14a) de la surface d’émission (9) le plus proche du plan de début de la surface évasée est comprise entre 0.001mm et 0.5mm. Dispositif de soudure (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la distance D2 minimale selon l’axe principal d’émission (15) entre le plan de début de la surface évasée (18) et le plan d’émission (14, 14a) de la surface d’émission (9) le plus proche du plan de début de la surface évasée peut être ajustée mécaniquement par translation linéaire de la cathode ou de l’électrode de formation de faisceau le long de l’axe principal d’émission.