FR2965971A1 - Electronic traveling wave tube i.e. microwave frequency amplifier, has cathode/Wehnelt emission assembly arranged in contact with inner surface of shield by electrical insulating bodies that are regularly provided around assembly - Google Patents
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Abstract
Description
TUBE A ONDES PROGRESSIVES AVEC ALIGNEMENT AMELIORE DU CANON AVEC LA STRUCTURE HYPERFREQUENCES DU TUBE ET PROCEDE DE FABRICATION D'UN TEL TUBE L'invention concerne les tubes à ondes progressives et 5 notamment un procédé de fabrication du tube. The invention relates to traveling wave tubes and in particular to a method for manufacturing the tube.
Les tubes à ondes progressives sont des amplificateurs hyperfréquences dont le fonctionnement est basé sur l'interaction entre une onde électromagnétique se propageant dans une hélice du tube et un 10 faisceau d'électrons en déplacement le long de l'hélice. La figure 1 montre un synoptique de principe d'un tube à ondes progressives ou TOP de l'état de l'art. Le TOP de la figure 1 comporte notamment un canon à électrons 10, une structure hyperfréquence 12 et un collecteur d'électron 14 alignés selon un axe longitudinal ZZ'. Le canon à 15 électrons 10 fournit par une cathode 16 un faisceau d'électrons 18 dans l'axe d'une hélice 20 du tube maintenue dans un passage 22 d'une ligne 24 de la structure hyperfréquences du tube. Les électrons 26 du faisceau en sortie de l'hélice sont captés par le collecteur d'électrons 14. La structure hyperfréquences 12 comporte un dispositif 20 magnétique de confinement du faisceau dans l'axe ZZ' de l'hélice ayant essentiellement la ligne 24 longitudinale monobloc comportant une suite de couronnes 42 en matériau magnétique d'axe ZZ' séparées l'une de la suivante d'une même distance. Entre deux couronnes magnétiques consécutives se trouve un aimant permanent de forme torique ou un 25 bobinage pour obtenir un champ magnétique de confinement du faisceau le long de l'axe ZZ'. Un élément important dans la fabrication d'un tube est la précision de l'alignement de l'axe du canon à électrons 10, et par conséquent l'axe d'émission du faisceau d'électrons, avec l'axe du passage 22 de la structure 30 hyperfréquences comportant l'hélice 18. Traveling wave tubes are microwave amplifiers whose operation is based on the interaction between an electromagnetic wave propagating in a helix of the tube and an electron beam moving along the helix. Figure 1 shows a block diagram of a traveling wave tube or TOP of the state of the art. The TOP of FIG. 1 comprises in particular an electron gun 10, a microwave structure 12 and an electron collector 14 aligned along a longitudinal axis ZZ '. The electron gun 10 provides a cathode 16 with an electron beam 18 in the axis of a helix 20 of the tube held in a passage 22 of a line 24 of the microwave structure of the tube. The electrons 26 of the beam at the output of the helix are picked up by the electron collector 14. The microwave structure 12 comprises a magnetic device 20 for confining the beam in the axis ZZ 'of the helix essentially having the longitudinal line 24 monobloc comprising a series of rings 42 of magnetic material axis ZZ 'separated from one of the following by the same distance. Between two consecutive magnetic rings is a ring-shaped permanent magnet or coil to obtain a magnetic confinement field of the beam along the axis ZZ '. An important element in the manufacture of a tube is the accuracy of the alignment of the axis of the electron gun 10, and therefore the emission axis of the electron beam, with the axis of the passage 22 of the microwave structure comprising the helix 18.
La figure 2 montre une vue partielle en coupe axiale, du côte du canon à électrons, du TOP de la figure 1. FIG. 2 shows a partial view in axial section, from the side of the electron gun, of the TOP of FIG. 1.
Le TOP de la figure 2 comporte le canon à électrons 10 solidaire de la ligne 24, le canon et la ligne étant alignés selon le même axe ZZ' de la structure hyperfréquences 12 du TOP. Le canon à électrons comporte la cathode 16 fournissant le faisceau d'électrons 18 selon l'axe ZZ' dans le passage 22 de la ligne 24 et un wehnelt 66 autour de la cathode de même axe ZZ' formant un ensemble d'émission cathode/wehnelt. L'ensemble d'émission cathode/wehnelt est maintenu dans l'axe ZZ' par un tube 70 en matériau isolant électrique entourant le wehnelt 66. Le tube en matériau isolant se prolonge, du côte de la ligne 24, par un tube 72 métallique de même axe de révolution ZZ' comportant un rebord 74 dans un plan perpendiculaire à l'axe ZZ'. La ligne 24 comporte, du côte du canon à électrons, une rondelle 76 dans l'axe ZZ' solidaire de la ligne 24 pour former avec le rebord 74 du tube 72 métallique du canon, des lèvres de fermeture du canon avec la ligne. La fermeture du canon et de la ligne par les lèvres de fermeture doit être étanche du fait du vide dans le canon et dans l'espace d'interaction de la ligne nécessaire au fonctionnement du tube. The TOP of Figure 2 comprises the electron gun 10 secured to the line 24, the barrel and the line being aligned along the same axis ZZ 'of the microwave structure 12 of the TOP. The electron gun comprises the cathode 16 providing the electron beam 18 along the axis ZZ 'in the passage 22 of the line 24 and a wehnelt 66 around the cathode of the same axis ZZ' forming a cathode emission assembly / wehnelt. The cathode / wehnelt emission assembly is held in the axis ZZ 'by a tube 70 of electrical insulating material surrounding the wehnelt 66. The tube of insulating material extends, from the side of the line 24, by a metallic tube 72 of the same axis of revolution ZZ 'having a flange 74 in a plane perpendicular to the axis ZZ'. The line 24 comprises, on the side of the electron gun, a washer 76 in the axis ZZ 'integral with the line 24 to form with the rim 74 of the barrel metal tube 72, closing lips of the barrel with the line. The closure of the barrel and the line by the closure lips must be sealed due to the vacuum in the barrel and in the interaction space of the line necessary for the operation of the tube.
Dans la fabrication des TOP de l'état de l'art, représenté à la figure 2, le tube 72 métallique comportant la cathode 16 et la ligne 24 de la structure hyperfréquences 12 sont réalisés séparément puis assemblées à l'aide d'un centrage du tube 72 métallique par rapport à la ligne 24. Du fait des fréquences élevées de fonctionnement de ce type de tube électronique, supérieures à 18 GHz, et les faibles dimensions de l'espace d'interaction formé par le passage 22 dans la ligne 24, de l'ordre de quelques dixièmes de millimètres, les tolérances d'assemblages du canon avec la structure hyperfréquences, et notamment l'alignement de l'axe du canon avec l'axe du passage dans la ligne, deviennent très serrées, de l'ordre de 0,01 mm. Un montage du canon sur la ligne de la structure hyperfréquences des tubes de l'état de l'art, en prenant référence sur l'axe central du canon, est impossible du fait de la présence de la cathode dans le canon, source d'électrons et principale référence du montage. La précision d'assemblage entre le canon et la structure hyperfréquences du TOP devient extrêmement difficile à obtenir. In the manufacture of the TOP of the state of the art, represented in FIG. 2, the metallic tube 72 comprising the cathode 16 and the line 24 of the microwave structure 12 are made separately and then assembled using a centering device. of the metal tube 72 relative to the line 24. Because of the high operating frequencies of this type of electron tube, greater than 18 GHz, and the small dimensions of the interaction space formed by the passage 22 in the line 24. , on the order of a few tenths of a millimeter, the tolerances of assemblies of the barrel with the microwave structure, and in particular the alignment of the axis of the barrel with the axis of the passage in the line, become very tight, order of 0.01 mm. A mounting of the barrel on the line of the microwave structure of the tubes of the state of the art, by referring to the central axis of the barrel, is impossible because of the presence of the cathode in the barrel, source of electrons and main reference of the assembly. The assembly precision between the barrel and the microwave structure of the TOP becomes extremely difficult to obtain.
Pour palier les inconvénients des TOP de l'état de l'art, l'invention propose un tube électronique à ondes progressives comportant, un ensemble d'émission cathode/V1/ehnelt pour fournir un faisceau d'électrons selon un axe ZZ' de la cathode, une ligne d'interaction comportant un passage cylindrique circulaire dans l'axe LL' de révolution de la ligne pour le passage du faisceau d'électrons, La ligne d'interaction se prolonge à une de ses deux extrémités par un blindage en forme de tube ayant une surface interne cylindrique circulaire d'axe de révolution confondu avec l'axe de révolution LL' du passage cylindrique de la ligne d'interaction, l'ensemble d'émission cathode/Wehnelt étant maintenu à l'intérieur du blindage, en contact avec la dite surface interne cylindrique circulaire du blindage, par l'intermédiaire d'au moins trois corps isolants électriques de formes cylindriques, d'axes de révolution parallèles à l'axe ZZ' de la cathode, répartis régulièrement autour de l'ensemble d'émission cathode/wehnelt et tels que des points de la surface de chacun des corps isolants électriques en contact avec la surface interne du blindage sont à la même distance de l'axe ZZ' de la cathode, de façon à ce que l'axe de la cathode ZZ' et l'axe LL' du passage cylindrique soient confondus. To overcome the drawbacks of state-of-the-art TOPs, the invention proposes a traveling-wave electronic tube comprising a cathode / V1 / ehnelt emission assembly for supplying an electron beam along an axis ZZ 'of the cathode, an interaction line comprising a circular cylindrical passage in the axis LL 'of revolution of the line for the passage of the electron beam, the interaction line is extended at one of its two ends by a shielding tube shape having a circular cylindrical inner surface of axis of revolution coincides with the axis of revolution LL 'of the cylindrical passage of the interaction line, the cathode / Wehnelt emission assembly being held inside the shielding in contact with said circular cylindrical inner surface of the shielding, by means of at least three electrical insulating bodies of cylindrical shapes, axes of revolution parallel to the axis ZZ 'of the cathode, regularly distributed at turn of the cathode / wehnelt emission assembly and such that points of the surface of each of the electrical insulating bodies in contact with the inner surface of the shield are at the same distance from the axis ZZ 'of the cathode, so the axis of the cathode ZZ 'and the axis LL' of the cylindrical passage coincide.
Avantageusement, l'ensemble d'émission cathode/Wehnelt est maintenu à l'intérieur du blindage, en contact avec la dite surface interne cylindrique circulaire du blindage, par l'intermédiaire de quatre corps de formes cylindriques isolants électriques repartis régulièrement à 90 degrés autour du wehnelt. Advantageously, the cathode / Wehnelt emission assembly is held inside the shield, in contact with the said circular cylindrical inner surface of the shielding, by means of four bodies of electrical insulating cylindrical shapes regularly distributed at 90 degrees around wehnelt.
Dans une réalisation, les corps isolants électriques sont des rondins de même section circulaire. In one embodiment, the electrical insulating bodies are logs of the same circular section.
Dans une autre réalisation, le tube comporte dans l'axe ZZ', le wehnelt ayant une partie avant cylindrique entourant le faisceau d'électrons en sortie de la cathode et une partie arrière sous forme de couronne d'axe ZZ' comportant quatre encoches reparties régulièrement à 90 degrés autour du wehnelt pour le maintient des quatre rondins isolants, un support de cathode ayant une partie avant de cathode supportant la cathode elle-même et une partie arrière de cathode de même forme de couronne que la partie arrière du wehnelt comportant aussi quatre autres encoches , une encoches du wehnelt et une encoche du support de cathode étant alignées selon un axe parallèle à l'axe ZZ' pour le maintien des rondins isolants autour de l'axe ZZ'. In another embodiment, the tube comprises in the axis ZZ ', the wehnelt having a cylindrical front portion surrounding the electron beam at the cathode outlet and a rear portion in the form of a ring of axis ZZ' having four distributed notches regularly at 90 degrees around the wehnelt for the maintenance of the four insulating logs, a cathode support having a cathode front part supporting the cathode itself and a cathode rear part of the same crown shape as the rear part of the wehnelt also comprising four other notches, a wehnelt notches and a notch of the cathode support being aligned along an axis parallel to the axis ZZ 'for holding the insulating logs around the axis ZZ'.
Dans une autre réalisation, les rondins sont en matériau isolant électrique pour isoler les potentiels de l'ensemble d'émission du blindage mais des bons conducteurs de la chaleur pour évacuer les calories dégagées par la cathode chauffée. In another embodiment, the logs are of electrical insulating material to isolate the potentials of the shield emission assembly but good conductors of heat to evacuate the heat generated by the heated cathode.
Dans une autre réalisation, les rondins sont en nitrure d'aluminium ou en oxyde de béryllium, isolants électriques bons conducteurs de la chaleur. In another embodiment, the logs are aluminum nitride or beryllium oxide, electrical insulators good conductors of heat.
Dans une autre réalisation, le blindage est fermé du côté opposé à 20 la ligne par une paroi de fermeture étanche perpendiculaire à l'axe ZZ' pour assurer le vide dans le canon à électron et dans le passage de la ligne. In another embodiment, the shield is closed on the opposite side of the line by a sealing wall perpendicular to the ZZ 'axis to provide vacuum in the electron gun and in the passage of the line.
L'invention concerne aussi un premier procédé de fabrication du tube à ondes progressives selon l'invention caractérisé en ce qu'il comporte 25 au moins les étapes suivantes : - fabrication d'une ligne comportant un passage cylindrique circulaire, d'axe LL', le long de la ligne pour le passage du faisceau d'électrons, - fabrication d'un blindage en forme de tube de section circulaire 30 fermé par une paroi comportant un trou dans l'axe de révolution du tube pour le passage du faisceau d'électrons, - assemblage de la ligne et du blindage, le trou de passage dans le blindage étant mis face au passage dans la ligne, - alésage du passage de la ligne pour faire coïncider l'axe de révolution LL' du passage avec l'axe ZZ' de la surface interne cylindrique circulaire du blindage, - réalisation de l'ensemble d'émission et des rondins isolants électriques solidaires de l'ensemble d'émission, de façon que, les rondins étant inscrits dans une surface Cl identique à la surface interne cylindrique circulaire du blindage, l'axe de ladite surface Cl soit confondu avec l'axe ZZ' de la cathode, - montage de l'ensemble d'émission avec les rondins à l'intérieur ~o du blindage. The invention also relates to a first method for manufacturing the traveling wave tube according to the invention, characterized in that it comprises at least the following steps: - manufacture of a line comprising a circular cylindrical passage, of axis LL ' , along the line for the passage of the electron beam, - manufacture of a tube-shaped shield of circular section 30 closed by a wall having a hole in the axis of revolution of the tube for the passage of the electron beam. electrons, - assembly of the line and the shielding, the passage hole in the shield being placed facing the passage in the line, - bore of the passage of the line to make coincide the axis of revolution LL 'of the passage with the ZZ 'axis of the circular cylindrical inner surface of the shielding, - realization of the emission assembly and electrical insulating logs integral with the emission assembly, so that, the logs being inscribed in a surface C1 identical to the area circular cylindrical internal shielding, the axis of said surface Cl is coincident with the axis ZZ 'of the cathode, - assembly of the emission assembly with the logs inside ~ o shielding.
L'invention concerne aussi un deuxième procédé de fabrication du tube à ondes progressives selon l'invention caractérisé en ce qu'il comporte au moins les étapes suivantes : 15 - fabrication d'une ligne comportant un passage cylindrique circulaire, d'axe LL', le long de la ligne pour le passage du faisceau d'électrons, ladite ligne se prolongeant, du côté d'une de ses deux extrémité par l'intermédiaire d'une paroi de fermeture perpendiculaire à l'axe LL' de révolution de la ligne, par une paroi en forme de tube de section cylindrique 20 circulaire ayant une surface interne d'axe de révolution ZZ' confondu avec l'axe LL' du passage, pour former un blindage de l'ensemble d'émission wehnelt/cathode, - réalisation de l'ensemble d'émission et des rondins isolants électriques solidaires de l'ensemble d'émission, de façon que, les rondins 25 étant inscrit dans une surface Cl identique à la surface interne cylindrique circulaire du blindage, l'axe de ladite surface Cl soit confondu avec l'axe ZZ' de la cathode, - montage de l'ensemble d'émission avec les rondins à l'intérieur du blindage. 30 Un principal but de l'invention est de réaliser des TOP avec un alignement amélioré de l'axe du faisceau d'électrons émis par la cathode avec l'axe du passage d'interaction dans la ligne de la structure hyperfréquences. The invention also relates to a second method for manufacturing the traveling wave tube according to the invention, characterized in that it comprises at least the following steps: - manufacture of a line comprising a circular cylindrical passage, of axis LL ' , along the line for the passage of the electron beam, said line extending on the side of one of its two ends via a closing wall perpendicular to the axis LL 'of revolution of the line, by a wall-shaped tube of circular cylindrical section 20 having an internal surface of axis of revolution ZZ 'coincides with the axis LL' of the passage, to form a shield of the wehnelt / cathode transmission assembly, - Realization of the emission assembly and electrical insulating logs integral with the emission assembly, so that, the logs 25 being inscribed in a surface C1 identical to the circular cylindrical inner surface of the shielding, the axis of said surface Cl s confused with the axis ZZ 'of the cathode, - assembly of the emission assembly with the logs inside the shield. A main object of the invention is to provide TOPs with improved alignment of the electron beam axis emitted by the cathode with the axis of the interaction passage in the line of the microwave structure.
Un autre but est de simplifier la fabrication du TOP et diminuer ainsi les couts de fabrication tout en augmentant les performances du tube. Another goal is to simplify the manufacture of the TOP and thus reduce manufacturing costs while increasing the performance of the tube.
L'invention sera mieux comprise à l'aide d'un exemple de réalisation 5 d'un TOP selon l'invention, en référence aux dessins indexés dans lesquels : The invention will be better understood with the aid of an exemplary embodiment of a TOP according to the invention, with reference to the indexed drawings in which:
- la figure 1, déjà décrite, montre un synoptique de principe d'un tube à ondes progressives de l'état de l'art ; - la figure 2, déjà décrite, montre une vue partielle en coupe 10 axiale, du côte du canon à électrons, du TOP de la figure 1 ; - la figure 3a montre une vue de principe partielle en coupe axiale, du côte du canon à électrons, d'un TOP selon l'invention ; - la figure 3b une vue arrière du canon à électrons de la figure 3a ; - la figure 4a montre une vue en perspective d'une réalisation 15 pratique d'un TOP selon l'invention ; - la figure 4b montre une vue en perspective de la ligne comportant un blindage de l'ensemble d'émission du TOP de la figure 4a et ; - la figure 4c une vue arrière du canon à électrons du TOP de la figure 4a. 20 La figure 3a montre une vue de principe partielle en coupe axiale, du côte du canon à électrons, d'un TOP selon l'invention. La figure 313 une vue arrière du canon à électrons de la figure 3a. Le TOP de la figure 3a comporte, comme dans le TOP de la figure 25 2, un ensemble d'émission cathode/Wehnelt 100 pour fournir un faisceau d'électrons 18 selon un axe ZZ' de la cathode 16, une ligne d'interaction cylindrique 102 comportant deux extrémités, une extrémité du coté du canon à électrons et une autre extrémité opposée du côté du collecteur d'électrons 14 et entre ces deux extrémités un passage 104 cylindrique circulaire dans 30 l'axe LL' de révolution de la ligne pour le passage du faisceau d'électrons 18. La ligne d'interaction 102 se prolonge, à l'extrémité du côté du canon, par un blindage 110 contenant l'ensemble d'émission 100. Le blindage 110 en forme de tube de section circulaire comporte une surface interne 112 cylindrique circulaire d'axe de révolution confondu avec l'axe de 35 révolution LL' du passage cylindrique de la ligne d'interaction. Le blindage est fermé, du côté de la ligne, par une paroi 116 perpendiculaire à l'axe LL' comportant un trou 118 dans ledit axe ZZ' pour le passage du faisceau d'électrons vers le passage 104 de la ligne. FIG. 1, already described, shows a block diagram of a progressive wave tube of the state of the art; FIG. 2, already described, shows a partial view in axial section, of the side of the electron gun, of the TOP of FIG. 1; - Figure 3a shows a partial principle view in axial section, of the side of the electron gun, a TOP according to the invention; - Figure 3b a rear view of the electron gun of Figure 3a; FIG. 4a shows a perspective view of a practical embodiment of a TOP according to the invention; FIG. 4b shows a perspective view of the line comprising a shield of the transmission assembly of the TOP of FIG. 4a and; - Figure 4c a rear view of the electron gun of the TOP of Figure 4a. FIG. 3a shows a partial view in axial section, of the side of the electron gun, of a TOP according to the invention. Figure 313 a rear view of the electron gun of Figure 3a. The TOP of FIG. 3a comprises, as in the TOP of FIG. 2, a cathode / Wehnelt emission assembly 100 for supplying an electron beam 18 along an axis ZZ 'of the cathode 16, an interaction line. cylindrical 102 having two ends, one end of the side of the electron gun and another end opposite the side of the electron collector 14 and between these two ends a circular cylindrical passage 104 in the axis LL 'of revolution of the line for the passage of the electron beam 18. The interaction line 102 extends, at the end of the barrel side, by a shield 110 containing the emission assembly 100. The shield 110 in the form of a tube of circular section has a cylindrical internal surface 112 of axis of revolution coincident with the axis of revolution LL 'of the cylindrical passage of the interaction line. The shield is closed, on the line side, by a wall 116 perpendicular to the axis LL 'having a hole 118 in said axis ZZ' for the passage of the electron beam to the passage 104 of the line.
Dans cet exemple de réalisation d'un TOP selon l'invention, l'ensemble d'émission cathode/Wehnelt 100 est maintenu à l'intérieur du blindage, en contact avec la dite surface interne 112 cylindrique circulaire du blindage, par l'intermédiaire de quatre rondins R1, R2, R3, R4 isolants électriques de formes cylindriques circulaires, d'axes de révolution RR' parallèles à l'axe ZZ' de la cathode 16 de l'ensemble d'émission 100. Les quatre rondins sont répartis régulièrement à 90 degrés autour de l'ensemble d'émission 100 cathode/wehnelt, leurs axes de révolution RR' étant dans deux plans P1, P2 perpendiculaires passant par l'axe ZZ' de la cathode. In this exemplary embodiment of a TOP according to the invention, the cathode / Wehnelt transmission assembly 100 is held inside the shield, in contact with the said circular cylindrical inner surface 112 of the shield, via of four logs R1, R2, R3, R4 electrical insulating cylindrical circular shapes, axes of revolution RR 'parallel to the axis ZZ' of the cathode 16 of the transmission assembly 100. The four logs are distributed regularly at 90 degrees around the emission assembly 100 cathode / wehnelt, their axes of revolution RR 'being in two perpendicular planes P1, P2 passing through the axis ZZ' of the cathode.
L'ensemble d'émission équipé des quatre rondins R1, R2, R3, R4 est réalisé de façon que les rondins soient inscrits dans la même surface cylindrique circulaire que celle interne 112 du tube, voir dans une surface légèrement plus grande pour obtenir un effet de maintien mécanique par serrage de l'ensemble d'émission avec les rondins dans le blindage. The emission assembly equipped with the four logs R1, R2, R3, R4 is made so that the logs are inscribed in the same circular cylindrical surface as the internal one 112 of the tube, or in a slightly larger surface to obtain an effect. mechanical holding by clamping the emission assembly with the logs in the shield.
Les points de contact pc de la surface de chacun des rondins isolants électriques avec la surface interne 112 du blindage sont, en outre, à la même distance D de l'axe ZZ' de la cathode, de façon à ce que l'axe de la cathode ZZ' et l'axe LL' du passage 104 cylindrique dans la ligne 102 soient confondus. The contact points pc of the surface of each of the electrical insulating logs with the internal surface 112 of the shielding are, moreover, at the same distance D from the axis ZZ 'of the cathode, so that the axis of the cathode ZZ 'and the axis LL' of the cylindrical passage 104 in the line 102 are merged.
La figure 4a montre une vue en perspective d'une réalisation pratique d'un TOP selon l'invention. La figure 4b montre une vue en perspective de la ligne comportant un blindage de l'ensemble d'émission du TOP de la figure 4a. La figure 4c une vue arrière du canon à électrons du TOP de la 30 figure 4a. Le TOP selon l'invention de la figure 4a comporte un canon à électrons ayant un ensemble cathode/wehnelt 200 selon l'axe ZZ' de la cathode 16, une ligne 202 solidaire du blindage alignée avec l'axe ZZ'. Dans cette réalisation de la figure 4a, comme dans le principe du 35 TOP de la figure 319, l'ensemble cathode/wehnelt 200 est maintenu dans un blindage 210 par quatre rondins R1, R2, R3, R4 sertis dans des encoches de l'ensemble cathode/wehnelt 200. Le wehnelt 66 du TOP de la figure 4a comporte une partie avant cylindrique circulaire 220 entourant le faisceau d'électrons 18 en sortie de la cathode 16 et une partie arrière 222 sous forme de couronne, de diamètre plus grand que la partie avant du wehnelt comportant quatre encoches ev1, ev2, ev3, ev4 reparties régulièrement à 90 degrés autour du wehnelt pour le maintient sur le wehnelt des quatre rondins isolants R1, R2, R3, R4. Du côte de la partie arrière 222 du wehnelt, dans l'axe ZZ', l'ensemble cathode/wehnelt 200 comporte un support de cathode 230 ayant une partie avant 232 de cathode supportant la cathode 16 elle-même et une partie arrière 234 de cathode de même forme de couronne que la partie arrière 222 du wehnelt comportant aussi quatre autres encoches ec1, ec2, ec3, ec4. Une encoches du wehnelt et une encoche du support de cathode sont alignées selon un axes parallèle à l'axe ZZ' pour le maintien de chacun des rondins isolants autour de l'axe ZZ'. Les encoches de sertissage du wehnelt ev1, ev2, ev3, ev4 et de la cathode ec1, ec2, ec3, ec4 sont réalisées sur la périphérie des parties arrières respectives du wehnelt 222 et de la cathode 234 pour que les quatre rondins, soient, d'un part, inscrits dans une surface cylindrique circulaire Cl confondue avec la surface interne 112 du blindage et, d'autre part, pour que les lignes de contacts Lc (ou une suite des points de contact pc) entre les rondins et la surface cylindrique Cl circulaire soient parallèles et à égale distance de l'axe ZZ' de la cathode 16. Figure 4a shows a perspective view of a practical embodiment of a TOP according to the invention. FIG. 4b shows a perspective view of the line comprising a shield of the transmission assembly of the TOP of FIG. 4a. Figure 4c is a rear view of the electron gun of the TOP of Figure 4a. The TOP according to the invention of FIG. 4a comprises an electron gun having a cathode / wehnelt assembly 200 along the axis ZZ 'of the cathode 16, a line 202 integral with the shield aligned with the axis ZZ'. In this embodiment of FIG. 4a, as in the principle of the TOP of FIG. 319, the cathode / wehnelt assembly 200 is held in a shield 210 by four logs R1, R2, R3, R4 crimped in notches of the cathode / wehnelt assembly 200. The wehnelt 66 of the TOP of FIG. 4a comprises a circular cylindrical front part 220 surrounding the electron beam 18 at the outlet of the cathode 16 and a rear portion 222 in the form of a ring, with a larger diameter than the front part of the wehnelt having four notches ev1, ev2, ev3, ev4 distributed regularly at 90 degrees around the wehnelt to maintain it on the wehnelt of the four insulating logs R1, R2, R3, R4. From the side of the rear portion 222 of the wehnelt, in the axis ZZ ', the cathode / wehnelt assembly 200 comprises a cathode support 230 having a cathode front portion 232 supporting the cathode 16 itself and a rear portion 234 of cathode of the same crown shape as the rear portion 222 of the wehnelt also having four other notches ec1, ec2, ec3, ec4. A wehnelt notches and a notch of the cathode support are aligned along an axis parallel to the axis ZZ 'for holding each of the insulating logs around the axis ZZ'. The crimping notches of wehnelt ev1, ev2, ev3, ev4 and of the cathode ec1, ec2, ec3, ec4 are formed on the periphery of the respective rear portions of the wehnelt 222 and the cathode 234 so that the four logs are, d on the one hand, inscribed in a circular cylindrical surface C1 coincides with the inner surface 112 of the shield and, on the other hand, so that the lines of contacts Lc (or a sequence of the contact points pc) between the logs and the cylindrical surface Cl circular are parallel and equidistant from the axis ZZ 'of the cathode 16.
Les rondins sont en matériau isolant électrique pour isoler les potentiels de l'ensemble d'émission du potentiel du blindage mais des bons conducteurs de la chaleur pour évacuer les calories dégagées par la cathode chauffée. Par exemple les rondins peuvent être en nitrure d'aluminium ou en oxyde de béryllium. The logs are made of electrical insulating material to isolate the potentials of the emission set of the shielding potential but good heat conductors to evacuate the heat generated by the heated cathode. For example the logs may be aluminum nitride or beryllium oxide.
Le blindage est fermé du côté opposé à la ligne par une paroi de ferméture 242 étanche perpendiculaire à l'axe ZZ' pour assurer le vide dans le canon à électron et dans l'espace d'interaction de la ligne 202. Des connexions électriques 250 traversant la paroi de fermeture 242 assurent l'alimentation du chauffage de la cathode 16 et l'application des potentiels aux différents éléments du canon à électrons. The shield is closed on the opposite side of the line by a sealed closure wall 242 perpendicular to the axis ZZ 'to provide vacuum in the electron gun and in the interaction space of the line 202. Electrical connections 250 through the closure wall 242 supply the heating of the cathode 16 and the application of potentials to the different elements of the electron gun.
L'invention concerne aussi différents procédés de fabrication du TOP et notamment de la ligne associée au canon à électrons. Un premier procédé de fabrication du TOP comportant la 5 réalisation de la ligne 202 et le blindage 210 séparément et leur assemblage comporte au moins les étapes suivantes : - fabrication d'une ligne 202 comportant un passage 104 cylindrique circulaire, d'axe LL', le long de la ligne pour le passage du faisceau d'électrons, ~o - fabrication d'un blindage 210 en forme de tube de section circulaire fermé par une paroi 240 comportant un trou 118 dans l'axe de révolution du tube pour le passage du faisceau d'électrons, - assemblage de la ligne 202 et du blindage 210, le trou 118 de passage dans le blindage étant mis face au passage 104 dans la ligne 202, 15 - alésage du passage 104 de la ligne pour faire coïncider l'axe de révolution LL' du passage avec l'axe ZZ' de la surface interne 112 cylindrique circulaire du blindage, - réalisation de l'ensemble d'émission 200 et des rondins R1, R2, R3, R4 isolants électriques solidaires de l'ensemble d'émission, de façon 20 que, les rondins étant inscrit dans une surface Cl identique à la surface interne cylindrique circulaire 112 du blindage, l'axe de ladite surface Cl soit confondu avec l'axe ZZ' de la cathode 16, - montage de l'ensemble d'émission avec les rondins à l'intérieur du blindage. 25 L'assemblage de la ligne 202 et du blindage 210 peut être effectué par exemple par brasage. The invention also relates to various methods of manufacturing the TOP and in particular the line associated with the electron gun. A first manufacturing method of the TOP comprising the embodiment of the line 202 and the shield 210 separately and their assembly comprises at least the following steps: - manufacture of a line 202 comprising a circular cylindrical passage 104, of axis LL ', along the line for the passage of the electron beam, ~ o - manufacture of a shield 210 shaped tube of circular section closed by a wall 240 having a hole 118 in the axis of revolution of the tube for the passage of the electron beam, - assembly of the line 202 and the shield 210, the hole 118 passing through the shield being facing the passage 104 in the line 202, 15 - bore passage 104 of the line to coincide the axis of revolution LL 'of the passage with the axis ZZ' of the inner circular cylindrical surface 112 of the shielding, - realization of the emission assembly 200 and R1, R2, R3, R4 electrical insulating integral rods of the assembly of issue, so that the logs being inscribed in a surface C1 identical to the circular cylindrical inner surface 112 of the shielding, the axis of said surface C1 coincides with the axis ZZ 'of the cathode 16, - mounting of the emission assembly with the logs inside the shield. The assembly of the line 202 and the shield 210 may be carried out for example by soldering.
Un deuxième procédé de fabrication assurant la réalisation de la ligne et le blindage comporte au moins les étapes suivantes : 30 - fabrication d'une ligne 202 comportant le passage 104 cylindrique circulaire, d'axe LL', le long de la ligne pour le passage du faisceau d'électrons 18 , ladite ligne se prolongeant, du côté d'une de ses deux extrémité par l'intermédiaire d'une paroi de fermeture 240 perpendiculaire à l'axe LL' de révolution de la ligne, par une paroi en forme 35 de tube de section cylindrique circulaire ayant une surface interne 112 d'axe de révolution ZZ' confondu avec l'axe LL' du passage, pour former un blindage 210 de l'ensemble d'émission wehnelt/cathode, - réalisation de l'ensemble d'émission 200 et des rondins R1, R2, R3, R4 isolants électriques solidaires de l'ensemble d'émission, de façon que, les rondins étant inscrit dans une surface Cl identique à la surface interne cylindrique circulaire 112 du blindage, l'axe de ladite surface Cl soit confondu avec l'axe ZZ' de la cathode 16, - montage de l'ensemble d'émission avec les rondins à l'intérieur du blindage. A second manufacturing method ensuring the realization of the line and the shielding comprises at least the following steps: - manufacture of a line 202 comprising the circular cylindrical passage 104, axis LL ', along the line for the passage of the electron beam 18, said line extending on the side of one of its two ends via a closure wall 240 perpendicular to the axis LL 'of revolution of the line, by a shaped wall 35 of circular cylindrical section tube having an inner surface 112 of axis of revolution ZZ 'coincides with the axis LL' of the passage, to form a shield 210 of the wehnelt / cathode transmission assembly, - realization of the emission assembly 200 and electrical insulating rods R1, R2, R3, R4 integral with the emission assembly, so that, the logs being inscribed in a surface C1 identical to the circular cylindrical inner surface 112 of the shield, axis of said surface C1 is c it is melted with the axis ZZ 'of the cathode 16, - mounting of the emission assembly with the logs inside the shielding.
Dans ce deuxième procédé de fabrication du TOP, la ligne et le blindage peuvent être réalisés d'un seul bloc par l'usinage d'une pièce métallique unique. In this second manufacturing method of the TOP, the line and the shield can be made in one piece by machining a single metal part.
Dans ces deux procédés de fabrication de l'ensemble ligne canon, il s'agit d'obtenir par usinage de la ligne et du blindage une surface interne circulaire du blindage ayant un axe de révolution confondu avec l'axe du passage dans la ligne puis d'insérer dans le blindage l'ensemble d'émission avec ses rondins de montage préréglés à l'extérieur. Les rondins sont montés sur l'ensemble d'émission, par exemple par sertissage, et de telle façon qu'ils soient à égale distance de l'axe ZZ' de la cathode ce qui permet d'obtenir un parfait alignement de l'axe ZZ' de la cathode avec l'axe LL' du passage dans la ligne, du fait d'une référence de montage sur la surface interne du blindage. In these two methods of manufacturing the barrel assembly, the object is to obtain, by machining the line and the shield, a circular internal surface of the shield having an axis of revolution coinciding with the axis of the passage in the line and then to insert into the shielding the transmission assembly with its mounting bars pre-adjusted to the outside. The logs are mounted on the emission assembly, for example by crimping, and in such a way that they are equidistant from the axis ZZ 'of the cathode, which makes it possible to obtain a perfect alignment of the axis ZZ 'of the cathode with the axis LL' of the passage in the line, because of a mounting reference on the inner surface of the shield.
Le TOP et son procédé de fabrication comportent des avantages par rapport aux TOP de l'état de l'art tels que : - Bonne concentricité entre blindage et la ligne monobloc et usiné en une seule fois, - Meilleure étanchéité au vide - Meilleure tenue en tension (pas de brasage), Pas de stress thermique, Montage en seule fois, Nombre de pièces détachées divisé par deux, Diminution du temps de réglage aux essais, Diminution du risque d'oscillations, Réduction de coût, Encombrement : suppression des lèvres de fermeture. The TOP and its manufacturing process have advantages over the state-of-the-art TOPs, such as: - Good concentricity between the shield and the monobloc line and machined at one time, - Better vacuum tightness - Better holding in voltage (no brazing), no thermal stress, single-time assembly, number of parts divided by two, shorter test setup time, reduced risk of oscillation, cost reduction, footprint: removal of lips from closing.
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| US2881351A (en) * | 1954-04-06 | 1959-04-07 | Csf | Variable frequency reflex klystrons |
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| EP0156003A1 (en) * | 1984-02-29 | 1985-10-02 | Siemens Aktiengesellschaft | Electron gun for an electron tube, especially for a travelling-wave tube |
| EP0924740A1 (en) * | 1997-12-15 | 1999-06-23 | Hughes Electronics Corporation | Deformed sleeve electrode assembly |
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2010
- 2010-10-06 FR FR1003954A patent/FR2965971B1/en active Active
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