EP0387145A1 - Générateur de faisceau d'électrons et dispositifs électroniques utilisant un tel générateur - Google Patents

Générateur de faisceau d'électrons et dispositifs électroniques utilisant un tel générateur Download PDF

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Publication number
EP0387145A1
EP0387145A1 EP90400611A EP90400611A EP0387145A1 EP 0387145 A1 EP0387145 A1 EP 0387145A1 EP 90400611 A EP90400611 A EP 90400611A EP 90400611 A EP90400611 A EP 90400611A EP 0387145 A1 EP0387145 A1 EP 0387145A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
electron beam
auxiliary
cathode
gun
anode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP90400611A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Henri Desmur
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales Electron Devices SA
Original Assignee
Thomson Tubes Electroniques
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson Tubes Electroniques filed Critical Thomson Tubes Electroniques
Publication of EP0387145A1 publication Critical patent/EP0387145A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J23/00—Details of transit-time tubes of the types covered by group H01J25/00
    • H01J23/02—Electrodes; Magnetic control means; Screens
    • H01J23/06—Electron or ion guns
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J3/00—Details of electron-optical or ion-optical arrangements or of ion traps common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J3/02—Electron guns
    • H01J3/024—Electron guns using thermionic emission of cathode heated by electron or ion bombardment or by irradiation by other energetic beams, e.g. by laser

Definitions

  • the present invention relates to electron beam generators used in microwave tubes or in particle accelerators. It relates more particularly to an electron beam generator which can operate in pulses or continuously. In pulse operation the electrons from a cathode are produced only for very short times and the electron beam is chopped.
  • the invention applies more particularly to microwave tubes with longitudinal interaction such as traveling wave tubes or klystrons.
  • An electron beam is generated by an electron gun and the latter is often built around an axis of revolution.
  • An electron gun mainly comprises a thermoemissive cathode, heated by a filament and brought to a high negative voltage. The cathode emits a beam of electrons towards an anode open in its center in order to let pass the beam of electrons.
  • the electron beam Downstream of the anode, the electron beam enters a user device, in the form of a tunnel, which can be the body of a microwave tube.
  • This device is generally brought to ground and ends in a collector.
  • the anode can be brought to the same potential as the use device or to an intermediate potential between that of the cathode and that of the use device.
  • Focusing electrodes and grids can be inserted between the cathode and the anode. All of the electrodes that go from the cathode to the anode constitutes the electron gun.
  • the first embodiment consists in modulating by all or nothing, the high voltage which supplies the cathode.
  • the second embodiment consists in introducing a modulation grid between the cathode and the anode. This grid is supplied by a relatively low voltage modulated in pulses.
  • a power modulator must be introduced between the high voltage source and the cathode.
  • This power modulator produces a signal in slots. But the duration of the rising and falling edges of the signal is long due to the internal impedance of the high voltage source and the high reactances of the electron gun. In addition, a significant energy loss appears due to the energy stored in the parasitic reactances of the supply circuit and of the gun. Finally, the electrons produced by the cathode have a variable speed during the rising and falling edges of the signal and it is then difficult to focus the electron beam.
  • the second embodiment does not have the same drawbacks because the high voltage applied to the cathode remains constant.
  • a modulation grid is introduced between the cathode and the anode.
  • This modulation grid is supplied with pulses by a voltage close to the high voltage supplying the cathode.
  • a second grid is inserted between the cathode and the modulation grid, these two grids being substantially parallel and their openings being placed opposite.
  • the second grid is brought to the same potential as the cathode, it is very close to it and can even rest on the cathode.
  • the electron beam obtained after crossing the grids is made up of a plurality of elementary beams. In the case of operation at high average power, it is necessary to use so-called reduced interception grids, so as to limit their heating.
  • Electron beam generators operating continuously also generally have at least one grid placed between the cathode and the anode. This grid is supplied by a control voltage which then makes it possible to adjust the current of the electron beam.
  • the object of the present invention is to remedy these drawbacks by proposing an electron beam generator capable of operating in pulses or continuously, at constant high voltage and at low modulation or control voltage.
  • an electron beam generator capable of operating in pulses or continuously, at constant high voltage and at low modulation or control voltage.
  • a transmission rate of the beam between the input and the output of the user device is obtained which is higher than that of the tubes comprising a grate gun according to the prior art.
  • the beam generator thus produced is particularly compact and it avoids the use of a high voltage power modulator.
  • the present invention provides an electron beam generator, comprising a main electron gun comprising a thermoelectronic cathode emitting the electron beam to an anode, characterized in that, in order to allow control of the electron beam without the use of a grid in front of the thermo-electronic cathode, an auxiliary electron gun is provided behind the thermo-electronic cathode comprising an auxiliary emitting cathode, an anode auxiliary in thermal and electrical contact with the thermo-electronic cathode, a control grid between the auxiliary cathode and the auxiliary anode, the auxiliary electron gun emitting an auxiliary electron beam modulated by the control grid, this beam of auxiliary electrons controlling the emission of the electron beam emitted by the thermoelectronic cathode.
  • two electron guns mounted in series are used, namely an auxiliary gun of the grid type disposed upstream of a main gun without a grid.
  • the electron beam from the main gun is controlled by the electron beam from the auxiliary gun. It is the electron beam of the auxiliary gun which is used to control the tension of the cathode of the main gun. In addition, it can even be used to heat the cathode of the main gun.
  • the electron beam from the main gun does not pass through a grid, is not disturbed and converges correctly.
  • the electron beam disturbances in the auxiliary gun are not found in the electron beam produced in the main gun.
  • the auxiliary gun is of the gun type with at least one grid for a tube with longitudinal interaction operating in pulses or continuously.
  • the main gun is of the type of barrels without grid for tube with longitudinal interaction operating continuously.
  • the anode of the auxiliary gun is full and is bombarded by the electron beam from the cathode of the auxiliary gun.
  • a magnetic or electromagnetic focusing device can be placed around the auxiliary gun.
  • the auxiliary barrel is of the type of barrels for conventional tube with coaxial structure with a concentric cylindrical cathode and anode. In both realizations the same main gun is used.
  • the path traveled by the electron beam from the auxiliary gun is much less than the path traveled by the electron beam from the main gun.
  • the current density of the electron beam from the auxiliary gun is low compared to the current density of the electron beam from the main gun.
  • the electron beam generator can be surrounded by a sealed enclosure subjected to vacuum, divided into two compartments, by a sealed partition, each of the guns being located in one of the compartments.
  • Each of the barrels can be placed in a sealed, elementary enclosure, subjected to vacuum, each of the enclosures having a common wall, at least partially.
  • the electron beam generator can be used for tubes with longitudinal interaction, operating in pulses or continuously, of the traveling wave tube or klystron type, and even for particle accelerators. It is particularly applicable to tubes operating at medium and / or high peak powers.
  • the electron beam generator represented in FIG. 1, comprises an auxiliary electron gun 1 built around an axis of revolution YY ′, mounted in series with a main electron gun 2 built around an axis of revolution located in the extension of the axis YY ′.
  • the main electron gun 2 is placed downstream of the auxiliary electron gun 1.
  • the auxiliary electron gun 1 comprises a cathode 3 made of thermoemissive material, for example, brought to a constant, negative high voltage.
  • An oxide cathode can be used.
  • an electron beam 17, of axis YY ′ is emitted in the direction of an anode 5.
  • This anode 5 is bombarded by the electrons. It advantageously has the shape of a solid disc and is substantially normal to the axis YY ′. It can be made of molybdenum for example.
  • the auxiliary electron gun 1 shown here operates in pulses.
  • the electron beam generator according to the invention also operates in pulses. However, this is not necessary and the invention can perfectly apply to an electron beam generator operating in continuous mode.
  • the auxiliary electron gun 1 comprises a grid 6 of modulation, inserted between the cathode 3 and the anode 5.
  • This grid 6 of modulation is pierced with openings 7 which channel the electrons emitted by the cathode 3.
  • Downstream of this grid 6 a plurality of elementary electron beams 10 are obtained which converge towards the anode 5 and contribute to forming the auxiliary electron beam 17 coming to bombard the anode 5.
  • the proportions of the various elements of the figure not being respected, the elementary beams are disproportionate.
  • This modulation grid 6 is supplied by a pulse-modulated voltage, the potential difference between the grid 6 and the cathode 3 being small.
  • another grid 8 is shown. It is inserted between the modulation grid 6. It is brought to the same potential as the cathode 3. It could even have rested directly on the cathode 3.
  • the grid 8 is pierced with openings 9 which are aligned with the openings 7 of the modulation grid 6.
  • the openings 7 of the modulation grid 6 are however wider than the openings 9 of the grid 8.
  • the grid 8 serves as a mask to prevent the electrons leaving the cathode 3 facing the solid parts of the grid 8 from bombarding the grid 6.
  • the grids 6,8 and their openings 7, 9 are arranged so that the elementary beams 10 converge as best as possible towards the anode 5. If necessary, a magnetic or electromagnetic device can be added around the auxiliary electron gun 1 .
  • This focusing device is represented with the reference 65 in FIG. 5. This focusing device is most often unnecessary, in practice, because the interval d between the modulation grid 6 and the anode 5 is narrow and the path traveled by electrons from cathode 3 is short.
  • the main electron gun 2 is mounted in series with the auxiliary electron gun 1 and is placed downstream of the auxiliary electron gun 1.
  • This main electron gun 2 is of the type of cannons for tube with longitudinal interaction.
  • the main electron gun 2 has a cathode 11 which is in thermal and electrical contact with the anode 5 of the auxiliary electron gun 1.
  • this cathode 11 emits a main electron beam 14 towards an anode 15 pierced with an opening 16 in its central region.
  • the electron beam main 14 thus passes through the anode 15 and can enter a user device not shown.
  • This user device can be the body of a microwave tube with longitudinal interaction.
  • the cathode 11 has substantially the shape of a disc, one of its main faces 12 is fixed by soldering or any other means known to those skilled in the art on the anode 5 of the auxiliary electron gun 1. Its other main face 13, facing downstream from the main electron gun 2, is substantially concave so as to produce a convergent main electron beam 14.
  • the cathode 11 can be impregnated, or will use for example sintered tungsten impregnated with barium and calcium.
  • This grid would be a control grid intended to adjust the current of the auxiliary electron beam, it would be supplied by a control voltage, the potential difference between the gate 6 and the cathode 3 being small.
  • FIG. 2 represents a variant of an electron beam generator as described in the previous figure comprising a main electron gun 2 and an auxiliary electron gun 20.
  • This electron beam generator can operate either in pulses or in continuous mode.
  • the differences between the generator of FIG. 1 and that of FIG. 2 are situated only at the level of the auxiliary electron gun 20.
  • the main electron gun 2 is identical to that of FIG. 1 both for its position and for its structure.
  • the auxiliary electron gun 20 is now a barrel for conventional triode tube with coaxial structure.
  • This electron gun 20 is always built around the axis YY ′ of revolution. It comprises a hollow cylindrical cathode 22 centered on the axis YY ′. It is heated by a filament 23. The filament 23 is placed inside the cathode along the axis YY ′. The cathode 22 is brought to a constant high voltage. There is then a grid 24 which surrounds the cathode 22 and then an anode 25 which surrounds the grid 24. A second grid could be used as in FIG. 1. The grid 24 is pierced with openings 28.
  • the grid 24 and the anode 25 each have the shape of a hollow cylinder and are coaxial with the cathode 22.
  • the grid 24 is supplied by a pulse modulation voltage when the electron beam generator operates in pulses, or by a control voltage when the electron beam generator operates in continuous mode, the potential difference between the grid 24 and the anode 25 being small in both cases.
  • the anode 25 is in thermal and electrical contact with the cathode 11 of the main electron gun. To be able to make this contact, the anode 25 at one end 27 which is closed by a wall 29 substantially normal to the axis YY ′.
  • the cathode 11 will be fixed by brazing or any other means known to those skilled in the art on this wall 29.
  • the outer surface of the cathode 22 emits an electron beam 26 whose electrons move in radial directions relative to the axis YY ′.
  • the distance between the cathode 22 and the anode 25 being small, it is not necessary to introduce a focusing device.
  • a magnetic or electromagnetic focusing device could be placed in a known manner around the main electron gun 2.
  • Figure 3 shows an assembly diagram electric of an electron beam generator according to the invention operating in pulses.
  • the auxiliary electron gun is referenced 30 and it comprises a cathode 31, a heating filament 32, a grid 33 connected to the cathode 31, a modulation grid 34 and an anode 35.
  • the main electron gun is referenced 36 and comprises a cathode 37 in thermal and electrical contact with the anode 35, a filament 41 heating the cathode 37 and an anode 38.
  • the cathode 37 emits a main electron beam which after passing through the anode 38 enters a user device 39 which here is tunnel-shaped. This user device 39 and the anode 38 are brought to ground. At the exit of the tunnel, the main electron beam is collected by a collector 40 also brought to ground.
  • the filament 32 is connected to a power supply 150 which permanently delivers a heating voltage.
  • the cathode 31 and the grid 33 are connected to a power supply 151 which delivers a negative high voltage of the order of a few kilovolts to a few hundred kilovolts relative to a mass.
  • a resistor R, of high value is connected between the anode 35 and the negative terminal of the power supply 151.
  • the modulation grid 34 is connected to a power supply 152 which delivers a voltage modulated in pulses.
  • the potential difference Vg between the gate 33 and the cathode 31 is small. It can be of the order of 500 volts to 1000 volts in absolute value.
  • the auxiliary electron gun 30 When the potential difference Vg between the grid 34 and the cathode 31 is negative, the auxiliary electron gun 30 is in a blocked state. The grid 34 repels the electrons emitted by the cathode 31. The anode 35 of the auxiliary electron gun 30 is then brought to a potential close to that of the cathode 31, due to the absence of current in the electron gun 30 auxiliary.
  • the cathode 37 of the main electron gun 36 is found brought to a low potential compared to the mass due to the voltage drop in the resistance R of high value under the influence of a thermionic emission current induced by the power supply 151.
  • the main electron gun is practically blocked.
  • the auxiliary electron gun 30 When the potential difference Vg between the grid 34 and the cathode 31 is positive, the auxiliary electron gun 30 is released. The cathode 31 heated by the filament 32, emits an auxiliary electron beam which is no longer repelled by the grid 34. This auxiliary electron beam bombards the anode 35. The anode 35 is thus practically at the potential of cathode 31, that is to say at negative high voltage minus the internal voltage drop of the auxiliary electron gun 30.
  • the heating filament 41 of the cathode 37 is connected to a power supply 153 delivering a heating voltage.
  • the hot cathode 37 and brought to practically the same potential as the anode 35 emits a main electron beam towards the anode 38, this beam penetrating into the user device 39.
  • the auxiliary electron gun 30 will pass from a blocked state to an unlocked state. These two states follow one another quickly, the main electron beam will be modulated in pulses.
  • the heating filament 41 can be switched off, the cathode 37 continuing to be heated by the anode 35 bombarded by the auxiliary electron beam.
  • the filament 41 is only used for starting the electron beam generator, and it increases the stray capacitances. If it is only used at start-up, it can be envisaged that the filament 41 will be deleted and replaced by an auxiliary power supply 154, placed in parallel with the resistor R. This power supply 154 may possibly be disconnected as soon as the auxiliary electron gun begins bombarding the anode 35. This variant is shown in FIG. of course, during the heating period, the potential of the grid 34 relative to the cathode 31 must be positive to allow current to flow in the auxiliary electron gun 30.
  • the electrical circuit diagram is similar taking into account the difference in supply of the grid of the auxiliary gun which is intended to adjust the current of the auxiliary electron beam.
  • This grid instead of being supplied by a pulse voltage, is supplied by a control voltage which can be adjusted.
  • FIG. 5 shows in section an electron beam generator operating in pulses or continuously according to the invention.
  • This generator is comparable to that described in Figure 1. It is built around an axis of revolution YY ′. It comprises a main electron gun 50 mounted in series with an auxiliary electron gun 51.
  • the main electron gun 50 is of the type of cannons for continuously interacting longitudinally interacting tubes. It consists of a cathode 52, an anode 53 and a filament 54 intended to heat the cathode 52.
  • the anode 53 is integral with a use device 55 in the form of a tunnel.
  • the auxiliary electron gun 51 is of the type of grid guns for tube with longitudinal interaction operating in pulses or continuously. It comprises a cathode 60 heated by a filament 61, two grids 62,63 (the grid 62 being interposed between the grid 63 and the cathode 60) and a solid anode 64.
  • the grid 62 is at the potential of the cathode 60 and serves as mask.
  • Grid 63 is a modulation or control grid.
  • the cathode 52 is in thermal and electrical contact with the anode 64.
  • focusing devices 65, 66, 67 consisting of a series of alternating magnets.
  • the first 65 surrounds the auxiliary electron gun 51.
  • the second 66 surrounds the main electron gun 50.
  • the third 67 surrounds the device of use 55. They contribute to the fact that the electron beams emitted by the cathode 60 and the cathode 52 converge well.
  • Insulating spacers 67 serve to support the electrodes and electrically insulate them from each other. These spacers 67 contribute to producing a sealed enclosure 68 surrounding all the electrodes. This enclosure 68 is subjected to vacuum.
  • a watertight partition 69 divides the interior of the enclosure 68 into two separate, watertight compartments 70, 71.
  • the compartment 70 surrounds the main electron gun 50 and the compartment 71 surrounds the auxiliary electron gun 51.
  • the partition 69 consists of a metal part, it can thus ensure the electrical supply of the anode 64.
  • each of the two electron guns 50,51 could have enclosed each of the two electron guns 50,51 in a separate enclosure, these two enclosures possibly having a common wall or a portion of common wall.
  • Metal parts 72 make it possible to avoid breakdowns by electric arcs. They are connected to an electrode or to a part of one of the guns brought to a high potential in absolute value. They channel the electric fields towards the insulating spacers 67 and / or towards the outside of the enclosure 68. These parts 72 have at minus one of their loop-shaped ends. The loops extend either towards the outside of the enclosure 68, or towards the inside.
  • a beam of electrons coming from a cathode naturally tends to diverge, in particular because of the effects of mutual repulsion of electrons.
  • the electrons coming from the cathode 60 travel a short path before reaching the anode 64.
  • the electrons coming from the cathode 52 travel a long path because after having crossed the anode 53 they enter the user device 55.
  • the lifetime of a cathode varies inversely with the current density of the electron beam produced.
  • This construction makes it possible to obtain a particularly compact electron beam generator operating in pulses or continuously. Comparing with conventional constructions, this realization reduces the capacity parasite of cathode 52 with respect to ground, to reduce the energy used for pulse modulation and to optimize the rise and fall times of the pulses.
  • the main electron beam is not disturbed by crossing gates.
  • the transmission rate of the main electron beam between the input and the output of the device for use is close to that obtained with a barrel without grid, operating continuously, ie of the order of 99%.
  • Such an electron beam generator has application in longitudinally interacting tubes such as traveling wave tubes or klystrons. More specifically, it can be used in tubes with high peak and / or average power due to the high transmission rate of the electron beam between the input and the output of the device for use.
  • This electron beam generator can also be used in particle accelerators.
  • the present invention is not limited to the examples described in particular as regards the geometry of the elements constituting the two electron guns.

Landscapes

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  • Optics & Photonics (AREA)
  • Electron Sources, Ion Sources (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)

Abstract

La présente invention concerne un générateur de faisceau d'électrons (14) pouvant fonctionner en impulsions ou en continu, le faisceau d'électrons étant émis dan un canon à électrons principal (2) comportant une cathode (11) émettrice et une anode (15). On associe à ce canon à électrons principal (2) un canon à électrons auxiliaire (1) comportant une cathode (3) une grille (6) destinée à moduler en impulsions un faisceau d'électrons auxiliaire (17) lorsque l'on fonctionne en impulsions ou à ajuster le courant du faisceau d'électrons auxiliaire (17) lorsque l'on fonctionne en continu et une anode (5).
L'anode (5) est en contact thermique et électrique avec la cathode (11) du canon à électrons principal (2).
Le faisceau d'électrons auxiliaire (17) commande l'émission de la cathode (11).
Le faisceau d'électrons émis par le canon à électrons principal (2) n'est pas perturbé par la traversée de la grille (6).
Application notamment aux tubes hyperfréquences à interaction longitudinale fonctionnant à puissances moyenne et/ou crête élevées.

Description

  • La présente invention se rapporte aux générateurs de faisceau d'électrons utilisés dans les tubes hyperfréquences ou dans les accélérateurs de particules. Elle concerne plus particulièrement un générateur de faisceau d'électrons pouvant fonctionner en impulsions ou en continu. En fonctionnement en impulsions les électrons issus d'une cathode ne sont produits que pendant des temps très courts et le faisceau d'électrons est haché.
  • L'invention s'applique plus particulièrement aux tubes hyperfréquences à interaction longitudinale tels que les tubes à ondes progressives ou les klystrons.
  • Un faisceau d'électrons est généré par un canon à électrons et ce dernier est souvent construit autour d'un axe de révolution. Un canon à électrons comporte principalement une cathode thermoémissive, chauffée par un filament et portée à une haute tension négative. La cathode émet un faisceau d'électrons vers une anode ouverte en son centre afin de laisser passer le faisceau d'électrons.
  • En aval de l'anode, le faisceau d'électrons pénètre dans un dispositif d'utilisation, en forme de tunnel, qui peut être le corps d'un tube hyperfréquence. Ce dispositif est généralement porté à une masse et se termine par un collecteur. L'anode peut être portée au même potentiel que le dispositif d'utilisation ou à un potentiel intermédiaire entre celui de la cathode et celui du dispositif d'utilisation.
  • Des électrodes de focalisation et des grilles peuvent être insérées entre la cathode et l'anode. L'ensemble des électrodes qui vont de la cathode à l'anode constitue le canon à électrons.
  • Actuellement, deux modes de réalisation principaux permettent d'obtenir un faisceau d'électrons en impulsions.
  • Le premier mode de réalisation consiste à moduler par tout ou rien, la haute tension qui alimente la cathode.
  • Le second mode de réalisation consiste à introduire une grille de modulation entre la cathode et l'anode. Cette grille est alimentée par une tension relativement basse modulée en impulsions.
  • Malheureusement ces deux modes de réalisation présentent chacun des inconvénients.
  • Dans le premier mode de réalisation il faut introduire un modulateur de puissance entre la source de haute tension et la cathode. Ce modulateur de puissance produit un signal en créneaux. Mais la durée des fronts de montée et de descente du signal est longue en raison de l'impédance interne de la source de haute tension et des réactances élevées du canon à électrons. De plus, une perte d'énergie importante apparaît à cause de l'énergie stockée dans les réactances parasites du circuit d'alimentation et du canon. Enfin, les électrons produits par la cathode ont une vitesse variable pendant les fronts de montée et de descente du signal et il est alors difficile de focaliser le faisceau d'électrons.
  • Le second mode de réalisation n'entraîne pas les mêmes inconvénients car la haute tension appliquée à la cathode reste constante.
  • Dans cette réalisation on introduit une grille de modulation entre la cathode et l'anode.
  • Cette grille de modulation est alimentée en impulsions par une tension proche de la haute tension alimentant la cathode. Très souvent, on insère une deuxième grille entre la cathode et la grille de modulation, ces deux grilles étant sensiblement parallèles et leurs ouvertures étant placées en vis-à-vis. La deuxième grille est portée au même potentiel que la cathode, elle en est très proche et peut même reposer sur la cathode. Le faisceau d'électrons obtenu après la traversée des grilles est constitué d'une pluralité de faisceaux élémentaires. Dans le cas d'un fonctionnement à puissance moyenne élevée, on est obligé d'utiliser des grilles dites à interception réduite, de façon à limiter leur échauffement.
  • Les générateurs de faisceaux d'électrons fonctionnant en continu possèdent généralement eux aussi au moins une grille placée entre la cathode et l'anode. Cette grille est alimentée par une tension de commande qui permet alors d'ajuster le courant du faisceau d'électrons.
  • Mais ces grilles ont des structures qui introduisent des aberrations au niveau des faisceaux élémentaires et ceux-ci convergent mal dans leur ensemble. Ces canons à grille de modulation ou de commande ne permettent pas d'obtenir une transmission satisfaisante du faisceau d'électrons le long du dispositif d'utilisation. Une partie importante de la puissance ne peut pas être récupérée par le dispositif d'utilisation, et elle est dissipée de façon inutile et même nuisible dans ce dispositif.
  • La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients en proposant un générateur de faisceau d'électrons pouvant fonctionner en impulsions ou en continu, à haute tension constante et à basse tension de modulation ou de commande. On obtient avec ce générateur de faisceau d'électrons, un taux de transmission du faisceau entre l'entrée et la sortie du dispositif utilisateur qui est supérieur à celui des tubes comportant un canon à grille selon l'état de l'art connu. Le générateur de faisceau ainsi réalisé est particulièrement compact et il évite l'utilisation d'un modulateur de puissance haute tension.
  • Pour atteindre ce but la présente invention propose un générateur de faisceau d'électrons, comprenant un canon à électrons principal comportant une cathode thermo-électronique émettant le faisceau d'électrons vers une anode, caractérisé en ce que, en vue de permettre la commande du faisceau d'électrons sans utilisation d'une grille devant la cathode thermo-électronique, on prévoit en arrière de la cathode thermo-électronique un canon à électrons auxiliaire comportant une cathode auxiliaire émettrice, une anode auxiliaire en contact thermique et électrique avec la cathode thermo-électronique, une grille de commande entre la cathode auxiliaire et l'anode auxiliaire, le canon à électrons auxiliaire émettant un faisceau d'électrons auxiliaire modulable par la grille de commande, ce faisceau d'électrons auxiliaire commandant l'émission du faisceau d'électrons émis par la cathode thermo-électronique.
  • Ainsi, on utilise deux canons à électrons montés en série à savoir, un canon auxiliaire du type à grille disposé en amont d'un canon principal sans grille. Le faisceau d'électrons issu du canon principal est commandé par le faisceau d'électrons issu du canon auxiliaire. C'est le faisceau d'électrons du canon auxiliaire qui sert à commander la tension de la cathode du canon principal. De plus, il peut même servir à chauffer la cathode du canon principal. Le faisceau d'électrons issu du canon principal ne traverse pas de grille, n'est pas perturbé et converge correctement. Les perturbations du faisceau d'électrons dans le canon auxiliaire ne se retrouvent pas dans le faisceau d'électrons produit dans le canon principal.
  • Selon un premier mode de réalisation le canon auxiliaire est du type des canons à au moins une grille pour tube à interaction longitudinale fonctionnant en impulsions ou en continu. Le canon principal est du type des canons sans grille pour tube à interaction longitudinale fonctionnant en continu. L'anode du canon auxiliaire est pleine et est bombardée par le faisceau d'électrons issu de la cathode du canon auxiliaire.
  • Un dispositif de focalisation magnétique ou électromagnétique peut être disposé autour du canon auxiliaire.
  • Selon un autre mode de réalisation le canon auxiliaire est du type des canons pour tube classique à structure coaxiale avec une cathode et une anode cylindriques concentriques. Dans les deux réalisations on utilise le même canon principal.
  • Selon une caractéristique de l'invention le trajet parcouru par le faisceau d'électrons issu du canon auxiliaire est très inférieur au trajet parcouru par le faisceau d'électrons issu du canon principal. La densité de courant du faisceau d'électrons issu du canon auxiliaire est faible devant la densité de courant du faisceau d'électrons issu du canon principal.
  • Le générateur de faisceau d'électrons peut être entouré par une enceinte étanche soumise au vide, divisée en deux compartiments, par une cloison étanche, chacun des canons étant situé dans un des compartiments.
  • Chacun des canons peut être placé dans une enceinte étanche, élémentaire, soumise au vide, chacune des enceintes ayant une paroi commune, au moins partiellement.
  • Le générateur de faisceau d'électrons est utilisable pour des tubes à interaction longitudinale, fonctionnant en impulsions ou en continu, du type tube à ondes progressives ou klystrons, et même pour des accélérateurs de particules. Elle s'applique particulièrement aux tubes fonctionnant à puissances moyenne et/ou crête élevées.
  • D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre non limitatif et illustrée des figures jointes:
    • - la figure 1 représente, en coupe schématique, une première réalisation d'un générateur de faisceau d'électrons conforme à l'invention ;
    • - la figure 2 représente en coupe schématique une autre réalisation d'un générateur de faisceau d'électrons conforme à l'invention;
    • - la figure 3 représente un schéma de montage électrique d'un générateur de faisceau d'électrons conforme à l'invention;
    • - la figure 4 représente une variante du schéma électrique précédent.
    • - la figure 5 représente en coupe un générateur de faisceau d'électrons comparable à celui de la figure 1.
  • Sur ces figures les mêmes références désignent les mêmes éléments. Les proportions ne sont pas respectées dans un souci de clarté.
  • Le générateur de faisceau d'électrons représenté sur la figure 1, comporte un canon à électrons 1 auxiliaire construit autour d'un axe de révolution YY′, monté en série avec un canon à électrons 2 principal construit autour d'un axe de révolution situé dans le prolongement de l'axe YY′. Le canon à électrons 2 principal est placé en aval du canon à électrons 1 auxiliaire.
  • Le canon à électrons 1 auxiliaire comporte une cathode 3 en matériau thermoémissif, par exemple, portée à une haute tension constante, négative. On peut utiliser une cathode à oxydes.
  • Elle est chauffée par un filament 4. En fonctionnement, un faisceau d'électrons 17, d'axe YY′, est émis en direction d'une anode 5. Cette anode 5 est bombardée par les électrons. Elle a avantageusement la forme d'un disque plein et est sensiblement normale à l'axe YY′. Elle peut être réalisée en molybdène par exemple.
  • Le canon à électrons 1 auxiliaire représenté ici fonctionne en impulsions. Le générateur de faisceau d'électrons selon l'invention fonctionne aussi en impulsions. Mais cela n'est pas nécessaire et l'invention peut tout à fait s'appliquer à un générateur de faisceau d'électrons fonctionnant en régime continu.
  • Le canon à électrons 1 auxiliaire comporte une grille 6 de modulation, insérée entre la cathode 3 et l'anode 5. Cette grille 6 de modulation, est percée d'ouvertures 7 qui canalisent les électrons émis par la cathode 3. En aval de cette grille 6 on obtient une pluralité de faisceaux d'électrons élémentaires 10 qui convergent en direction de l'anode 5 et contribuent à former le faisceau d'électrons auxiliaire 17 venant bombarder l'anode 5. Les proportions des différents éléments de la figure n'étant pas respectées, les faisceaux élémentaires sont disproportionnés. Cette grille 6 de modulation est alimentée par une tension modulée en impulsions, la différence de potentiel entre la grille 6 et la cathode 3 étant faible.
  • Sur cette figure, on a représenté une autre grille 8. Elle est insérée entre la grille 6 de modulation. Elle est portée au même potentiel que la cathode 3. Elle aurait même pu reposer directement sur la cathode 3. La grille 8 est percée d'ouvertures 9 qui sont alignées avec les ouvertures 7 de la grille 6 de modulation. Les ouvertures 7 de la grille 6 de modulation sont toutefois plus larges que les ouvertures 9 de la grille 8. La grille 8 sert de masque pour éviter que les électrons sortant de la cathode 3 en regard des parties pleines de la grille 8 aillent bombarder la grille 6.
  • Les grilles 6,8 et leurs ouvertures 7,9 sont disposées de manière à ce que les faisceaux élémentaires 10 convergent le mieux possible vers l'anode 5. Si nécessaire, on peut ajouter un dispositif magnétique ou électromagnétique autour du canon à électrons 1 auxiliaire. Ce dispositif de focalisation est représenté avec la référence 65 sur la figure 5. Ce dispositif de focalisation est le plus souvent inutile, dans la pratique, car l'intervalle d compris entre la grille 6 de modulation et l'anode 5 est étroit et le trajet parcouru par les électrons issus de la cathode 3 est court.
  • Le canon à électrons 2 principal est monté en série avec le canon à électrons 1 auxiliaire et est placé en aval du canon à électrons 1 auxiliaire. Ce canon à électrons 2 principal est du type des canons pour tube à intéraction longitudinale.
  • Le canon à électrons 2 principal comporte une cathode 11 qui est en contact thermique et électrique avec l'anode 5 du canon à électrons 1 auxiliaire.
  • En fonctionnement, cette cathode 11 émet un faisceau d'électrons principal 14 vers une anode 15 percée d'une ouverture 16 dans sa région centrale. Le faisceau d'électrons principal 14 traverse ainsi l'anode 15 et peut pénétrer dans un dispositif utilisateur non représenté. Ce dispositif utilisateur peut être le corps d'un tube hyperfréquence à interaction longitudinale.
  • La cathode 11 a sensiblement la forme d'un disque, l'une de ses faces principales 12 est fixée par brasage ou tout autre moyen connu de l'homme de l'art sur l'anode 5 du canon à électrons 1 auxiliaire. Son autre face principale 13, tournée vers l'aval du canon à électrons 2 principal, est sensiblement concave de manière à produire un faisceau d'électrons principal 14 convergent. La cathode 11 peut être imprégnée, ou utilisera par exemple du tungstène fritté imprégné de baryum et de calcium.
  • La structure d'un générateur de faisceau d'électrons fonctionnant en régime continu serait tout à fait comparable.
  • La seule différence se situerait au niveau de l'alimentation de la grille 6 insérée entre la cathode 3 et l'anode 5. Cette grille serait une grille de commande destinée à ajuster le courant du faisceau d'électrons auxiliaire, elle serait alimentée par une tension de commande, la différence de potentiel entre la grille 6 et la cathode 3 étant faible.
  • Le fonctionnement du générateur de faisceau d'électrons sera expliqué lors de la description des figures 3 et 4.
  • La figure 2 représente une variante d'un générateur de faisceau d'électrons tel que décrit à la figure précédente comportant un canon à électrons 2 principal et un canon à électrons 20 auxiliaire. Ce générateur de faisceau d'électrons peut fonctionner soit en impulsions, soit en régime continu. Les différences entre le générateur de la figure 1 et celui de la figure 2 sont situées uniquement au niveau du canon à électrons 20 auxiliaire. Le canon à électrons principal 2 est identique à celui de la figure 1 aussi bien pour sa position que pour sa structure.
  • Le canon à électrons 20 auxiliaire est maintenant un canon pour tube triode classique à structure coaxiale. Ce canon à électrons 20 est toujours construit autour de l'axe YY′ de révolution. Il comporte une cathode 22 cylindrique, creuse centrée sur l'axe YY′. Elle est chauffée par un filament 23. Le filament 23 est placé à l'intérieur de la cathode le long de l'axe YY′. La cathode 22 est portée à une haute tension constante. On trouve ensuite une grille 24 qui entoure la cathode 22 puis une anode 25 qui entoure la grille 24. Une deuxième grille pourrait être utilisée comme sur la figure 1. La grille 24 est percée d'ouvertures 28.
  • La grille 24 et l'anode 25 ont chacune la forme d'un cylindre creux et sont coaxiales avec la cathode 22. La grille 24 est alimentée par une tension de modulation en impulsions lorsque le générateur de faisceau d'électrons fonctionne en impulsions, ou par une tension de commande lorsque le générateur de faisceau d'électrons fonctionne en régime continu, la différence de potentiel entre la grille 24 et l'anode 25 étant faible dans les deux cas.
  • L'anode 25 est en contact thermique et électrique avec la cathode 11 du canon à électrons principal. Pour pouvoir réaliser ce contact, l'anode 25 à une extrémité 27 qui est fermée par une paroi 29 sensiblement normale à l'axe YY′. La cathode 11 sera fixée par brasage ou tout autre moyen connu de l'homme de l'art sur cette paroi 29.
  • En fonctionnement la surface extérieure de la cathode 22 émet un faisceau d'électrons 26 dont les électrons se déplacent selon des directions radiales par rapport à l'axe YY′.
  • Ces électrons traversent la grille 24 par des ouvertures 28 et sont captés par l'anode 25.
  • La distance entre la cathode 22 et l'anode 25 étant faible, il n'est pas nécessaire d'introduire un dispositif de focalisation. Par contre un dispositif de focalisation magnétique ou électromagnétique pourra être placé de façon connue autour du canon à électrons 2 principal.
  • La figure 3 représente un schéma de montage électrique d'un générateur de faisceau d'électrons conforme à l'invention fonctionnant en impulsions.
  • Le canon à électrons auxiliaire est référencé 30 et il comporte une cathode 31, un filament de chauffage 32, une grille 33 reliée à la cathode 31, une grille de modulation 34 et une anode 35. Le canon à électrons principal est référencé 36 et comporte une cathode 37 en contact thermique et électrique avec l'anode 35, un filament 41 chauffant la cathode 37 et une anode 38. La cathode 37 émet un faisceau d'électrons principal qui après avoir traversé l'anode 38 pénètre dans un dispositif utilisateur 39 qui ici est en forme de tunnel. Ce dispositif utilisateur 39 et l'anode 38 sont portés à une masse. A la sortie du tunnel, le faisceau d'électrons principal est recueilli par un collecteur 40 également porté à une masse.
  • Le filament 32 est relié à une alimentation 150 qui délivre en permanence une tension de chauffage.
  • La cathode 31 ainsi que la grille 33 sont reliées à une alimentation 151 qui délivre une haute tension négative de l'ordre de quelques kilovolts à quelques centaines de kilovolts par rapport à une masse. Une résistance R, de forte valeur est connectée entre l'anode 35 et la borne négative de l'alimentation 151.
  • La grille de modulation 34 est reliée à une alimentation 152 qui délivre une tension modulée en impulsions. La différence de potentiel Vg entre la grille 33 et la cathode 31 est faible. Elle peut être de l'ordre de 500 volts à 1000 volts en valeur absolue.
  • Lorsque la différence de potentiel Vg entre la grille 34 et la cathode 31 est négative, le canon à électrons auxiliaire 30 est dans un état bloqué. La grille 34 repousse les électrons émis par la cathode 31. L'anode 35 du canon à électrons auxiliaire 30 est alors portée à un potentiel proche de celui de la cathode 31, du fait de l'absence de courant dans le canon à électrons 30 auxiliaire.
  • La cathode 37 du canon à électrons principal 36 se trouve portée à un potentiel faible par rapport à la masse en raison de la chute de tension dans la résistance R de forte valeur sous l'influence d'un courant d'émission thermoïonique induit par l'alimentation 151. Le canon à électrons principal est pratiquement bloqué.
  • Lorsque la différence de potentiel Vg entre la grille 34 et la cathode 31 est positive, le canon à électrons auxiliaire 30 se débloque. La cathode 31 chauffée par le filament 32, émet un faisceau d'électrons auxiliaire qui n'est plus repoussé par la grille 34. Ce faisceau d'électrons auxiliaire bombarde l'anode 35. L'anode 35 se trouve ainsi pratiquement au potentiel de la cathode 31, c'est à dire à la haute tension négative moins la chute de tension interne du canon à électrons 30 auxiliaire.
  • Le filament 41 de chauffage de la cathode 37 est relié à une alimentation 153 délivrant une tension de chauffage. La cathode 37 chaude et portée pratiquement au même potentiel que l'anode 35 émet un faisceau d'électrons principal vers l'anode 38, ce faisceau pénétrant dans le dispositif utilisateur 39.
  • La tension délivrée par l'alimentation 152 étant modulée en impulsions le canon à électrons 30 auxiliaire passera d'un état bloqué à un état débloqué. Ces deux états se succédant rapidement, le faisceau d'électrons principal sera modulé en impulsions.
  • En fonctionnement, le filament de chauffage 41 peut être mis hors circuit, la cathode 37 continuant à être chauffée par l'anode 35 bombardée par le faisceau d'électrons auxiliaire. Le filament 41 ne sert qu'au démarrage du générateur de faisceau d'électrons, et il augmente les capacités parasites. S'il ne sert qu'au démarrage on peut envisager que le filament 41 soit supprimé et soit remplacé par une alimentation 154 auxiliaire, placée en parallèle avec la résistance R. Cette alimentation 154 pourra être éventuellement déconnectée dès que le canon à électrons auxiliaire commencera à bombarder l'anode 35. Cette variante est représentée sur la figure 4. Bien entendu, en période de chauffage, le potentiel de la grille 34 par rapport à la cathode 31 doit être positif pour permettre au courant de circuler dans le canon à électrons auxiliaire 30.
  • Lorsque le générateur de faisceau d'électrons fonctionne en régime continu, le schéma de montage électrique est similaire compte tenu de la différence d'alimentation de la grille du canon auxiliaire qui est destinée à ajuster le courant du faisceau d'électrons auxiliaire. Cette grille au lieu d'être alimentée par une tension en impulsions est alimentée par une tension de commande que l'on peut régler.
  • La figure 5 représente en coupe un générateur de faisceau d'électrons fonctionnant en impulsions ou en continu selon l'invention. Ce générateur est comparable à celui décrit à la figure 1. Il est construit autour d'un axe de révolution YY′. Il comporte un canon à électrons principal 50 monté en série avec un canon à électrons auxiliaire 51.
  • Le canon à électrons 50 principal est du type des canons pour tube à interaction longitudinale fonctionnant en continu. Il est constitué d'une cathode 52, d'une anode 53 et d'un filament 54 destiné à chauffer la cathode 52. L'anode 53 est solidaire d'un dispositif d'utilisation 55 en forme de tunnel.
  • Le canon à électrons 51 auxiliaire est du type des canons à grille pour tube à interaction longitudinale fonctionnant en impulsions ou en continu. Il comporte une cathode 60 chauffée par un filament 61, deux grilles 62,63 (la grille 62 étant intercalée entre la grille 63 et la cathode 60) et une anode pleine 64. La grille 62 est au potentiel de la cathode 60 et sert de masque. La grille 63 est une grille de modulation ou de commande. La cathode 52 est en contact thermique et électrique avec l'anode 64.
  • On a représenté plusieurs dispositifs de focalisation 65,66,67 constitués d'une suite d'aimants alternés.
  • Le premier 65 entoure le canon à électrons 51 auxiliaire. Le second 66 entoure le canon à électrons 50 principal. Le troisième 67 entoure le dispositif d'utilisation 55. Ils contribuent à ce que les faisceaux d'électrons émis par la cathode 60 et la cathode 52 convergent bien. On pourrait envisager de supprimer le dispositif de focalisation 65 qui entoure le canon à électrons auxiliaire, en effet le trajet parcouru par le faisceau d'électrons, dans l'intervalle d entre la cathode 60 et l'anode 64 est court.
  • Des entretoises 67 isolantes, en céramique par exemple, de forme cylindrique servent de support aux électrodes et les isolent électriquement les unes des autres. Ces entretoises 67 contribuent à réaliser une enceinte 68 étanche entourant toutes les électrodes. Cette enceinte 68 est soumise au vide. De préférence, une cloison étanche 69 divise l'intérieur de l'enceinte 68 en deux compartiments 70,71 distincts, étanches. Le compartiment 70 entoure le canon à électrons 50 principal et le compartiment 71 entoure le canon à électrons 51 auxiliaire.
  • Le fait de séparer l'enceinte 68 en deux compartiments 70,71 permet de rendre indépendantes les ambiances baignant les deux canons à électrons. Des dégazages intempestifs de pièces métalliques appartenant aux deux canons peuvent toujours intervenir, en fonctionnement, même si le vide règne à l'intérieur de l'enceinte 68.
  • Sur la figure, la cloison 69 est constituée d'une pièce métallique, elle peut ainsi assurer l'alimentation électrique de l'anode 64.
  • On aurait pu enfermer chacun des deux canons à électrons 50,51 dans une enceinte distincte, ces deux enceintes pouvant avoir une paroi commune ou une portion de paroi commune.
  • Des pièces 72 métalliques, en nickel ou en cuivre par exemple, permettent d'éviter les claquages par arcs électriques. Elles sont reliées à une électrode ou à une partie d'un des canons portée à un potentiel élevé en valeur absolue. Elles canalisent les champs électriques vers les entretoises isolantes 67 et/ou vers l'extérieur de l'enceinte 68. Ces pièces 72 ont au moins une de leurs extrémités en forme de boucle. Les boucles s'étendent soit vers l'extérieur de l'enceinte 68, soit vers l'intérieur.
  • Un faisceau d'électrons issu d'une cathode a naturellement tendance à diverger, à cause notamment des effets de répulsions mutuelles des électrons.
  • Les électrons issus de la cathode 60 parcourent un trajet court avant d'atteindre l'anode 64. Les électrons issus de la cathode 52 parcourent un trajet long car après avoir traversé l'anode 53 ils pénètrent dans le dispositif utilisateur 55.
  • Plus le trajet est court moins le faisceau d'électrons a tendance à diverger et l'on peut produire un faisceau dont la densité de courant est faible. Au contraire, plus le trajet parcouru par le faisceau d'électrons est long plus il faut que la densité de courant du faisceau soit importante. La durée de vie d'une cathode varie de façon inversement proportionnelle à la densité de courant du faisceau d'électrons produit. Lorsque le générateur de faisceau d'électrons selon l'invention fonctionne, sensiblement le même courant parcourt les deux cathodes 60 et 52. On pourra choisir une cathode 60 ayant une surface plus grande que celle de la cathode 52, le faisceau d'électrons issu de la cathode 60 aura ainsi une densité de courant plus faible que le faisceau d'électrons issu de la cathode 52.
  • On réalisera un compromis en choisissant les dimensions des deux cathodes car il faut que la totalité du faisceau d'électrons auxiliaire issu de la cathode 60 agisse sur la cathode 52. De plus, il faut que la durée de vie de la cathode 52 soit correcte. Sur la figure, les proportions ne sont pas respectées.
  • Cette construction permet d'obtenir un générateur de faisceau d'électrons fonctionnant en impulsions ou en continu particulièrement compact. En comparant avec les constructions classiques, cette réalisation permet de réduire la capacité parasite de la cathode 52 par rapport à la masse, de réduire l'énergie utilisée pour la modulation en impulsions et d'optimiser les temps de montée et descente des impulsions.
  • Le faisceau d'électrons principal n'est pas perturbé par la traversée de grilles. Le taux de transmission du faisceau d'électrons principal entre l'entrée et la sortie du dispositif d'utilisation est voisin de celui obtenu avec un canon sans grille, fonctionnant en continu, c'est à dire de l'ordre de 99 %. Avec cette construction on conserve tous les avantages de la modulation en impulsions ou de la commande du courant du faisceau d'électrons sans introduire les inconvénients provenant des grilles.
  • Un tel générateur de faisceau d'électrons a une application dans les tubes à interaction longitudinale tels que les tubes à ondes progressives ou les klystrons. Plus spécialement on peut l'utiliser dans des tubes à puissances crête et/ou moyenne élevées en raison du taux de transmission important du faisceau d'électrons entre l'entrée et la sortie du dispositif d'utilisation.
  • Ce générateur de faisceau d'électrons peut aussi être utilisé dans des accélérateurs de particules.
  • La présente invention n'est pas limitée aux exemples décrits notamment en ce qui concerne la géométrie des éléments constituant les deux canons à électrons.

Claims (13)

1 - Générateur de faisceau d'électrons (14), comprenant un canon à électrons principal (2) comportant une cathode thermo-électronique (11) émettant le faisceau d'électrons vers une anode (15), caractérisé en ce que, en vue de permettre la commande du faisceau d'électrons (14) sans utilisation d'une grille devant la cathode thermo-électronique, on prévoit en arrière de la cathode thermo-électronique (11) un canon à électrons (1) auxiliaire comportant une cathode auxiliaire (3) émettrice, une anode auxiliaire (5) en contact thermique et électrique avec la cathode thermo-électronique (11), une grille (6) de commande entre la cathode auxiliaire (3) et l'anode auxiliaire (5), le canon à électrons auxiliaire (1) émettant un faisceau d'électrons auxiliaire (17) modulable par la grille (6) de commande, ce faisceau d'électrons auxiliaire (17) commandant l'émission du faisceau d'électrons (14) émis par la cathode thermo-électronique (11).
2 - Générateur de faisceau d'électrons (14) selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'anode auxiliaire (5) du canon à électrons auxiliaire (1) est appliquée sur la face arrière (12) non émissive de la cathode thermo-électronique (11) du canon à électrons principal (2).
3 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, le générateur de faisceau étant construit autour d'un axe YY′ de révolution, la cathode auxiliaire (3), la grille (6) et l'anode auxiliaire (5) du canon à électrons auxiliaire (1) se succèdent le long de l'axe YY′ de manière à ce que les électrons du faisceau d'électrons auxiliaire (17) soient dirigés sensiblement le long de cet axe.
4 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'anode auxiliaire (5) du canon à électrons auxiliaire est pleine.
5 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le canon à électrons auxiliaire est entouré d'un dispositif de focalisation magnétique ou électromagnétique.
6 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'anode auxiliaire (25) , la grille (24) et la cathode auxiliaire (22) sont creuses, cylindriques d'axe YY′, concentriques, la grille (24) entourant la cathode auxiliaire (22) et étant entourée de l'anode auxiliaire (25), afin que les électrons du faisceau d'électrons auxiliaire (26) soient émis dans des directions radiales à l'axe YY′.
7 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que le trajet parcouru par le faisceau d'électrons auxiliaire (17) dans le canon auxiliaire (1) est plus court que le trajet parcouru par le faisceau d'électrons (14) dans le canon principal (2).
8 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la surface d'émission de la cathode auxiliaire (3) est supérieure à la surface d'émission de la cathode thermo-électronique (11) de manière à ce que la densité de courant du faisceau d'électrons auxiliaire (17) soit plus faible que la densité de courant du faisceau (14).
9 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la cathode thermo-électronique (11) est chauffée par un filament.
10 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que chacun des canons à électrons (1), (2) est placé dans une enceinte étanche.
11 - Générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il est entouré d'une enceinte étanche (68) séparée en deux compartiments (70,71) étanches par une cloison (69), chaque canon à électrons (1),(2) étant placé dans un des compartiments (70,71).
12 - Tube à interaction longitudinale pouvant fonctionner en impulsions ou en continu, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 11.
13 - Accélérateur de particules, caractérisé en ce qu'il comporte un générateur de faisceau d'électrons selon l'une des revendications 1 à 11.
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