EP0402549B1 - Tube à onde progessive comportant une ligne à retard du type en hélice fixée à un fourreau par l'intermédiaire de supports diélectriques en nitrure de bore - Google Patents

Tube à onde progessive comportant une ligne à retard du type en hélice fixée à un fourreau par l'intermédiaire de supports diélectriques en nitrure de bore Download PDF

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EP0402549B1
EP0402549B1 EP89401635A EP89401635A EP0402549B1 EP 0402549 B1 EP0402549 B1 EP 0402549B1 EP 89401635 A EP89401635 A EP 89401635A EP 89401635 A EP89401635 A EP 89401635A EP 0402549 B1 EP0402549 B1 EP 0402549B1
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boron nitride
delay line
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travelling
tube
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Didier Grauleau
Dominique Henry
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Thales SA
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Thomson CSF SA
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    • 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
    • H01J23/16—Circuit elements, having distributed capacitance and inductance, structurally associated with the tube and interacting with the discharge
    • H01J23/24—Slow-wave structures, e.g. delay systems
    • H01J23/26—Helical slow-wave structures; Adjustment therefor

Definitions

  • the present invention relates to a traveling wave tube comprising a helical type delay line fixed to a sheath by means of dielectric supports made of boron nitride.
  • the invention relates to the field of traveling wave tubes or TOP having a delay line of the helical type, that is to say for example a simple helical delay line, of the "ring and bar” type, of the type “ring and loop” ...
  • the delay line will in the following be assimilated to a simple propeller.
  • the helical delay line is placed in a cylindrical sheath, generally metallic, to which it is fixed by means of dielectric supports.
  • the propeller and the supports are assembled by clamping in the sleeve or sleeve.
  • the propeller is made of tungsten for example and the supports of quarz, alumina, glucine or boron nitride for example.
  • the sleeve can for example be made of copper or stainless steel.
  • the propeller is brazed to the dielectric supports which are brazed to the sleeve.
  • the propeller can then be made of copper, as can the sleeve, and the dielectric supports can be made of beryllium oxide for example.
  • Three dielectric supports are generally used which are regularly distributed at 120 ° from one another.
  • the present invention proposes to solve the problems which arise when using dielectric supports made of boron nitride.
  • Boron nitride is used because its thermal conductivity is good and its dielectric constant low, of the order of 3 for anisotropic boron nitride; this low dielectric constant means that the energy does not concentrate in the dielectric supports and improves the coupling impedance.
  • the Applicant has first deposited on the dielectric supports a slightly conductive material, such as graphite. This deposition of graphite instead of solving these problems accentuated them.
  • the present invention makes it possible to solve the problems associated with the use of dielectric supports made of boron nitride.
  • the present invention relates to a traveling wave tube comprising a helical type delay line, fixed to a sheath by means of dielectric supports made of boron nitride, and characterized in that the supports carry a layer of insulating material having a secondary emission factor greater than 1, such as for example alumina or glucin.
  • the problems associated with the use of dielectric supports made of boron nitride are resolved when these supports are coated with a layer of insulating material having a secondary emission coefficient greater than 1, because the problems observed are due the fact that boron nitride has a secondary emission factor of less than 1, under the conditions in which it is used.
  • This secondary emission factor less than 1 means that the dielectric supports acquire a high negative potential over time.
  • the electron beam is defocused, a large fraction of the cathode current is intercepted. There is therefore observed a propeller current which is not constant and which can become very large.
  • FIG. 1 represents a view in longitudinal section of a traveling wave tube comprising a delay line of the helical type.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view which shows three dielectric supports 8, arranged at 120 ° from one another, and which secure the delay line of the helix type 2 to the cylindrical sheath 3.
  • rods can have various sections: rectangular, square .... or as in Figure 2 of substantially trapezoidal shape.
  • the dielectric supports 3 are coated with a layer of insulating material 9 having a secondary emission coefficient greater than 1, such as for example alumina or glucin.

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  • Microwave Tubes (AREA)

Description

  • La présente invention concerne un tube à onde progressive comportant une ligne à retard du type en hélice fixée à un fourreau par l'intermédiaire de supports diélectriques en nitrure de bore.
  • L'invention concerne le domaine des tubes a onde progressive ou TOP ayant une ligne à retard du type en hélice, c'est-a-dire par exemple une ligne à retard en hélice simple, du type "ring and bar", du type "ring and loop"...
  • Toutefois, pour simplier l'exposé, la ligne à retard sera dans toute la suite assimilée à une hélice simple.
  • Se référant à la demande antérieure allemande DE-A1-40 14377 déposée le 4 mai 1990 sous priorité américaine du 4 mai 1989, le demandeur a procédé de sa propre initiative à une limitation et présenté des revendications séparées pour l'Allemagne.
  • La ligne à retard en hélice est placée dans un fourreau cylindrique, généralement métallique, auquel elle est fixée par l'intermédiaire de supports diélectriques.
  • Pour les tubes à onde progressive fonctionnant à des niveaux de puissance relativement peu élevés, l'hélice et les supports sont assemblés par serrage dans le fourreau ou manchon. L'hélice est en tungstène par exemple et les supports en quarz, alumine, glucine ou nitrure de bore par exemple. Le manchon peut être par exemple en cuivre ou en acier inoxydable.
  • Pour les tubes à onde progressive fonctionnant à des puissances plus élevées, l'hélice est brasée aux supports diélectriques qui sont brasés au manchon. L'hélice peut alors être en cuivre, ainsi que le manchon, et les supports diélectriques peuvent être en oxyde de béryllium par exemple.
  • On utilise généralement trois supports diélectriques qui sont régulièrement répartis à 120° l'un de l'autre.
  • La présente invention se propose de résoudre les problèmes qui apparaissent lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore.
  • Le nitrure de bore est utilisé car sa conductivité thermique est bonne et sa constante diélectrique faible, de l'ordre de 3 pour le nitrure de bore anisotrope ; cette faible constante diélectrique fait que l'énergie ne se concentre pas dans les supports diélectriques et améliore l'impédance de couplage.
  • Lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore pour des TOP fonctionnent en continu, on constate qu'on intercepte une fraction importante du courant de cathode, cette fraction pouvant aller jusqu'à 50 % du courant de cathode. De plus, la fraction du courant de cathode qui est interceptée peut varier au cours du temps dans de fortes proportions.
  • Lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore pour des TOP fonctionnant en impulsions, on observe un courant d'hélice relativement important, qui croît pendant les impulsions, et qui risque d'endommager l'hélice.
  • Pour résoudre les problèmes qui se posent depuis de nombreuses années lorsqu'on utilise des supports diélectriques en nitrure de bore, la Demanderesse a d'abord déposé sur les supports diélectriques un matériau légèrement conducteur, tel que le graphite. Ce dépôt de graphite au lieu de résoudre ces problèmes les a accentués.
  • L'article intitulé "High power, high frequency helix TW" issu de la Conférence Proceedings Military Microwaves'86 passe en revue les différents possibilités pour réaliser des supports d'hélice pour tubes à ondes progressives. Des supports en nitrure de bore se chargent électriquement. On peut les recouvrir d'une fine couche conductrice mais cela introduit des pertes. Des supports réalisés en oxyde de béryllium au lieu du nitrure de bore sont présentés comme le meilleur choix. Mais cette solution présente aussi des inconvénients.
  • La présente invention permet de résoudre les problèmes liés a l'utilisation de supports diélectriques en nitrure de bore.
  • La présente invention concerne un tube à onde progressive comportant une ligne à retard du type en hélice, fixée à un fourreau par l'intermédiaire de supports diélectriques en nitrure de bore, et caractérisé en ce que les supports portent une couche de matériau isolant ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur a 1, tel que par exemple l'alumine ou la glucine.
  • Selon la Demanderesse, les problèmes liés a l'utilisation de supports diélectriques en nitrure de bore sont résolus lorsqu'on revêt ces supports d'une couche de matériau isolant ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur à 1, car les problèmes observés sont dus au fait que le nitrure de bore a un coefficient d'émission secondaire inférieur à 1, dans les conditions où il est utilisé. Ce coefficient d'émission secondaire inférieur à 1 a pour conséquence que les supports diélectriques prennent au cours du temps un potentiel négatif élevé. En conséquence, le faisceau d'électrons est défocalisé, une fraction importante du courant de cathode est interceptée. On observe de ce fait un courant d'hélice qui n'est pas constant et qui peut devenir très important.
  • D'autre objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent :
    • la figure 1, une vue en coupe longitudinale d'un tube à onde progressive comportant une ligne à retard du type en hélice ;
    • la figure 2, une vue en coupe transversale montrant les supports diélectriques en nitrure de bore revêtus d'une couche de matériau isolant, ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur à 1.
  • Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont par respectées.
  • La figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un tube à onde progressive comportant une ligne à retard du type en hélice.
  • On a représenté de gauche à droite sur la figure 1, le canon à électrons 1, la ligne à retard du type en hélice 2 qui est fixée dans un fourreau 3, l'entrée RF 4 du tube et sa sortie RF 5, le dispositif de focalisation du faisceau 6 et le collecteur 7.
  • La figure 2 est une vue en coupe transversale qui montre trois supports diélectriques 8, disposés à 120° l'un de l'autre, et qui assurent la fixation de la ligne à retard du type en hélice 2 au fourreau cylindrique 3.
  • Ces bâtonnent peuvent avoir diverses sections : rectangulaires, carrées.... ou comme sur la figure 2 de forme sensiblement trapézoïdale.
  • Selon l'invention, on revêt les supports diélectriques 3 d'une couche de matériau isolant 9 ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur à 1, tel que par exemple l'alumine ou la glucine.
  • On dépose, par exemple par pulvérisation cathodique, une couche mince d'une épaisseur de 1000 Angströms par exemple.
  • On constate que dans le mode de réalisation de la figure 2 que trois des quatre faces des supports diélectriques sont recouverts de la couche de matériau isolant 9. Cela facilite le dépôt de la couche de matériau isolant sur les supports sans nuire a l'efficacité de l'invention. Il n'est en effet pas utile que la partie de la section transversale des supports qui se trouve en contact avec le fourreau soit recouverte du matériau isolant 9.

Claims (3)

  1. Tube à onde progressive comportant une ligne à retard (2) du type en hélice, fixée à un fourreau (3) par l'intermédiaire de supports diélectriques (8) en nitrure de bore, caractérisé en ce que les supports (8) portent une couche (9) de matériau isolant ayant un coefficient d'émission secondaire supérieur à 1.
  2. Tube à onde progressive selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce matériau isolant est de l'alumine ou de la glucine.
  3. Tube à onde progressive selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la partie de la section transversale des supports qui est en contact avec le fourreau n'est pas recouverte de la couche (9) de matériau isolant.
EP89401635A 1984-12-18 1989-06-13 Tube à onde progessive comportant une ligne à retard du type en hélice fixée à un fourreau par l'intermédiaire de supports diélectriques en nitrure de bore Expired - Lifetime EP0402549B1 (fr)

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