EP3087580A1 - Dispositif generateur d'ondes microondes a cathode virtuelle oscillante, a geometrie axiale, comportant au moins un reflecteur et une bague magnetique, configure pour etre alimente par un generateur a forte impedance - Google Patents

Dispositif generateur d'ondes microondes a cathode virtuelle oscillante, a geometrie axiale, comportant au moins un reflecteur et une bague magnetique, configure pour etre alimente par un generateur a forte impedance

Info

Publication number
EP3087580A1
EP3087580A1 EP14830991.7A EP14830991A EP3087580A1 EP 3087580 A1 EP3087580 A1 EP 3087580A1 EP 14830991 A EP14830991 A EP 14830991A EP 3087580 A1 EP3087580 A1 EP 3087580A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
reflector
cathode
distance
reflectors
waveguide
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.)
Granted
Application number
EP14830991.7A
Other languages
German (de)
English (en)
Other versions
EP3087580B1 (fr
Inventor
Stéphanie CHAMPEAUX
Philippe Gouard
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
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 Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Publication of EP3087580A1 publication Critical patent/EP3087580A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP3087580B1 publication Critical patent/EP3087580B1/fr
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/02—Tubes with electron stream modulated in velocity or density in a modulator zone and thereafter giving up energy in an inducing zone, the zones being associated with one or more resonators
    • H01J25/32—Tubes with plural reflection, e.g. Coeterier tube
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J25/00—Transit-time tubes, e.g. klystrons, travelling-wave tubes, magnetrons
    • H01J25/74—Tubes specially designed to act as transit-time diode oscillators, e.g. monotrons

Definitions

  • the present invention relates to an oscillating virtual cathode microwave wave generating device (often referred to as VIRCATOR, derived from the English expression "VIRtual CAthode oscillaTOR”).
  • FIG. 1 An oscillating virtual cathode microwave wave generator device of the prior art, or VIRCATOR, is shown schematically in FIG.
  • the VIRCATOR comprises a diode consisting of a cathode 2 and an anode 3 + 4, emitting an electron beam 1, and a cylindrical waveguide 5.
  • the anode consists of a thick armature 3 and a thin sheet 4 (often referred to hereafter as "thin anode 4" for simplification).
  • the term "thin” is used here to mean that the sheet of the anode 4 has a thickness of the order of a micrometer, that is to say of a few microns or even a few tenths of a micrometer.
  • the thin sheet 4 is coupled to the cylindrical waveguide 5.
  • the thin anode 4 separates the cathode 2 from the cylindrical waveguide 5 by being located at an input of the waveguide 5, at an interface between the thick frame 3 and the waveguide 5; and the thick frame 3 generally surrounds the cathode 2.
  • This type of device is known to produce microwave pulses of high power.
  • a potential difference is applied across the terminals of the diode 2 + 3 + 4 creating an electronic emission at the cathode 2.
  • the electron beam 1 bursts under the effect of its own space charge.
  • the transverse components of the electric field with respect to an axis z representing a longitudinal axis of the cylindrical waveguide 5, cancel each other out.
  • the electron beam 1 then begins to pinch under the effect of its magnetic field.
  • the electron density becomes so strong that the beam can no longer propagate through the waveguide 5.
  • the radius of the beam r entering the waveguide is of the order of the radius of the cylindrical waveguide R G.
  • An order of magnitude of the critical current l c (in kilo-amperes) is then given by the following simplified expression:
  • FIG. 1 shows a formation of an oscillating virtual cathode in a VIRCATOR-type device of the prior art when the beam current exceeds the critical current in the waveguide 5.
  • FIG. 2 represents the characteristic signature, called " of the oscillating virtual cathode 6 in the phase space with the acceleration and deceleration of the electrons at the passage of the thin anode 4 on their path of the cathode 2 to the virtual cathode 6 and vice versa, that is to say the amount of movement in the longitudinal direction and depending on the longitudinal position.
  • the virtual cathode 6 moves around an average position which is at a distance from the thin anode 4 approximately equal to that which separates the thin anode 4 from the emitting cathode 2 (the latter distance being denoted by AK).
  • the electrons which are returned by the virtual cathode 6 to the cathode 2 while passing through the thin anode 4 are modulated at the frequency of the microwave wave 7 and interact with the electron beam 1 created in the space between the cathode 2 and the thin anode 4 by modulating it slightly.
  • These backscattered electrons are braked between the thin anode 4 and the cathode 2. They are also diverted mainly towards the reinforcement of the anode 3.
  • the electrons which cross the virtual cathode 6 take up energy from the microwave wave 7 which propagates in the waveguide 5, thus decreasing its intensity.
  • the frequency f of the microwave transmitted wave 7 (expressed in GHz) is a function of the distance d A K (expressed in cm) between the cathode 2 of the thin anode 4, and the factor ⁇ relativistic electrons at the thin anode 4 in relation to the potential difference applied to the diode 2 + 3 + 4.
  • This frequency can be estimated by the following formula:
  • TM 0n the radius of the cylindrical waveguide 5 must be greater than the cut-off wavelength of the next mode TM 0 2-
  • the radius R c of the cathode 2 then preferably satisfies the following relation:
  • the device described above is of simple design. Its operation is robust and does not require recourse to an external magnetic field. On the other hand, its power output (ratio of the maximum power of the wave emitted to the maximum electrical power injected into the diode) is very low, of the order of approximately 1%. Moreover, the frequencies of the emitted wave directly follow the temporal variations of the applied voltage, which leads to obtaining an electromagnetic wave of poor spectral quality.
  • This type of device has for example been the subject of patent application WO2006 / 03791 8.
  • An example of a device as described in this application is shown in FIGS. 3 and 4.
  • the reflectors are typically thin walls (that is to say of the order of one micrometer thick), transparent to the electrons and able to totally reflect the microwave wave 7 created by a virtual cathode.
  • they have a circular cylindrical shape, that is to say disk. They are often made of aluminized mylar.
  • a first reflector 8 is positioned inside the waveguide 5 at a distance D1 from the thin anode 4.
  • This distance D1 is substantially twice the distance d A K which separates the thin anode 4 from the cathode 2, so that a virtual cathode is created and positioned approximately midway between the thin anode 4 and the first reflector 8.
  • an additional reflector 9 is positioned in the cylindrical waveguide 5 beyond the first reflector 8, so that the distance separating two successive reflectors is equal to substantially twice the distance dAK which separates the anode thin 4 of the cathode 2, that is to say substantially the distance D1.
  • Reflectors can be "closed” or “open”. As illustrated in FIGS. 3 and 4, a reflector is said to be “closed” when it completely encloses a straight section of the cylindrical waveguide 5 (this is the case, for example, of the first reflector 8), and a reflector is said to be “open” when it obstructs only a centered cross-sectional fraction of the cylindrical waveguide 5, leaving a substantially annular opening 10 between the periphery of the reflector and the inner wall of the waveguide 5 (c ' is the case, in this example, the additional reflector 9).
  • the reflector farthest from the thin anode 4 is preferably open to promote the propagation of the microwave wave towards the output of the cylindrical waveguide 5, the output being the end of the cylindrical waveguide 5 opposite to where the thin anode 4 is located.
  • an open reflector has a radius R greater than or equal to substantially 0.75 times the radius R G of the cylindrical waveguide 5 to reflect the maximum of the radial component of the electric field of the wave.
  • the first reflector 8 has the function of reflecting the wave emitted by the virtual cathode, such as the thin anode 4.
  • the wave reflected by the first reflector 8 interacts again with the electrons and the virtual cathode, amplifying the microwave wave 7.
  • a first pseudo-cavity 1 1, cylindrical, formed between the thin anode 4, the first reflector 8 and an inner wall of the guide cylindrical wave 5 makes it possible to reinforce the power of the wave created by the virtual cathode. This enhancement of the wave contributes to improving the packetization of the electrons of the virtual cathode at the desired frequency.
  • the microwave and packetization enhancement mechanism 7 in the first pseudo-cavity 11 is duplicated. in subsequent pseudo-cavities formed by two successive reflectors (for example the first reflector 8 and the additional reflector 9 in FIG. 3) and the cylindrical waveguide 5.
  • the electromagnetic wave emitted by the (i + 1) th virtual cathode can flow in the waveguide 5 beyond the reflector (i + 1), in the direction the output of the guide, via the annular opening 10 present between the periphery of the reflector (i + 1) and the inner wall of the waveguide 5.
  • This type of device with reflectors makes it possible to obtain significantly improved performances compared with devices of the prior art without a reflector.
  • a device emitting in band S at the output of the waveguide, that is to say in a frequency range from 2 GHz to 4 GHz, a single open reflector displays a performance improvement of the order of 4%.
  • the addition of a second open reflector leads to an improvement of the order of 10%.
  • microwave created by a virtual cathode They are for example aluminized mylar.
  • All the reflectors E are "open" to facilitate the propagation of the wave emitted by the different virtual cathodes to the output of the waveguide 5.
  • the radius of the first reflector Ei located after the thin anode 4 in the waveguide 5 is preferably greater than or equal to 0.75 R G. It thus reflects the maximum of the radial component of the electric field of the wave and thus strengthens the microwave wave emitted by the first virtual cathode, that is to say the virtual cathode formed just after the thin anode 4, between the thin anode 4 and the first reflector Ei.
  • the radius of the reflectors E, following is gradually reduced without lower limit.
  • the radius size of each reflector is possibly less than 0.75 R G.
  • the methods for reducing the size of the radius of the open reflectors are for example the following:
  • the radius of the reflector of rank (i + 1) is less than or equal to the radius of the reflector of rank i, that is to say of the directly preceding reflector;
  • the radius of the last reflector (here E 5 , or noted more generally E N , whatever N) is smaller than the radius of the first reflector E- ,.
  • the reflectors E to E 4 are of the same radius while the last reflector, E 5 , is of smaller radius.
  • a device according to the invention described in the French patent application filed under number 12/62385, and not yet published, makes it possible to considerably increase the performance of a conventional axial VIRCATOR of the prior art, and in particular of an axial VIRCATOR with reflectors of the prior art as described in the application WO2006 / 037918.
  • a device with five non-constant ray reflectors (with the radius of each reflector less than or equal to that of the immediately preceding reflector), transmitting in an S-band (i.e. in a frequency range from 2 GHz at 4 GHz), shows a return of 21%.
  • FIG. 6 represents a propagation of an electron beam in the waveguide 5 in quasi-laminar mode when the impedance Z of the generator is greater than the critical impedance Z c . This has the effect that no virtual cathode is formed.
  • FIG. 7 represents, for illustrative purposes, the absence of oscillating virtual cathode formation in the phase space. No electron can then be sent back towards the cathode 2 through the thin anode 4.
  • the object of the present application is to remedy at least in part the aforementioned drawbacks, and to further lead to other advantages.
  • the object of the present application is more particularly to enable an axial VIRCATOR type virtual cathode microwave generator device, with reflectors, to be able to operate while being coupled to a generator whose impedance Z exceeds the critical impedance. Z c .
  • an oscillating virtual cathode microwave wave generating device having an axial geometry, comprising a cathode, a thin anode and a cylindrical waveguide, of longitudinal axis z and of radius R G , having a first end forming an inlet of the cylindrical waveguide and a second end forming an output of the cylindrical waveguide, the cathode being positioned upstream of the input of the cylindrical waveguide and configured to emitting electrons, and the thin anode being positioned at the entrance of the cylindrical waveguide, between the cathode and the cylindrical waveguide, and the device further comprising at least a first reflector located in the guide of wave, electron-transparent and configured to reflect a microwave wave created by at least one virtual cathode generated in the waveguide, the device being characterized in that it comprises in addition a narrow magnetic ring of width L M along the longitudinal axis z, positioned externally around the cylindrical waveguide at a distance d AM from the thin ano
  • the magnetic ring has a width L M between about d A K and about half of the radius of the waveguide R G. It is for example equal to about d A K-
  • the magnetic ring further has an inner radius RM which is greater than R G so that the magnetic ring surrounds the waveguide.
  • the magnetic ring for example surrounds the waveguide at a distance from it.
  • the magnetic ring is connected to the waveguide, or even in contact therewith.
  • the magnetic ring has a thickness, for example, chosen by a user according to the other sizing parameters of the device.
  • the magnetic ring is for example a current coil or a permanent magnet so that it is then possible to dispense with power supply.
  • the distance d A M separating the magnetic ring from the thin anode along the z axis is equal to or greater than a distance dAK separating the cathode from the thin anode.
  • the distance d ⁇ Fi separating the first reflector from the thin anode is equal to or greater than a sum of the distance dAM, separating the magnetic ring from the thin anode, and the width l_M of the magnetic ring. .
  • the distance d ⁇ Fi separating the first reflector from the thin anode is equal to or greater than about twice the distance dAK separating the cathode from the thin anode.
  • At least the first reflector located in the waveguide is an open reflector, that is to say that it obstructs only a centered fraction of cross section of the cylindrical waveguide, leaving an opening substantially annular between a periphery of the reflector and an inner wall of the waveguide.
  • the first reflector open, possibly has a radius equal to or less than 0.75 R G , the radius of the waveguide.
  • the device comprises a plurality of successive reflectors positioned in the cylindrical waveguide.
  • Two successive reflectors of the plurality of reflectors are for instance separated from one another by a distance d Fi or equal to or less than about twice a distance A between the cathode K of the thin anode. Or for example, two successive reflectors of the plurality of reflectors are separated from each other by a distance d F i F i equal to or greater than about one times the distance d A separating the cathode K to the anode slim.
  • Each distance is for example between one to two times the distance dAK-
  • the first reflector is the one positioned closest to the thin anode. That is to say, when the device comprises a plurality of reflectors, the first reflector remains the one positioned closer to the thin anode, so that the other reflectors of the plurality are positioned downstream of the first reflector.
  • the device comprises a plurality of successive reflectors
  • all the reflectors are then advantageously open.
  • the first reflector open, possibly has a radius equal to or less than 0.75 R G , the radius of the waveguide.
  • all the reflectors may have the same radius RR.
  • each reflector may have a radius equal to or less than that of the directly preceding reflector in the cylindrical waveguide so as to promote a guidance of the waves towards the output of the waveguide.
  • the reflectors are thus successively decreasing with no lower limit, that is to say a last reflector in the waveguide, or even a second reflector (that is to say that positioned just after the first reflector), may have a radius smaller than that of the first reflector.
  • the device comprises three reflectors positioned in the waveguide.
  • Such a ring makes it possible to operate a VIRCATOR in axial configuration, with at least one reflector, and a high impedance generator.
  • the device also gains in compactness, since a generator with High impedance typically has less bulk than a low impedance generator.
  • the device according to the invention makes it possible to generate a monochromatic microwave emission.
  • the device according to the invention also makes it possible to transmit at a specific frequency a maximum of microwave power on the axis in a single mode.
  • the device according to the invention makes it possible to adapt a waveguide in axial configuration with reflectors to the impedance of the generator while retaining the emitted microwave frequency as well as the geometry of the waveguide.
  • the device according to the invention thus makes it possible to achieve efficiencies greater than 15% with high impedance generators in axial configuration with reflectors.
  • FIG. 1 schematically represents a conventional axial VIRCATOR of the prior art according to an exemplary embodiment, according to a longitudinal view, illustrating an oscillating virtual cathode creation
  • FIG. 2 shows an example of an instantaneous diagram of the position of the electrons in the phase space associated with the formation of an oscillating virtual cathode
  • FIG. 3 schematically represents an axial VIRCATOR with reflectors of the prior art according to an exemplary embodiment as described in document WO2006 / 037918, according to a longitudinal view;
  • FIG. 4 represents, in transverse view of the VIRCATOR of FIG. 3, a closed reflector and an open reflector according to an exemplary embodiment
  • FIG. 5 represents an exemplary embodiment of axial VIRCATOR with open reflectors as described in the application filed under number 12/62385, and not yet published, according to a longitudinal view;
  • FIG. 6 schematically illustrates the dynamics of an electron beam in an axial VIRCATOR of the prior art, for example without reflectors, according to a longitudinal view, when the supply impedance is greater than the critical impedance, inducing a quasi-laminar regime and no virtual cathode formation;
  • Figure 7 shows an example of an instantaneous diagram of the position of the electrons in the phase space in quasi-laminar mode, in the absence of virtual cathode formation
  • FIG. 8 shows, in a longitudinal view, an exemplary embodiment of an axial VIRCATOR with a magnetic ring according to the invention, comprising here open reflectors;
  • Figure 9 shows a transverse view of the VIRCATOR of Figure 8.
  • FIG. 10 shows an example of an instantaneous diagram of the position of the electrons in the phase space in the VIRCATOR of FIG. 8;
  • FIG. 11 schematically shows iso-contours of the intensity of the magnetic field in a longitudinal direction of the
  • Fig. 12 is a summary table of the distance between the anode and the first reflector and distances between two successive reflectors for numerical simulations performed on devices according to embodiments of the present invention.
  • FIG. 13 is a table showing power efficiency
  • a device according to one embodiment of the invention is represented for example here in FIG.
  • the device of Figure 8 comprises a diode composed of a cathode 102 and an anode, itself formed of a thin sheet called thin anode 104 and a thick reinforcement 103.
  • the cathode 102 has a radius R C and the thin anode 104 typically has a thickness of about one micrometer, that is to say a few micrometers or even a few tenths of a micrometer .
  • the device further comprises a cylindrical waveguide 105 of inner radius RG and length L G.
  • the cylindrical waveguide 105 has an axis z in a longitudinal direction, forming the longitudinal axis of the device.
  • the thick frame 103 surrounds the cathode 102, and the thick frame
  • the cathode 102 are positioned at an inlet of the cylindrical waveguide 105 (left in the figure).
  • the thin anode 104 is here positioned at an inlet of the cylindrical waveguide 105, between the cylindrical waveguide 105 and the thick armature
  • the thin anode 104 and the cathode 102 are distant from each other by a distance denoted dAK-
  • the cathode 102, the thin anode 104, the thickness armature 103 and the cylindrical waveguide 105 are positioned relative to each other aligned and centered on the z axis. They usually have circular sections.
  • the radius R G of the waveguide 105 is advantageously such that the microwave transmission frequency f is greater than the cutoff frequency of the fundamental mode TE11 and lower than that of the following mode TM 0 i:
  • the device according to the invention comprises a magnetic ring 1 12.
  • the magnetic ring 1 12 is advantageously narrow, of width L M and internal radius R M, greater than R G.
  • the ring is a coil
  • the ring then has for example a thickness which corresponds to a thickness of the conductive wire forming the coil.
  • the width L M is approximately equal to d
  • a ring is for example considered narrow if L M is approximately equal to half of the radius of the waveguide R G.
  • the distance d A M is approximately equal to the distance d A K separating the cathode 102 and the anode 104.
  • the narrowness (along the longitudinal direction of the cylindrical waveguide 105 represented by the z axis) of the magnetic ring 1 12 thus ensures a magnetic field configuration dominated by the vanishing fields.
  • the magnetic ring January 12 is narrow, it allows to generate leakage fields configured to form a concentration of electrons between the thin anode 104 and a first reflector.
  • the electrons, by winding along the lines of magnetic fields, are focused on the z axis and are, in fact, braked along the z axis.
  • the beam current ends up locally exceeding the critical current l c . This results in a local accumulation of charges, which is at the origin of the formation of a so-called "non-oscillating" virtual cathode.
  • the virtual cathode is here "non-oscillating" in that few electrons are pushed back to the thin anode 104.
  • the magnetic field produced by the ring 1 12 induces a stagnation of the electrons near the z axis.
  • the magnetic ring 1 12 is for example a current coil or a permanent magnet so that it is then possible to dispense with power supply.
  • the device comprises at least a first reflector Fi.
  • the first Reflector Fi is located at a distance dAFi from the thin anode 104 so that d A Fi is equal to or greater than the sum of d A M and L M , and preferably equal.
  • the ring extends only to the first reflector and not beyond, as in devices using a magnetic field guide.
  • the ring is positioned downstream of the anode, which differs from devices where the diode is immersed or semi-immersed, for example.
  • the device comprises a plurality of N reflectors F 1.
  • the reflectors F are located downstream of the thin anode 104 and the magnetic ring 1 12 in the cylindrical waveguide 105.
  • the reflectors F are transparent to the electrons and able to totally reflect the electromagnetic waves.
  • the reflectors are for example made of aluminized mylar. In operation, all the reflectors are advantageously put at the same potential as the thin anode 104.
  • Each reflector has a radius R F i and two successive reflectors are distant from each other by a distance d F ii F 1.
  • the positioning of the reflectors F in the waveguide 105 is such that the microwave power is at the output of the waveguide 105.
  • the reflectors F for example are located at distances that are variable from one another, that is to say the distance d A Fi and each distance d F ii F i can be all different from each other.
  • all the reflectors of the device are fixed in the cylindrical waveguide 105, but the distances separating two successive reflectors may be different from each other and different from the distance d A Fi separating the first reflector Fi from the anode thin 104.
  • the distance d A Fi is equal to or greater than twice the distance d AK, and each distance d F ii access is for example between one to two times the distance d A K.
  • the distance dAFi separating the first reflector Fi from the anode 104 is possibly substantially greater than that known prior art devices VIRCATOR type and the distance between the reflectors of ranks i and i + 1 is also possibly less than that of known prior art VIRCATOR devices.
  • N 1, 2 or 3 open at their periphery, of constant radius R F i less than R G.
  • the distance separating the reflector F1 from the anode and the distances separating each reflector F from the preceding reflector, as a function of the number of reflectors F, arranged in the waveguide are summarized in the table of FIG. 12.
  • All the devices considered here make it possible to generate a single-frequency microwave transmission in S-band on the z-axis according to the TE-n mode.
  • the generator considered here delivers a voltage of 500 kV.
  • the critical current l c beyond which an electron beam no longer propagates in the cylindrical waveguide 105 is of the order 7.4 kA.
  • the "critical" impedance Z c for this device is thus 67.5 ⁇ (ohm).
  • the power generator considered here has an impedance of 70 ⁇ , that is to say greater than the "critical" impedance.
  • the flow of the beam in the guide is therefore almost laminar.
  • the conventional process of forming the oscillating virtual cathode can not therefore be triggered in an axial VIRCATOR which would be devoid of a ring.
  • the formula which relates the frequency transmitted to the distance dAK and the applied voltage V indicates that the distance dAK is advantageously chosen between approximately 15.6 mm and approximately 31 mm for the electromagnetic microwave radiation to be emitted in the S-band.
  • the anode distance -cathode d A K used here is about 22 mm.
  • the radius R c of the cathode is then about 22 , 5 mm.
  • the cut-off frequency of the mode, fn 1, 8412c / (2nR G ), is advantageously less than or equal to 2 GHz. This induces a radius of the RG guide greater than about 44 mm.
  • the radius R G retained here is thus about 50 mm.
  • the configuration of the magnetic field leads locally to an increase of the beam current in the waveguide to exceed the critical current.
  • the electrons are focused on the axis and thus braked along the axis. This results in a local accumulation of charges at the origin of the formation of a virtual cathode.
  • This virtual cathode is non-oscillating, few electrons are pushed towards the anode, the majority of the electrons are re-accelerated towards the exit of the guide.
  • the magnetic field induces stagnation of the electrons in the vicinity of the axis.
  • the magnetic configuration is provided by the magnetic ring positioned here at a distance dAM of the anode of about 29 mm.
  • the first reflector coupled to the magnetic ring, makes it possible to create the first oscillating virtual cathode behind the first reflector, that is to say downstream of the first reflector.
  • the second reflector F 2 in a configuration with two reflectors, is positioned at a distance dF 1 -F 2 of 25 mm from the first reflector Fi; and in a configuration with three reflectors, the second reflector F 2 is positioned at a distance d F i -F2 of 29 mm from the first reflector F ; and the third reflector is positioned at a distance d F 2 -F 3 of 25 mm from the second reflector F 2 .
  • FIG. 11 represents the iso-contours of the intensity of the magnetic field in longitudinal section of a device according to the invention, comprising here a reflector.
  • the maximum intensity of the magnetic field in the guide is of the order of 0.1 T (Tesla) in a section of the waveguide to the right of the magnetic ring 1 12, that is to say to a section positioned at about half the width L M of the magnetic ring.
  • FIG. 13 summarizes the performances obtained by the simulation of an axial VIRCATOR according to the invention comprising one, two or three reflectors.
  • Figure 13 shows that the power emitted increases with the number of reflectors.
  • the yield achieved is of the order of 2.5% with a single reflector and 17.4% with three reflectors. An optimum of yield is obtained with three reflectors.
  • the addition of a fourth reflector is of little use to improve the efficiency because the number of electrons decreases and becomes insufficient in the waveguide or near the z axis.
  • a device according to the invention powered by a high impedance generator makes it possible to emit microwave power in an S-band with a yield close to that obtained with a device in axial configuration with reflectors of the known prior art, powered with a low impedance generator.
  • the configuration with three reflectors provides a minimum efficiency of 13.8% for a distance F 2 -F3 between a second reflector and a third reflector of between about 25 mm and about 31 mm, while maintaining the microwave transmission frequency.
  • a device is coupled to a higher impedance generator, while emitting at the same microwave frequency according to the TE- ⁇ mode.
  • a higher impedance generator for example, by maintaining a supply voltage of 500 kV, an increase in the anode-cathode distance dAK at 30 mm induces a decrease in the accelerator field in the diode and therefore a lower emitted current, of the order of about 4 kA.
  • the diode is adapted to a higher power supply impedance, for example about 125 ⁇ .
  • the density of the beam emitted being then less, slightly increasing the intensity of the current of the magnetic ring at 14250 A.rpm, makes it possible to generate a single-frequency microwave transmission at 2.31 GHz in the TE- ⁇ mode with a yield of 12%.
  • This performance can for example be improved by adjusting the positioning of the reflectors in the guide.

Landscapes

  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Microwave Tubes (AREA)
  • Particle Accelerators (AREA)

Abstract

La présente demande concerne un générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante, à géométrie axiale, comportant au moins un premier réflecteur (F1) positionné dans un guide d'ondes cylindrique (105) en aval d'une anode mince (104), positionnée à l'entrée du guide d'ondes cylindrique (105), entre une cathode (102) et le guide d'ondes cylindrique (105). Le dispositif comporte en outre une bague magnétique (112) étroite de largeur (LM) selon l'axe longitudinal z, positionnée extérieurement autour du guide d'ondes cylindrique (105), entre l'anode mince (104) et le premier réflecteur (F1).

Description

DISPOSITIF GENERATEUR D'ONDES MICROONDES A CATHODE VIRTUELLE OSCILLANTE, A GEOMETRIE AXIALE, COMPORTANT AU MOINS UN REFLECTEUR ET UNE BAGUE MAGNETIQUE, CONFIGURE POUR ETRE ALIMENTE PAR UN GENERATEUR A FORTE IMPEDANCE
La présente invention concerne un dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante (souvent désigné par le vocable de type VIRCATOR, découlant de l'expression anglaise de « VIRtual CAthode oscillaTOR »).
Un dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante de l'art antérieur, ou VIRCATOR, est représenté schématiquement sur la figure 1 .
Le VIRCATOR comprend une diode constituée d'une cathode 2 et d'une anode 3+4, émettant un faisceau d'électrons 1 , ainsi que d'un guide d'ondes cylindrique 5. L'anode est constituée d'une armature épaisse 3 et d'une feuille mince 4 (fréquemment appelée par la suite « anode mince 4 » par simplification). On entend ici par « mince » que la feuille de l'anode 4 présente une épaisseur de l'ordre du micromètre, c'est-à-dire de quelques micromètres voire de quelques dixièmes de micromètres. La feuille mince 4 est couplée au guide d'ondes cylindrique 5. En d'autres termes, l'anode mince 4 sépare la cathode 2 du guide d'ondes cylindrique 5 en étant située à une entrée du guide d'ondes 5, à une interface entre l'armature épaisse 3 et le guide d'ondes 5 ; et l'armature épaisse 3 entoure généralement la cathode 2.
Ce type de dispositif est connu pour produire des impulsions microondes de fortes puissances.
A cette fin, une différence de potentiel est appliquée aux bornes de la diode 2+3+4 créant une émission électronique au niveau de la cathode 2. Quand la densité de courant électronique émise dépasse la densité de courant limite de Child-Langmuir, le faisceau d'électrons 1 éclate sous l'effet de sa propre charge d'espace. Au niveau de la feuille mince 4 de l'anode, les composantes transverses du champ électrique, par rapport à un axe z représentant un axe longitudinal du guide d'ondes cylindrique 5, s'annulent. Le faisceau d'électrons 1 commence alors à se pincer sous l'effet de son champ magnétique. Quand le courant pénétrant dans le guide d'ondes cylindrique 5 dépasse le courant limite de charge d'espace (dit courant « critique », noté lc), la densité d'électrons devient si forte que le faisceau ne peut plus se propager dans le guide d'ondes 5. Une accumulation de charge 6, communément appelée « cathode virtuelle 6 », se forme alors au-delà de la feuille mince 4. La cathode virtuelle 6 dévie alors de nombreux électrons jusqu'à en renvoyer certains vers la cathode 2, à travers la feuille mince 4.
En régime relativiste, une estimation du courant critique lc est donnée par :
^ _ TH¾ nie3 (Y"'" "* )
Q 1+2 In avec y = 1 + qV/mc2, où q est la charge d'un électron, V la différence de potentiel appliquée entre les électrodes de la diode 2+3+4, m la masse d'un électron au repos, c la vitesse de la lumière, et ε0 la permittivité du vide.
Compte tenu de l'éclatement du faisceau à l'émission dans la diode, le rayon du faisceau r entrant dans le guide d'ondes est de l'ordre du rayon du guide d'ondes cylindrique RG. Un ordre de grandeur du courant critique lc (en kilo-Ampère) est alors donné par l'expression simplifiée suivante :
Tout en se rapprochant de l'anode mince 4, la cathode virtuelle 6 accroît sa densité de charges jusqu'au moment où elle éclate sous l'effet de sa propre charge d'espace et une nouvelle cathode virtuelle se reconstitue un peu plus loin dans le guide d'ondes 5. C'est ce principe d'oscillation de la cathode virtuelle qui est à l'origine d'une émission d'une onde microonde 7.
La figure 1 représente une formation d'une cathode virtuelle oscillante dans un dispositif de type VIRCATOR de l'art antérieur quand le courant du faisceau dépasse le courant critique dans le guide d'ondes 5. La figure 2 représente la signature caractéristique, dite « en losange » de la cathode virtuelle oscillante 6 dans l'espace des phases avec l'accélération et la décélération des électrons au passage de l'anode mince 4 sur leur trajet de la cathode 2 vers la cathode virtuelle 6 et inversement, c'est-à-dire la quantité de mouvement selon la direction longitudinale et en fonction de la position longitudinale.
La cathode virtuelle 6 se déplace autour d'une position moyenne qui se situe à une distance de l'anode mince 4 approximativement égale à celle qui sépare l'anode mince 4 de la cathode émettrice 2 (cette dernière distance étant désignée par AK)- Les électrons qui sont renvoyés par la cathode virtuelle 6 vers la cathode 2 en passant à travers l'anode mince 4 sont modulés à la fréquence de l'onde microonde 7 et interagissent avec le faisceau d'électrons 1 créé dans l'espace entre la cathode 2 et l'anode mince 4 en le modulant légèrement. Ces électrons rétrodiffusés sont freinés entre l'anode mince 4 et la cathode 2. Ils sont aussi déviés principalement vers l'armature de l'anode 3.
Parallèlement, les électrons qui franchissent la cathode virtuelle 6 reprennent de l'énergie à l'onde microonde 7 qui se propage dans le guide d'ondes 5, diminuant ainsi son intensité.
Le dimensionnement d'un VI RCATOR axial selon l'état de l'art connu est le suivant :
La fréquence f de l'onde microonde 7 émise (exprimée en GHz) est fonction de la distance dAK (exprimée en cm) qui sépare la cathode 2 de l'anode mince 4, et du facteur relativiste γ des électrons au niveau de l'anode mince 4 en relation avec la différence de potentiel appliquée à la diode 2+3+4. Cette fréquence peut être estimée par la formule suivante :
L'onde microonde 7, ayant une symétrie axiale de révolution, évolue dans des modes dits « transverses magnétiques », désigné par « TM0n », la composante axiale de son champ magnétique étant nulle. Pour qu'elle se propage à l'intérieur du guide d'ondes cylindrique 5 dans le seul mode TM0i , il faut que le rayon RG du guide d'ondes cylindrique 5 soit supérieur à la longueur d'onde de coupure du mode suivant TM02- L'équation ci-dessous (et non la formule inverse qui est apparue être erronée) rend compte de ces conditions de propagation : où k0n représente la racine de l'équation de la fonction de Bessel Jo(kon) = 0, avec k0i = 2,4048 et k02 = 5,5201 .
La longueur du guide d'ondes 5 est, de préférence, égale à plusieurs fois la longueur d'onde λ de l'onde électromagnétique 7 (λ = c/f).
Un meilleur fonctionnement du couplage de la cathode virtuelle 6 avec l'onde électromagnétique 7 est obtenu lorsque la densité maximale de la cathode virtuelle 6 à sa position moyenne est située dans le voisinage du maximum de la composante radiale du champ électrique de l'onde électromagnétique. Considérant que l'onde électromagnétique 7 se propage dans le seul mode TM0i et considérant aussi l'éclatement du faisceau à rémission, le rayon Rc de la cathode 2 vérifie alors, de préférence, la relation suivante :
R,<i .8412 ^ X75xRG
Le dispositif décrit ci-dessus est de conception simple. Son fonctionnement est robuste et ne nécessite pas de recours à un champ magnétique externe. Par contre son rendement en puissance (rapport de la puissance maximale de l'onde émise sur la puissance électrique maximale injectée dans la diode) est très faible, de l'ordre d'environ 1 %. Par ailleurs, les fréquences de l'onde émise suivent directement les variations temporelles de la tension appliquée, ce qui conduit à l'obtention d'une onde électromagnétique de qualité spectrale médiocre.
Pour contrevenir à au moins une partie de ces inconvénients tout en conservant une géométrie axiale, l'implantation d'un ou plusieurs réflecteurs dans le guide d'ondes cylindrique 5 a été proposée.
Ce type de dispositif a par exemple fait l'objet de la demande de brevet WO2006/03791 8. Un exemple de dispositif tel que décrit dans cette demande est représenté sur les figures 3 et 4.
Les réflecteurs sont typiquement des parois fines (c'est-à-dire de l'ordre du micromètre d'épaisseur), transparents aux électrons et aptes à réfléchir totalement l'onde microonde 7 créée par une cathode virtuelle. En outre, ils présentent une forme cylindrique circulaire, c'est-à-dire de disque. Ils sont souvent réalisés en mylar aluminisé.
Dans l'exemple représenté sur la figure 3, un premier réflecteur 8 est positionné à l'intérieur du guide d'ondes 5 à une distance D1 de l'anode mince 4. Cette distance D1 est égale à sensiblement deux fois la distance dAK qui sépare l'anode mince 4 de la cathode 2, de telle sorte qu'une cathode virtuelle soit créée et positionnée approximativement à mi-distance de l'anode mince 4 et du premier réflecteur 8.
Dans cet exemple, un réflecteur supplémentaire 9 est positionné dans le guide d'ondes cylindrique 5 au-delà du premier réflecteur 8, de telle sorte que la distance séparant deux réflecteurs successifs soit égale à sensiblement deux fois la distance dAK qui sépare l'anode mince 4 de la cathode 2, c'est-à-dire sensiblement la distance D1 .
Les réflecteurs peuvent être « fermés» ou « ouverts ». Comme l'illustrent les figures 3 et 4, un réflecteur est dit « fermé » quand il clôt entièrement une section droite du guide d'ondes cylindrique 5 (c'est le cas, par exemple, du premier réflecteur 8), et un réflecteur est dit « ouvert » quand il n'obstrue qu'une fraction centrée de section droite du guide d'ondes cylindrique 5, laissant une ouverture sensiblement annulaire 10 entre la périphérie du réflecteur et la paroi interne du guide d'ondes 5 (c'est le cas, dans le présent exemple, du réflecteur supplémentaire 9).
Le réflecteur le plus éloigné de l'anode mince 4 est préférentiellement ouvert afin de favoriser la propagation de l'onde microonde vers la sortie du guide d'ondes cylindrique 5, la sortie étant l'extrémité du guide d'ondes cylindrique 5 opposée à celle où est située l'anode mince 4.
Traditionnellement, un réflecteur ouvert présente un rayon R supérieur ou égal à sensiblement 0,75 fois le rayon RG du guide d'ondes cylindrique 5 pour réfléchir le maximum de la composante radiale du champ électrique de l'onde.
Le premier réflecteur 8 a pour fonction de réfléchir l'onde émise par la cathode virtuelle, comme l'anode mince 4. L'onde réfléchie par le premier réflecteur 8 interagit à nouveau avec les électrons et la cathode virtuelle, amplifiant l'onde microonde 7. Une première pseudo-cavité 1 1 , cylindrique, formée entre l'anode mince 4, le premier réflecteur 8 et une paroi interne du guide d'ondes cylindrique 5 permet de renforcer la puissance de l'onde créée par la cathode virtuelle. Ce renforcement de l'onde contribue à améliorer la mise en paquets des électrons de la cathode virtuelle à la fréquence souhaitée.
En introduisant une pluralité de réflecteurs dans le dispositif (c'est-à- dire un nombre N), le mécanisme de renforcement de l'onde microonde 7 et de mise en paquets qui a cours dans la première pseudo-cavité 1 1 est dupliqué dans des pseudo-cavités suivantes formées par deux réflecteurs successifs (par exemple le premier réflecteur 8 et le réflecteur supplémentaire 9 sur la figure 3) et le guide d'ondes cylindrique 5.
Ainsi les électrons qui franchissent le réflecteur de rang (i) (1 < i < N- 1 , ou N est le nombre total de réflecteurs présents) créent une (i+1 )eme cathode virtuelle dont la fréquence d'oscillation est déterminée par la pseudo-cavité formée par les réflecteurs de rang (i) et (i+1 ) et la paroi interne du guide d'ondes 5. Cette pseudo-cavité contribue à renforcer l'onde électromagnétique 7 émise par la (i+1 )eme cathode virtuelle et la mise en paquets des électrons.
Si le réflecteur (i+1 ) est ouvert, l'onde électromagnétique émise par la (i+1 )eme cathode virtuelle peut s'écouler dans le guide d'ondes 5 au-delà du réflecteur (i+1 ), en direction de la sortie du guide, via l'ouverture annulaire 10 présente entre la périphérie du réflecteur (i+1 ) et la paroi interne du guide d'ondes 5.
Ce type de dispositif avec réflecteurs permet d'obtenir des performances sensiblement améliorées par rapport aux dispositifs de l'art antérieur sans réflecteur.
Un dispositif, émettant en bande S en sortie du guide d'ondes, c'est- à-dire dans une gamme de fréquences allant de 2 GHz à 4 GHz, à un seul réflecteur ouvert affiche une amélioration de rendement de l'ordre de 4%. L'adjonction d'un deuxième réflecteur ouvert conduit à une amélioration de l'ordre de 10%. Toutefois, pour un tel dispositif comprenant des réflecteurs, il existe un nombre optimal de réflecteurs au-delà duquel le rendement en puissance décroît. Par exemple, un dispositif avec trois réflecteurs ouverts affiche un optimum de rendement de l'ordre de 13%.
Pour encore augmenter le rendement d'un dispositif de type
VIRCATOR avec réflecteurs tel que décrit précédemment, la demande de brevet français déposée sous le numéro 12/62385, et non encore publiée, décrit un dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante comportant une pluralité de réflecteurs. Tous les réflecteurs sont alors ouverts avec le rayon de chacun des réflecteurs de la pluralité qui est inférieur ou égal au rayon du réflecteur précédent, le rayon du dernier réflecteur étant inférieur au rayon du premier réflecteur. Un tel dispositif est par exemple représenté figure 5 selon un exemple de réalisation.
Le dispositif de la figure 5 comprend ici un ensemble de cinq réflecteurs (N = 5), notés communément E, et référencés ici E à E5, localisés dans le guide d'ondes 5, transparents aux électrons et configurés pour réfléchir l'onde microonde créée par une cathode virtuelle. Ils sont par exemple en mylar aluminisé.
Tous les réflecteurs E, sont « ouverts» pour faciliter la propagation de l'onde émise par les différentes cathodes virtuelles vers la sortie du guide d'ondes 5.
Le rayon du premier réflecteur Ei localisé après l'anode mince 4 dans le guide d'ondes 5 est préférentiellement supérieur ou égal à 0,75RG. Il réfléchit ainsi le maximum de la composante radiale du champ électrique de l'onde et renforce ainsi l'onde microonde émise par la première cathode virtuelle, c'est-à-dire la cathode virtuelle formée juste après l'anode mince 4, entre l'anode mince 4 et le premier réflecteur E-i .
Le rayon des réflecteurs E, suivants est progressivement réduit sans limite inférieure. La taille du rayon de chaque réflecteur est possiblement choisie inférieure à 0,75 RG. Les modalités de réduction de la taille du rayon des réflecteurs ouverts sont par exemple les suivantes: - Le rayon du réflecteur de rang (i+1 ) est inférieur ou égal au rayon du réflecteur de rang i, c'est-à-dire du réflecteur directement précédent ;
- Le rayon du dernier réflecteur (ici E5, ou noté de manière plus générale EN, quel que soit N) est inférieur au rayon du premier réflecteur E-,.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 5, les réflecteurs E à E4 sont de même rayon alors que le dernier réflecteur, E5, est de rayon moindre.
Un dispositif selon l'invention décrite dans la demande de brevet français déposée sous le numéro 12/62385, et non encore publiée, permet d'accroître considérablement les performances d'un VIRCATOR axial classique de l'art antérieur, et en particulier d'un VIRCATOR axial avec réflecteurs de l'art antérieur comme décrit dans la demande WO2006/037918. Par exemple, un dispositif avec cinq réflecteurs de rayons non constants (avec le rayon de chaque réflecteur inférieur ou égal à celui du réflecteur directement précédent), émettant en bande S (c'est-à-dire dans une gamme de fréquences allant de 2 GHz à 4 GHz), affiche un rendement de 21 %.
Le fonctionnement des dispositifs de type VIRCATOR de l'art antérieur, décrits ci-dessus, est cependant limité à des générateurs d'alimentation dont l'impédance Z est inférieure à une impédance dite « critique», notée Zc. Cette impédance critique Zc est définie comme le rapport de la tension d'alimentation V sur le courant critique lc défini précédemment, c'est- à-dire Zc = V/Ic.
La figure 6 représente une propagation d'un faisceau d'électrons dans le guide d'ondes 5 en régime quasi laminaire quand l'impédance Z du générateur est supérieure à l'impédance critique Zc. Ceci a pour effet qu'aucune cathode virtuelle ne se forme. La figure 7 représente, à titre illustratif, l'absence de formation de cathode virtuelle oscillante dans l'espace des phases. Aucun électron ne peut alors être renvoyé en direction de la cathode 2 à travers l'anode mince 4.
L'objet de la présente demande vise à remédier au moins en partie aux inconvénients précités, et à mener en outre à d'autres avantages. L'objet de la présente demande vise plus particulièrement à permettre à un dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle de type VIRCATOR axial, avec réflecteurs, de pouvoir fonctionner en étant couplé à un générateur dont l'impédance Z dépasse l'impédance critique Zc.
A cet effet, est proposé, selon un premier aspect, un dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante, à géométrie axiale, comportant une cathode, une anode mince et un guide d'ondes cylindrique, d'axe longitudinal z et de rayon RG, présentant une première extrémité formant une entrée du guide d'ondes cylindrique et une deuxième extrémité formant une sortie du guide d'ondes cylindrique, la cathode étant positionnée en amont de l'entrée du guide d'ondes cylindrique et configurée pour émettre des électrons, et l'anode mince étant positionnée à l'entrée du guide d'ondes cylindrique, entre la cathode et le guide d'ondes cylindrique, et le dispositif comprenant en outre au moins un premier réflecteur localisés dans le guide d'ondes, transparent aux électrons et configuré pour réfléchir une onde microonde créée par au moins une cathode virtuelle générée dans le guide d'ondes, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une bague magnétique étroite de largeur LM selon l'axe longitudinal z, positionnée extérieurement autour du guide d'ondes cylindrique à une distance d AM de l'anode mince et avec le premier réflecteur positionné à une distance de l'anode mince au-delà de la bague magnétique de sorte que la bague magnétique est localisée entre l'anode mince et le premier réflecteur, la bague magnétique étant configurée pour générer un champ magnétique apte à freiner les électrons et à créer une accumulation de charges à l'origine d'une cathode virtuelle non- oscillante positionnée entre l'anode mince et le premier réflecteur.
On entend ici par étroite que la bague magnétique présente une largeur LM comprise entre environ dAK et environ une moitié du rayon du guide d'ondes RG. Elle est par exemple égale à environ dAK-
La bague magnétique présente en outre un rayon interne RM qui est supérieur à RG afin que la bague magnétique entoure le guide d'ondes. La bague magnétique entoure par exemple le guide d'ondes à distance de celui-ci. Toutefois, selon des alternatives de réalisation, la bague magnétique est reliée au guide d'ondes, voire en contact avec celui-ci.
Enfin, la bague magnétique présente une épaisseur par exemple choisie par un utilisateur en fonction des autres paramètres de dimensionnement du dispositif. La bague magnétique est par exemple une bobine de courant ou un aimant permanent de sorte qu'il est alors possible de se dispenser d'alimentation électrique.
Par exemple, la distance dAM séparant la bague magnétique de l'anode mince le long de l'axe z est égale ou supérieure à une distance dAK séparant la cathode de l'anode mince.
Selon un autre exemple, la distance dAFi séparant le premier réflecteur de l'anode mince est égale ou supérieure à une somme de la distance dAM, séparant la bague magnétique de l'anode mince, et de la largeur l_M de la bague magnétique.
Selon encore un autre exemple, la distance dAFi séparant le premier réflecteur de l'anode mince est égale ou supérieure à environ deux fois la distance dAK séparant la cathode de l'anode mince.
Avantageusement, au moins le premier réflecteur localisé dans le guide d'ondes est un réflecteur ouvert, c'est-à-dire qu'il n'obstrue qu'une fraction centrée de section droite du guide d'ondes cylindrique, laissant une ouverture sensiblement annulaire entre une périphérie du réflecteur et une paroi interne du guide d'ondes.
Selon un exemple de réalisation particulier, le premier réflecteur, ouvert, présente possiblement un rayon égal ou inférieur à 0,75 RG, le rayon du guide d'ondes.
Selon un mode de réalisation intéressant, le dispositif comporte une pluralité de réflecteurs successifs positionnés dans le guide d'ondes cylindrique.
Deux réflecteurs successifs de la pluralité de réflecteurs sont par exemple séparés l'un de l'autre d'une distance d n-i Fi égale ou inférieure à environ deux fois une distance dAK séparant la cathode de l'anode mince. Ou par exemple, deux réflecteurs successifs de la pluralité de réflecteurs sont séparés l'un de l'autre d'une distance d Fi- FÏ égale ou supérieure à environ une fois la distance dAK séparant la cathode de l'anode mince.
Chaque distance est par exemple comprise entre une à deux fois la distance dAK-
Dans le cadre de la présente demande, que le dispositif comporte un réflecteur ou une pluralité de réflecteur, le premier réflecteur est celui positionné au plus près de l'anode mince. C'est-à-dire, lorsque le dispositif comporte une pluralité de réflecteurs, le premier réflecteur demeure celui positionné au plus près de l'anode mince, de sorte que les autres réflecteurs de la pluralité sont positionnés en aval du premier réflecteur.
Dans un exemple de réalisation dans lequel le dispositif comprend une pluralité de réflecteurs successifs, tous les réflecteurs sont alors avantageusement ouverts.
Et par exemple, le premier réflecteur, ouvert, présente possiblement un rayon égal ou inférieur à 0,75 RG, le rayon du guide d'ondes.
En outre, lorsque le dispositif comporte une pluralité de réflecteur, tous les réflecteurs présentent possiblement un même rayon RR.
Toutefois, selon une alternative de réalisation, chaque réflecteur peut avoir un rayon égal ou inférieur à celui du réflecteur directement précédent dans le guide d'ondes cylindrique de sorte à favoriser un guidage des ondes vers la sortie du guide d'ondes. Les réflecteurs sont ainsi successivement décroissants sans limite inférieure, c'est-à-dire qu'un dernier réflecteur dans le guide d'ondes, voire un deuxième réflecteur (c'est-à-dire celui positionné juste après le premier réflecteur), peut avoir un rayon inférieur à celui du premier réflecteur.
Selon un exemple de réalisation privilégié, le dispositif comporte trois réflecteurs positionnés dans le guide d'ondes.
Une telle bague permet de faire fonctionner un VIRCATOR en configuration axiale, avec au moins un réflecteur, et un générateur à forte impédance. Le dispositif gagne en outre en compacité, puisqu'un générateur à forte impédance présente généralement un encombrement moindre qu'un générateur de basse impédance.
Le dispositif selon l'invention permet de générer une émission microonde monochromatique.
Le dispositif selon l'invention permet aussi d'émettre à une fréquence spécifique un maximum de puissance microonde sur l'axe selon un mode unique.
Le dispositif selon l'invention permet d'adapter un guide d'ondes en configuration axiale avec réflecteurs à l'impédance du générateur tout en conservant la fréquence microonde émise ainsi que la géométrie du guide d'ondes.
Le dispositif selon l'invention permet ainsi d'atteindre des rendements supérieurs à 15 % avec des générateurs à forte impédance en configuration axiale avec réflecteurs.
LISTE DES FIGURES
L'invention selon un exemple de réalisation sera bien comprise et ses avantages apparaîtront mieux à la lecture de la description détaillée qui suit, donnée à titre indicatif et nullement limitatif, et en référence aux dessins annexés présentés ci-après.
La figure 1 représente schématiquement un VIRCATOR axial classique de l'art antérieur selon un exemple de réalisation, selon une vue longitudinale, illustrant une création de cathode virtuelle oscillante ;
La figure 2 présente un exemple de schéma instantané de la position des électrons dans l'espace des phases associé à la formation d'une cathode virtuelle oscillante ;
La figure 3 représente schématiquement un VIRCATOR axial avec réflecteurs de l'art antérieur selon un exemple de réalisation tel que décrit dans le document WO2006/037918, selon une vue longitudinale ;
La figure 4 représente, en vue transverse du VIRCATOR de la figure 3, un réflecteur fermé et un réflecteur ouvert selon un exemple de réalisation ; La figure 5 représente un exemple de réalisation de VIRCATOR axial avec des réflecteurs ouverts tel que décrit dans la demande déposée sous le numéro 12/62385, et non encore publiée, selon une vue longitudinale ;
La figure 6 illustre schématiquement la dynamique d'un faisceau d'électrons dans un VIRCATOR axial de l'art antérieur, par exemple sans réflecteurs, selon une vue longitudinale, quand l'impédance d'alimentation est supérieure à l'impédance critique, induisant un régime quasi laminaire et aucune formation de cathode virtuelle ;
La figure 7 présente un exemple de schéma instantané de la position des électrons dans l'espace des phases en régime quasi laminaire, en l'absence de formation de cathode virtuelle ;
La figure 8 présente, selon un vue longitudinale, un exemple de réalisation d'un VIRCATOR axial avec une bague magnétique selon l'invention, comportant ici des réflecteurs ouverts ;
La figure 9 présente une vue transverse du VIRCATOR de la figure 8 ;
La figure 10 présente un exemple de schéma instantané de la position des électrons dans l'espace des phases dans le VIRCATOR de la figure 8 ;
La figure 1 1 présente schématiquement des iso-contours de l'intensité du champ magnétique selon une direction longitudinale du
VIRCATOR de la figure 8 ;
La figure 12 est un tableau récapitulatif de la distance entre l'anode et le premier réflecteur et des distances entre deux réflecteurs successifs pour des simulations numériques réalisées sur des dispositifs selon des modes de réalisation de la présente invention ; et
La figure 13 est un tableau présentant un rendement en puissance
(en pourcent) d'un dispositif selon des modes de réalisation de la présente invention en fonction du nombre de réflecteurs.
Un dispositif selon un mode de réalisation de l'invention est représenté par exemple ici sur la figure 8. De même que pour un dispositif traditionnel (voir notamment les figures 1 à 7), le dispositif de la figure 8 comporte une diode composée d'une cathode 102 et d'une anode, elle-même formée d'une feuille mince appelée anode mince 104 et d'une armature épaisse 103. La cathode 102 présente un rayon RC et l'anode mince 104 présente typiquement une épaisseur de l'ordre du micromètre, c'est-à-dire de quelques micromètres voire de quelques dixièmes de micromètres.
Le dispositif comprend en outre un guide d'ondes cylindrique 105 de rayon interne RG et de longueur LG. Le guide d'ondes cylindrique 105 comporte un axe z selon une direction longitudinale, formant l'axe longitudinal du dispositif.
L'armature épaisse 103 entour la cathode 102, et l'armature épaisse
103 et la cathode 102 sont positionnées à une entrée du guide d'ondes cylindrique 105 (à gauche sur la figure).
L'anode mince 104 est ici positionnée à une entrée du guide d'ondes cylindrique 105, entre le guide d'ondes cylindrique 105 et l'armature épaisse
103. L'anode mince 104 et la cathode 102 sont distants l'un de l'autre d'une distance notée dAK-
La cathode 102, l'anode mince 104, l'armature épaisseur 103 et le guide d'ondes cylindrique 105 sont positionnés les uns par rapport aux autres alignés et centrés sur l'axe z. Ils présentent généralement des sections circulaires.
Pour émettre un rayonnement microonde sur l'axe, le rayon RG du guide d'ondes 105 est avantageusement tel que la fréquence d'émission microonde f est supérieure à la fréquence de coupure du mode fondamental TE11 et inférieure à celle du mode suivant TM0i :
2ÏÏf ~ G " 2ïïi
où k'n représente la racine de l'équation de la fonction de Bessel
Le dispositif selon l'invention comprend une bague magnétique 1 12. La bague magnétique 1 12 est avantageusement étroite, de largeur LM et de rayon interne RM, supérieur à RG. Dans un exemple de mise en œuvre dans lequel la bague est une bobine, la bague présente alors par exemple une épaisseur qui correspond à une épaisseur du fil conducteur formant la bobine. Selon un mode de réalisation particulièrement commode, la largeur LM est environ égale à dAK- De manière générale, une bague est par exemple considérée étroite si LM est environ égale à une moitié du rayon du guide d'ondes RG.
Elle est positionnée autour du guide d'ondes cylindrique 105, en aval de l'anode 104, à une distance dAM de l'anode 104 le long de l'axe z. De manière avantageuse, la distance dAM est environ égale à la distance dAK séparant la cathode 102 et l'anode 104.
L'étroitesse (selon la direction longitudinale du guide d'ondes cylindrique 105 représentée par l'axe z) de la bague magnétique 1 12 assure ainsi une configuration de champ magnétique dominée par les champs de fuite. Autrement dit, du fait que la bague magnétique 1 12 est étroite, elle permet de générer des champs de fuite configurés pour former une concentration d'électrons entre l'anode mince 104 et un premier réflecteur. Les électrons, en s'enroulant le long des lignes de champs magnétiques, sont focalisés sur l'axe z et sont, de fait freinés le long de l'axe z. Le courant du faisceau finit par dépasser localement le courant critique lc. Il en résulte une accumulation locale de charges, qui est à l'origine de la formation d'une cathode virtuelle dite « non- oscillante ». La cathode virtuelle est ici « non-oscillante » en ce sens que peu d'électrons sont repoussés vers l'anode mince 104. Le champ magnétique produit par la bague 1 12 induit une stagnation des électrons à proximité de l'axe z.
La bague magnétique 1 12 est par exemple une bobine de courant ou un aimant permanent de sorte qu'il est alors possible de se dispenser d'alimentation électrique.
Selon un mode particulièrement avantageux de la présente invention, le dispositif comporte au moins un premier réflecteur F-i . Le premier réflecteur Fi est situé à une distance dAFi de l'anode mince 104 de sorte que dAFi est égale ou supérieure à la somme de dAM et LM, et de préférence égale.
Autrement dit, la bague ne s'étend que jusqu'au premier réflecteur et non au-delà, comme dans les dispositifs ayant recours à un champ magnétique de guidage. La bague est positionnée en aval de l'anode, ce qui diffère des dispositifs où la diode est immergée ou semi-immergée par exemple.
Et selon un mode de réalisation privilégié, le dispositif comporte une pluralité de N réflecteurs F,.
Dans le présent exemple de réalisation illustré figure 8, le dispositif comporte un ensemble de trois réflecteurs F, (c'est-à-dire avec N=3 et i valant de 1 à N), qui sont ici tous ouverts en leur périphérie. Les réflecteurs F, sont localisés en aval de l'anode mince 104 et de la bague magnétique 1 12 dans le guide d'ondes cylindrique 105. Les réflecteurs F, sont transparents aux électrons et aptes à réfléchir totalement les ondes électromagnétiques. Les réflecteurs sont par exemple réalisés en mylar aluminisé. En fonctionnement, tous les réflecteurs sont avantageusement mis au même potentiel que l'anode mince 104.
Chaque réflecteur a un rayon RFi et deux réflecteurs successifs sont distants l'un de l'autre d'une distance dFi-i Fi- Le positionnement des réflecteurs F, dans le guide d'ondes 105 est tel que la puissance microonde est maximale en sortie du guide d'ondes 105. En outre, les réflecteurs F, sont par exemple situés à distances variables les uns des autres, c'est-à-dire la distance dAFi et chaque distance dFi-i FÏ peuvent être toutes différentes les unes des autres. Autrement dit, tous les réflecteurs du dispositif sont fixés dans le guide d'ondes cylindrique 105, mais les distances séparant deux réflecteurs successifs peuvent être différentes les unes des autres et différentes de la distance dAFi séparant le premier réflecteur F-i de l'anode mince 104.
Avantageusement, la distance dAFi est égale ou supérieure à deux fois la distance dAK, et chaque distance dFi-i FÏ est par exemple comprise entre une à deux fois la distance dAK. En effet, comme les électrons sont mis en rotation azimutale dans le guide d'ondes cylindrique 105 par le champ magnétique de la bague 1 12, la distance dAFi séparant le premier réflecteur Fi de l'anode 104 est possiblement sensiblement supérieure de celle des dispositifs de type VIRCATOR de l'art antérieur connus et la distance entre les réflecteurs de rangs i et i+1 est aussi possiblement inférieure à celle des dispositifs de type VIRCATOR de l'art antérieur connus.
Si le courant du faisceau est suffisant au niveau d'un réflecteur de rang i, une cathode virtuelle oscillante est initiée derrière celui-ci, c'est-à-dire en aval du réflecteur de rang i.
La mise en rotation des électrons par le champ magnétique de la bague 1 12 conjuguée à l'effet de la force centrifuge conduit à l'éclatement du faisceau après le dernier réflecteur FN (ici F3). Une grande partie des électrons est absorbée par la paroi interne du guide d'ondes cylindrique 105, les électrons restant sont éloignés du centre du guide d'ondes cylindrique 105, c'est-à-dire de l'axe z, ce qui minimise toute interaction possible entre les électrons et les ondes magnétiques au centre du guide d'ondes cylindrique 105 où se situe le maximum de la puissance microonde du mode TE-n .
EXEMPLES DETAILLES DE MODES DE REALISATION
Le comportement d'un VIRCATOR axial émettant en bande S et comprenant N réflecteurs F, et une bague magnétique 1 12 a été simulé numériquement.
Dans les dispositifs simulés, le guide d'ondes cylindrique 105 est ici de longueur LG=500 mm.
Ils comprennent 1 à 3 réflecteurs, c'est à dire N = 1 , 2 ou 3, ouverts en leur périphérie, de rayon constant RFi inférieur à RG.
La distance séparant le réflecteur F1 de l'anode et les distances séparant chaque réflecteur F, du réflecteur précédent, en fonction du nombre de réflecteurs F, disposés dans le guide d'ondes sont récapitulées dans le tableau de la figure 12.
Tous les dispositifs considérés ici permettent de générer une émission microonde mono-fréquence en bande S sur l'axe z selon le mode TE-n.
Le générateur considéré ici délivre une tension de 500 kV. Le courant critique lc au-delà duquel un faisceau d'électrons ne se propage plus dans le guide d'ondes cylindrique 105 est de l'ordre 7,4 kA. L'impédance « critique » Zc pour ce dispositif est ainsi de 67,5 Ω (ohm).
Le générateur d'alimentation considéré ici a une impédance de 70 Ω, c'est-à-dire supérieure à l'impédance « critique ».
L'écoulement du faisceau dans le guide est donc quasi laminaire. Le processus classique de formation de la cathode virtuelle oscillante ne peut donc pas être déclenché dans un VIRCATOR axial qui serait dépourvu de bague.
La formule qui relie la fréquence émise à la distance dAK et la tension appliquée V indique que la distance dAK est avantageusement choisie entre environ 15,6 mm et environ 31 mm pour que le rayonnement électromagnétique microonde soit émis dans la bande S. La distance anode-cathode dAK retenue ici est d'environ 22 mm.
Pour que le courant émis par la cathode soit adapté à une impédance de 70 Ω avec une alimentation de 500 kV et une distance anode- cathode dAK d'environ 22 mm, le rayon de la cathode Rc est alors d'environ 22,5 mm.
Afin que l'émission microonde dans la bande S soit mise en forme selon le mode fondamental TE-n du guide d'ondes cylindrique 105, la fréquence de coupure du mode, f-n = 1 ,8412c/(2nRG), est avantageusement inférieure ou égale à 2 GHz. Ceci induit un rayon du guide RG supérieur à environ 44 mm.
Le rayon RG retenu ici est ainsi d'environ 50 mm.
La configuration du champ magnétique conduit localement à une augmentation du courant du faisceau dans le guide d'ondes pour dépasser le courant critique. Sous l'effet des champs de fuite, les électrons sont focalisés sur l'axe et de fait freinés le long de l'axe. Il en résulte une accumulation locale de charges à l'origine de la formation d'une cathode virtuelle. Cette cathode virtuelle est non oscillante, peu d'électrons sont repoussés vers l'anode, la majorité des électrons sont ré-accélérés vers la sortie du guide. Le champ magnétique induit une stagnation des électrons au voisinage de l'axe.
La configuration magnétique est assurée par la bague magnétique positionnée ici à une distance dAM de l'anode d'environ 29 mm. Dans les exemples de réalisation considérés ici, la bague créant le champ magnétique est ici une bobine de courant de 12750 A.tours (Ampère- tours) avec comme dimensions LM = 25 mm et RM = 60,5 mm.
Le premier réflecteur ouvert de rayon RFi = 35 mm est positionné au niveau de la face arrière de la bague magnétique, à une distance de l'anode dAFi = 54 mm, comme l'indique la figure 12. Le premier réflecteur, couplé à la bague magnétique, permet de créer la première cathode virtuelle oscillante derrière le premier réflecteur, c'est-à-dire en aval du premier réflecteur.
Le positionnement des réflecteurs suivants, pour les exemples de mises en œuvre comportant deux ou trois réflecteurs, de rayon RFi = 35 mm, optimise la puissance microonde émise dans la bande S.
Selon la figure 12, dans une configuration à deux réflecteurs, le deuxième réflecteur F2 est positionné à une distance dFi -F2 de 25 mm du premier réflecteur Fi ; et dans une configuration à trois réflecteurs, le deuxième réflecteur F2 est positionné à une distance dFi -F2 de 29 mm du premier réflecteur F ; et le troisième réflecteur est positionné à une distance dF2-F3 de 25 mm du deuxième réflecteur F2.
La figure 1 1 représente les iso-contours de l'intensité du champ magnétique selon une coupe longitudinale d'un dispositif selon l'invention comportant ici un réflecteur. L'intensité maximale du champ magnétique dans le guide est de l'ordre de 0,1 T (Tesla) dans une section du guide d'ondes au droit de la bague magnétique 1 12, c'est-à-dire à une section positionnée environ à une moitié de la largeur LM de la bague magnétique.
La figure 13 résume les performances obtenues par la simulation d'un VIRCATOR axial selon l'invention comportant un, deux ou trois réflecteurs.
La figure 13 permet de constater que la puissance émise augmente avec le nombre de réflecteurs. Le rendement atteint est de l'ordre de 2,5 % avec un seul réflecteur et de 17,4 % avec trois réflecteurs. Un optimum de rendement est obtenu avec trois réflecteurs. L'adjonction d'un quatrième réflecteur est de faible utilité pour améliorer le rendement car le nombre d'électrons décroit et devient insuffisant dans le guide d'ondes ou à proximité de l'axe z. Ainsi, un dispositif selon l'invention alimenté par un générateur à haute impédance permet d'émettre une puissance microonde en bande S avec un rendement proche de celui obtenu avec un dispositif en configuration axiale avec réflecteurs de l'art antérieur connu, alimenté avec un générateur de basse impédance.
La configuration avec trois réflecteurs assure un rendement minimum de 13,8% pour une distance dF2-F3 entre un deuxième réflecteur et un troisième réflecteur comprise entre environ 25 mm et environ 31 mm, tout en conservant la fréquence d'émission microonde.
Selon un autre exemple, un dispositif selon l'invention tel que décrit précédemment, est couplé à un générateur d'impédance plus élevée, tout en émettant à la même fréquence microonde selon le mode TE-π . Par exemple, en conservant une tension l'alimentation de 500 kV, une augmentation de la distance anode-cathode dAK à 30 mm induit une diminution du champ accélérateur dans la diode et donc un courant émis plus faible, de l'ordre d'environ 4 kA. En conséquence, la diode est adaptée à une impédance d'alimentation plus élevée, par exemple d'environ 125 Ω. La densité du faisceau émis étant alors moindre, augmenter légèrement l'intensité du courant de la bague magnétique à 14250 A. tours, permet de générer une émission microonde mono-fréquence à 2,31 GHz dans le mode TE-π avec un rendement de 12 %. Ce rendement peut par exemple être amélioré en ajustant le positionnement des réflecteurs dans le guide.
Bien sûr, la présente invention ne se limite pas à la description précédente, mais s'étend à toute variante dans le cadre des revendications ci- après.

Claims

REVENDICATIONS
Dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante, à géométrie axiale, comportant une cathode, une anode mince et un guide d'ondes cylindrique (105), d'axe longitudinal z et de rayon RG, présentant une première extrémité formant une entrée du guide d'ondes cylindrique (105) et une deuxième extrémité formant une sortie du guide d'ondes cylindrique (105), la cathode (102) étant positionnée en amont de l'entrée du guide d'ondes cylindrique et configurée pour émettre des électrons, et l'anode mince (104) étant positionnée à l'entrée du guide d'ondes cylindrique (105), entre la cathode (102) et le guide d'ondes cylindrique (105), et le dispositif comprenant en outre au moins un premier réflecteur (F-,) localisés dans le guide d'ondes (105), transparent aux électrons et configuré pour réfléchir une onde microonde créée par au moins une cathode virtuelle générée dans le guide d'ondes (105), le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comporte en outre une bague magnétique (1 12) étroite de largeur (LM) selon l'axe longitudinal z, positionnée extérieurement autour du guide d'ondes cylindrique (105) à une distance (dAM) de l'anode mince (104) et avec le premier réflecteur (F-,) positionné à une distance (dAFi ) de l'anode mince (104) au-delà de la bague magnétique (1 12) de sorte que la bague magnétique (1 12) est localisée entre l'anode mince (104) et le premier réflecteur (F-,), la bague magnétique (1 12) étant configurée pour générer un champ magnétique apte à freiner les électrons et à créer une accumulation de charges à l'origine d'une cathode virtuelle non- oscillante positionnée entre l'anode mince (104) et le premier réflecteur (F-,).
Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la distance ( AM) séparant la bague magnétique (1 12) de l'anode mince (104) le long de l'axe z est égale ou supérieure à une distance ( AK) séparant la cathode (102) de l'anode mince (104).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la distance (dAFi ) séparant le premier réflecteur (F-i ) de l'anode mince (104) est égale ou supérieure à une somme de la distance ( AM), séparant la bague magnétique (1 12) de l'anode mince (104), et de la largeur (LM) de la bague magnétique (1 12).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la distance ( AFI) séparant le premier réflecteur (F-,) de l'anode mince (104) est égale ou supérieure à environ deux fois la distance ( AK) séparant la cathode (102) de l'anode mince (104).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'au moins le premier réflecteur (F-,), localisé dans le guide d'ondes (105), est un réflecteur ouvert.
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité de réflecteurs successifs (F,) positionnés dans le guide d'ondes cylindrique (105).
Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que deux réflecteurs successifs de la pluralité de réflecteurs (F,) sont séparés l'un de l'autre d'une distance (d Fi-ι π) égale ou inférieure à deux fois une distance ( AK) séparant la cathode (102) de l'anode mince (104). Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 ou 7, caractérisé en ce que deux réflecteurs successifs de la pluralité de réflecteurs (F,) sont séparés l'un de l'autre d'une distance (dn-in) égale ou supérieure à une distance ( AK) séparant la cathode (102) de l'anode mince (104).
Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 à 8, caractérisé en ce que tous les réflecteurs (F,) sont ouverts et présentent un même rayon RRi.
10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte trois réflecteurs (F,) positionnés dans le guide d'ondes (105).
EP14830991.7A 2013-12-23 2014-12-19 Dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante, à géométrie axiale, comportant au moins un réflecteur et une bague magnétique, configuré pour être alimenté par un générateur à forte impédance Active EP3087580B1 (fr)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1363456A FR3015767B1 (fr) 2013-12-23 2013-12-23 Dispositif generateur d'ondes microondes a cathode virtuelle oscillante, a geometrie axiale, comportant au moins un reflecteur et une bague magnetique, configure pour etre alimente par un generateur a forte impedance
PCT/FR2014/053471 WO2015097384A1 (fr) 2013-12-23 2014-12-19 Dispositif generateur d'ondes microondes a cathode virtuelle oscillante, a geometrie axiale, comportant au moins un reflecteur et une bague magnetique, configure pour etre alimente par un generateur a forte impedance

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EP3087580A1 true EP3087580A1 (fr) 2016-11-02
EP3087580B1 EP3087580B1 (fr) 2018-02-14

Family

ID=50424516

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP14830991.7A Active EP3087580B1 (fr) 2013-12-23 2014-12-19 Dispositif générateur d'ondes microondes à cathode virtuelle oscillante, à géométrie axiale, comportant au moins un réflecteur et une bague magnétique, configuré pour être alimenté par un générateur à forte impédance

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9697979B2 (fr)
EP (1) EP3087580B1 (fr)
ES (1) ES2669270T3 (fr)
FR (1) FR3015767B1 (fr)
WO (1) WO2015097384A1 (fr)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105914119B (zh) * 2016-07-04 2017-10-20 中国工程物理研究院应用电子学研究所 一种低引导磁场轴向虚阴极振荡器
EP3629911A4 (fr) 2017-05-22 2021-01-20 Genetesis LLC Différenciation par machine d'anomalies dans des champs bioélectromagnétiques
JP6569704B2 (ja) * 2017-07-28 2019-09-04 三菱電機株式会社 電磁波発生装置
US11134877B2 (en) 2017-08-09 2021-10-05 Genetesis, Inc. Biomagnetic detection
US12262997B2 (en) 2017-08-09 2025-04-01 Genetesis, Inc. Biomagnetic detection
CN107420079B (zh) * 2017-09-25 2023-06-16 西南石油大学 一种双水平井sagd稠油的开采机构及方法
US11585869B2 (en) 2019-02-08 2023-02-21 Genetesis, Inc. Biomagnetic field sensor systems and methods for diagnostic evaluation of cardiac conditions
IL298479A (en) 2020-05-27 2023-01-01 Genetesis Inc Systems and devices for detecting coronary artery disease using magnetic field maps
JP7546520B2 (ja) * 2021-06-17 2024-09-06 三菱電機株式会社 電磁波発生装置

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1262385A (fr) 1960-07-12 1961-05-26 Machines à tricoter circulaires
US3789257A (en) * 1972-11-14 1974-01-29 Us Navy Coherent microwave generators
US4122372A (en) * 1977-10-11 1978-10-24 Dartmouth College Dielectrically loaded waveguide for producing high power coherent microwave radiation
US4298824A (en) * 1979-12-18 1981-11-03 Dartmouth College Millimeter and sub-millimeter radiation source
US4345220A (en) * 1980-02-12 1982-08-17 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force High power microwave generator using relativistic electron beam in waveguide drift tube
US4751429A (en) * 1986-05-15 1988-06-14 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy High power microwave generator
US4730170A (en) * 1987-03-31 1988-03-08 The United States Of America As Represented By The Department Of Energy Virtual cathode microwave generator having annular anode slit
FR2876218B1 (fr) 2004-10-05 2006-11-24 Commissariat Energie Atomique Dispositif generateur d'ondes hyperfrequences a cathode virtuelle oscillante.
SE532409C2 (sv) * 2008-05-08 2010-01-12 Bae Systems Bofors Ab Anordning för generering av mikrovågor

Also Published As

Publication number Publication date
US9697979B2 (en) 2017-07-04
US20170032922A1 (en) 2017-02-02
FR3015767A1 (fr) 2015-06-26
ES2669270T3 (es) 2018-05-24
WO2015097384A1 (fr) 2015-07-02
EP3087580B1 (fr) 2018-02-14
FR3015767B1 (fr) 2016-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3087580B1 (fr) Dispositif générateur d&#39;ondes microondes à cathode virtuelle oscillante, à géométrie axiale, comportant au moins un réflecteur et une bague magnétique, configuré pour être alimenté par un générateur à forte impédance
EP1815492B1 (fr) Dispositif generateur d&#39;ondes hyperfrequences a cathode virtuelle oscillante
CH623182A5 (fr)
EP0407558B1 (fr) Dispositif amplificateur ou oscillateur fonctionnant en hyperfrequence
EP2936537B1 (fr) Générateur de microondes à cathode virtuelle oscillante et à réflecteurs ouverts
FR2955451A1 (fr) Dispositif de production d&#39;un plasma, comportant au moins un applicateur coaxial
EP0049198B1 (fr) Accélérateur d&#39;électrons et générateur d&#39;ondes millimétriques et infra-millimétriques comportant un tel accélérateur
FR2492158A1 (fr) Tube a electrons pour gyrotron
EP1982347B1 (fr) Dispositif de couplage entre une antenne a plasma et un generateur de signal de puissance
EP0499514B1 (fr) Dispositif convertisseur de modes et diviseur de puissance pour tube hyperfréquence, et tube hyperfréquence comprenant un tel dispositif
EP0532411A1 (fr) Source d&#39;ions à résonance cyclotronique électronique et à injection coaxiale d&#39;ondes électromagnétiques
FR2969371A1 (fr) Dispositif generateur d’ions a resonance cyclotronique electronique
EP3136418B1 (fr) Dispositif generateur d&#39;ions a resonance cyclotronique electronique
FR3001356A1 (fr) Dispositif de production et de manipulation de plasma a partir d&#39;un fluide a structure resonante micro-ondes et actionneur a plasma par champ electrique
FR2598850A1 (fr) Obturateur de plasma a flux axial
EP1671345A2 (fr) Amplificateur avec tube electronique muni d&#39;un collecteur a plusieurs etages
BE1009356A5 (fr) Procede et dispositif pour revetir ou nettoyer un substrat.
EP0813223A1 (fr) Dispositif pour engendrer un champ magnétique et source ecr comportant ce dispositif
EP1821366B1 (fr) Antenne à balayage mécanique balayant un large domaine spatial et a encombrement réduit
FR2676593A1 (fr) Source d&#39;ions a resonance cyclotronique electronique.
FR2516720A1 (fr) Amplificateur gyromagnetique
FR2668859A1 (fr) Dispositif pour engendrer un rayonnement electromagnetique mettant en óoeuvre une antenne a double resonance.
FR2587164A1 (fr) Dispositif de pregroupement et d&#39;acceleration d&#39;electrons
FR3052326A1 (fr) Generateur de plasma
FR2893180A1 (fr) Tube oscillateur hyperfrequences a anneau resonnant

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20160330

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

DAX Request for extension of the european patent (deleted)
GRAP Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR1

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: GRANT OF PATENT IS INTENDED

INTG Intention to grant announced

Effective date: 20170830

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: GOUARD, PHILIPPE

Inventor name: CHAMPEAUX, STEPHANIE

GRAS Grant fee paid

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOSNIGR3

GRAA (expected) grant

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009210

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE PATENT HAS BEEN GRANTED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: B1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

REG Reference to a national code

Ref country code: GB

Ref legal event code: FG4D

Free format text: NOT ENGLISH

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: EP

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: FG4D

Free format text: LANGUAGE OF EP DOCUMENT: FRENCH

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R096

Ref document number: 602014021046

Country of ref document: DE

Ref country code: AT

Ref legal event code: REF

Ref document number: 970352

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20180315

REG Reference to a national code

Ref country code: ES

Ref legal event code: FG2A

Ref document number: 2669270

Country of ref document: ES

Kind code of ref document: T3

Effective date: 20180524

REG Reference to a national code

Ref country code: NL

Ref legal event code: MP

Effective date: 20180214

REG Reference to a national code

Ref country code: AT

Ref legal event code: MK05

Ref document number: 970352

Country of ref document: AT

Kind code of ref document: T

Effective date: 20180214

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: CY

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: LT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: HR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: NO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180514

Ref country code: NL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BG

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180514

Ref country code: RS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: AT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: SE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: LV

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: GR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180515

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: EE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: RO

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: PL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: AL

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

REG Reference to a national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: R097

Ref document number: 602014021046

Country of ref document: DE

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: SK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: SM

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

Ref country code: CZ

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

PLBE No opposition filed within time limit

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009261

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: NO OPPOSITION FILED WITHIN TIME LIMIT

26N No opposition filed

Effective date: 20181115

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: SI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

REG Reference to a national code

Ref country code: CH

Ref legal event code: PL

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20181219

Ref country code: MC

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

REG Reference to a national code

Ref country code: IE

Ref legal event code: MM4A

REG Reference to a national code

Ref country code: BE

Ref legal event code: MM

Effective date: 20181231

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20181219

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: BE

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20181231

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: LI

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20181231

Ref country code: CH

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20181231

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: TR

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: PT

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180214

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: MK

Free format text: LAPSE BECAUSE OF NON-PAYMENT OF DUE FEES

Effective date: 20180214

Ref country code: HU

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT; INVALID AB INITIO

Effective date: 20141219

PG25 Lapsed in a contracting state [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IS

Free format text: LAPSE BECAUSE OF FAILURE TO SUBMIT A TRANSLATION OF THE DESCRIPTION OR TO PAY THE FEE WITHIN THE PRESCRIBED TIME-LIMIT

Effective date: 20180614

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: GB

Payment date: 20251229

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: FR

Payment date: 20251222

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: ES

Payment date: 20260119

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: DE

Payment date: 20251222

Year of fee payment: 12

PGFP Annual fee paid to national office [announced via postgrant information from national office to epo]

Ref country code: IT

Payment date: 20251231

Year of fee payment: 12