FR2503451A1

FR2503451A1 - COLLECTOR MICROWAVE ELECTRONIC TUBE

Info

Publication number: FR2503451A1
Application number: FR8205521A
Authority: FR
Inventors: Norman James Taylor
Original assignee: Varian Associates Inc
Current assignee: Varian Medical Systems Inc
Priority date: 1981-04-06
Filing date: 1982-03-31
Publication date: 1982-10-08
Also published as: JPH0656738B2; DE3211971A1; DE3211971C2; FR2503451B1; GB2096392B; CA1175144A; JPS57165938A; GB2096392A

Abstract

L'INVENTION CONCERNE LES TUBES MICRO-ONDES DE FORTE PUISSANCE. UN TUBE MICRO-ONDE DU TYPE GYROTRON COMPORTE NOTAMMENT UN ESPACE 56 DANS LE GUIDE D'ONDE DE SORTIE 46, GRACE AUQUEL LE FAISCEAU D'ELECTRONS CREUX PEUT SORTIR DU GUIDE POUR PENETRER DANS UN COLLECTEUR 58 QUI PEUT ETRE REFROIDI PAR UNE CIRCULATION D'EAU 54. POUR EVITER L'APPARITION DANS LE COLLECTEUR DE RESONANCES DE FORTE AMPLITUDE, DES ANNEAUX DE MATIERE DIELECTRIQUE A PERTES 60 SONT DISPOSES AUX EXTREMITES AXIALES DU COLLECTEUR. APPLICATION A LA PRODUCTION D'ENERGIE HYPERFREQUENCE.THE INVENTION RELATES TO HIGH POWER MICROWAVE TUBES. A MICROWAVE TUBE OF THE GYROTRON TYPE INCLUDES IN PARTICULAR A SPACE 56 IN THE OUTPUT WAVE GUIDE 46, THANKS TO WHICH THE HOLLOW ELECTRON BEAM CAN EXIT FROM THE GUIDE TO ENTER A COLLECTOR 58 WHICH CAN BE COOLED BY A CIRCULATION OF ' WATER 54. TO AVOID THE APPEARANCE OF HIGH AMPLITUDE RESONANCES IN THE COLLECTOR, RINGS OF LOSS OF DIELECTRIC MATERIAL 60 ARE PROVIDED AT THE AXIAL ENDS OF THE MANIFOLD. APPLICATION TO HYPERFREQUENCY ENERGY PRODUCTION.

Description

La présente invention concerne les tubes élec-The present invention relates to

troniques destinés à générer une puissance très élevée à tronics intended to generate very high power at

une fréquence très élevée. Le gyrotron est un exemple mo- a very high frequency. The gyrotron is a modest example

derne d'un tel tube. Ces tubes utilisent de façon carac- derne of such a tube. These tubes use in a typical way

téristique des circuits de propagation d'ondes qui fonc- tionnent dans un mode d'ordre élevé, tel qu'un mode avec of wave propagation circuits that operate in a high order mode, such as a mode with

un champ électrique circulaire.a circular electric field.

On construit généralement les tubes gyrotrons avec une cavité d'interaction de faisceau qui est conçue de façon à supporter une onde électromagnétique dans un mode TEoml. La conversion accidentelle de ce mode en Gyrotron tubes are generally constructed with a beam interaction cavity that is designed to support an electromagnetic wave in a TEom1 mode. The accidental conversion of this mode into

d'autres modes que la cavité peut également supporter cons- other modes than the cavity can also support

titue un problème. Tout écart des circuits par rapport à une symétrie circulaire produit une conversion en modes à champ non circulaire. Ainsi, la pratique courante a is a problem. Any deviation of the circuits from a circular symmetry produces a conversion to non-circular field modes. Thus, current practice has

été de donner au guide d'onde de sortie une forme cylin- been to give the output waveguide a cylindrical form

drique, coaxiale avec la cavité d'interaction, et conçue de façon à permettre la propagation du mode TE om. Le faisceau d'électrons creux est dilaté en arrêtant le champ magnétique axial de focalisation. Le faisceau est ensuite collecté sur la paroi de guide d'onde environnante, tandis que l'onde poursuit son chemin en traversant une it is coaxial with the interaction cavity, and designed to allow propagation of the TE om mode. The hollow electron beam is expanded by stopping the axial focusing magnetic field. The beam is then collected on the surrounding waveguide wall, while the wave continues its path through a

fenêtre de sortie diélectrique.dielectric output window.

Un inconvénient principal de la configuration de l'art antérieur consiste en ce que la taille, et donc la capacité de dissipation de puissance, du collecteur est limitée par le diamètre du guide d'onde. On peut également A main disadvantage of the configuration of the prior art is that the size, and thus the power dissipation capacity, of the collector is limited by the diameter of the waveguide. We can also

contribuer à ceci en augmentant le diamètre du guide d'on- contribute to this by increasing the diameter of the guide

de. Si le diamètre du guide est ensuite réduit avant la of. If the diameter of the guide is then reduced before

fenêtre de sortie, par exemple, certains des modes d'or- exit window, for example, some of the modes of

dre supérieur qui sont créés aux discontinuitésde la par- are created at the discontinuities of the

tie à diamètre variable peuvent être emprisonnés et réson- of varying diameter may be imprisoned and resonate

ner. Si des pertes suffisantes ne sont pas établies dans ner. If sufficient losses are not established in

la partie dilatée, les amplitudes peuvent croître jus- the dilated part, the amplitudes can grow

qu'à un niveau tel que le fonctionnement du tube est in- at such a level that the operation of the tube is

terrompu par réflexion vers la cavité avec des modes qui interrupted by reflection towards the cavity with modes that

peuvent être transmis vers cette dernière. Ceci fait appa- can be transmitted to the latter. This makes it

raitre une puissance de sortie erratique et souvent un saut erratic power output and often a jump

de fréquence vers des modes concurrents. frequency to competing modes.

Dans la conception de certains gyrotrons, on trouve que le champ magnétique ne peut plus commander le In the design of some gyrotrons, we find that the magnetic field can no longer control the

faisceau sur toute la longueur d'un collecteur prolongé. beam over the entire length of an extended collector.

Il est alors nécessaire d'augmenter encore davantage le diamètre du collecteur pour établir une aire suffisante pour la dissipation du faisceau. Ceci conduit soit à des discontinuités accrues, soit à des parties à diamètre It is then necessary to further increase the diameter of the collector to establish a sufficient area for the dissipation of the beam. This leads either to increased discontinuities or to diameter parts

variable excessivement longues.excessively long variables.

L'invention a pour but de réaliser un tube The object of the invention is to produce a tube

gyrotron de puissance accrue.gyrotron of increased power.

L'invention a également pour but de réaliser un The invention also aims to achieve a

tube gyrotron présentant des oscillations parasites rédui- gyrotron tube with parasitic oscillations

tes.your.

On parvient à ces buts grâce à un espace trans- These goals are achieved through a trans-

versal dans le guide d'onde de sortie, à travers lequel le faisceau d'électrons qui a travaillé est dirigé de façon à sortir du guide vers une cavité environnante, versal in the output waveguide, through which the electron beam that has worked is directed to exit the guide to a surrounding cavity,

plus grande, sur les parois de laquelle il est collecté. larger, on the walls of which it is collected.

L'énergie ondulatoire qui fuit vers la cavité de collec- The wave energy that leaks to the collector cavity

teur est absorbée par une charge qui peut être à l'inté- is absorbed by a burden which may be

rieur de l'enceinte à vide du collecteur ou à l'extérieur the vacuum chamber of the collector or outside

de celle-ci.of it.

L'invention sera mieux comprise à la lecture de The invention will be better understood when reading

la description qui va suivre de modes de réalisation et the following description of embodiments and

en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe axiale schématique with reference to the accompanying drawings in which: Figure 1 is a schematic axial section

d'un oscillateur à gyrotron de l'art antérieur. of a gyrotron oscillator of the prior art.

La figure 2 est une coupe axiale schématique de FIG. 2 is a schematic axial section of FIG.

la partie de sortie d'un gyrotron de l'art antérieur modi- the output part of a modified prior art gyrotron

fié. La figure 3 est une coupe axiale schématique de fied. FIG. 3 is a schematic axial section of FIG.

la partie de sortie d'un gyrotron qui correspond à l'in- the exit part of a gyrotron which corresponds to the

vention. La figure 4 est une coupe axiale schématique de vention. FIG. 4 is a schematic axial section of FIG.

la partie de collecteur d'un mode de réalisation modifié. the collector portion of a modified embodiment.

La figure 1 est un schéma d'un oscillateur à gyrotron de l'art antérieur, du type monotron. Le gyrotron est un tube micro-onde dans lequel un faisceau d'électrons animés de mouvements en hélice dans un champ magnétique axial parallèle à leur direction de dérive donne lieu à une interaction avec les champs électriques transverses d'un circuit qui entretient une onde. Dans les tubes uti- lisés en pratique, le champ électrique correspond à un FIG. 1 is a diagram of a gyrotron oscillator of the prior art, of the monotron type. The gyrotron is a microwave tube in which a beam of electrons animated by helical motions in an axial magnetic field parallel to their direction of drift gives rise to an interaction with the transverse electric fields of a circuit which maintains a wave. In the tubes used in practice, the electric field corresponds to a

mode à champ électrique non circulaire. Dans le gyro- non-circular electric field mode. In the gyro-

klystron, le circuit d'entretien d'onde est une cavité résonnante, qui résonne habituellement dans un mode klystron, the wave maintenance circuit is a resonant cavity, which usually resonates in a

TE1.TE1.

Dans le gyro-monotron de la figure 1, une ca- In the gyro-monotron of Figure 1, a

thode thermoélectronique 20 est supportée sur la plaque d'extrémité 22 de l'enceinte à vide. La plaque d'extrémité 22 est scellée à l'anode accélératrice métallique 24 par un élément diélectrique 26 de l'enceinte. L'anode 24 est elle-même scellée au corps principal 28 du tube par une seconde pièce diélectrique 30. Au cours du fonctionnement, Thermoelectronic thode 20 is supported on the end plate 22 of the vacuum enclosure. The end plate 22 is sealed to the metal accelerating anode 24 by a dielectric member 26 of the enclosure. The anode 24 is itself sealed to the main body 28 of the tube by a second dielectric member 30. During operation,

une alimentation 32 maintient la cathode 20 à un poten- a power supply 32 holds the cathode 20 to a potential

tiel négatif par rapport à l'anode 24. La cathode 20 est chauffée par un élément chauffant rayonnant interne (non the cathode 20 is heated by an internal radiating heating element (not

représenté). Les électrons thermoélectroniques sont ex- represent). Thermoelectronic electrons are ex-

traits de la surface émettrice extérieure conique de la features of the conical outer emitting surface of the

cathode par le champ attractif de l'anode conique coaxia- cathode by the attractive field of the coaxial conical anode

le 24. La structure est entièrement immergée dans un champ magnétique axial H qui est produit par un aimant 24. The structure is fully immersed in an axial magnetic field H which is produced by a magnet

à solénoïde (non représenté) qui entoure cette structure. solenoid (not shown) which surrounds this structure.

Le mouvement radial initial des électrons est converti par les champs électrique et magnétique croisés en un The initial radial motion of the electrons is converted by the electric and magnetic fields crossed into one

mouvement qui les éloigne de la cathode 20 en leur fai- movement away from the cathode 20 in their

sant décrire une hélice autour des lignes de champ magné- describing a helix around the magnetic field lines

tique, de façon à former un faisceau creux 34. L'anode 24 est maintenue à un potentiel négatif par rapport au corps to form a hollow beam 34. The anode 24 is maintained at a negative potential relative to the body

28 du tube, par une seconde alimentation 36, ce qui com- 28 of the tube, by a second supply 36, which

munique une accélération axiale supplémentaire au fais- provides additional axial acceleration to the

ceau 34. Dans la région qui se trouve entre la cathode 20 34. In the region between cathode 20

et le corps 28, l'intensité du champ magnétique H est for- and the body 28, the intensity of the magnetic field H is

tement augmentée, ce qui a pour effet de comprimer le dia- increased, which has the effect of compressing the di-

mètre du faisceau 34 et également d'augmenter son énergie de rotation, aux dépens de l'énergie axiale. L'énergie de beam meter 34 and also increase its rotational energy, at the expense of axial energy. The energy of

rotation est la composante qui intervient dans l'interac- rotation is the component that intervenes in the interac-

tion utile avec les champs d'onde du circuit. L'énergie axiale assure simplement le transit du faisceau à travers la région d'interaction. Le faisceau 34 traverse un tube de transfert, ou ouverture, 38 pour pénétrer dans la cavité d'interaction qui résonne à la fréquence de fonctionnement dans un mode TE OM. L'intensité du champ magnétique H est ajustée de façon que le mouvement de rotation des électrons à la fréquence cyclotron soit approximativement synchrone avec la résonance de la cavité. Les électrons peuvent alors useful with the wave fields of the circuit. The axial energy simply ensures the transit of the beam through the interaction region. The beam 34 passes through a transfer tube, or opening, 38 to enter the interaction cavity that resonates at the operating frequency in a TE OM mode. The intensity of the magnetic field H is adjusted so that the rotational movement of the electrons at the cyclotron frequency is approximately synchronous with the resonance of the cavity. The electrons can then

fournir leur énergie de rotation au champ électrique cir- provide their rotational energy to the cir-

culaire, ce qui établit une oscillation entretenue. which creates a sustained oscillation.

A l'extrémité de sortie de la cavité 40, la paroi intérieure du corps 28 peut avoir un diamètre allant At the outlet end of the cavity 40, the inner wall of the body 28 may have a diameter of

en diminuant, pour former un diaphragme 42 de taille choi- by decreasing, to form a diaphragm 42 of chosen size

sie pour donner le niveau approprié de couplage d'énergie en sortie de la cavité 40. Dans des tubes de très forte puissance, il peut ne pas y avoir de diaphragme de diamètre sie to give the appropriate level of energy coupling output of the cavity 40. In very high power tubes, there may be no diaphragm diameter

réduit, la cavité étant entièrement ouverte à son extrémi- reduced, the cavity being entirely open to its

té pour donner un couplage maximal. Dans un cas comme to give maximum coupling. In a case like

dans l'autre, une partie 44 de forme évasée couple l'éner- in the other, a part 44 of flared shape couples the energy

gie de sortie vers un guide d'onde uniforme 46 qui a un diamètre supérieur à celui de la cavité résonnante 40, de façon à propager une onde progressive. Près de la sortie de la cavité 40, le champ magnétique H est réduit. Le An output wave to a uniform waveguide 46 which is larger in diameter than the resonant cavity 40 so as to propagate a traveling wave. Near the outlet of the cavity 40, the magnetic field H is reduced. The

faisceau 34 prend ainsi un diamètre croissant sous l'in- beam 34 and takes a diameter increasing under the

fluence des lignes de champ magnétique qui se dilatent et de sa propre charge d'espace auto-répulsive. Le faisceau 34 est ensuite collecté sur la paroi intérieure du guide d'onde 46 qui fait également fonction de collecteur de fluence of dilating magnetic field lines and its own self-repelling space charge. The beam 34 is then collected on the inner wall of the waveguide 46 which also acts as a collector of

faisceau. Une fenêtre diélectrique 48, par exemple en cé- beam. A dielectric window 48, for example in

ramique à base d'alumine, est scellée dans la direction transversale du guide d'onde 46.pour compléter l'enceinte alumina-based ram is sealed in the transverse direction of the waveguide 46. to complete the enclosure

à vide.empty.

Du fait que le collecteur de faisceau 46 est également le guide d'onde de sortie, son diamètre est limité Because the beam collector 46 is also the output waveguide, its diameter is limited

par les dimensions de propagation pour le mode de fonction- by the propagation dimensions for the operating mode

nement TE. Ainsi, sa capacité de dissipation d'énergie est également limitée. On constate que lorsqu'on réalise TE. Thus, its energy dissipation capacity is also limited. We realize that when we realize

des gyrotrons TEom qui travaillent à des fréquences supé- TEom gyrotrons working at higher frequencies than

rieures, la commande du faisceau d'électrons dans le collecteur devient faible et, par conséquent, il devient difficile d'utiliser des champs à symétrie axiale pour the electron beam control in the collector becomes weak and, as a result, it becomes difficult to use axially symmetric

étaler le faisceau sur une grande longueur de collecteur. spread the beam over a large length of collector.

La figure 2 est un schéma de la partie de sortie d'un autre gyrotron de l'art antérieur. Ici, la cavité 40' est couplée par une partie conique 44' à une partie de collecteur 50 qui a un diamètre considérablement supérieur à celui du guide d'onde de sortie 46'. Une seconde partie conique 52 réduit lentement le diamètre du collecteur 50 jusqu'au guide d'onde 46'. L'onde traverse le guide d'onde 46' en passant par une fenêtre diélectrique 48', pour se Figure 2 is a diagram of the output portion of another gyrotron of the prior art. Here, the cavity 40 'is coupled by a conical portion 44' to a collector portion 50 which has a diameter considerably greater than that of the output waveguide 46 '. A second conical portion 52 slowly reduces the diameter of the collector 50 to the waveguide 46 '. The wave passes through the waveguide 46 'passing through a dielectric window 48', for

diriger vers la charge utile. La configuration de la figu- point to the payload. The configuration of the

re 2 réduit la densité de puissance de dissipation du fait que le collecteur 50 est plus grand que le collecteur re 2 reduces the dissipation power density because the collector 50 is larger than the collector

de la figure 1, qui a une taille de guide d'onde. Cepen- of Figure 1, which has a waveguide size. How-

dant, les parties coniques elles-mêmes peuvent produire une conversion de mode, généralement d'un mode à symétrie circulaire vers un autre mode ayant la même symétrie. Du fait que le collecteur de faisceau 50 est également le guide d'onde de sortie, son diamètre est limité par les However, the conical parts themselves can produce a mode conversion, usually from a circularly symmetrical mode to another mode having the same symmetry. Because the beam collector 50 is also the output waveguide, its diameter is limited by the

longueurs acceptables des parties coniques (dont le dia- acceptable lengths of the conical parts (including the di-

mètre augmente jusqu'au collecteur et se réduit jusqu'au meter increases to the collector and is reduced to

guide d'onde de sortie) qui sont nécessaires pour mainte- output waveguide) which are necessary for maintaining

nir la conversion de mode à un niveau faible. De plus, la partie de guide d'onde agrandi que forme le collecteur 50 peut supporter des modes d'ordre supérieur pour lesquels le guide d'onde 46' est sous coupure, ce qui fait que ces modes ne peuvent pas s'échapper de la partie agrandie. Le deny the mode conversion at a low level. In addition, the enlarged waveguide portion formed by the collector 50 can support higher order modes for which the waveguide 46 'is under cut, so that these modes can not escape from the enlarged part. The

Q de cette partie est donc très élevé et les modes para- Q of this part is therefore very high and the para-

sites peuvent croître jusqu'à des amplitudes dangereuse- sites can grow to dangerous amplitudes-

ment élevées. Du fait de la conversion en modes supportés high. Due to the conversion to supported modes

par la cavité et de la réflexion vers la cavité, ceci pro- cavity and reflection towards the cavity, this

duit une interruption de l'interaction, une perte de puis- caused an interruption of the interaction, a loss of

sance de sortie et souvent un saut de fréquence vers un mode concurrent. Pour cette raison, on établit normalement output and often a frequency jump to a concurrent mode. For this reason, it is normally

des pertes dans le collecteur de diamètre accru pour limi- losses in the increased diameter manifold to limit

ter l'amplitude des résonances emprisonnées. Ceci peut prendre la forme d'un petit espace d'une dimension telle que la perte pour les modes de propagation désirés soit faible, tandis que les modes parasites se propagent vers the amplitude of the trapped resonances. This may take the form of a small space of a size such that the loss for the desired propagation modes is small, while the parasitic modes propagate towards

l'extérieur et sont absorbés de manière externe. outside and are absorbed externally.

La figure 3 montre une coupe de l'extrémité de sortie d'un type gyrotron correspondant à l'invention. La cavité résonnante 40" est couplée par une partie conique 44" au guide d'onde 46" dont le diamètre est seulement légèrement supérieur à celui de la cavité 40", mais est Figure 3 shows a section of the output end of a gyrotron type corresponding to the invention. The resonant cavity 40 "is coupled by a conical portion 44" to the waveguide 46 "whose diameter is only slightly greater than that of the cavity 40", but is

suffisamment grand pour acheminer une onde progressive. large enough to carry a progressive wave.

Cette petite partie conique est moins sujette à conversion de mode que la grande partie conique de l'art antérieur, This small conical part is less subject to fashion conversion than the large conical part of the prior art,

de la figure 2.of Figure 2.

Le guide d'onde 46" se prolonge vers la charge utile, après traversée de la fenêtre 48". Le guide d'onde 46" est interrompu par un espace 56 dans la région dans laquelle le faisceau 34" se dilate. La configuration de champ magnétique est telle que le faisceau 34" traverse l'espace 56 sans heurter le guide d'onde 46". Le faisceau The waveguide 46 "extends towards the payload, after passing through the window 48". The waveguide 46 "is interrupted by a gap 56 in the region in which the beam 34" expands. The magnetic field configuration is such that the beam 34 "passes through the space 56 without hitting the waveguide 46". The beam

34" continue à se dilater et il est collecté sur la sur- 34 "continues to expand and is collected on the over-

face intérieure 57 de la chambre de collecteur agrandie 58. La surface collectrice est refroidie par circulation d'eau ou d'un autre fluide 54". Du côté intérieur par rapport aux extrémités du collecteur 58, et à distance du faisceau 34", sont insérés des anneaux d'une matière diélectrique 60 capable d'absorber les ondes, comme de la céramique à l'oxyde de béryllium contenant des particules de carbure de silicium, qui est une matière à pertes très élevées.L'anneau 60 peut être brasé à la paroi refroidie inner face 57 of the enlarged collector chamber 58. The collector surface is cooled by circulation of water or other fluid 54. On the inner side with respect to the ends of the collector 58, and at a distance from the bundle 34 ", are inserted rings of a dielectric material 60 capable of absorbing the waves, such as beryllium oxide ceramic containing silicon carbide particles, which is a very high loss material.The ring 60 can be soldered at the cooled wall

par eau de la cavité de collecteur 58, pour être refroi- water from the collector cavity 58, to be cooled

di par conduction, ou bien il peut être suspendu de fa- by conduction, or it can be suspended by

çon à pouvoir s'échauffer et rayonner la puissance qu'il to be able to warm up and radiate the power he

absorbe. Pour produire des pertes supplémentaires, cer- absorbed. To produce additional losses,

taines parois intérieures du collecteur 58 peuvent être re- some internal walls of the manifold 58 may be

vétues avec un revêtement métallique à résistance élevée.Ces éléients worn with a high strength metal coating.

à pertes absorbent tout rayonnement micro-onde qui entre dans le col- losses absorb any microwave radiation that enters the col-

lecteur 58 par l'espace 56 du guide d'cnde,ce qui évite la créaticn de reader 58 through the guidebook space 56, which avoids the creation of

résonances de forte armlitude. Le collecteur 58 et les anneaux 60,pré- resonances of strong armlitude. The collector 58 and the rings 60,

sentent avantageuseient une foroe de révolution coaxiale par rapport au advantage of a revolution of coaxial revolution with respect to

guide d'onde.waveguide.

La quantité d'énergie ondulatoire qui fuit hors du guide d'onde 46" vers le collecteur 58 est une fonction The amount of wave energy that leaks out of the waveguide 46 "to the manifold 58 is a function

décroissante du diamètre du guide d'onde 46", et une fonc- decreasing the diameter of the waveguide 46 ", and a function

tion croissante de la longueur de l'espace 56, ces deux paramètres étant mesurés en longueurs d'onde en espace increasing length of space 56, these two parameters being measured in wavelengths in space

libre. Les calculs théoriques comme les résultats expéri- free. Theoretical calculations as the experimental results

mentaux ont démontré que la perte d'énergie dans un tube pratique peut être tolérable. Par exemple, des mesures faites sur un guide d'onde de 12, 7 cm de diamètre montrent qu'on pourraIt avoir un espace de 16,5 cm avec une perte inférieure à 4% à 120 GHz dans le mode de propagation TE02, et qu'on pourrait avoir un espace de 30,5 cm avec moins de 10% de perte. Ces espaces pourraient permettre -au faisceau d'électrons de passer vers un collecteur de have shown that the loss of energy in a practical tube can be tolerable. For example, measurements made on a waveguide of 12.7 cm in diameter show that a gap of 16.5 cm with a loss of less than 4% at 120 GHz could be achieved in the TE02 propagation mode, and we could have a space of 30.5 cm with less than 10% loss. These spaces could allow the beam of electrons to pass to a collector of

diamètre suffisant pour permettre une dissipation appro- sufficient diameter to allow adequate dissipation

priée.asked.

La figure 4 est une coupe de l'extrémité de sor- Figure 4 is a sectional view of the end of

tie d'un gyrotron qui emploie un mode de réalisation un peu différent. La fonction d'absorption d'onde dans la cavité de collecteur 58"' est obtenue ici en fermant part of a gyrotron that uses a slightly different embodiment. The wave absorption function in the collector cavity 58 "'is obtained here by closing

l'une des extrémités ou les deux avec une fenêtre diélec- one or both ends with a dielectric window

trique de propagation d'onde 62. La fenêtre 62 est de pré- wave 62. The window 62 is pre-

férence en matière à faibles pertes, comme de la céramique à teneur élevée en alumine. Les fenêtres extérieures 62 Low loss material, such as high alumina ceramics. Exterior windows 62

définissent des parties de charge par eau, 64, qui con- define parts of the load per water, 64, which

tiennent un fluide diélectrique à pertes 66, tel que de hold a lossy dielectric fluid 66, such as

l'eau, circulant par des tuyaux d'entrée et de sortie 68. water flowing through inlet and outlet pipes 68.

L'énergie ondulatoire parasite est absorbée directement dans la masse du fluide 66, ce qui fait que le problème de transfert de chaleur par convection est fortement réduit. Selon une variante, on peut prolonger la cavité The parasitic wave energy is absorbed directly into the mass of the fluid 66, so that the problem of convective heat transfer is greatly reduced. According to one variant, the cavity can be extended

58" au-delà des fenêtres 62, sous la forme de guides d'on- 58 "beyond the windows 62, in the form of on-line guides

de emplis d'air terminés par n'importe quelle sorte de charge of air filled with any kind of load

classique pour guide d'onde.classic for waveguide.

Dans le mode de réalisation de la figure 4, le guide d'onde de sortie 46"' peut comporter une partie In the embodiment of FIG. 4, the output waveguide 46 "'may comprise a portion

conique conduisant à une région 50"' de plus grand diamè- taper leading to a 50 "region of larger diameter

tre, d'une manière similaire à celle de la figure 3, la in a manner similar to that of Figure 3, the

différence résidant en ce que, dans la figure 4, la sur- the difference being that in Figure 4 the sur-

face 50"' n'a pas à dissiper l'énergie du faisceau qui est reçue sur la surface 57"', encore plus grande, de la face 50 "'does not have to dissipate the energy of the beam which is received on the surface 57"', even larger, of the

cavité de collecteur 58"'.58 "collector cavity.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, It goes without saying that many modifications can be made to the device described and shown,

sans sortir du cadre de l'invention. Par exemple, l'inven- without departing from the scope of the invention. For example, the invention

tion peut être appliquée à n'importe quel tube à faisceau linéaire utilisant un guide d'onde de sortie qui achemine can be applied to any linear beam tube using an output waveguide that carries

une onde correspondant à un mode de champ électrique cir- a wave corresponding to a circulating electric field mode

culaire. A l'heure actuelle, le gyrotron est celui de ces tubes qui a le plus de succès, mais on peut en concevoir d'autres. De plus, on peut utiliser d'autres procédés lar. At present, the gyrotron is one of these tubes that has the most success, but we can design others. In addition, other methods can be used

pour amortir l'énergie qui entre dans le collecteur. to dampen the energy that enters the collector.

Claims

1. A microwave electron tube, characterized in that it comprises: means (20, 24) for generating a hollow electron beam (34 "); a circuit for maintaining an electromagnetic wave interacting with the beam a circular waveguide (46 "), coaxial with the beam and for conveying wave energy to an external load, in a mode having circular electric fields; a transverse space (56) in the waveguide to allow the beam to pass outwardly; and an electron collector

hollow (58) surrounding this space.

2. Tube according to claim 1, characterized in that it further comprises wave absorption means

(60, 66) in coupling with the collector

circles the transmission of the wave.

3. Tube according to claim 1, characterized in that the collector (58) has a shape of revolution

which is coaxial with the waveguide.

4. Tube according to claim 2, characterized in

what the collector (58) and the absorption means of

(60, 66) have coaxial forms of revolution by

relative to the waveguide.

5. Tube according to claim 2, characterized

the wave-absorbing means comprise a

resistive material placed on at least one part

of the inner surface of the collector.

6. Tube according to claim 2, characterized in that the wave absorption material consists of a

lossy dielectric material (60, 66).

7. Tube according to claim 6, characterized in that the dielectric material (60) is inside

collector (58).

8. Tube according to claim 1, characterized in that it further comprises a dielectric window (62), transmitting the wave, which is part of an enclosure to

empty of the collector.

9. Tube according to claim 8, characterized in that it further comprises means (64) for

maintaining the lossy dielectric material (66) in coupling

ge with the window, from the point of view of the transmission of the wave. Tube according to claim 9, characterized in that

the lossy dielectric material is water (66).

He. Tube according to claim 1, characterized

in that it also includes means for producing

re a coaxial magnetic field with respect to the beam

(34 ") to direct this beam.

Tube according to claim 11, characterized

in that it also includes means for reducing

re the intensity of the magnetic field (H) near said space (56), whereby the beam is directed to

outside through this space.