FR2526582A1 - METHOD AND APPARATUS FOR PRODUCING MICROWAVE - Google Patents
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Abstract
L'INVENTION CONSTITUE UN NOUVEAU TYPE DE DISPOSITIF COMMANDE PAR UN FLUX D'ELECTRONS OU D'AUTRES PARTICULES CHARGEES, POUR PRODUIRE DES MICRO-ONDES COHERENTES EN UTILISANT L'INTERACTION D'ONDES ELECTROMAGNETIQUES AVEC UN FLUX D'ELECTRONS DANS DES DIODES NE NECESSITANT PAS DE CHAMP MAGNETIQUE EXTERIEUR. DES SURFACES D'ANODE ET DE CATHODE 14, 16 SONT ELECTRIQUEMENT CHARGEES L'UNE PAR RAPPORT A L'AUTRE PAR UN FLUX D'ELECTRONS EMIS, PAR EXEMPLE, PAR UNE SOURCE DE TENSION A BANC DE MARX 30. LE CHAMP MAGNETIQUE PRODUIT STIMULE UN FAISCEAU D'ELECTRONS EMIS DANS L'ESPACE ENTRE L'ANODE 12 ET LA CATHODE 10 ET L'ACCELERE EN LE SOUMETTANT A UNE INTERACTION AVEC LES MODES A MICRO-ONDES GEOMETRIQUEMENT PERMIS QUI ENTRAINE UN GROUPEMENT DES ELECTRONS ET UN POMPAGE D'AU MOINS UN MODE A MICRO-ONDES DOMINANT. LE RAYONNEMENT DE MICRO-ONDES PRODUIT EST EXTRAIT PAR UN MOYEN APPROPRIE 32.THE INVENTION CONSTITUTES A NEW TYPE OF DEVICE CONTROLLED BY A FLOW OF ELECTRONS OR OTHER CHARGED PARTICLES, TO PRODUCE CONSISTENT MICROWAVE BY USING THE INTERACTION OF ELECTROMAGNETIC WAVES WITH A FLOW OF ELECTRONS IN DIODES WHICH DO NOT REQUIRE NO EXTERIOR MAGNETIC FIELD. ANODE AND CATHODE SURFACES 14, 16 ARE ELECTRICALLY CHARGED WITH RESPECT TO THE OTHER BY A FLOW OF ELECTRONS EMITTED, FOR EXAMPLE, BY A VOLTAGE SOURCE AT MARX 30 BANK. THE MAGNETIC FIELD PRODUCED STIMULATES AN ELECTRON BEAM EMITTED INTO THE SPACE BETWEEN ANODE 12 AND CATHODE 10 AND ACCELERATES IT BY SUBJECTING IT TO INTERACTION WITH GEOMETRICALLY PERMITTED MICROWAVE MODES WHICH RESULTS IN A GROUPING OF ELECTRONS AND A PUMPING OF WATER LESS A DOMINANT MICROWAVE MODE. THE MICROWAVE RADIATION PRODUCED IS EXTRACTED BY AN APPROPRIATE MEANS 32.
Description
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La présente invention concerne de façon générale un procédé et un appareil pour produire des micro-ondes, et elle a trait plus particulièrement à un procédé et un The present invention relates generally to a method and apparatus for producing microwaves, and more particularly relates to a method and a
appareil pour produire des micro-ondes cohérentes avec - apparatus for producing coherent microwaves with -
un nouveau type de dispositif pour micro-ondes ou hyper- fréquences, commandé par un flux d'électrons ou d'autres particules chargées, en utilisant l'interaction des ondes a new type of microwave or microwave device, controlled by a flow of electrons or other charged particles, using wave interaction
électromagnétiques avec le flux d'électrons dans des dio- electromagnetic with the flow of electrons in dio-
des en l'absence d'un champ magnétique extérieur. in the absence of an external magnetic field.
Les micro-ondes occupent la région du spectre électromagnétique limitée par les ondes radioélectriques Microwaves occupy the region of the electromagnetic spectrum limited by radio waves
du côté des longueurs d'onde plus longues et par les on- on the longer wavelength side and by the on-
des d'infrarouge du côté des longueurs d'onde plus cour- shorter infrared wavelengths
tes Bien qu'il n'y ait pas de limites nettes entre ces régions, les microondes sont souvent considérées comme ayant des fréquences comprises entre 109 Hz et 3 x l O Hz ou, d'une manière équivalente, comme ayant des longueurs tes Although there are no sharp boundaries between these regions, microwaves are often considered to have frequencies between 109 Hz and 3 x 10 Hz or, equivalently, to have lengths
d'onde en espace libre comprises entre 1 mm et 30 cm en- wave in free space between 1 mm and 30 cm in-
viron Les micro-ondes sont utilisées dans de' nombreuses applications Certaines de ces applications sont: les sources de rayonnement pulsé pour une poursuite radar; les ondes porteuses dans les liaisons par relais pour la viron Microwaves are used in many applications Some of these applications are: sources of pulsed radiation for radar tracking; carrier waves in relay links for the
transmission par plusieurs canaux de signaux téléphoni- multi-channel transmission of telephone signals
ques, télégraphiques et de télévision; la spectroscopie en hyperfréquences pour étudier la structure d'un grand nombre de molécules et de cristaux; leur utilisation dans les horloges atomiques mettant en oeuvre des interactions à résonance de micro-ondes avec des atomes de césium ou ques, telegraph and television; microwave spectroscopy to study the structure of a large number of molecules and crystals; their use in atomic clocks using microwave resonance interactions with cesium atoms or
des molécules d'ammoniaque; leur utilisation dans les ma- ammonia molecules; their use in ma-
sers à l'état solide qui peuvent être en pratique des am- serve in the solid state which can in practice be am-
plificateurs sans bruit; leur utilisation en radio-astro- noise-free plifiers; their use in radio astro-
nomie; leur utilisation dans la cuisson des aliments; et, leur utilisation dans les accélérateurs linéaires à haute appoints; their use in cooking food; and, their use in high linear accelerators
énergie et dans des machines semblables. energy and in similar machines.
Des micro-ondes de faible puissance à plusieurs fréquences peuvent être simplement engendrées comme un rayonnement thermique à partir de corps chauds, ou comme un rayonnement direct incohérent à partir d'étincelles Low-power microwaves at multiple frequencies can be simply generated as thermal radiation from hot bodies, or as inconsistent direct radiation from sparks
électriques produites en travers d'éclateurs à haute ten- electrics produced across high voltage spark gaps
sion Cependant, pour des applications actuelles, pres- However, for current applications, pres-
-5 que tous les générateurs de micro-ondes modernes sont des dispositifs électroniques qui produisent des oscillations d'ondes entretenues (OE) actordables en fréquence Ces dispositifs comprennent les magnétrons, les klystrons, et les tubes à ondes progressives Dans un magnétron, les électrons, engendrés par une cathode et se déplaçant sous l'effet de la force combinée d'un champ électrique radial et d'un champ magnétique axial extérieur, sont soumis à une interaction synchronisée avec les composantes d'ondes progressives d'un échantillon d'ondes stationnaires de micro-ondes de telle sorte que l'énergie potentielle des électrons est convertie en énergie d'hyperfréquences Des -5 all modern microwave generators are electronic devices that produce frequency-tunable CW waves These devices include magnetrons, klystrons, and traveling wave tubes In a magnetron, the electrons , generated by a cathode and moving under the combined force of a radial electric field and an external axial magnetic field, are subjected to a synchronized interaction with the traveling wave components of a sample of standing microwave waves so that the potential energy of the electrons is converted into microwave energy
magnétronsà alésage lisse et classiques, à faisceau élec- smooth and conventional bore magnetrons with electric beam
tronique relativiste, sont décrits respectivement par Orzechowski et Bekefi dans la revue Phys Fluids 22, 978 ( 1979), et par Palevsky et Bekefi dans la revue Phys. Fluids 22, 986 ( 1979) Un dispositif à magnétron à champs croisés, & faisceau électronique relativiste est décrit dans le brevet des E U A no 4 200 821 délivré le 29 avril relativistic tronic, are described respectively by Orzechowski and Bekefi in the review Phys Fluids 22, 978 (1979), and by Palevsky and Bekefi in the review Phys. Fluids 22, 986 (1979) A cross-field magnetron device & relativistic electron beam is described in U.S. Patent No. 4,200,821 issued April 29
1980 à Bekefi et Orzechowski Un inconvénient du magné- 1980 to Bekefi and Orzechowski A disadvantage of magnesium
tron, quand il est utilisé pour engendrer des micro-ondes cohérentes de haute intensité, est la nécessité d'avoir un aimant extérieur très grand, qui contribue grandement tron, when used to generate high intensity coherent microwaves, is the need for a very large external magnet, which greatly contributes
à augmenter ses dimensions et son poids. to increase its dimensions and its weight.
Dans un klystron, un faisceau d'électrons groupés In a klystron, a beam of electrons grouped together
à vitesse modulée traverse une cavité de sortie et y trans- at modulated speed crosses an outlet cavity and transits
fère son énergie de courant alternatif pour un couplage uses its alternating current energy for a coupling
suivant dans une ligne de transmission en hyperfréquences. next in a microwave transmission line.
Un champ magnétique extérieur parallèle à l'axe du fais- An external magnetic field parallel to the axis of the beam
ceau électronique maintient les électrons du faisceau groupés, en évitant la répulsion électrostatique entre les électrons qui, autrement, étalerait rapidement le faisceau Un tube à ondes progressives fonctionne comme un amplificateur dans lequel un faisceau d'électrons, this electron beam keeps the electrons in the bundle together, avoiding the electrostatic repulsion between the electrons which would otherwise spread the beam quickly A traveling wave tube works like an amplifier in which an electron beam,
maintenus tout le long du tube par des moyens de focalisa- maintained all along the tube by means of focusing-
tion tels qu'un champ magnétique longitudinal et extérieur fixe, est soumis à une interaction continue et sur une distance appréciable avecdes micro-ondes se propageant le- tion such as a fixed longitudinal and external magnetic field, is subjected to a continuous interaction and over a considerable distance with microwaves propagating the-
long d'un circuit à ondes lentes Il est également clas- along a slow wave circuit It is also class-
sique d'engendrer-une énergie de micro-ondes au moyen de différents dispositifs actifs pour micro-ondes, à l'état solide. En outre, on peut engendrer des micro-ondes au moyen de certains dispositifs moins bien connus tels que le fémitron décrit par Charbonnier, et al, dans l'article "Basic and Applied Studies of Field Emission at Microwave Frequencies", paru dans la revue Proceedings of the IEEE, to generate microwave energy by means of various active microwave devices in the solid state. In addition, microwaves can be generated using certain less well-known devices such as the femitron described by Charbonnier, et al, in the article "Basic and Applied Studies of Field Emission at Microwave Frequencies", published in the journal Proceedings of the IEEE,
51, pp 991-1004, en Juillet 1963 Le fémitron, qui res- 51, pp 991-1004, in July 1963 The fémitron, which res-
semble en beaucoup de points à un klystron, fonctionne seems in many ways to a klystron, works
en exploitant la forte non-linéarité de la caractéristi- by exploiting the strong non-linearity of the characteristic
cque d'émission par champ d'une cathode froide placée dans field emission of a cold cathode placed in
l'espace d'un résonateur à cavité pour accomplir le grou- space of a cavity resonator to accomplish the group
pement direct longitudinal du faisceau d'électrons émis par champ Le fémitron utilise des cathodes à plusieurs aiguilles émettant des électrons conformément à la loi longitudinal direct beam of the electron beam emitted by the field The femitron uses cathodes with several needles emitting electrons in accordance with the law
d'émission par champ de Fowler-Nordheim L'émission d'é- emission by Fowler-Nordheim field The emission of-
lectrons ne correspondrpas à un flux limité de charge lectrons do not correspond to a limited charge flow
d'espace de Child Langmuir En outre, il existe beau- Child Langmuir space In addition, there are many
coup de variantes des dispositifs pour micro-ondes connus. shot of variants of known microwave devices.
Par exemple, dans le brevet des E U A n 2 513 933 déli- For example, in the U.S. Patent 2,513,933 issued
vré le 4 Juillet 1950, Gurewitsch décrit une structure nouvelle de cathodes du type à émission à froid telle qu'on peut l'utiliser pour différents dispositifs pour vure July 4, 1950, Gurewitsch describes a new structure of cathodes of the cold emission type such that one can use it for various devices for
micro-ondes, en particulier ceux du type magnétron. microwaves, especially those of the magnetron type.
Ainsi, il existe actuellement beaucoup de types différents de dispositif électronique capables de produire des micro-ondes à différents niveaux de puissance et Thus, there are currently many different types of electronic device capable of producing microwaves at different power levels and
rendements Cependant, en particulier en raison de l'im- yields however, particularly due to the im-
portance et de l'extrême variété de la technologie pour micro-ondes, il persiste un besoin pour de nouveaux types de dispositif innovateurs et structurellement simples pour la production de micro-ondes cohérentes Il serait avantageux que ces nouveaux types de dispositif puissent lift and extreme variety of microwave technology, there remains a need for new innovative and structurally simple types of device for the production of coherent microwaves It would be advantageous if these new types of device could
être commandés par un flux d'électrons ou d'autres parti- be controlled by a flow of electrons or other parties
cules chargées. Un objet de la présente invention est un nouveau loaded cules. An object of the present invention is a new
type de dispositif qui peut produire des micro-ondes co- type of device that can produce microwave co-
hérentes par l'interaction d'ondes électromagnétiques inherent through the interaction of electromagnetic waves
avec un flux d'électrons dans des diodes. with a flow of electrons in diodes.
Un autre objet de l'invention est un nouveau type Another object of the invention is a new type
de dispositif, commandé par un flux d'électrons ou d'au- of device, controlled by a flow of electrons or
tres particules chargées, pour produire des micro-ondes cohérentes. Un autre objet de l'invention est un nouveau type de dispositif qui peut produire des micro-ondes cohérentes very charged particles, to produce coherent microwaves. Another object of the invention is a new type of device which can produce coherent microwaves
de haute puissance par l'interaction d'ondes électroma- of high power by the interaction of electroma-
gnétiques avec un flux d'électrons dans de petites diodes genetics with a flow of electrons in small diodes
légères ne nécessitant pas de champ magnétique extérieur. light without the need for an external magnetic field.
Selon l'invention, le procédé et l'appareil pour produire un rayonnement de micro-ondes cohérentes peuvent According to the invention, the method and apparatus for producing coherent microwave radiation can
consister à disposer d'une anode ayant une surface d'ano- consist of having an anode having an ano-surface
de et d'une cathode séparée ayant une surúace de cathode, les deux surfaces ayant une structure propre à supporter of and a separate cathode having a cathode surface, both surfaces having a structure capable of supporting
un ensemble de modes à micro-ondes incluant en particu- a set of microwave modes including in particular
lier un mode à micro-ondes à la fréquence de résonance. link a microwave mode to the resonant frequency.
Un champ électrique de courant continu est imposé, sur un intervalle de temps d'au moins une période du mode à micro-ondes à la fréquence de résonance, à l'intérieur du volume spatial occupé par les modes à microondes Le champ électrique stimule un faisceau d'électrons pour le soumettre à un flux accéléré à partir de la surface de A direct current electric field is imposed, over a time interval of at least one period of the microwave mode at the resonant frequency, within the space occupied by the microwave modes The electric field stimulates a electron beam to subject it to an accelerated flux from the surface of
cathode jusque dans le -volume spatial Le mouvement collec- cathode down to the space volume The collective movement
tif du faisceau d'électrons accélérés est en interaction avec le mode à micro-ondes à la fréquence de résonance tif of the accelerated electron beam is interacting with the microwave mode at the resonant frequency
en modifiant fondamentalement sa configuration, en pro- by fundamentally changing its configuration, by
duisant des champs électromagnétiques, en groupant dans l'espace longitudinalement et transversalement le faisceau d'électrons, et en pompant le mode à micro-ondes à la fréquence de résonance Le rayonnement de micro-ondes à la fréquence de résonance est transmis à l'extérieur de combining electromagnetic fields, grouping the electron beam longitudinally and transversely, and pumping the microwave mode at the resonant frequency The radiation from microwaves at the resonant frequency is transmitted to the outside of
l'appareil Dans certains exemples de réalisation de l'in- the device In some embodiments of the
vention, le faisceau peut être constitué par un faisceau d'électrons thermoioniques ou émis par champ, ces électrons étant stimulés par le champ électrique de courant continu pour se propager à partir de la surface de cathode Et, dans certains exemples de réalisation de l'invention, on peut établir le champ électrique de courant continu en chargeant l'anode positivement par rapport à la cathode avec une source de tension à banc de Marx De plus, dans certains exemples de réalisation de l'invention, on peut Note, the beam can be constituted by a beam of thermionic electrons or emitted by field, these electrons being stimulated by the electric field of direct current to propagate starting from the surface of cathode And, in certain examples of realization of the invention, the direct current electric field can be established by charging the anode positively with respect to the cathode with a Marx bench voltage source. In addition, in certain embodiments of the invention, it is possible to
établir le champ électrique de courant continu en char- establish the direct current electric field by charging
geant l'anode ou la cathode essentiellement en faisant pénétrer un faisceau de particules chargées dans l'une ou managing the anode or the cathode essentially by making a beam of charged particles penetrate into one or
dans l'autre.in the other.
Dans certains exemples de réalisation du procédé In some embodiments of the process
et de l'appareil pour produire un rayonnement de micro- and the apparatus for producing micro-
ondes cohérentes de l'invention, il est préférable que la cathode comprenne le conducteur central d'une ligne coaxiale et que l'anode comprenne le conducteur extérieur de la ligne coaxiale, la surface de cathode comprenant au moins une partie de la surface extérieure du conducteur central et la surface d'anode comprenant au moins une coherent waves of the invention, it is preferable that the cathode comprises the central conductor of a coaxial line and that the anode comprises the external conductor of the coaxial line, the cathode surface comprising at least part of the external surface of the central conductor and the anode surface comprising at least one
partie de la surface intérieure du conducteur extérieur. part of the inner surface of the outer conductor.
Dans certains exemples de réalisation du procédé In some embodiments of the process
et de l'appareil pour produire un rayonnement de micro- and the apparatus for producing micro-
ondes cohérentes de l'invention, il est préférable que coherent waves of the invention it is better that
la cathode et 1 'anode comprennent deux disques, la surfa- the cathode and the anode comprise two discs, the surface
ce de cathode comprenant une partie d'une surface plane du premier disque, la surface d'anode comprenant une partie d'une surface plane de l'autre disque, les deux disques étant juxtaposés avec des axes coïncidents, et les deux surfaces planes agissant comme des surfaces de this cathode comprising a part of a planar surface of the first disc, the anode surface comprising a part of a planar surface of the other disc, the two discs being juxtaposed with coincident axes, and the two planar surfaces acting like surfaces of
cathode et d'anode en face l'une de l'autre. cathode and anode facing each other.
Selon un autre aspect de la présente invention, According to another aspect of the present invention,
conformément à ses objets et buts, le procédé et l'ap- in accordance with its objects and purposes, the process and the ap-
pareil pour produire un rayonnement de micro-ondes cohé- similar to produce coherent microwave radiation
rentes de l'invention peuvent consister à disposer d'un boltier ou d'un logement, métallique, creux, comportant une chambre de logement intérieure, et à mettre en place une plaque en forme de disque à l'intérieur du bottier de manière à ce qu'à partir de chaque emplacement sur la annuities of the invention may consist in having a bowl or a housing, metallic, hollow, comprising an interior housing chamber, and in placing a disc-shaped plate inside the housing so as to what from each location on the
plaque la distance la plus petite jusqu'à la surface in- plates the smallest distance to the surface
térieure du bottier soit à peu près constante La plaque et la surface intérieure du boitier ont une structure apte à supporter géométriquement un ensemble de modes à micro-ondes incluant en particulier un mode à micro-ondes the bottom of the case is approximately constant The plate and the interior surface of the case have a structure capable of geometrically supporting a set of microwave modes including in particular a microwave mode
à la fréquence de résonance On établit une grande diffé- at the resonant frequency We establish a large difference
rence de potentiel entre la plaque et le boîtier essen;- potential between the plate and the essen box; -
tiellement en faisant pénétrer un faisceau de particules chargées dans la plaque Cette tension impose un champ électrique de courant continu, sur un intervalle de temps tial by making a beam of charged particles penetrate into the plate This voltage imposes an electric field of direct current, over a time interval
d'au moins une période du mode à micro-ondes-à la fréquen- at least one period of microwave mode-at frequency-
ce de résonance, à l'intérieur du volume spatial occupé par les modes à micro-ondes Le champ électrique stimule this resonance, inside the spatial volume occupied by microwave modes The electric field stimulates
un faisceau d'électrons pour le soumettre à un flux accé- an electron beam to subject it to an accelerated flux
léré jusque dans le volume spatial à partir de ce qui, de la stretched into the spatial volume from what, from the
plaque ou du boîtier, a été chargé négativement Le mou- plate or case, has been negatively charged
vement collectif du faisceau d'électrons accélérés est soumis à une interaction avec le mode à micro-ondes à la fréquence de résonance en modifiant fondamentalement sa configuration, en produisant des champs électromagnétiques, Collective movement of the accelerated electron beam is subjected to an interaction with the microwave mode at the resonant frequency by fundamentally modifying its configuration, by producing electromagnetic fields,
en groupant dans l'espace longitudinalement et transversa- by grouping in space longitudinally and transversely
lement le faisceau d'électrons, et en pompant le mode à micro-ondes à la fréquence de résonance Le rayonnement de micro-ondes à la fréquence de résonance est transmis electron beam, and pumping microwave mode at the resonant frequency The microwave radiation at the resonant frequency is transmitted
à l'extérieur du bottier.outside the shoemaker.
L'intérêt et les avantages de la présente inven- The benefits and advantages of this invention
tion, tels qu'ils sont définis et largement décrits ici, sont constitués, entre autres, par le fait qu'on dispose d'un nouveau type de dispositif, commandé par un flux d'électrons ou d'autres particules chargées, pour produire un rayonnement de micro-ondes cohérentes tion, as they are defined and widely described here, consist, among other things, of the fact that there is a new type of device, controlled by a flow of electrons or other charged particles, to produce coherent microwave radiation
par l'interaction du flux d'électrons avec des ondes élec- by the interaction of the electron flow with electric waves
tromagnetiques dans de petites diodes légères ne nécessi- magnetic circuits in small light diodes do not require
tant pas de champ magnétique extérieur. as long as no external magnetic field.
D'autres caractéristiques et avantages de la pré- Other features and advantages of the pre-
sente invention seront mis en évidence dans la descrip- sente invention will be highlighted in the descrip-
tion suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: following tion, given by way of nonlimiting example, with reference to the appended drawings in which:
La figure i est une vue en perspective, partielle- Figure i is a perspective view, partial-
ment schématique et partiellement en coupe, d'un premier schematic and partially in section, of a first
exemple de réalisation d'une diode pour produire un rayon- example of making a diode to produce a ray-
nement de micro-ondes cohérentes selon la présente inven- coherent microwave according to the present invention
tion;tion;
La figure 2 est une vue en perspective, partielle- Figure 2 is a perspective view, partially
ment schématique et partiellement en coupe, d'un second schematic and partially in section, of a second
exemple de réalisation d'une diode pour produire un rayon- example of making a diode to produce a ray-
nement de micro-ondes cohérentes selon l'invention; et La figure 3 est une vue en perspective, partiellement schématique et partiellement en coupe, d'un troisième coherent microwave according to the invention; and Figure 3 is a perspective view, partially schematic and partially in section, of a third
exemple de réalisation d'une diode pour produire un rayon- example of making a diode to produce a ray-
nement de micro-ondes cohérentes selon l'invention. coherent microwave according to the invention.
On va se référer maintenant au mode de réalisa- We will now refer to the embodiment
tion préféré de l'invention dont des exemples sont représentés dans les dessins annexés L'invention est d'un nouveau type de dispositif, commandé par un flux d'électrons ou preferred tion of the invention, examples of which are shown in the accompanying drawings The invention is of a new type of device, controlled by a flow of electrons or
d'autres particules chargées, qui peut produire des mi- other charged particles, which can produce mid-
cro-ondes cohérentes par l'interaction d'ondes électroma- coherent waves by the interaction of electromagnetic waves
gnétiques avec un flux d'électrons dans des diodes Le genetics with a flow of electrons in Le diodes
flux d'électrons peut être engendré par émission ou injec- electron flow can be generated by emission or injection
tion d'électrons Aucun champ magnétique extérieur n'est nécessaire On a donné à ce nouveau dispositif le nom d' "émitron" Les principaux éléments caractéristiques de la diode sont une anode ayant une surface d'anode, une cathode ayant une surface de cathode, et un espace entre electrons No external magnetic field required This new device has been given the name "emitron" The main characteristic elements of the diode are an anode having an anode surface, a cathode having a cathode surface , and a space between
celles-ci Il est possible de donner à une certaine par- these It is possible to give to a certain
tie des surfaces d'anode et de cathode des géométries 8- tie of the anode and cathode surfaces of the geometries 8-
ouvertes ou fermées pouvant supporter des modes à micro- open or closed that can support micro modes
ondes et permettant d'y maintenir un champ électrique de waves and allowing to maintain an electric field of
courant continu Par"mode" on entend une forme d'oscil- direct current By "mode" is meant a form of oscillation-
lation électromagnétique naturelle caractérisée par une configuration de champ particulière Le dispositif est natural electromagnetic relationship characterized by a particular field configuration The device is
commandé, ou alimenté, par un flux d'électr Ons ou d'au-. controlled, or powered, by a flow of Ons or electr.
tres particules chargées: en d'autres termes, l'anode peut être chargée par rapport à la cathode par-une source de tension classique ou par urt faisceau de particules very charged particles: in other words, the anode can be charged with respect to the cathode by a conventional voltage source or by a beam of particles
chargées Il résulte de cette charge qu'un faisceau d'é- It follows from this charge that a beam of
lectrons est accéléré par un champ électrique de courant continu s'étendant d'une surface d'électrode jusqu'à la lectrons is accelerated by a direct current electric field extending from an electrode surface to the
surface de l'autre Ce faisceau peut etre constitué d'é- surface of the other This beam can be made up of-
lectrons thermoioniques ou émis par champ) se propageant à partir de la cathode Cependant, dans certains exemples thermionic or field-emitted electrons) propagating from the cathode However, in some examples
de réalisation de l'invention, le faisceau peut être cons- embodiment of the invention, the beam can be
titué d'électrons provenant de tout autre, source appropriée. lined with electrons from any other, suitable source.
Des micro-ondes cohérentes sont produites par la forte interaction du faisceau d'électrons avec un ou plusieurs modes à micro-ondes permis par la gîométrie spécifique de la diode particulière Il résulte de cette synergie complexe un groupement spatial tri-dimemsionnel, à la fois longitudinal et transversal par rapport à la direction de flux du faisceau d'électrons, du faisceau d'électrons, et le pompage d'un ou de plusieurs modes à micro-ondes dominants C'est ainsi que, pendant l'interaction, les Coherent microwaves are produced by the strong interaction of the electron beam with one or more microwave modes enabled by the specific geometry of the particular diode. This complex synergy results in a three-dimensional spatial grouping, both longitudinal and transverse to the direction of flow of the electron beam, of the electron beam, and the pumping of one or more dominant microwave modes This is how, during the interaction, the
amplitudes des modes à micro-ondes sont constamment modi- amplitudes of microwave modes are constantly changing
fiées en fonction de la position et du temps En outre, dependent on position and time In addition,
en meme temps et comme une conséquence de cela, le fais- at the same time and as a consequence of that, do it
ceau d'électrons subit une évolution spatiale et tempo- electron beam undergoes a spatial and tempo-
relle qui peut être appelée groupement Les fréquences des modes dominants sont fonction de la distance entre les électrodes et de la grandeur du champ électrique de courant continu Si on le souhaite, on peut décaler ou att 4 nuer ces fréquences par l'application d'un faible champ magnétique perpendiculaire au champ électrique de courant continu Si l'invention est ainsi mise en oeuvre, elle peut être appliquée à des circuits impliquant des boucles de réaction pour un accord de fréquence et/ou What can be called grouping The frequencies of the dominant modes are a function of the distance between the electrodes and of the magnitude of the direct current electric field. If desired, these frequencies can be offset or attenuated by the application of a weak magnetic field perpendicular to the direct current electric field If the invention is thus implemented, it can be applied to circuits involving feedback loops for frequency tuning and / or
un déclenchement logique Quand elle est utilisée, l'in- a logic trigger When used, the
vention simplifie grandement la construction de tubes a micro-ondes car la diode ne nécessite pas le grand champ vention greatly simplifies the construction of microwave tubes because the diode does not require the large field
magnétique extérieur du tube de magnétron ni les électro- outside the magnetron tube or the electro-
des supplémentaires des tubes de triode et de tétrode. additional triode and tetrode tubes.
L'invention résulte de certains résultats de calcul non The invention results from certain calculation results not
escomptés qui ont été effectués en utilisant le code d'or- that have been made using the gold code-
dinateur MASK du Laboratoire National de Lawrence Li- MASK diner from Lawrence Li- National Laboratory
vermore Le code MASK est un code de particules-en- vermore The MASK code is a particle-in-code
cellule,électromagnétique et relativiste,à 2-1/2 dimen- cell, electromagnetic and relativistic, 2-1 / 2 dimen-
sions qui a été -utilisé pour modéliser d'une manière fiable sions that has been used to model reliably
des diodes à faisceaucélectronique et ionique classiques. conventional electron and ion beam diodes.
On va se référer maintenant à la Figure 1 qui re- We will now refer to Figure 1 which
présente un premier exemple de réalisation d'une diode électronique pour produire un rayonnement de micro-ondes presents a first exemplary embodiment of an electronic diode for producing microwave radiation
cohérentes selon l'invention La diode coaxiale & al- coherent according to the invention The coaxial diode & al-
gage lisse comprend un conducteur central 10 qui cons- smooth pledge comprises a central conductor 10 which
titue une cathode, et un conducteur extérieur 12 qui cons- titues a cathode, and an external conductor 12 which
titue une anode Une surface de cathode 14 consiste en au moins une partie de la surface extérieure du conducteur central 10, et une surface d'anode 16 consiste en au moins titue anode An cathode surface 14 consists of at least part of the external surface of the central conductor 10, and an anode surface 16 consists of at least
une partie de la surface intérieure du conducteur exté- part of the inner surface of the outer conductor
rieur 12 On notera que les caractéristiques d'émission d'électrons d'une surface peuvent être modifiées par un traitement de surface, comme par rayage, pour localiser l'émission d'électrons à partir seulement d'une partie de It will be noted that the electron emission characteristics of a surface can be modified by surface treatment, such as by striping, to locate the emission of electrons from only part of
la surface Le conducteur central 10 et le conducteur ex- the surface The central conductor 10 and the conductor ex-
térieur 12 forment une ligne coaxiale La surface de ca- 12 form a coaxial line The surface of the
thode 14 peut avoir un rayon de 1,86 cm, et la surface thode 14 can have a radius of 1.86 cm, and the surface
d'anode 16 peut avoir un rayon de 2,20 cm Une première- anode 16 can have a radius of 2.20 cm A first-
plaque d'extrémité 18 et une seconde plaque d'extrémité sont fixées aux extrémités du conducteur extérieur 12, en formant avec celui-ci des joints étanches à l'air Le conducteur central 10 est fixé à l'intérieur du conducteur extérieur 12 au moyen de supports isolants 22 et 24 qui sont indiqués schématiquement Cependant, on remarquera que la présente invention n'est nullement limitée à une end plate 18 and a second end plate are fixed to the ends of the outer conductor 12, forming therewith airtight joints The central conductor 10 is fixed inside the outer conductor 12 by means of insulating supports 22 and 24 which are indicated schematically However, it will be noted that the present invention is in no way limited to a
structure de support spécifique et que le conducteur cen- specific support structure and that the conductor cen-
tral 10 peut être fixé à l'intérieur du conducteur exté- tral 10 can be fixed inside the external conductor
rieur 12 par n'importe quel autre moyen approprié L'en- semble est mis sous vide au moyen d'un orifice à vide 26 laughing 12 by any other suitable means The assembly is evacuated by means of a vacuum orifice 26
et d'une pompe à vide 28 qui sont indiqués schématiquement. and a vacuum pump 28 which are shown schematically.
Cependant, on remarquera que la présente invention n'est However, it should be noted that the present invention is not
nullement limitée à un système de mise sous vide spécifi- not limited to a specific vacuum system
que et que l'ensemble peut être mis sous vide par tout that and that the whole can be evacuated by any
autre moyen approprié Pour obtenir des conditions opti- other suitable means To obtain optimal conditions
males de fonctionnement, il est souhaitable en premier lieu de réduire au minimum les pertes de rayonnement de micro-ondes de l'appareil Cela-peut etre réalisé au moyen des plaques d'extrémité 18 et 20, qui empêchent une fuite de rayonnement, et en prévoyant la longueur axiale de males of operation, it is desirable first of all to minimize the losses of microwave radiation from the appliance. This can be achieved by means of the end plates 18 and 20, which prevent radiation leakage, and by providing the axial length of
l'espace entre anode et cathode supérieure à la circonfé- the space between anode and cathode greater than the circumference-
rence du conducteur central 10 L'espace entre l'anode rence of the central conductor 10 The space between the anode
et la cathode peut supporter un ensemble de modes à mi- and the cathode can support a set of modes at mid
cro-ondes, incluant en particulier au moins un mode à mi- microwave, in particular including at least one mid-mode
cro-ondes à la fréquence de résonance Une source de hau- at the resonant frequency A source of high
te tension 30, qui est représentée schématiquement, per- te tension 30, which is shown schematically, per-
met de maintenir un champ électrique de courant continu entre le conducteur central 10 et le conducteur extérieur 12 sur un intervalle de temps d'au moins une période d'un mode à micro-ondes à la fréquence de résonance La source peut être une source de 350 k V ayant un temps de montée de 0,5 ns De préférence, la source de haute tension 30 peut être une source de tension à banc de Marx La source puts to maintain a direct current electric field between the central conductor 10 and the external conductor 12 over a time interval of at least one period of a microwave mode at the resonant frequency The source may be a source of 350 k V having a rise time of 0.5 ns Preferably, the high voltage source 30 can be a Marx bench voltage source The source
de haute tension 30 peut aussi permettre de charger l'a- high voltage 30 can also charge the a-
node positivement par rapport à la cathode essentielle- node positively compared to the essential cathode-
ment en faisant pénétrer un faisceau de particules char- by making a beam of charged particles penetrate
gées dans la cathode ou dans l'anode Le champ électrique de courant continu crée un courant électronique soumis à un flux accéléré en travers de l'espace entre l'anode et la cathode dans une direction radiale Le courant peut in the cathode or in the anode The direct current electric field creates an electronic current subjected to an accelerated flow across the space between the anode and the cathode in a radial direction The current can
être constitué d'électrons thermoioniques ou émis par champ. be made up of thermionic or field-emitted electrons.
* la* the
Le courant électronique est d'abord distribué uniformé- The electronic current is first distributed uniformly-
ment dans la direction azimutale conformément à la loi de Child-Langmuir en V 3/2 relative & un flux limité in the azimuthal direction in accordance with the Child-Langmuir law in V 3/2 relating to a limited flow
de charges d'espace dans une géométrie cylindrique. of space charges in a cylindrical geometry.
La valeur de la tension appliquée par la source de haute tension 30 doit être telle qu'elle fasse en sorte que les électrons traversent l'espace entre l'anode et la cathode en une période environ, ou un multiple entier de cette période, du mode à, micro-ondes à la fréquence de The value of the voltage applied by the high-voltage source 30 must be such that it causes the electrons to pass through the space between the anode and the cathode in about a period, or an integer multiple of this period, of mode at, microwave at frequency of
résonance supporté à l'intérieur de l'espace entre l'ano- resonance supported inside the space between the ano-
de et la cathode Ensuite, le flux de charges d'espace excite de fortes oscillations de micro-ondes et le flux of and the cathode Next, the flow of space charges excites strong microwave oscillations and the flux
de charges d'espace devient groupé dans l'espace longitu- of space charges becomes grouped in the space longitu-
dinalement et transversalement par rapport à la direction du flux d'électrons L'énergie de champ de micro-ondes linearly and transversely to the direction of the electron flow The microwave field energy
augmente et oscille d'une manière cohérente Ainsi, le mou- increases and oscillates in a coherent way Thus, the mo-
vement collectif des électrons accélérés est soumis à une collective movement of accelerated electrons is subject to a
interaction avec les modes à micro-ondes permis en modi- interaction with microwave modes allowed in modi-
fiant fondamentalement leur configuration, en produisant des champs électromagnétiques, en groupant les électrons dans l'espace longitudinalement et transversalement, et en pompant au moins un mode à micro-ondes dominant Le rayonnement de micro-ondes de mode à micro-ondes dominant, qui peut avoir une valeur de 35 G Hz dans cet exemple de réalisation, est transmis à l'extérieur de la diode par un moyen a cornet et ouverture pour micro-ondes 32 qui est indiqué schématiquement Cependant, on remarquera que la présente invention n'est nullement limitée à un système fundamentally trusting their configuration, by producing electromagnetic fields, by grouping electrons in space longitudinally and transversely, and by pumping at least one dominant microwave mode The microwave radiation of dominant microwave mode, which may have a value of 35 G Hz in this exemplary embodiment, is transmitted to the outside of the diode by a horn and microwave opening means 32 which is indicated diagrammatically However, it will be noted that the present invention is not limited to any system
de couplage de rayonnement spécifique et que le rayonne- coupling of specific radiation and that the ray-
ment de micro-ondes peut être transmis à l'extérieur de microwave can be transmitted outside of
la diode par tout moyen approprié.the diode by any appropriate means.
On va se référer maintenant à la Figure 2 qui re- We will now refer to Figure 2 which
présente un second exemple de réalisation d'une diode électronique pour produire un rayonnement de micro-ondes presents a second embodiment of an electronic diode for producing microwave radiation
cohérentes selon la présente invention Un premier dis- consistent with the present invention A first dis-
que 40 forme une cathode et un second disque 42 forme une that 40 forms a cathode and a second disc 42 forms a
anode Par disque on entend un élément circulaire mince. anode By disc is meant a thin circular element.
Une surface de cathode 44 consiste en au moins une partie d'une surface plane du disque 40 et une surface d'anode 46 consiste en au moins une partie d'une surface plane du disque 42 On notera que les caractéristiques d'émission d'électrons d'une surface peuvent être modifiées par un traitement de surface, comme par rayage, pour localiser l'émission des électrons à partir seulement d'une partie A cathode surface 44 consists of at least a portion of a planar surface of the disc 40 and an anode surface 46 consists of at least a portion of a planar surface of the disc 42 Note that the emission characteristics of electrons on a surface can be modified by surface treatment, such as scratching, to locate the emission of electrons from only a part
de la surface Les disques 40 et 42 sont disposés à l'in- of the surface The disks 40 and 42 are arranged internally
térieur d'un logement ou boîtier 48 Le disque 40 est fixé à l'intérieur du boîtier 48 au moyen d'un premier support inside of a housing or housing 48 The disc 40 is fixed inside the housing 48 by means of a first support
isolant 50, et le disque 42 est fixé à l'intérieur du bot- insulator 50, and the disc 42 is fixed inside the bot-
tier 48 au moyen d'un second support isolant 52 Le boi- tier 48 by means of a second insulating support 52 The box
tier 48 et les supports 50 et 52 sont tous indiqués sché- tier 48 and supports 50 and 52 are all indicated sche-
matiquement On remarquera que la présente invention n'est matically It will be noted that the present invention is not
nullement limitée à un logement et une structure de sup- in no way limited to housing and a support structure
port spécifiques et que les disques 40 et 42 peuvent être specific ports and that disks 40 and 42 can be
disposés et fixés par tout autre moyen approprié L'ensem- arranged and fixed by any other appropriate means.
ble est mis sous vide au moyen d'un orifice à vide 54 et ble is evacuated by means of a vacuum port 54 and
d'une pompe à vide 56 qui sont indiqués schématiquement. of a vacuum pump 56 which are shown diagrammatically.
Cependant, on remarquera que la présente invention n'est However, it should be noted that the present invention is not
nullement limitée à un système de mise sous vide spécifi- in no way limited to a specific vacuum system
que et que l'ensemble peut être mis sous vide par tout that and that the whole can be evacuated by any
autre moyen approprié Les disques 40 et 42 sont juxtapo- other suitable means The discs 40 and 42 are juxtapo-
sés avec des axes coïncidents, et la surface de cathode 44 with coincident axes, and the cathode surface 44
et la surface d'anode 46 sont en face l'une de l'autre. and the anode surface 46 are opposite one another.
Un ensemble de modes à micro-ondes, incluant en particu- A set of microwave modes, including in particular
lier au moins un mode à micro-ondes à la fréquence de ré- link at least one microwave mode to the frequency of
sonance, peuvent être supportés à l'intérieur de l'espace entre l'anode et la cathode Pour réduire au minimum les pertes de rayonnement de microondes à partir de la diode en premier lieu, le rayon de chacun des disques 40 et 42 sonance, can be supported inside the space between the anode and the cathode To minimize the losses of microwave radiation from the diode first, the radius of each of the discs 40 and 42
doit être supérieur à l'étendue de l'espace entre les dis- must be greater than the extent of the space between the dis-
ques Une source de haute tension 58, qui est représentée schématiquement, permet de maintenir un champ électrique ques A high voltage source 58, which is shown diagrammatically, makes it possible to maintain an electric field
de courant continu entre le premier disque 40 et le se- direct current between the first disc 40 and the se-
cond disque 42 sur un intervalle de temps d'au moins une cond disc 42 over a time interval of at least one
période du mode à micro-ondes à la fréquence de résonance. microwave mode period at the resonant frequency.
* De préférence, la source de haute tension 58 peut être une source de tension à banc de Marx La source de haute* Preferably, the high voltage source 58 can be a Marx bench voltage source. The high source
tension 58 peut aussi permettre de charger l'anode posi- voltage 58 can also charge the anode posi-
tivement par rapport à la cathode essentiellement en fai- tively compared to the essentially weak cathode
sant pénétrer un faisceau de particules chargées dans la- cathode ou dans l'anode Le champ électrique de courant continu crée un courant électronique pour le soumettre à un flux accéléré en travers de l'espace entre l'anode et la cathode en provoquant l'extraction d'électrons de being able to penetrate a beam of charged particles in the cathode or in the anode The direct current electric field creates an electronic current to subject it to an accelerated flux across the space between the anode and the cathode by causing the electron extraction from
la surface de cathode 44 Bien que cela ne soit pas né- cathode surface 44 Although this was not born
cessaire, on peut utiliser un petit champ magnétique de guidage pour éviter que le courant ne s'étale Le courant peut être constitué par des électrons thermoioniques ou You can use a small magnetic guide field to prevent the current from spreading. The current can be formed by thermionic electrons or
émis par champ Le courant électronique est d'abord uni- emitted by field Electronic current is first of all
formément distribué et conforme & la théorie classique. formally distributed and consistent with classical theory.
La valeur de la tension appliquée par la source de haute tension 58 doit être telle qu'elle fasse en sorte que The value of the voltage applied by the high voltage source 58 must be such that it ensures that
les électrons traversent l'espace entre l 'anode et la ca- the electrons pass through the space between the anode and the case
thode en une période environ, ou un multiple entier de cette période, du mode à micro-ondes à la fréquence d B thode in about a period, or an integer multiple of that period, of the microwave mode at the frequency d B
résonance supporté à l'intérieur de l'espace entre l'ano- resonance supported inside the space between the ano-
de et la cathode Ensuite, le flux de charges d'espace excite de fortes oscillations de micro-ondes et le flux of and the cathode Next, the flow of space charges excites strong microwave oscillations and the flux
de charges d'espace devient groupé dans l'espace longitu- of space charges becomes grouped in the space longitu-
dinalement et transversalement par rapport à la direction du flux d'électrons L'énergie de champ de micro-ondes augmente et oscille d'une manière cohérente Ainsi, le mouvement collectif des électrons accélérésest soumis à une interaction avec les modes à micro-ondes permis en linearly and transversely with respect to the direction of the electron flow The microwave field energy increases and oscillates in a coherent way Thus, the collective movement of accelerated electrons is subjected to an interaction with the microwave modes allowed in
modifiant fondamentalement leur configuration, en produi- fundamentally changing their configuration, producing
sant des champs électromagnétiques, en groupant les élec- electromagnetic fields, by grouping the electro
trons dans l'espace longitudinalement et transversalement, sections in space longitudinally and transversely,
et en pompant au moins un mode à micro-ondes dominant. and pumping at least one dominant microwave mode.
Le rayonnement de micro-ondes de mode à micro-ondes domi- The microwave mode microwave radiation domi-
nant est transmis à l'extérieur de la diodepar un moyen à cornet et ouverture pour micro-ondes 60 qui est indiqué schématiquement Cependant, on remarquera que la présente nant is transmitted to the outside of the diode by a horn and microwave opening means 60 which is indicated schematically However, it will be noted that the present
invention n'est nullement limitée à un système de coupla- invention is in no way limited to a coupling system
ge de rayonnement spécifique et que le rayonnement peut être transmis à l'extérieur de la diode par tout moyen approprié. On va se référer maintenant à la Figure 3 qui re- présente un troisième exemple de réalisation d'une diode pour produire un rayonnement de micro-ondes cohérentes selon la présente invention La diode comprend un bottier creux 70 et une plaque en forme de disque 72 Par disque on entend un élément circulaire mince Le boltier 70 est, tout à fait simplement, un logement comportant une chambre specific radiation and that the radiation can be transmitted outside the diode by any suitable means. We will now refer to Figure 3 which shows a third embodiment of a diode for producing coherent microwave radiation according to the present invention The diode comprises a hollow case 70 and a disc-shaped plate 72 By disc is meant a thin circular element. The boltier 70 is, quite simply, a housing comprising a chamber.
de logement intérieure La plaque 72 est fixée à l'inté- interior housing Plate 72 is fixed to the interior
rieur du bottier 70 au moyen d'un support isolant 74 qui est indiqué schématiquement Cependant, on remarquera que laughter of the bootmaker 70 by means of an insulating support 74 which is indicated schematically However, it will be noted that
la présente invention n'est nullement limitée à une struc- the present invention is in no way limited to a structure
ture de support spécifique et que la plaque 72 peut être specific support structure and that plate 72 can be
fixée à l'intérieur du boitier 70 par tout autre moyen ap- fixed inside the housing 70 by any other suitable means
proprié L'ensemble est mis sous vide au moyen d'un orifi- proprié The whole is evacuated by means of an orifice.
ce à vide 76 et d'une pompe-à vide 78 qui sont indiqués schématiquement Cependant, on remarquera que la présente invention n'est nullement limitée-à un système de mise s Q Us vide spécifique et que l'ensemble peut être mis sous this vacuum 76 and a vacuum pump 78 which are indicated schematically However, it will be noted that the present invention is in no way limited to a specific vacuum setting system Q Q Us and that the assembly can be put under
vide par tout autre moyen approprié La plaque 72 est pla- empty by any other appropriate means Plate 72 is placed
cée de manière à ce qu'il y ait un espace entre la plaque 72 et le bottier 70 et que la distance la plus petite de created in such a way that there is a space between the plate 72 and the shoemaker 70 and that the smallest distance of
chaque emplacementsur la plaque 72 jusqu'à la surface in- each location on the plate 72 up to the surface
térieure du boîtier creux 70 soit à peu près constante. the interior of the hollow housing 70 is approximately constant.
La plaque 72 et le boîtier 70 peuvent supporter un ensem- The plate 72 and the housing 70 can support a set of
ble de modes à micro-ondes, incluant en particulier au moins un mode à micro-ondes à la fréquence de résonance, ble of microwave modes, in particular including at least one microwave mode at the resonance frequency,
à l'intérieur de l'espace séparant la plaque 72 et le bo S- inside the space separating the plate 72 and the bo S-
tier 70 Pour réduire au minimum les pertes de rayonnement de micro-ondes à partir de la diode en premier lieu, le tier 70 To minimize loss of microwave radiation from the diode first, the
rayon de la plaque 72 est supérieur à la distance en tra- radius of plate 72 is greater than the distance in transit
vers de l'espace séparant le boî tier 70 de la plaque 72. towards space separating the box 70 from the plate 72.
Un faisceau de particules chargées de haute énergie 80, qui est représenté schématiquement, permet d'imposer un A beam of charged high energy particles 80, which is represented diagrammatically, makes it possible to impose a
champ électrique de courant continu à l'intérieur de l'es- direct current electric field inside the es
pace séparant la plaque 72 du bottier 70 sur un interval- pace separating the plate 72 from the shoemaker 70 over an interval
le de temps d'au moins une période du mode à micro-ondes à la fréquence de résonance Le faisceau 80 est injecté à travers une surface du bottier 70 et il est essentiel- lement introduit dans la plaque 72, ce qui permet d'établir une différence de potentiel élevée entre la plaque 72 et le bottier 70 Certains exemples de particules chargées the time of at least one period of the microwave mode at the resonant frequency The beam 80 is injected through a surface of the case 70 and it is essentially introduced into the plate 72, which makes it possible to establish a high potential difference between the plate 72 and the case 70 Some examples of charged particles
dont le faisceau 80 peut être constitué sont les él ec- of which the beam 80 can be formed are the elec-
trons, les positons, les protons, les antiprotons, les trons, positrons, protons, antiprotons,
particules alpha, tous les ions, les quarks et diffé- alpha particles, all ions, quarks and differ-
rentes particules à courte durée de vie telles que les short-lived particle annuities such as
mésons i T et les mésons mu La portion de la paroi du bot- mesons i T and mu mesons The portion of the bot wall-
tier 70 à travers laquelle le faisceau 80 est injecté doit être suffisamment mince pour permettre que la plus tier 70 through which the beam 80 is injected must be thin enough to allow the most
grande partie du faisceau 80 la traverse sans s'y enfouir. much of the beam 80 passes through it without being buried there.
La polarité de la différence de potentiel, et le sens du The polarity of the potential difference, and the sense of
champ électrique de courant continu résultant, est fonc- resulting direct current electric field, is functional
tion du signe, positif ou négatif, des particules consti- tion of the sign, positive or negative, of the particles constituting
tuant le faisceau 80 Un courant d'électrons *thermoioniques ou émis par champ est émis du boîtier 70 ou de la plaque 72, selon le sens du champ électrique de courant continu, killing the beam 80 A current of thermionic or field electrons * is emitted from the housing 70 or from the plate 72, depending on the direction of the direct current electric field,
et il est stimulé pour être soumis à un flux accéléré jus- and it is stimulated to be subjected to an accelerated flow up to
que dans l'espace séparant la plaque 72 et le bottier 70. than in the space separating the plate 72 and the shoemaker 70.
On notera que les caractéristiques d'émission d'électrons d'une surface peuvent être modifiées par un traitement de surface, comme par rayage, pour localiser l'émission Note that the electron emission characteristics of a surface can be modified by surface treatment, such as by striping, to locate the emission.
des électrons à partir seulement d'une partie de la sur- electrons from only part of the sur-
face La valeur de la tension établie en travers de l'es- face The value of the voltage established across the es
pace séparant la plaque 72 et le bottier 70 doit être tel- space separating the plate 72 and the boot 70 must be such
le qu'elle fasse en sorte que les électrons traversent cet espace en une période environ, ou un multiple entier de cette période, du mode à microondes à la fréquence de résonance supporté dans cet espace Bien que cela ne soit pas nécessaire, on peut utiliser un petit champ magnétique de guidage pour éviter que le courant ne s'étale Le courant électronique dont la plus grande partie se produit dans that it causes electrons to pass through this space in about a period, or an integer multiple of that period, of the microwave mode at the resonant frequency supported in this space. Although this is not necessary, you can use a small magnetic guide field to prevent the current from spreading Electronic current, most of which occurs in
l'espace séparant la plaque 72 et le boîtier 70 est d'a- the space separating the plate 72 and the housing 70 is a-
bord uniformément distribué et conforme à la théorie classique Ensuite, le flux de charges d'espace excite edge uniformly distributed and conforms to classical theory Then the flow of space charges excites
de fortes oscillations de micro-ondes et le flux de char- strong microwave oscillations and the flux of char-
ges d'espace devient groupé dans l'espace longitudinale- ment et transversalement par rapport à la direction du ages of space becomes grouped in space longitudinally and transversely to the direction of
flux d'électrons L'énergie de champ de micro-ondes aug- electron flow The energy of the microwave field increases
mente et oscille d'une manière cohérente Ainsi, le mou- lies and oscillates in a coherent way Thus, the mo-
vement collectif des électrons accélérés est soumis à une collective movement of accelerated electrons is subject to a
interaction avec les modes à micro-ondes permis en modi- interaction with microwave modes allowed in modi-
fiant fondamentalement leur configuration, en produisant des champs électromagnétiques, en groupant dans l'espace longitudinalement et transversalement les électrons, et en pompant au moins un mode à microondes dominant Le rayonnement de micro-ondesde mode à micro-ondes dominant est transmis à l'extérieur de la diode par un moyen à cornet et ouverture pourmicro-ondes 82 qui est indiqué fundamentally trusting their configuration, producing electromagnetic fields, grouping electrons in space longitudinally and transversely, and pumping at least one dominant microwave mode The microwave radiation of dominant microwave mode is transmitted to the outside of the diode by means of horn and microwave opening 82 which is indicated
schématiquement Cependant, on remarquera que la présente - schematically However, it will be noted that the present -
invention n'est nullement limitée à un système de coupla- invention is in no way limited to a coupling system
ge de rayonnement spécifique et que le rayonnem E t de mi- age of specific radiation and that the radiation is t
cro-ondes peut être transmis à l'extérieur de la diode microwave can be transmitted outside the diode
par tout moyen approprié.by any appropriate means.
Les trois exemples de réalisation de l'invention représentes sur les Figures 1 à 3 font chacun partie d'un The three exemplary embodiments of the invention shown in Figures 1 to 3 are each part of a
nouveau type de dispositif, commandé par un flux d'élec- new type of device, controlled by an electric flow
trons ou d'autres particules chargées, qui peut produire trons or other charged particles, which can produce
des micro-ondes cohérentes par l'interaction d'ondes élec- coherent microwaves by the interaction of electric waves
tromagnétiques avec le flux d'électrons dans de petites tromagnetic with the flow of electrons in small
diodes légères ne nécessitant pas de champ magnétique ex- light diodes not requiring a magnetic field ex-
térieur.térieur.
La description qui précède d'un mode de réalisa- The foregoing description of an embodiment
tion préféré de l'invention a été faite dans un but d'il- preferred tion of the invention was made for the purpose of it-
lustration explicative Il est évident que cette descrip- Explanatory lustration It is obvious that this descrip-
tion est relative à des exemples de réalisation nullement limitatifs de la présente invention qui en comprend toutes les variantes et modifications sans que l'on sorte pour autant du cadre de 1 '2 invention telle que définie dans tion relates to non-limiting exemplary embodiments of the present invention which includes all variants and modifications without departing from the scope of the 2 invention as defined in
les revendications annexées.the appended claims.
Claims (7)
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