FR2639472A1 - Source a canal pour la generation d'ev et circulateur pour ev - Google Patents

Abstract

L'invention concerne des entités autonomes, à haute densité de charge électrique, ainsi qu'un appareil destiné à isoler ces entités, à les sélectionner et à les manipuler par diverses techniques de guidage. L'appareil comporte notamment une source à canal 900 comprenant une embase 901 en céramique dont une face est parcourue par un canal 903 parcouru par les entités. Une source 902 d'électrons ou de photons est montée sur l'embase à proximité du canal et plusieurs dynodes 905 s'étendent au-dessous de ce dernier. Une contre-électrode 906 est montée sur la face opposée de l'embase. Ce montage élémentaire permet de faire circuler et de diriger les entités. Domaine d'application : dispositifs d'affichage à écran plat, dispositifs de mémorisation, etc.

Description

L'invention concerne la production, la

manipulation et l'exploitation d'entités à haute den-

sité de charge électrique. L'invention concerne plus particulièrement des entités à haute densité de charge électrique négative, générées par la production d'une décharge électrique, et qui peuvent être utilisées

dans le transfert d'énergie électrique.

Des décharges de plasma intenses, des fais-

ceaux d'électrons à haute intensité et des phénomènes

analogues ont fait l'objet de diverses études. L'ou-

vrage Vacuum Arcs Theory and Application, édité par J.M. Lafferty, John Wiley & Sons, 1980, comprend un bref historique de l'étude des décharges dans le vide,

ainsi que des analyses détaillées de diverses particu-

larités des arcs dans le vide, d'une facon générale.

L'attention s est focalisée sur des taches cathodiques et l'érosion de cathodes utilisées dans la production de décharges, ainsi que sur des taches anodiques et la structure des décharges. La structure des faisceaux d'électrons a été décrite sous la forme de filets de tourbillon. Divers chercheurs ont mis en évidence des

structures de décharge à partir d'études de détériora-

tion de cibles portant sur des enregistrements sur plaques témoins formés par l'incidence de la décharge

sur une plaque plane interposée dans le trajet électri-

que de la décharge entre la source et l'anode. Un appa-

reil de prises de vue à sténopé a également fait appa-

raître une structure géométrique représentative de sources denses localisées d'un autre rayonnement, tel que des rayons X et des neutrons, accompagnant un foyer de plasma et des phénomènes de décharges liés. Des exemples d'une structure anormale dans le contexte d'un environnement de plasma sont variés, comprenant la foudre, en particulier des éclairs en boule, et des étincelles de tout type, y compris les étincelles

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résultant de l'ouverture ou de la fermeture de relais

sous haute tension, ou sous basse tension et circula-

tion d'un courant intense.

L'utilisation d'un élément diélectrique pour contenir ou guider une décharge de courant élevé est connue d'après des études portant sur des faisceaux

de particules chargées se propageant à proximité immé-

diate d'un corps diélectrique. Lors de telles recher-

ches, on a dirigé la totalité du flux de particules

extrait de la source le long du guide diélectrique.

En conséquence, le comportement du flux de particules était dominé par des caractéristiques de la décharge grossière. L'expression "décharge grossière" telle qu'utilisée ici désigne, en partie, les électrons, ions positifs, ions négatifs, particules neutres et

photons présents généralement dans une décharge élec-

trique. Les propriétés d'une structure discrète parti-

culiére présente dans la décharge ne sont pas nettement différenciées des propriétés moyennes de la décharge grossière. Lors de telles études utilisant un guide diélectrique, le guide est employé en totalité à des

fins de contention de trajectoire. Des guides diélec-

triques sont utilisés dans le contexte de la présente invention pour la manipulation d'entités de densité

de charge élevée, en opposition à la décharge gros-

sière. La structure présente dans des décharges

de plasma, qui a été notée par des chercheurs précé-

dents, peut ne pas refléter les mêmes circonstances causales, ni même les mêmes phénomènes physiques liés

à la présente invention. Alors que les entités de den-

sité de charge élevée de la présente invention peuvent être présentes, si elles sont inconnues, dans diverses

décharges, la présente invention décrit une identifica-

tion des entités, des techniques pour les générer,

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pour les isoler et pour les manipuler, et des applica-

tions pour leur utilisation. La technologie de la pré-

sente invention définit, au moins en partie, une nou-

velle technologie avec des applications variées compre-

nant, à titre non limitatif, l'exécution de processus très rapides, le transfert d'énergie utilisant des

composants miniaturisés, l'analyse dans le temps d'au-

tres phénomènes et la production ponctuelle de rayons X. L'invention concerne une entité de densité de charge élevée qui est un état de la matière à

densité élevée, relativement discret,autonome chargé négati-

vement, pouvant être produit par l'application d'un

champ électrique élevé entre une cathode et une anode.

On a nommé cette entité ELECTRUM VALIDUM, en abrégé

"EV", d'après le grec "elektron" pour la charge élec-

tronique et d'après le latin "valere" signifiant avoir de la puissance, être fort et ayant la possibilité de s'unir. Comme expliqué plus en détail ci-après,

on trouve également que des EV existent dans une dé-

charge électrique grossière.

La présente invention comprend des EV dis-

crets comprenant des EV individuels ainsi que des "chaî-

nes" d'EV identifiées ci-dessous. Un objet de l'inven-

tion est de permettre la génération d'EV à l'intérieur d'une décharge et la séparation des EV du flux limité

de charge d'espacement diffus produit avec eux.

Un autre objet de l'invention est de mani-

puler des EV dans le temps et dans l'espace.

Un autre objet de l'invention est d'isoler et de manipuler des EV pour obtenir une maîtrise et

une mesure précises d'un intervalle de temps relatif.

Un élément de l'invention réside dans un générateur d'EV à source à canal basé sur une élévation

de la densité spatiale des électrons au niveau de forma-

tion d'EV par l'utilisation d'une émission secondaire, couplée à un effet de tassement ou de compression d'élec- trons. Un autre objet de l'invention réside dans des moyens destinés à accélérer des EV, par exemple en configurations de circulateur ou de va-et-vient, pour générer un rayonnement RF qui peut, soit être dirigé vers l'extérieur, soit emmagasiné par un blindage

RF approprié.

De plus, l'invention utilise des EV pour faire fonctionner un dispositif d'affichage à écran plat, comprenant une étape finale d'utilisation de ces EV pour générer des électrons destines à frapper un écran à luminophore. Les éléments individuels d'un tel dispositif d'affichage sont illustrés et décrits ici en tant que caractéristiques supplémentaires de ce dispositif d'affichage à écran plat, par exemple des dispositifs de commutation d'EV, des registres en progression d'EV et des dispositifs de mémorisation

sensibles au passage d'EV à travers eux. Une caracté-

ristique du dispositif d'affichage à écran plat est constituée par un codeur analogique/numérique qui reçoit des tensions vidéo analogiques à bande large et les convertit, en utilisant le passage d'EV à travers lui, en un code numérique de sortie qui satisfait les demandes en données binaires des registres à progression utilisés dans le dispositif d'affichage. Une autre caractéristique de l'invention réside dans des moyens prévus pour convertir un guide

RC d'EV en un guide LRC pour de tels EV.

Une autre caractéristique de l'invention réside dans un appareil qui utilise deux guides d'EV

se croisant dans le même plan.

la figure 1 est une vue en plan de dessus d'un générateur d'EV comprenant une plaque témoin pour la détection de la production d'EV; la figure 2 est une élévation du générateur d'EV de la figure 1; la figure 3 est une élévation avec coupe transversale partiellement schématique d'une autre forme de réalisation du générateur d'EV; la figure 4 est une élévation à échelle

agrandie avec coupe transversale partielle d'une catho-

de métallique mouillée à utiliser dans le générateur d'EV de la figure 3, par exemple; la figure 5 est une vue analogue à celle de la figure 4 d'une autre forme de réalisation d'une cathode métallique mouillée; la figure 6 est une vue similaire à celle des figures 4 et 5 d'une autre forme de réalisation d'une cathode métallique mouillée; la figure 7 est une élévation d'une cathode et d'une anode sur un substrat diélectrique; la figure 8 est une élévation avec coupe partielle d'un générateur d'EV à symétrie cylindrique utilisant un séparateur; la figure 9 est une élévation avec coupe

partielle d'un générateur d'EV à structure plane compor-

tant un séparateur; la figure 10 est une vue en plan de dessus du capot de séparateur montré sur la figure 9; la figure 11 est une vue en plan de dessus d'un guide d'EV à résistance et capacité à structure plane; la figure 12 est une vue en bout du guide d'EV de la figure 11, équipé d'un capot; la figure 13 est une vue en plan de dessus

d'une autre forme de guide d'EV à résistance et capa-

cité à structure plane; la figure 14 est une vue en bout du guide d'EV de la figure 13; la figure 15 est une élévation avec coupe d'un guide d'EV à résistance et capacité à symétrie cylindrique; la figure 16 est une élévation avec coupe

d'une autre forme d'un guide d'EV à résistance et capa-

cité à symétrie cylindrique;

la figure 17 est une élévation d'un géné-

rateur d'EV ainsi que d'un guide d'EV utilisant un environnement gazeux;

la figure 18 est une vue en bout du généra-

teur et du guide de la figure 17; la figure 19 est une vue en plan de dessus d'un système de guidage d'EV utilisant des réflecteurs optiques; la figure 20 est une vue en perspective éclatée d'un guide d'EV à inductance et capacité; la figure 21 est une vue en perspective éclatée d'une autre forme de guide d'EV à inductance et capacité; la figure 22 est une vue en plan de dessus d'une autre forme de générateur d'EV dans lequel la cathode est réalisée d'une seule pièce avec une surface

de propagation des EV à l'intérieur d'un canal de gui-

dage; la figure 23 est une coupe verticale. du

générateur d'EV de la figure 22, suivant la ligne 23-

23 de la figure 22;

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la figure 24 est une vue en bout du généra-

teur d'EV montré sur les figures 22 et 23, équipé d'un capot; la figure 25 est une élévation avec coupe d'un générateur-lanceur d'EV à symétrie cylindrique; la figure 26 est une élévation avec coupe partielle d'un sélecteur d'EV à symétrie cylindrique et d'un guide; la figure 27 est une vue en plan de dessus d'un sélecteur d'EV à structure plane;

la figure 28 est une vue en bout du sélec-

teur d'EV de la figure 27; la figure 29 est une vue en plan de dessus d'un diviseur d'EV;

la figure 30 est une vue en bout du divi-

seur d'EV de la figure 29; la figure 31 est une vue en plan de dessus d'un autre diviseur d'EV;

la figure 32 est une vue en bout du divi-

seur d'EV de la figure 31, équipé d'un couvercle; la figure 33 est une vue en plan de dessus d'un diviseur d'EV à temporisation variable;

la figure 34 est une coupe verticale par-

tielle d'une partie du diviseur de la figure 33, sui-

vant la ligne 34-34 de la figure 33; la figure 35 est une vue en plan de dessus d'une autre forme de diviseur d'EV à temporisation variable; la figure 36 est une vue en plan de dessus d'un commutateur de déflexion d'EV; la figure 37 est une coupe verticale du commutateur de déflexion d'EV de la figure 36, suivant la ligne 37-37 de la figure 36;

la figure 38 est une vue en bout du commu-

tateur de déflexion des figures 36 et 37; la figure 39 est une vue en plan de dessus d'un oscilloscope à EV;

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la figure 40 est une vue en bout de l'oscil-

loscope à EV de la figure 39, équipé d'un capot et

illustrant l'utilisation d'un dispositif de grossisse-

ment optique avec l'oscilloscope; la figure 41 est une élévation, avec coupe partielle, d'une camera électronique, montrant une source d'EV positionnée en face d'elle; la figure 42 est une coupe verticale de la caméra électronique de la figure 41, suivant la ligne 42-42 de la figure 41; la figure 43 est une élévation d'une caméra telle que montrée sur les figures 41 et 42, montée

de façon à viser un oscilloscope à EV et montrant l'ob-

jectif d'une caméra de télévision montée de façon à viser l'image de sortie de la caméra électronique;

la figure 44 est une représentation schéma-

tique montrant l'utilisation de caméras électroniques multiples pour observer le comportement d'EV;

la figure 45 est une représentation isomé-

trique schématique d'un générateur d'EV à électrodes multiples à structure plane; la figure 46 est une vue en plan de dessus

d'un autre générateur à électrodes multiples à struc-

ture plane; la figure 47 est une coupe verticale du générateur d'EV à électrodes multiples de la figure 46, suivant la ligne 47-47 de la figure 46;

la figure 48 est une vue en bout du généra-

teur à électrodes multiples des figures 46 et 47; la figure 49 est une élévation avec coupe d'une source d'EV "sans électrode";

la figure 50 est une élévation, partielle-

ment schématique, d'un tube à ondes progressives utili-

sant des EV; la figure 51 est une vue en plan de dessus,

partiellement schématique, d'un tube à ondes progres-

sives à structure plane utilisant des EV; la figure 52 est une coupe verticale d'un générateur d'impulsions utilisant des EV;

la figure 53 est une vue en bout du généra-

teur d'impulsions de la figure 52; la- figure 54 est une élévation avec coupe partielle d'un générateur d'EV à émission de champ utilisant les principes du générateur d'impulsions des figures 52 et 53; la figure 55 est une vue en plan de dessus d'un générateur d'EV à émission de champ à structure plane; la figure 56 est un schéma d'un circuit de commande du générateur d'EV à émission de champ de la figure 55; la figure 57 est une élévation avec coupe partielle d'un générateur de rayons X utilisant des EV;

la figure 58 est une vue isométrique écla-

tée d'une source d'électrons déclenchée utilisant des EV;

la figure 59 est une vue isométrique écla-

tée d'une source de radiofréquence utilisant des EV;

la figure 60 est une représentation schéma-

tique par l'image d'un EV; et

la figure 61 est une représentation schéma-

tique par l'image d'une chaîne d'EV.

la figure 62 est une vue en plan d'un dispo-

sitif à source à canal utilisant une multiplication d'électrons pour générer des EV; la figure 63 est une vue en bout du générateur d'EV illustré sur la figure 62; la figure 64 est une représentation graphique du gradient de tension relevé dans le générateur d'EV illustré- sur la figure 62; la figure 65 est une vue en plan illustrant schématiquement un dispositif à circulateur destiné à faire circuler des EV; la figure 66 est une coupe transversale du circulateur de la figure 65, suivant la ligne 66-66 de la figure 65;

la figure 67 est une vue en plan d'un disposi-

tif de va-et-vient d'EV; les figures 68A à 68D sont des diagrammes de force portant sur l'utilisation d'EV dans diverses structures de guidage;

les figures 69A et 69B illustrent schématique-

ment une paire de commutateurs de déflexion d'EV; la figure 70 illustre schématiquement un dispositif de mémorisation photo-activé à utiliser avec des EV; la figure 71 est une illustration schématique d'un dispositif de mémorisation activé par diode à utiliser avec des EV; la figure 72 est une illustration schématique d'un dispositif de mémorisation activé par charge à utiliser avec des EV;

les figures 73A et 73B illustrent schématique-

ment une paire de dispositifs de commutation d'EV; la figure 74 est une illustration schématique d'un dispositif de mémorisation qui utilise des EV pour positionner le dispositif; la figure 75 est une illustration schématique d'un registre à progression à EV la figure 76 est un schéma simplifié d'un dispositif d'affichage à écran plat commandé par EV; la figure 77 est une vue en coupe transversale de dessus d'une porte de registre à progression à EV; la figure 78 est un schéma simplifié d'une section de portes, montrant la ligne de registres à il progression qui commandent les portes; la figure 79 illustre schématiquement, sous forme simplifiée, une disposition du sélecteur de lignes destiné à sélectionner et introduire des EV dans la ligne appropriée de registres à progression; la figure 80 est une vue en bout d'un guide LRC à utiliser avec des EV; la figure 81 est une vue en plan du guide LRC illustré sur la figure 80; la figure 82 est une coupe transversale à échelle agrandie du canal du guide utilisé dans le guide LRC illustré sur les figures 80 et 81; la figure 83 est une vue schématique en plan d'un codeur analogique/numérique à utiliser dans des dispositifs d'affichage commandés par EV; la figure 84 est une vue en plan de deux guides d'EV se croisant; et la figure 85 est une coupe transversale de la forme de réalisation de la figure 84, suivant la

ligne 85-85 de la figure 84.

Un EV est un faisceau d'électrons chargé négativement, autonome et discret. Bien que l'on ne comprenne pas encore totalement la configuration d'un EV, on pense que le fait d'être autonome est dû à des champs électromagnétiques établis entre les électrons

à l'intérieur du faisceau, d'après de nombreuses obser-

vations du comportement d'EV. Ceci est évidemment en

totale contradiction avec un faisceau classique d'élec-

trons dans lequel la contention des électrons est due, soit à un champ électrostatique externe, soit à un champ magnétique externe. Ainsi qu'il est bien connu

dans la technique, les électrons étant chargés négative-

ment tendent à se repousser mutuellement.

On appréciera aussi que, quand bien même 'EV est un faisceau autonome d'électrons, il présente une forte tendance à communiquer avec d'autres

objets ou entités, tels que d'autres EV, des diélec-

triques et des électrodes, par exemple, au lieu de s'éloigner de lui-même, et il tend à s'écarter après

un certain temps s'il n'y a rien avec quoi communi-

quer. Des caractéristiques principales d'un EV

comprennent sa dimension relativement petite (par exem-

ple de l'ordre d'un micromètre dans la dimension laté-

rale, bien qu'elle puisse être plus grande ou puisse descendre à 0,1 micromètre), et une charge d'électrons élevée, non compensée (c'est-àdire sans ions positifs, ou au moins avec une limite supérieure d'un ion pour 000 charges d'électrons), habituellement de l'ordre

de 10i charges d'électrons. La charge minimale obser-

vée pour un EV d'un micromètre est de 108 charges

d'électrons. La densité de charge d'un EV est approxi-

mativement égale à la densité moyenne d'un solide,

c'est-à-dire de l'ordre de 6,6 x 1023 charges d'élec-

trons/cm3, mais sans qu'il y ait de charge d'espacement

neutraliséepar des ions ou ayant un mouvement d'élec-

trons relativiste. La vitesse atteinte par un EV sous des champs appliqués (de l'ordre d'un dixième de la vitesse de la lumière) indique que le rapport charge/ masse de i'EV est similaire à celui d'un électron, et une déflexion d'EV par des champs de polarité connue montre que les EV réagissent à la manière d'électrons,

c'est-à-dire comme des entités chargées négativement.

Autant qu'on puisse le déterminer à l'heure actuelle, la forme d'un EV est le plus probablement

globalement sphérique, mais peut être torique et pour-

rait avoir une structure fine. Comme illustré schémati-

quement sur la figure 60, il est représenté un EV sous

la forme d'une sphère centrale 800 d'électrons autono-

mes, entourée d'un champ électromagnétique 801. Un couplage entre des EV produit des structures quasi

stables. Cependant on observe rarement des EV isolés.

Les EV présentent une tendance à se lier entre eux à la manière de perles dans une chaîne, par exemple,

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allongé comportant une partie décolletée 12a se ter-

minant en une pointe et dirigée globalement vers le bas en direction d'une plaque d'anode 14 séparée de la

cathode par une plaque diélectrique intermédiaire 16.

Comme indiqué sur le dessin, l'anode, ou électrode

collectrice, 14 est maintenue'à une tension relative-

ment positive, qui peut être la masse, et une impulsion négative de l'ordre de 10 kV est appliquée à la cathode 12 pour générer un champ électrique intense à la pointe de la cathode. Avec l'émission de champ résultante au bout de la cathode, un ou plusieurs EV sont formés, généralement au voisinage de l'emnplacement o la pointe de la cathode approche du diélectrique ou le touche

en A. Les EV sont attirés vers l'anode 14 et se dépla-

cent sur la surface du diélectrique 16 en direction de l'anode, suivant généralement un trajet représenté par la ligne discontinue B, par exemple, tant que

la surface du diélectrique n'est pas chargée. La propa-

gation d'un ou de plusieurs EV le long de la surface du diélectrique peut laisser la surface localement

chargée. Un EV arrivant ensuite suivra un trajet erra-

tique sur la surface à moins que la charge de surface

soit d'abord dispersée, comme décrit en détail ci-

après. La plaque diélectrique isolante 16, qui est

avantageusement formée d'un diélectrique de haute qua-

lité, tel que du quartz, empêche une décharge directe entre la cathode 12 et l'anode 14 et sert également

à établir une surface le long de laquelle les EV peu-

vent se déplacer.

Si cela est souhaité, une plaque témoin 18 peut être placée à proximité immédiate de l'anode 14 pour intercepter les EV provenant de la cathode 12. La plaque témoin 18 peut se présenter sous la forme

d'une mince feuille conductrice qui subira une détério-

ration visible sous l'impact d'un EV. Ainsi, la plaque comme illustré schématiquement sur la figure 61 o les perles d'EV dans la chaîne peuvent être quelque peu libres de tourner les unes autour des autres sous

l'influence de forces externes ou de forces internes.

On peut observer que les chaînes qui sont fermées for- ment des structures analogues à des anneaux, pouvant atteindre un diamètre de 20 micromètres, et que des

chaînes multiples peuvent également s'unifier et s'ali-

gner mutuellement d'une manière relativement ordonnée.

Dans la chaîne 810 de la figure 61, les dix EV 812, 814, 816, 818, 820, 822, 824, 826, 828 et 830 sont

représentés dans une configuration globalement circu-

laire. L'écartement des perles d'EV dans une chaîne est normalement à peu près égal au diamètre des perles

individuelles. L'écartement entre deux chaînes annu-

laires est de l'ordre d'un diamètre d'anneau. Un anneau d'une largeur d'un micromètre, formé de dix perles d'EV, qui est le nombre habituel de perles dans une chaîne, peut comprendre 10 charges d'électrons. Des perles d'EV individuelles peuvent être observées à l'intérieur d'une chaîne annulaire. Une entité d'EV, qui est de la nature d'un plasma d'électrons non neutre, est liée très fortement, la force de liaison entre les perles d'EV dans une chaine étant plus faible et, finalement, la liaison entre chaînes de perles étant

la plus faible. Cependant, toutes les énergies de liai-

son apparaissent comme étant supérieures à l'énergie de liaison chimique des matériaux. D'autres propriétés

des EV sont décrites ci-après.

On décrira à présent les générateurs d'EV.

Un EV peut être généré à l'extrémité d'une électrode

à laquelle est appliquée une tension négative suffisam-

ment élevée. Les figures 1 et 2 illustrent un géné-

rateur d'EV, indiqué globalement en 10, comprenant une cathode 12 globalement sous la forme d'un barreau

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témoin 18 peut être utilisée pour détecter la généra-

tion d'EV ainsi que pour localiser leurs points d'im-

pact sur l'anode 14. De plus, un EV se propageant sur la surface diélectrique produira une raie optiquement visible sur la surface. Comme décrit plus en détail ci-après, on peut utiliser d'autres organes avec le générateur 10 pour manipuler et/ou exploiter davantage

les EV ainsi générés.

Le générateur 10 peut être placé à l'inté-

rieur d'une enceinte appropriée (non représentée) et peut donc travailler sous vide ou dans une atmosphère gazeuse maîtrisée, comme souhaité. En général, tous les organes décrits ici peuvent être disposés de cette

façon à l'intérieur d'enceintes appropriées pour per-

mettre une sélection de l'atmosphère dans laquelle les organes travaillent. Des bornes ou analogues et

des lignes de transmission de gaz peuvent être utili-

sées pour transmettre des signaux électriques et un gaz choisi, sous une pression souhaitée, à travers

les parois de l'enceinte.

L'indication d'échelle de 10 mm incorporée dans la figure 1 est une dimension habituelle pour des organes générant des EV. En général, lorsque des EV sont générés et manipulés en petits nombres, ils

peuvent être produits et guidés par de petites struc-

tures. Même lorsque l'on utilise de grandes structures,

un EV recherche les détails les plus petits des struc-

tures grossières, est guidé par eux et interagit le plus activement avec eux, ignorant les détails plus grands. En première approximation, la génération et la manipulation de perles d'EV individuelles peuvent

être effectuées avec des structures ayant des dimen-

sions globales pouvant descendre à 10 micromètres.

En général, il est souhaitable d'utiliser

des matières très stables dans la construction de struc-

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tures pour générer, manipuler et exploiter des EV, ces matières comprenant des métaux réfractaires et des diélectriques choisis de façon à approcher aussi près que possible de l'énergie de liaison d'un EV afin de préserver la durée de vie des structures. Certaines matières diélectriques, telles qu'une matière plastique à bas point de fusion, ne sont pas aussi avantageuses que d'autres matières telles que, par exemple, de la céramique. Avec tout type quelconque du générateur

d'EV, et qu'un courant continu ou un signal formé d'im-

pulsions soit appliqué à la cathode, il est nécessaire de fermer le trajet de circulation du courant en une boucle en utilisant une électrode d'un certain type pour collecter des EV (hormis dans le cas de sources

"sans électrode" comme décrit ci-après).

Une autre forme de générateur d'EV est

représentée globalement en 20 sur la figure 3 et com-

prend une électrode 22 à symétrie cylindrique présen-

* tant une extrémité conique tournée face à une anode/ électrode collectrice 24, mais éloignée de celle-ci,

cette électrode 24 étant également à symétrie cylindri-

que. Un circuit de commande comprend une résistance de charge 26 connectant l'anode 24 à la masse, tandis qu'une résistance d'entrée 28 de limitation de courant

est interposée entre la cathode 22 et une borne d'en-

trée 30. L'anode 24 est munie d'une borne 32 de sortie

à laquelle peut être connecté du matériel auxiliaire. Par exemple, un appareil de détection (non représenté), tel qu'un

oscilloscope, peut être adjoint au système au moyen de la borne 32 afin que l'on puisse noter

l'impact des EV sur l'anode.

Une enceinte, telle que celle formée à l'intérieur d'un tube cylindrique 34 de verre, peut être prévue afin qu'il soit possible de maîtriser l'environnement de l'intervalle entre la cathode 22 et l'anode 24 et de le maintenir soit sous vide, soit sous une pression, choisie. Le tube 34 peut être scellé

hermétiquement de façon appropriée et équipé de condui-

tes de communication (non représentées) aboutissant à une pompe à vide et/ou à une alimentation en gaz pour établir l'environnement voulu à l'intérieur du tube. La cathode 22 peut être attaquée par une

impulsion d'évolution négative, ou par un courant con-

tinu, d'environ 2 kV par rapport à l'anode. On peut faire varier la longueur de l'impulsion négative entre

quelques nanosecondes et un courant continu sans in-

fluer notablement sur la production des EV. Dans le cas d'impulsions de grande longueur, la résistance d'entrée 28 doit être choisie de façon à empêcher une décharge d'effluves entretenue à l'intérieur du tube

de verre. Sous vide poussé ou sous une basse pres-

sion, tellequeO,133 Pa, la décharge est aisément éteinte et la résistance 28 peut être supprimée, mais dans

le cas d'un environnement gazeux de pression plus éle-

vée, la valeur de la résistance doit être choisie afin qu'elle corresponde à la pression du gaz utilisée, de façon à éteindre la décharge. Lorsque l'on travaille à la fois sous vide et en régime gazeux en utilisant une longueur d'impulsions de 0,1 microseconde, par exemple, une valeur habituelle de résistance de 500

à 1500 ohms peut être utilisée.

Dans un fonctionnement sous vide poussé du générateur 20, l'écartement entre la cathode 22 et l'anode 24 devrait avantageusement être inférieur à 1 mm pour l'application d'un signal de 2 kV à la cathode. Lorsque l'on travaille dans des gaz à des pressions de quelques dixièmes de pascal, la distance entre la cathode 22 et l'anode 24 peut être portée à plus de 60 cm pourvu qu'un plan de masse 36 soit utilisé à proximité immédiate du tube de verre comme

représenté. Le plan de masse 36 peut s'étendre partiel-

lement autour du tube 34, ou peut même entourer le tube. Pour des applications particulières, le tube de verre 34 peut être remplacé par d'autres structures pour guider les EV, comme décrit ci-après, et on peut

concevoir divers circuits pour tirer avantage des di-

verses propriétés des EV.

On décrira à présent les cathodes.

Les cathodes, telles que les cathodes 12 et 22 décrites précédemment, peuvent être effilées par toute technique appropriée, telle que rectification et polissage, et même attaque chimique, afin que l'on obtienne une pointe suffisamment effilée pour permettre la concentration d'un champ très élevé à l'extrémité de la cathode. Dans des conditions normales, pendant que des EV sont générés au bout d'une telle électrode métallique, la matière de l'électrode est dispersée et la pointe ou autre configuration de la cathode est détruite par l'énergie dissipée dans cette pointe ou

autre configuration, et la tension demandée pour pro-

duire des EV monte. Cependant, la cathode peut être couplée à une source de liquide conducteur, et le bout de l'électrode régénéré en un temps très court. La figure 4 montre une électrode métallique 40 qui est mouillée avec une substance conductrice 42 enduite sur la cathode de manière que la matière de revêtement ou d'enduction puisse subir une migration de surface

vers le bout pointu de l'électrode. La matière en migra-

tion renouvelle le bout de l'électrode afin de mainte-

nir une pointe effilée pendant que la génération d'Ex par l'électrode tend à détériorer le bout de cette

électrode. La tension superficielle de la matière d'en-

duction 42, sa destruction au bout et le champ électri-

que généré à la cathode se combinent pour faire pro-

gresser la migration de la substance d'enduction vers

le bout.

Sur la figure 5, une électrode 44 est en-

tourée d'un tube 46 de manière qu'un espace annulaire

48 soit défini entre la surface extérieure de l'élec-

trode et la surface intérieure du tube. L'espace 48 sert à maintenir une réserve de matière d'enduction qui est retenue à l'intérieur de l'espace par la tension superficielle, mais qui mouille la cathode et migre vers le bout de celle-ci en formant sur lui un revêtement 52 pour maintenir une pointe de cathode convenablement effilée. Le tube réservoir 46 est de préférence non conducteur, par exemple en céramique

à l'oxyde d'aluminium, afin d'empêcher l'émission indé-

sirée d'électrons à partir du tube, ainsi qu'une migra-

tion indésirée de la matière mouillante le long du tube. Autrement, on peut utiliser un tube conducteur pourvu qu'il ne soit pas trop proche du bout de la

cathode, auquel cas le tube pourrait émettre des élec-

trons. La matière d'enduction 50 peut d'une manière générale être un liquide métallique quelconque tel que du mercure, qui peut migrer de façon appropriée

sur une électrode 44 constituée de cuivre, par exemple.

Les cathodes 40 et 44 des figures 4 et , respectivement, sont conçues pour une émission d'EV à partir d'un point spécifique. Sur la figure 6, une cathode tubulaire 54 présente intérieurement un profil conique formant, à une extrémité, une arête ou ligne

circulaire effilée 56 à laquelle des EV sont générés.

La partie cylindrique de l'intérieur de la cathode

à ligne 54 définit, en utilisant la tension superfi-

cielle, un réservoir de matière de revêtement ou d'en-

duction 58 qui mouille et migre le long de la surface intérieure conique de la cathode en direction de l'arête

émettrice 56. Ainsi, la matière 58 en migration renou-

velle l'arête circulaire 56 pour qu'elle reste effilée

de façon appropriée pour la génération d'EV.

En général, dans le cas d'une source pou-

vant être déclenchée de façon répétée pour la produc- tion d'EV, il faut un conducteur à mouvement migratoire

sur un substrat conducteur présentant une forme ren-

forçatrice de champ. La pointe effilée d'une cathode, telle que celle montrée sur la figure 4 ou 5, peut devenir encore plus effilée par l'effet de l'étirement du revêtement métallique, la mouillant, en un cône

microscopique, effet produit par le champ applique.

De façon similaire, la matière de revêtement dans une cathode tubulaire, telle que celle montrée sur la figure 6, est étirée vers l'arête circulaire sous les effets du champ pour former une arête particulièrement

effilée renfermant de microscopiques c6nes d'émis-

sion. Une large diversité de matières peut être utilisée pour la réalisation des cathodes mouillées,

d'une façon générale. Habituellement, pour le fonction-

nement d'un générateur d'EV à la température ambiante, la cathode peut être constituée d'un fil de cuivre effilé, revêtu de mercure. En variante, du mercure

peut être appliqué sur de l'argent ou du molybdène.

De façon similaire, des alliages de gallium et d'indium

ou des alliages d'étain et de plomb peuvent être uti-

lisés pour revêtir divers métaux de substrat pour for-

mer des cathodes. Des exemples de telles structures

de cathodes à utiliser à des températures élevées com-

prennent du carbure de titane revêtu d'aluminium pour des opérations à 60Q0C, et du tungstène revêtu de verre

et d'oxyde de bore dans des opérations à environ 900OC.

Des revêtements conducteurs non métalliques peuvent également être utilisés. Par exemple, des revêtements de glycérine dopée avec de l'iodure de potassium ou de l'iodure de sodium, et de nitroglycérine dopée avec de l'acide nitrique, ont été utilisés avec succès sur divers substrats métalliques tels que du cuivre, du nickel, du tungstène et du molybdène. La glycérine est nitrée par l'inclusion d'acide, ou dopée, afin de conférer une certaine conductivité à la matière

organique. Cependant, il n'est pas nécessaire de pro-

céder à un dopage pour la conductivité si la matière de revêtement est maintenue sous la forme d'une couche très mince. La polarisation d'une telle matière est

suffisante pour permettre à cette matière d'être dépla-

cée dans un champ et former ainsi par pompage une ex-

trémité renforçatrice de champ.

On appréciera que le fonctionnement d'une source mouillée, en particulier dans un environnement

à pression ambiante réduite, même sous vide, s'accompa-

gne d'une vaporisation de la matière de mouillage ou de la formation de produits gazeux. Ainsi, la matière

de mouillage du métal forme une vapeur. Des gaz organi-

ques ou inorganiques peuvent apparaître suivant la

substance de mouillage. L'émission d'un champ s'accom-

pagne du passage d'un courant dans la cathode, ce qui échauffe la cathode, provoquant la vaporisation de la matière de mouillage. Des électrons émis par le

champ heurtent et ionisent les particules de vapeur.

Le nuage d'ions positifs résultant accroît encore

l'émission du champ pour produire un processus d'embal-

lement quasi explosif, aboutissant à une densité locale

élevée d'électrons.

Des modifications des cathodes mouillées peuvent améliorer la migration de la matière mouillante, le retour de la matière évaporée vers la source, le maintien effilé de la structure produisant le champ et/ou la réduction du temps d'ionisation pour permettre

la production d'EV à des fréquences d'impulsions éle-

vées. Pour tirer avantage de la régénération réalisée par des cathodes mouillantes, la cadence d'impulsions du signal appliqué à la cathode pour générer des EV doit être assez basse pour permettre à la matière de revêtement en migration de restaurer la pointe ou la ligne entre les impulsions. Cependant, dans le cas de sources étendues ou en ligne, telles que la cathode circulaire 54 de la figure 6, la cadence d'impulsions

peut être élevée à des valeurs très supérieures à cel-

les qu'il est possible d'utiliser avec des sources ponctuelles, car la régénération complète de la ligne entre les impulsions, par migration d'un revêtement, n'est pas nécessaire. Une certaine partie de la cathode à ligne reste généralement effilée pour la production subséquente d'EV après que des EV ont été produits

en d'autres points de la longueur de la ligne.

La figure 7 montre un générateur 60 d'EV comprenant une embase céramique 62 ayant une cathode 64 à structure plane, ou à surface, placée le long

d'une surface de l'embase, et une anode, ou contre-

électrode, 66 à structure plane disposée le long d'une autre surface de l'embase, généralement opposée à la position de la cathode. La cathode 64, qui est en fait une autre forme dé source étendue ou en ligne, peut

être revêtue d'un hydrure métallique, tel que de l'hy-

drure de zirconium ou de l'hydrure de titane, pour

produire des EV. Une telle cathode reste efficace pour-

vue que l'hydrure soit rechargé en hydrogène. A cet effet, on peut faire fonctionner le générateur, ou la source, dans une atmosphère contenant de l'hydrogène afin que la cathode travaille dans le mode thyratron,

qui est une technique connue de régénération d'hydrure.

Cependant, étant donné l'absence d'écoulement de ma-

tière mouillante sur l'embase de la cathode, au bout d'une période d'utilisation, la matière de revêtement se disperse et la source ne se déclenche plus. Par conséquent, en général, la source 64 à surface présente

une durée de vie utile plus courte que celle des catho-

des sur lesquelles est déposée une matière à mouvement migratoire, telles *que celles montrées sur les figures

4 à 6. D'autres détails de la réalisation et du fonc-

tionnement d'un générateur à surface tel que celui

illustré sur la figure 7 sont donnés ci-après.

On décrira à présent les séparateurs.

En général, la production d'EV s'accompagne de la formation d'une décharge de plasma comprenant des ions et des électrons désorganisés, généralement lorsque les EV sont produits à la cathode, la densité

de charge du plasma étant d'au moins 106 charges d'élec-

trons par micromètre cube, et habituellement de charges par micromètre, cube. Dans le cas d'une

distance relativement courte entre la cathode et l'ano-

de d'une source, la densité de plasma élevée accompa-

gnant la formation d'EV est habituellement produite

sous la forme d'une étincelle locale. Lorsque la dis-

tance entre la cathode et l'anode augmente, la produc-

tion et la transmission d'EV s'accompagnent également de la formation de sillages ou dards, c'est-à-dire d'ions excités dans un mode gazeux le long du trajet

d'un EV, ce qui donne de la lumière lors de la transi-

tion d'électrons. Comme indiqué précédemment, un EV

lui-même comprend une densité de charge totale extrême-

ment élevée. Généralement, une chaîne annulaire de

dix perles d'EV, chaque perle ayant une largeur d'envi-

ron 1 micromètre, peut contenir 1012 charges d'électrons et, se déplaçant à environ un dixième de la vitesse de la lumière, peut franchir un point en 1014 secondes, établissant une densité de courant élevée que l'on peut aisément distinguer d'un courant électronique ordinaire. En général, dans le cas d'une source pulsée, on peut s'attendre à ce qu'un EV soit formé pour chaque

impulsion appliquée à la cathode, en plus de la produc-

tion d'une charge étrangère qui peut accompagner la

production d'EV.

Divers constituants de la décharge de plas- ma présente lorsque des EV sont formés sont considérés comme étant des contaminants pour 'EV et ils sont de préférence enlevés de la propagation des EV. Cet enlèvement peut 6tre réalisé par renfermement de la source d'EV dans un séparateur, mise en place d'une ouverture ou d'une petite gorge de guidage entre la source et l'électrode d'extraction, ou anode. Une contre-électrode est prévue sur l'enceinte pour être utilisée dans la formation des EV. Les contaminants de la décharge sont contenus dans le séparateur, tandis que les EV peuvent sortir par l'ouverture ou la gorge

vers une électrode d'extraction.

Un générateur d'EV, représenté globalement en 70 sur la figure 8. comprend une cathode pointue 72, à symétrie cylindrique, qui peut être en cuivre mouillé de mercure, par exemple, et une plaque d'anode 74, et il est équipé d'un séparateur 76 à symétrie

cylindrique. Le séparateur 76 comprend un élément glo-

balement tubulaire, réalisé avantageusement en un di-

électrique, par exemple une céramique telle que de l'oxyde d'aluminium, qui s'effile au-delà de la pointe

de la cathode 72 dans une zone 78 présentant une sur-

face extérieure tronconique et une surface intérieure tronconique d'angle de conicité inférieur pour former une ouverture 80 définie par une extrémité circulaire relativement effilée de l'élément tubulaire. Lorsqu'un

diélectrique est utilisé pour le tunnel 76, une contre-

électrode 82 est formée sur l'extérieur du tunnel et

maintenue à un potentiel positif par rapport à la ca-

thode 72, tandis que l'anode 74 est positive par rap-

port à la contre-électrode. Habituellement, les valeurs de tension peuvent être de l'ordre de 4 kV, 2 kV et

zéro volt sur l'anode 74 d'extraction, la contre-

électrode 82 et la cathode 72, respectivement. L'élec-

trode 82 non seulement établit le potentiel positif relatif pour la formation des EV, mais agit en tant que contre-électrode pour propager les EV à travers l'ouverture 80 d'éjecteur, tandis que l'anode déplacée 74 représente une charge, par exemple, et peut être

remplacée par tout autre type de charge de travail.

D'autres matières, telles que des semiconducteurs, peuvent être utilisées pour former le tunnel 76, avec une isolation électrique appropriée par rapport à

la cathode 72. Dans ces cas, la matière du tunnel elle-

même peut servir de contre-électrode.

Etant donné qu'un EV induit une charge image dans un séparateur diélectrique 76, l'EV tend

à être attiré vers la surface du diélectrique. Cepen-

dant, les divers contaminants de la décharge en forma-

tion, comprenant des électrons et des ions, peuvent être repoussés par le séparateur tunnel 76 en même

temps que les EV sont attirés vers le tunnel. Par consé-

quent, les EV peuvent émerger à travers l'ouverture

, sans les contaminants de la décharge qui sont re-

tenus à l'intérieur du séparateur 76. La section trans-

versale de l'ouverture 80 doit être telle qu'elle per-

met l'émergence des EV tout en constituant simultané-

ment un canal suffisamment étroit pour retenir les contaminants de la décharge et empêcher leur passage

par cette ouverture.

La construction du générateur 70 avec le

séparateur tubulaire 76 présentant une petite ouver-

ture 80 est relativement commode pour une utilisation

avec divers environnements entre la cathode 72 et l'ano-

de 74. Par exemple, le côté de sortie de l'éjecteur

?639472

formé par le séparateur 76 avec l'ouverture 80 peut être soumis au vide ou à une pression gazeuse choisie

comme souhaité. Le côté formation de l'éjecteur, c'est-

à-dire l'intérieur du séparateur 76 dans lequel se trouve la cathode 72, peut être soit évacué jusqu'au

vide, soit rempli d'une région gazeuse telle que choi-

sie, différente de l'environnement du côté sortie.

Un pompage approprié peut être utilisé pour maintenir

les environnements souhaités.

Bien que le séparateur 76 représenté et décrit ci-dessus ait une forme analogue à celle d'un

entonnoir, il est apparu qu'une boSte carrée (non repré-

sentée) présentant une petite ouverture, similaire à l'ouverture 80, pour la sortie des EV, se comporte tout à fait bien dans la séparation des EV de la partie restante de la décharge électrique qui, comme indiqué précédemment, peut comprendre des électrons, des ions positifs et négatifs, des particules neutres et des photons. La figure 9 montre un générateur d'EV, indiqué globalement en 84, équipé d'un séparateur conçu pour une utilisation dans une construction à structure plane pour un générateur d'EV. Une embase diélectrique 86 est munie d'une cathode 88 de surface. Un séparateur

sous la forme d'un capot diélectrique 90 s'étend au-

dessus et au-delà de la cathode 88 et se termine par

une surface extérieure inclinée qui forme, en associa-

tion avec une surface intérieure inclinée d'un angle

de pente plus petit, une arête relativement vive sus-

pendue à une courte distance 92 au-dessus de la surface de l'embase 86. Comme illustré sur la figure 10, le séparateur 90 est également effilé dans la direction transversale, à son bord vers l'espace 92, et comporte des parois 94 qui coopèrent avec la surface intérieure inclinée pour définir les limites périphériques de

la zone effectivement renfermée entre le capot du sépa-

rateur et l'embase 86. La surface extérieure plate

du capot 90 est partiellement revêtue d'une contre-

électrode 96 qui s'étend vers le bas sur environ les deux tiers de la longueur de la surface extérieure inclinée du capot pour établir un potentiel positif relatif pour la formation et la propagation des EV à partir de la cathode 80. Une anode cible 98 est placée sur le c6té opposé de l'embase 86 en céramique afin

de collecter les EV propagés, et elle peut être rempla-

cée par toute autre charge utilisée dans la manipula-

tion et/ou l'exploitation des EV.générés.

Le séparateur 90 fonctionne essentielle-

ment comme le séparateur 76 de la figure 8 par le fait que les EV générés par la cathode 88 sur la figure 9 sont attirés vers l'avant par la contreélectrode 96 du capot 90 vers l'ouverture 92, tandis que les contaminants étrangers de la décharge sont retenus à l'intérieur du capot 96. En variante, la cathode 88 peut être placée dans une gorge (non représentée) s'étendant au-delà de la face arrière du capot 90, et le capot peut être posé sur l'embase 86. Une petite gorge peut être prévue sur la face inférieure du capot ou sur l'embase, dans la zone 92, pour permettre aux EV de sortir de l'.enceinte du capot. La gorge de la cathode 88 peut se prolonger à travers la zone 92 pour

permettre aux EV de sortir d'au-dessous du capot 90.

De plus, la contre-électrode 96 peut être supprimée si l'anode 98 s'étend vers la gauche, comme montré sur la figure 9, pour passer au-dessous de la zone 92.

L'embase 86 et le capot 90 formant sépara-

teur peuvent être réalisés en des matières céramiques

telles que de l'oxyde d'aluminium, et la contre-

électrode 96 et l'anode 98 peuvent être formées à par-

tir d'une couche conductrice d'argent cuite sur le substrat céramique, par exemple. La cathode 88 peut

être formée d'argent cuit sur le diélectrique et mouil-

lée de mercure, par exemple.

D'autres procédés de revêtement pour la réalisation de configurations conductrices, tels qu'une évaporation ou une pulvérisation thermique, peuvent être utilisés pour former les contre-électrodes des deux séparateurs 76 et 90 montrés sur les figures 8 et 9, respectivement. Les ouvertures présentées par les séparateurs doivent être suffisamment petites pour permettre aux EV de sortir tout en les débarrassant

des contaminants de la décharge. Par exemple, l'ouver-

ture 80 du séparateur 76 de la figure 8 peut avoir

un diamètre d'environ 0,05 mm dans le cas o le généra-

teur fonctionne à 2 kV et avec une épaisseur de la lèvre circulaire d'environ 0,025 cm. Les dimensions de la lèvre et de l'ouverture présentées par le capot

séparateur 90 de la figure 9 peuvent être comparables.

Dans chaque cas, des ouvertures plus petites peuvent tolérer des tensions plus faibles et peuvent encore filtrer efficacement des contaminants. En général,

la forme exacte de la section transversale du sépara-

teur n'est pas d'une importance primordiale pour la

fonction de filtration.

On décrira à présent les guides résistifs-

capacitifs. En général, une anode coopère avec une cathode dans l'application d'un potentiel électrique approprié pour générer des EV et peut servir de cible

ou de charge du générateur et recevoir réellement l'im-

pact des EV. En général, une contre-électrode ne reçoit

pas l'impact des EV, mais est utilisée dans la manipu-

lation et la commande des EV et peut être utilisée

dans la génération des EV. Par exemple, les contre-

électrodes 82 et 96 des figures 8 et 9, respective-

ment, contribuent à attirer les EV vers l'avant, à l'écart de la zone de génération des EV aux cathodes

respectives, mais les EV continuent vers l'avant jus-

qu'à pouvoir frapper les anodes 74 et 98, respective- ment, bien que les deux contre-électrodes 82 et 96

établissent également la tension de formation des EV.

Comme décrit plus complètement ci-après, un EV peut se déplacer le long ou à proximité de la surface d'une

matière diélectrique placée sur le trajet de propaga-

tion des EV. Si un plan de masse, ou une contre-

électrode, à un potentiel positif approprié par rapport à la cathode génératrice, est placé sur le côté opposé de la matière diélectrique, la propagation des EV sur le côté cathode de la matière diélectrique tend à être

attirée vers la contre-électrode à travers le diélec-

trique et cette attraction peut être utilisée pour influencer le trajet des EV le long du diélectrique, comme décrit plus complètement ci-après, en particulier dans le cas de guides RC (résistance/capacité) pour

les EV.

Si un EV est dirigé vers une structure diélectrique, doublé d'une contreélectrode ou d'une anode à un potentiel positif relatif, 'EV peut se déplacer sur la surface du diélectrique d'une manière apparemment aléatoire. Cependant, le trajet de IEV est déterminé par des effets électriques locaux tels que l'aptitude à la polarisation du diélectrique, la charge de surface, la topographie de la surface, l'épaisseur du diélectrique et le potentiel initial de l'électrode appliquée sur le diélectrique, ainsi que sa conductivité. Le mécanisme majeur qui affecte le mouvement des EV sur des surfaces diélectriques

est l'aptitude à la polarisation du diélectrique produi-

sant une force image qui attire i'EV vers le diélectri-

que, mais ne déplace pas l'EV vers l'avant. Même en l'absen-

ce d'une contre-électrode à un potentiel approprié, la charge image induite tend à attirer un EV vers la surface du diélectrique. L'EV ne peut pas pénétrer dans le diélectrique. Par conséquent, un EV tend à

se déplacer sur la surface d'un diélectrique et, lors-

qu'il atteint une arête ou un angle de la matière di-

électrique, en général, l'EV contourne cet angle. Comme indiqué précédemment, les EV tendent à suivre de fins détails de structure et ceci est mis en évidence par

l'effet de guidage produit par des rayures et des imper-

fections de la surface. En général, toute intersection de deux surfaces ou de deux plans diélectriques sous un angle de moins de 180' tend à guider les EV le long

de la ligne d'intersection.

Les figures 11 et 12 illustrent un compo-

sant de guidage d'EV représenté globalement en 100,

* comprenant un élément de base diélectrique 102 présen-

tant une gorge lisse 104 qui produit un effet de gui-

dage amélioré. Une plaque de contre-électrode 106 re-

couvre la plus grande partie de la surface opposée de l'embase 102 par rapport à la gorge 104 et peut

être maintenue à un potentiel positif relatif par rap-

port à la cathode émettrice, qui est généralement diri-

gée vers une extrémité de la gorge. Le composant guide peut être utilisé, par exemple, avec un générateur d'EV tel qu'illustré sur les figures 1 et 2, et un

séparateur tel que montré sur les figures 9 et 10.

Cependant, un tel élément de guidage 100 peut être utilisé avec pratiquement toute source d'EV et ainsi

qu'avec d'autres éléments. Un capot supérieur facul-

tatif 108, également en matière diélectrique, est illus-

tré sur la figure 11, pour être placé au-dessus de

la gorge 104, en contact avec l'embase 102.

La largeur et la profondeur de la gorge 104 doivent être de seulement quelques micromètres pour le guidage d'un petit nombre d'EV. Cependant, lorsque la puissance à traiter augmente et que le nombre d'EV croit, il peut apparaître un problème d'encombre- ment et il est nécessaire d'augmenter la dimension de la gorge. La forme de la section transversale de la gorge 104 n'est pas d'une importance primordiale dans son aptitude àguider les EV. Avec des EV générés par un générateur tel que celui montré sur les figures 1 et 2 ou sur la figure 3 et couplé à un composant de guidage par un séparateur tel que celui illustré sur les figures 8 ou 9 et 10, et avec le composant de guidage tel que montré sur les figures 10 et 11, comprenant une embase diélectrique en silice fondue ou en oxyde d'aluminium, avec une épaisseur globale de 0,0254 cm et présentant une gorge 104 de 0,05 mm de profondeur et 0,05 mm de largeur, on peut démontrer l'action de guidage. Les figures 13 et 14 montrent une variante

d'un composant guide à structure plane, indiqué globa-

lement en 110 et comprenant une embase diélectrique

112 sur laquelle est positionné et lié de façon appro-

priée un carreau diélectrique 114. L'intersection de la surface de l'embase 112 et de la surface du carreau, rejoignant l'embase sous un angle d'intersection de 9Q0 (c'est-à-dire la moitié d'une gorge telle que la gorge 104 sur les figures 11 et 12) forme un "V" à

" le long duquel les EV peuvent se propager. Cepen-

dant, l'effet de guidage est accru par le bord biseauté, comme représenté, placé à environ 45 , le long de la surface du carreau intersectant l'embase pour former une gorge indiquée globalement en 116. Une plaque de contre-électrode 118 est placée le long de la surface

opposée de l'embase 112 par rapport au carreau 114.

Un groupe de carreaux tels que 114, en totalité avec des bords biseautés pour former des gorges comme en 116, peut être disposé le long de l'embase 112 en

une mosaique pour définir un trajet de guidage étendu.

Le composant guide 110 peut être utilisé avec pratique- ment tous autres composants utilisés pour générer,

manipuler et/ou exploiter des EV.

L'action de guidage sur un EV peut être améliorée par l'utilisation d'un guide diélectrique tubulaire afin que 'EV puisse se déplacer le long

de l'intérieur du tube. La figure 15 illustre un élé-

ment de guidage diélectrique tubulaire 120 présentant un passage intérieur lisse de section transversale circulaire 122 et dont la face extérieure est revêtue

d'une contre-électrode 124. L'aire de la section trans-

versale du canal intérieur 122 doit être légèrement plus grande que Ia perle d'EV ou qu'une chaîne de perles à guider par ce canal pour l'obtention des

meilleures propriétés de propagation.

Le tube de verre 34, entouré du plan de masse 36, montré avec le générateur 20 sur la figure 3, est un guide du type montré sur la figure 15. Pour des applications différentes, le tube de verre 34 de la figure 3 peut être remplacé par un guide d'un

autre type.

La figure 16 illustre un élément de guidage réalisé globalement à l'inverse de celui montré sur

la figure 14, à savoir un élément tubulaire diélectri-

que 126 présentant un canal intérieur 128 revêtu d'une contre-électrode intérieure 130 et présentant une surface extérieure globalement cylindrique 132 qui constitue une surface de guidage en coopérant avec

la structure diélectrique elle-même et la contre-

électrode 130. Dans ce cas, un EV peut se déplacer le long de la surface extérieure 132, attiré vers l'élément de guidage par la charge image générée du fait de la présence de l'EV, et également par l'effet de la contre-électrode 130 maintenue à un potentiel

positif relatif.

En général, les guides diélectriques des

figures 11 à 16, ainsi que d'autres composants diélec-

triques, peuvent être dopés de façon appropriée pour présenter une conductivité limitée afin de limiter ou de maîtriser la charge parasite, comme décrit plus complètement ci-après. Un EV se déplaçant à l'intérieur de la structure de guidage d'un dispositif à guide RC impose une charge temporaire sur le guide comme indiqué précédemment, et un autre EV n'entrera pas dans la zone de charge élevée immédiate du guide,

du fait de la présence du premier EV, mais peut sui-

vre après que la charge imposée au diélectrique s'est

dissipée à la suite du passage du premier EV.

Si la gorge, ou le tunnel, utilisé en tant que guide à travers ou sur une matière diélectrique

est trop étroite en section transversale, en comparai-

son avec la dimension d'un EV, l'EV se déplaçant le long du guide peut en fait entailler la matière du guide pour élargir le trajet. Une fois qu'un canal

a été percé par un EV de cette manière, aucune détério-

ration supplémentaire de la matière diélectrique n'est occasionnée par les EV suivants se propageant le long

du guide. Habituellement, un canal d'environ 20 micro-

mètres de dimension latérale permet le passage d'EV sans l'action de perçage par ces derniers. Il s'agit sensiblement de la dimension latérale d'une chaîne de perles d'EV formée en un anneau, qui peut être produite avec une source donnée. On peut réaliser la gorge de guidage afin que sa section transversale soit plus grande ou plus petite pour correspondre

à des EV plus grands ou plus petits, suivant les cir-

constances de leur production.

On décrira à présent les guides gazeux.

L'une quelconque des structures de guidage illustrées sur les figures 11 à 16 peut être utilisée soit sous vide, soit dans un environnement gazeux choisi. Cependant, l'utilisation d'un gaz à de basses pressions dans des éléments de guidage peut avoir un autre effet avantageux dans la façon de guider

des EV formés en une chaîne de perles, par exemple.

Dans certains cas, des EV formés à partir de sources à grande puissance peuvent être composés de perles dans une configuration en chaîne. Un tel groupe en chaîne peut ne pas bien se propager sur une surface de guidage solide particulière en raison du couplage très serré des perles dans la chaîne et de l'interruption que des irrégularités de surface

ont provoqué dans la propagation de la configuration.

Dans une atmosphère gazeuse à basse pression, habi-

tuellement dans l'intervalle commençant à environ 0,133 Pa et s'étendant jusqu'à 1,33 Pa, la chaîne d'EV est soulevée à une distance relativement courte de la surface du diélectrique et n'interagit plus de façon disruptive avec la surface, ce qui a pour

résultat d'augmenter le rendement de transmission.

Ensuite, en général, pour une tension appliquée donnée, des EV peuvent se former avec une plus grande séparation entre la cathode et l'anode génératrice et peuvent

parcourir de plus grandes distances entre les électro-

des. Les indications présentées par des plaques témoins

semblent montrer qu'en se déplaçant de façon relative-

ment libre par rapport à une surface solide, une chaine

de perles tend à se défaire et à se propager générale-

ment comme un anneau circulaire s'étendant dans un

plan perpendiculaire à la direction de propagation.

En général, lorsque la pression gazeuse est relevée,

l'EV peut être davantage soulevé de la surface solide.

Pour des pressions gazeuses supérieures à quelques centaines de pascals, les EV se déplacent généralement totalement à l'écart de la surface solide et la surface

solide plane n'assume plus de fonction de guidage.

Cependant, un effet de guidage peut encore être obtenu, sous une telle pression gazeuse plus élevée, sur des EV se déplaçant le long de l'intérieur d'un guide

fermé tel que celui illustré sur la figure 15.

Bien qu'une large diversité de gaz semble être utile à la production de l'effet de soulèvement ou de lévitation sur les EV et aux configurations d'EV, les gaz de numéro atomique élevé tels que le xénon et le mercure se comportent particulièrement

bien. L'action de guidage accrue sur de telles confi-

gurations d'EV et sur les EV simples fonctionne bien à l'intérieur d'enceintes de guidage diélectriques telles que celles illustrées sur les figures 11 à

ainsi que sur des surfaces planes simples.

Les figures 17 et 18 illustrent un dispo-

sitif de guidage réalisé de façon à utiliser un "cous-

sin" de gaz pour maintenir les EV soulevés des sur-

faces de guidage tout en présentant une gorge, ou une structure de guidage analogue à une gouttière ou une auge. Le guide à "gaz", indiqué globalement

en 136, comprend une auge formée dans un bloc diélec-

trique 138 qui peut, par exemple, se présenter sous

la forme d'une céramique.poreuse revêtue d'une glaçure.

Le bloc diélectrique 138 comporte une contre-électrode située sur la face inférieure du bloc et comporte en outre des revêtements de matière résistive 142,

détaillée ci-après dans la partie décrivant la suppres-

sion des charges de surface, le long des parties infé-

rieures et intérieures de l'auge, ou gorge, afin de résister au mouvement des EV le long de la surface ainsi revêtue, vers l'extérieur de la gorge formée par le bloc 138. Le composant guide 136 est raccordé à une conduite 144 de transmission de gaz au moyen d'un raccord 146 qui présente un passage interne 148 par lequel un gaz transmis sélectivement au guide peut arriver au bas du bloc 138 à partir d'une source (non représentée). Le bas ou fond du bloc diélectrique 138 n'est pas revêtu de glaçure à son intersection avec le passage 148 de raccordement afin que le gaz puisse entrer dans la partie intérieure poreuse du bloc. Le revêtement de glaçure et le revêtement de matière résistive 142 sont rayés, ou entaillés, le long du fond de la gorge de forme en V pour permettre au gaz d'émerger de l'intérieur du bloc diélectrique 138. L'ensemble du dispositif est placé sous enceinte pour une commande sélective de l'environnement, et un circuit de pompe à vide est relié à l'enceinte pour éliminer par pompage le gaz émergeant du bloc 138. Par conséquent, le gaz introduit dans le bloc

poreux 138 par l'intermédiaire du raccord 146 émer-

ge le long du fond de la gorge et, en se dispersant vers le haut à travers la gorge, établit un gradient de pression gazeuse. La pression du gaz arrive donc d'une valeur forte à une valeur légère en progressant du fond de la gorge vers le haut. Une cathode pointue 150, telle qu'un fil de cuivre mouillé de mercure, s'étend vers le bas en direction du fond de la gorge, à une courte distance du commencement du revêtement résistif 142, et peut être maintenue de façon que la pointe terminale de la cathode se trouve à peu de distance au-dessus de la matière diélectrique de

la gorge.

En fonctionnement, un signal d'impulsions négatives d'environ 2 kV (ou plus si le bout de la

cathode n'est pas suffisamment effilé) peut être appli-

qué à la cathode 150, tandis que la contre-électrode

est maintenue au potentiel de masse, c'est-à-

dire relativement positive, pour générer des EV au bout de la cathode ainsi que dans la profondeur de la gorge formée par le bloc diélectrique 138, o la pression gazeuse est la plus élevée. Les EV se propa- gent sur la longueur de la gorge, tandis qu'un gaz choisi est introduit à travers la gorge au moyen de

la conduite 144 de communication, et les EV sont soule-

vés dans la couche de gaz juste au-dessus du fond de la gorge, en étant encore attirés vers le bloc diélectrique par la charge, ou force, image de la

matière diélectrique et par le potentiel de la contre-

électrode 140. Le gradient de pression gazeuse en

forme de coin établi par la gorge contient, ou "foca-

lise" l'effet de coussin du gaz pour aider à maintenir les EV dans les limites de la gorge. Cependant, un gradient suffisant doit être établi, même si la gorge devait être remplacée par une surface plate présentant une entaille similaire dans le revêtement de glaçure et dans le revêtement 142 de matière résistive de façon que, compte tenu en outre de l'effet de force image et du potentiel de la contre-électrode, les

EV soient guidés le long du bloc diélectrique, généra-

lement juste au-dessus des entailles des revêtements.

En outre, on appréciera, d'après les explications précédentes portant sur l'effet d'une basse pression gazeuse sur la propagation d'EV au-dessus de surfaces diélectriques, que les EV se soulèveront au-dessus d'une telle surface de guidage sans qu'un gradient

soit présent dans la pression gazeuse.

On décrira à présent les guides optiques.

Un EV se déplaçant à travers une phase purement gazeuse, à basse pression, dans laquelle aucune structure de

guidage RC n'est présente, est accompagné de la forma-

tion d'un sillage ou dard visible. Un faisceau lumineux étroit apparaît, précédant le sillage, et peut être dû à une ionisation du gaz par le sillage. Dans tous les cas, l'EV suit le trajet défini par le sillage

et ce dernier semble suivre la propagation de la lumière.

Un tel effet apparaît également, par exemple, lorsque des EV se déplacent sur une surface de guidage dans

un environnement gazeux, tel qu'un environnement cons-

titué de xénon gazeux. Lorsqu'un EV se propage sur ou le long de la surface, il parcourt une ligne droite si la surface est très propre (les effets de charge de surface se dissipent après la propagation d'un

EV dans un environnement gazeux). La lumière regar-

dant vers l'avant du sillage définit une trajectoire rectiligne suivie par le sillage et donc l'EV. Si cette trajectoire de la lumière est déviée par des objets sur la surface, le sillage est dévié et l'EV

suit le nouveau trajet. Il suffit d'une petite pertur-

bation pour amorcer le changement de trajectoire.

Une fois que le trajet est décrit, il subsiste pour

une utilisation future tant que le sillage persiste.

La figure 19 illustre un guide optique à utiliser dans un environnement gazeux. Une plaque

diélectrique 152 présente un chemin 154 indiqué schéma-

tiquement sur elle, allant de la gauche vers la droite comme vu sur la figure 19. Le chemin 154 peut être une rayure de la surface de la plaque 152 ou une gorge

réelle de guidage ménagée dans la plaque. Une contre-

électrode (non visible), à un potentiel approprié, peut

être placée sur la face inférieure de la matière diélec-

trique 152 afin d'aider à la propagation des EV sur la surface du diélectrique. Une surface réfléchissante 156 est disposée de façon à couper le chemin des EV le long de la plaque diélectrique 152, comme indiqué par un trait discontinu. La surface 156 réfléchit la lumière incidente, apparemment suivant les lois de l'optique, avec, pour résultat, de dévier de la

même manière, comme indiqué, la trajectoire des EV.

Une seconde surface réfléchissante 158 coupe la nou-

velle trajectoire déviée de la lumière et la renvoie dans une nouvelle direction. En conséquence, un EV

suit le trajet de la lumière, indiqué en trait discon-

tinu, en étant guidé par les deux réflecteurs.

Chacun des dispositifs 156 et 158 de ré-

flexion optique est de préférence un réflecteur à surface frontale en matière à constante diélectrique élevée, présentant une bonne réflexion dans le domaine des ultraviolets. L'angle de réflexion détermine dans chaque cas la trajectoire finale des EV. Le changement de direction de la trajectoire de la lumière provoque un changement de direction du sillage et l'EV suit

le sillage, le long du trajet défini par la lumière.

Une pression gazeuse de plusieurs centaines de Pa

peut être utilisée au-dessus de la surface diélectri-

que o les EV se propagent et sont guidés de façon

appropriée. Les réflecteurs 156 et 158 demandent seule-

ment une fraction de millimètre de c6té.

Le système de guidage optique illustré sur la figure 19, ou toute variante de ce système, peut être utilisé avec l'un quelconque des générateurs d'EV possibles et autres composants. En outre, des

réflecteurs optiques tels que les dispositifs réflé-

chissants 156 et 158 peuvent être utilisés avec tout

autre composant. Par exemple, un système optique uti-

lisant des guides tubulaires comme montré sur la figure

15 peut comporter des réflecteurs optiques aux extré-

mités des guides tubulaires.

On décrira à présent les guides LC. En général, lorsqu'un EV approche d'un élément de circuit quelconque, le potentiel de cet élément baisse. Le potentiel abaissé rend l'élément moins attractif pour

l'EV si bien que, s'il existe une direction plus attrac-

tive pour l'EV, on dispose d'une action de direction.

Des éléments inductifs sont particulièrement sujets au changement de potentiel en présence d'un EV et cet effet peut être utilisé dans la production d'un

guide LC (inductance/capacité) pour des EV.

La figure 20 montre une vue éclatée d'une

structure quadripolaire à trois étages pour EV, indi-

quée globalement en 160 et comprenant trois éléments

de guidage 162 séparés mutuellement par deux entre-

toises 164. Chacun des éléments de guidage 162 comprend un cadre extérieur et quatre éléments de pôles 162a, 162b, 162c et 162d s'étendant vers le centre du cadre, mais aboutissant à peu de distance de ce centre pour délimiter une zone centrale de passage. Des EV ou des chaînes d'EV entrent dans la rangée d'éléments de guidage par une extrémité de cette rangé,e, comme

indiqué par une fleche C, généralement dans une direc-

tion normale au plan d'orientation de chacun des élé-

ments de guidage.

Comme illustré, les quatre pôles 162a

à 162d sont agencés par paires mutuellement orthogo-

nales de poles opposés. Il existe une inductance suffi-

sante dans chacun des pôles pour y permettre une baisse de potentiel à l'approche d'un EV. Plus un EV passe près d'un pole donné, plus grande est la baisse de

potentiel. Ainsi, par exemple, un EV approchant davan-

tage du pôle inférieur 162a que du pôle supérieur 162c provoque une plus forte baisse de potentiel dans

le pôle inférieur que dans le pôle opposé supérieur.

11 en résulte que l'EV est davantage attiré vers le pole plus éloigné 162c que vers le pôle plus rapproché 162a. En conséquence, l'EV est soumis à une force résultante l'amenant à monter, tendant à équilibrer les baisses de potentiel dans les deux pôles opposés 162a et 162c. Un résultat similaire apparaît dans les pôles opposés des deux c6tés, 162b et 162d, si l'EV se rapproche davantage de l'un de ces pôles que

de l'autre. Ainsi, une force résultante de rétablisse-

ment tend à rappeler l'EV vers le milieu de la distance entre les deux faces opposées des p6les dans l'une des directions hor.izontale et verticale. Lorsque l'EV dépasse d'une façon quelconque la partie centrale dans une direction ou dans l'autre, il en résulte de nouveau des déséquilibres entre les baisses de

potentiel et l'apparition d'une force de rétablisse-

ment tendant à centrer 'EV entre les pôles. On appré-

ciera que la force résultante de rétablissement est également générée si l'EV s'éloigne en rayonnant du centre du passage entre les faces des pôles dans une direction autre que l'horizontale ou la verticale, entraînant des baisses de potentiel déséquilibrées entre les quatre pôles de manière que des forces de rétablissement possèdent toujours des composantes

verticales et horizontales déterminées par le déséqui-

libre du potentiel entre les quadripôles opposés dans

chacune des deux paires.

Cette force de rétablissement tendant à centrer i'EV dans son passage à travers un élément de guidage donné 162 peut donc être obtenue avec chaque élément de guidage. Dans une rangée de tels éléments

quadripolaires 162 de guidage, les forces de rétablis-

sement sont donc produites sur toute la longueur de la rangée avec, pour résultat, que la rangé d'éléments quadripolaires agit à la manière d'un guide d'EV, tendant à maintenir la trajectoire de l'EV centrée

entre les faces opposées des quatre pôles. Les entre-

toises 164 constituent simplement un dispositif pour

maintenir les quadripôles d'éléments de guidage adja-

cents 162 séparés les uns des autres. L'ensemble de

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la rangée d'éléments de guidage 162 et d'entretoises 164 peut être réalisé sous la forme d'un dispositif feuilleté, des éléments de guidage étant en contact

avec des entretoises adjacentes, par exemple. On appré-

ciera en outre que le guide LC de la figure 20 peut être prolongé sur une longueur quelconque réalisable avec d'autres éléments de guidage 162 et d'autres

entretoises 164.

Un guide LC, tel que celui montré sur la figure 20, peut être réalisé sous diverses formes

et peut utiliser différents nombres de pôles. En prati-

que, les pôles comme illustré sur la figure 20 ressem-

blent à des lignes de retard le long de l'axe d'une paire de pôles opposés. Apres qu'un EV a franchi un jeu de pôles, il apparaît dans ce dernier un rebond

du potentiel suivant la constante de temps du cir-

cuit LC. Les oscillations du potentiel finissent par se calmer. La fonction de synchronisation des éléments de guidage doit être choisie pour convenir au passage d'EV suivants, par exemple. En outre, on appréciera que le guide LC de la figure 20 travaille sans la nécessité de produire des forces spécifiques analogues à des forces image, comme dans le cas d'un diélectrique d'un guide RC, pour corriger la position d'un EV à son passage à travers ce guide, bien que l'on puisse considérer le mécanisme du guide LC comme générant des forces image à une échelle grossière. En fait, les éléments de guidage 162 et les entretoises 164

sont des conducteurs plutôt que des diélectriques.

Le couplage entre l'EV en mouvement et la structure de -guidage 160 impose des limites à la dimension de 1a structure pour une dimension d'EV

donnée, c'est-à-dire pour une charge d'EV donnée.

Si la structure de guidage 160 est trop grande en section transversale, par exemple, elle ne réagit

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pas convenablement pour la commande de 'EV; une structure trop petite ne permet pas d'ajuster l'espace et le temps de passage appropriés pour la trajectoire des EV. Si la structure de guidage 160 est trop petite ou trop grande, son couplage avec un EV donne un mode instable de propagation de i'EV et la destruction de celui-ci et la détérioration de la structure de

guidage. Un facteur pouvant être utilisé dans la con-

ception d'un guide LC 160 tel que celui illustré sur 1o la figure 20 est de considérer lesp8les cmn étant de structure

quart d'onde à la fréquence d'approche de i'EV à guider.

Cette fréquence est déterminée principalement par la vitesse de l'EV et la distance entre l'EV et les éléments directeurs, ou pâles 162a à 162d. Etant donné que le diamètre du guide 160 est lié au coefficient de couplage, il existe une relation mutuelle entre le diamètre du guide et l'écart des éléments 162a à 162d. Dans ce type de guide, les éléments quart d'onde 162a à 162d peuvent être commandés en courant

continu ou à un potentiel fixe sans effets de charge.

Bien qu'il soit possible, en général, de réaliser

un guide LC plus grand ou plus petit qu'il n'est néces-

saire pour convenir aux EV de la dimension particu-

lière à guider et pour réaliser un couplage avec ces EV, la gamme des vitesses de propagation des EV à guider dans un guide LC donné n'est pas d'une largeur arbitraire. On appréciera que plus le nombre d'EV dans une chaine à guider est grand, par exemple, plus grand est le niveau de puissance auquel le dispositif de guidage doit convenir. En général, un EV demandant une section transversale du guide RC de 20 micromètres

exigerait un guide LC légèrement plus grand. L'écarte-

ment entre les électrodes de guidage, ou pôles, tels que 162a à 162d sur la figure 20, serait également

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au voisinage de 20 micromètres. On ne peut pas s'atten-

dre à ce que ces éléments dimensionnés supportent

des puissances très grandes. Bien que des unités mul-

tiples en parallèle puissent être utilisées pour guider un flux d'EV, il peut être plus économique, en utilisa- tion et traitement de matière, d'agrandir la structure des EV pour l'adapter à un guide plus grand. Cette augmentation des dimensions est principalement une

fonction du générateur d'EV ou des circuits de combi-

naison de charge suivant les générateurs lorsque des

générateurs multiples sont utilisés.

Le type de guide LC illustré sur la figure peut faire l'objet de nombreuses modifications géométriques et électriques. Cependant, ce type de

structure est préféré pour des dimensions relative-

ment grandes et une construction par des techniques de feuilletage. Différentes techniques de réalisation sont applicables à des structures plus petites et

en particulier à celles pouvant faire l'objet de procé-

dés par couches. Une vue éclatée d'un guide LC produit par couches est illustrée globalement en 170 sur la

figure 21.

Le guide LC 170 d'EV, du type à structure plane, comprend trois couches de guidage formant un guide supérieur 172 et un guide inférieur 174, ainsi qu'un système de guidage intermédiaire 176 interposé entre les guides supérieur et inférieur. Le guide supérieur 172 comprend deux éléments allongés 178

reliés par des traverses 180, en une réalisation ana-

logue à une échelle. De façon similaire, le guide inférieur comprend des éléments longitudinaux 182 reliés par des éléments transversaux ou traverses 184. Le système de guidage intermédiaire 176 comprend deux éléments allongés 186 de chacun desquels part

une rangée d'ergots, ou pièces polaires, 188.

Les trois éléments de guidage 172 à 176 étant assemblés en une construction feuilletée, les

traverses supérieures et inférieures 180 et 184, respec-

tivement, coopèrent avec les pièces polaires 188 du système intermédiaire pour former un passage analogue à un tunnel à travers la rangée de traverses et de

pièces polaires. Dans une telle construction, le con-

finement latéral du trajet de propagation des EV est

obtenu par les pièces polaires conductrices 188 res-

semblant à des lignes quart d'onde. Le confinement vertical, comme illustré, est réalisé par les traverses et 184 qui se comportent chacune à la manière d'une ligne demi-onde raccourcie. La structure de guidage 170 se comporte en fait comme une forme de

guide d'onde -rainuré ou de structure de retard.

Etant donné que la structure de guidage est électriquement très active et que l'on peut s'attendre à ce qu'elle rayonne fortement, elle peut être entourée de plans conducteurs sur le dessus et sur le dessous pour supprimer le rayonnement. Des écrans ou blindages conducteurs 190 et 192 contre les rayonnements sont illustrés comme étant placés

en formant les couches supérieure et inférieure, res-

pectivement, de la construction feuilletée. Etant donné qu'il n'existe pas de besoin fondamental en une différence de potentiel entre les éléments de guidage 172-176, ceux-ci peuvent être reliés entre eux par leurs bords, mais ils peuvent évidemment être

maintenus isolés les uns des autres au moyen d'entre-

*toises si cela est souhaité. En général, les EV produits en salve par la plupart des générateurs ne

font pas l'objet d'une grande régulation en ce qui concerne leur écartement mutuel, bien que, dans certains cas, on puisse agir sur l'espacement des EV générés. Cependant, les guides LC apportent une certaine synchronisation des EV les parcourant. La vitesse moyenne des EV ou des chaînes d'EV parcourant un guide LC est liée fixement à la fréquence du guide, et l'espacement des EV individuels ou des chaînes d'EV est obligé de tomber en synchro- nisme avec la période de la structure du guide. Le champ électrique périodique résultant, produit dans le guide, tend à grouper le train d'EV à l'intérieur de ce champ par une accélération des EV lents et un

ralentissement des EV rapides.

Lorsque les EV initiaux entrent dans un guide LC, il existe une courte période de temps pendant laquelle le niveau du champ électromagnétique est trop bas pour une forte synchronisation. Lorsque le

niveau s'élève, la synchronisation devient plus effi-

cace. Le facteur "Q", ou coefficient de qualité. du

guide, en tant que cavité, détermine la vitesse d'élé-

vation et d'amortissement. Un facteur Q trop élevé provoque un claquage de la cavité. Il existe un facteur implicite de remplissage optimal pour un guide LC en tant que synchroniseur. Avec un faible remplissage,

la synchronisation n'est pas efficace et avec un rem-

plissage élevé, il existe un risque de claquage et

d'interférence avec la fonction de guidage.

On peut améliorer la synchronisation en couplant plus librement le synchroniseur aux EV que les guides LC des figures 20 et 21, par exemple. Le

couplage libre ou lâche peut être obtenu par l'utili-

sation d'une cavité fendue présentant de petites fentes sur un côté du guide. Le dispositif fonctionne alors

à une fréquence plus basse et possède une bande pas-

sante beaucoup plus large. Une telle structure est

décrite ci-après en tant que source RF.

On décrira à présent les sources superfi-

cielles.

Les figures 22 à 24 sont trois vues d'un générateurs d'EV comprenant une source superficielle

ou source de surface, associée à un élément de guidage.

En général, le guidage d'EV sur ou à proximité de surfaces exige leur couplage à partir de la source,

ou d'un élément antérieur, avec la surface en question.

Dans le cas d'un générateur utilisant des cathodes comme illustré sur les figures 4 à 6, par exemple,

il est possible de placer la source à une courte dis-

tance de la surface de propagation et de réaliser un couplage fonctionnel. Dans l'appareil illustré sur les figures 22 à 24, la source d'EV est intégrée au dispositif de guidage le long duquel les EV doivent

se propager pour améliorer le couplage.

En particulier, l'ensemble générateur et guide est représenté globalement en 200 et comprend une embase diélectrique 202 présentant une gorge 204 de guidage et une cathode superficielle, à structure plane, 206 encastrée dans la gorge de guidage vers l'une de ses extrémités. Une anode/contreélectrode

208 de surface est placée sur le côté opposé de l'em-

base diélectrique 202 par rapport à la gorge 204 et à la cathode 206 et sert à la génération des EV et

à leur propagation le long de la gorge. Un capot supé-

rieur facultatif -210 est représenté sur la figure

24comme étant placé contre la surface à gorge de l'em-

base 202 et il peut être utilisé sans étanchéité,

pourvu que les surfaces soient suffisamment planes.

Pour éviter la collecte de charge dans la rainure de guidage recouverte, le capot 210 est revêtu d'une

matière de dispersion des charges telles que de l'alu-

mine dopée, comme décrit plus eomplètement ci-dessous.

En pratique, l'embase diélectrique 202 peut être une plaque ou un substrat en céramique à base d'oxyde d'aluminium, d'une' épaisseur d'environ 0,25 mm, présentant une gorge de guidage 204 d'une

profondeur et d'une largeur d'environ 0,1 mm chacune.

Les revêtements métalliques pour la cathode 206 et

la contre-électrode 208 peuvent être formés d'un com-

posé de pâte d'argent cuit sur la céramique, par exem- ple. La cathode en argent peut être mouillée de mercure

par application du mercure par une action de frottement.

Sous de telles dimensions, la tension de travail pour produire des EV et les propager le long du trajet 204 de guidage est d'environ 500 volts. L'utilisation

de procédés de traitement à couches minces pour pro-

duire un substrat diélectrique plus fin 202 permet

d'abaisser la tension de travail. Avec de telles techni-

ques à couches, on peut utiliser de l'oxyde d'alumi-

nium pour le diélectrique et du molybdène évaporé pour les électrodes métalliques 206 et 208, tous étant déposés sur un substrat en oxyde d'aluminium. Dans ce cas, on peut encore utiliser du mercure pour la

matière cathodique migratoire, car celui-ci peut mouil-

ler le molybdène par bombardement ionique, suffisam-

ment pour une telle application. Un tel bombardement peut consister en un bombardement direct de la surface de molybdène. En variante, des ions argon peuvent être bombardés de mercure à proximité de la surface

du molybdène, ce qui nettoie cette surface de molyb-

dène pour le mouillage. On peut déposer par évaporation

une petite quantité de nickel sur la surface de molyb-

dène afin de faciliter le nettoyage de la surface par bombardement direct ou indirect d'ions mercure, car le mercure et le molybdène ne possèdent pas une haute solubilité. La combinaison du molybdène et du mercure est préférée à celle de l'argent, ou du cuivre, et du mercure car l'argent et le cuivre sont trop solubles dans le mercure pour être utilisés dans un circuit à couches, du fait qu'ils peuvent être éliminés

rapidement par dissolution.

Etant donné que la source 206 à cathode est en fait intégrée au substrat diélectrique 202

dans la gorge de guidage 204, la cathode est accou-

plée de façon appropriée à celui-ci, c'est-à-dire que le passage d'un EV de la zone cathodique de produc- tion dans et le long de la gorge de guidage a lieu avec une perte minimale d'énergie pour 'EV. De plus, la cathode 206, mouillée par du mercure ou analogue, produit une action d'auto-affftage ou de régénération pour maintenir son bord avant convenablement effilé, bord auquel les EV sont générés. En outre, la cathode 206 est une source étendue ou linéaire, ce qui permet d'élever les cadences de répétition d'impulsions pour produire des EV à des valeurs très supérieures à celles obtenues dans le cas d'une source ponctuelle unique,

car le processus de régénération impliquant une migra-

tion du métal liquide n'a pas lieu nécessairement entre toutes les impulsions dans le cas d'une source étendue comme indiqué ci-dessus. On appréciera que la cathode étendue 206 est identique à la cathode 64, illustrée sur la figure 7, qui est également montée

directement sur une embase céramique 62. Le fonction-

nement de telles cathodes étendues repose sur les effets de franges de champ aux bords des cathodes, lesquelles produisent un effet d'effilement sur la

matière mobile de mouillage de la cathode. En consé-

quence, une ou plusieurs structures relativement effi-

lées sont toujours disponibles pour l'émission de champ qui est à l'origine de la production d'EV et, par conséquent, la tension de travail d'une telle

source est relativement basse.

On décrira à présent la suppression des

charges de surface.

Après qu'un EV a été généré, il peut per-

dre des électrons du fait de la liaison relativement

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faible de ces électrons à l'instant de la formation, ou du fait de certains autres processus tels que le passage de l'EV sur une surface rugueuse. Dans ce dernier cas, en particulier, les électrons perdus peuvent se répartir d'eux-mêmes le long de la surface et produire un effet de champ retardateur sur les EV suivants passant au voisinage de la zone de surface

chargée. On dispose de plusieurs techniques pour éli-

miner cette charge de surface résultante.

Le substrat ou l'embase diélectrique uti-

lisé dans un générateur d'EV ou dans un guide RC, par exemple, soumis A l'accumulation de charge de surface, peut être rendu suffisamment conducteur pour que la charge de surface soit conduite à travers le

substratjusqu'à l'anode ou contre-électrode. La résis-

tivité de l'embase doit être assez basse pour évacuer la charge de surface collectée avant le passage du

prochain EV suivant celui qui a chargé la surface.

Cependant, on ne peut pas abaisser de façon inconsi-

dérée la résistivité de la surface, car 'EV suivant serait détruit par une conductivité excessive vers

l'anode ou contre-électrode.

Pour obtenir le degré souhaité de conducti-

vité de masse du substrat, la matière diélectrique, telle que l'oxyde d'aluminium, peut être revêtue de l'une quelconque des matières résistives communément utilisées pour la fabrication de résistances à couches épaisses, pourvu que la résistance ne descende pas

très au-dessous de l'ordre de 200 ohms par carre.

Un tel revêtement résistif est habituellement composé

d'une fritte de verre renfermant un constituant métalli-

que, et il est appliqué sur la surface par sérigraphie,

puis cuit à une température élevée. Cependant, lors-

qu'une activité intense d'EV apparatt avec l'utilisa-

tion de champs élevés et avec des gradients thermiques

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pouvant être élevés, ces matières à base de verre

tendent à se briser et ne donnent donc pas satisfac-

tion. Dans de tels cas, en particulier, un film d'oxyde d'aluminium dopé avec du chrome, du tungstène ou du molybdène, par exemple, peut être ajouté au composant diélectrique pour former une matière suffisamment conductrice, établissant ainsi le niveau souhaité de conductivité de masse du diélectrique. L'efficacité de ce procédé est améliorée par une diminution

de l'épaisseur du substrat.

Le spectre de photo-émission d'un EV en cours d'extinction est riche en lumière ultraviolette

et en rayons X mous si la perturbation de i'EV provo-

quant l'extinction est forte. Le spectre d'absorption

du photoconducteur produit doit être adapté pour con-

venir à ces produits à haute énergie. Etant donné que la dispersion des électrons et la faible mobilité

des électrons dans le photoconducteur rendent le pro-

cessus photoconducteur plus lent que le passage des EV, l'évacuation de la charge de surface due à i'EV en cours d'extinction apparaft légèrement après le passage de 'EV en un emplacement particulier sur la surface et ne fait donc pas craindre une conduction

de 'EV vers l'anode. En plus de l'émission d'ultra-

violets et de rayons X, une partie de l'émission élec-

tronique d'un EV proche d'une surface excite une fluo-

rescence dans la matière diélectrique et la lumière

fluorescente contribue alors à l'activation du proces-

sus photoconducteur.

Un autre moyen de supprimer la charge de surface par photoconductivité consiste à utiliser ?63947z du carbone sous forme de diamant pour le composant

diélectrique. Cette matière possède une bande inter-

dite d'environ 0,5 aJ et elle peut donc être stimulée pour être amenée en photoconduction. En outre, cette forme de carbone peut être aisément dopée avec du

carbone sous forme de graphite pour accroître la con-

ductivité du substrat.

Une autre technique pour disperser la charge de surface consiste à utiliser une condutivité induite par bombardement. Une telle conductivité est activée par les électrons à grande vitesse provenant

de l'EV et pénétrant une couche diélectrique suffisam-

ment mince pour bombarder l'anode, amenant l'applica-

tion à l'anode de la conductivité du diélectrique.

La conductivité du diélectrique est efficacement augmen-

tée lorsque le flux d'électrons à grande vitesse est transformé en un grand nombre d'électrons à basse vitesse dans le diélectrique. La matière diélectrique

est optimisée de façon appropriée pour un tel proces-

sus en étant suffisamment mince, avec peu de sites

pièges. Les sites pièges peuvent être éliminés initia-

lement par voie thermique ou optique et ils sont éli-

minés par le champ électrique en cours de fonctionne-

ment.

En général, la géométrie du substrat di-

électrique peut influencer l'efficacité pour rendre le substrat conducteur afin de supprimer la charge de surface, comme dans les cas des techniques de

photoconductivité et de conductivité induite par bom-

bardement, par exemple.

On décrira à présent les dispositifs lan-

ceurs. Dans certaines applications ou structures, il est nécessaire ou souhaitable de propager un EV e

à travers un intervalle dans le vide ou dans un envi-

ronnement gazeux. Par exemple, un EV peut être lancé à travers un intervalle séparant une cathode et une anode ou une structure de guidage. Le lancement d'un

EV à travers un intervalle peut s'effectuer par l'ap-

plication d'une tension appropriée pour attirer l'EV d'une région à l'autre. Cependant, une telle tension appliquée peut représenter une perte de puissance

pour le système ou le gain d'énergie, peut être indé-

siré, pour 1'EV. On peut réduire la tension appliquée demandée pour minimiser la perte d'énergie du système en incitant i'EV à quitter la région de cathode et entrer dans une région de contre-électrode, par exemple sans gain d'énergie excessif. Ceci peut être réalisé par propagation de i'EV à travers une région dans laquelle le champ est élevé, à la tension appliquée souhaitée, afin que le champ détache l'EV de la surface le long de laquelle il se déplaçait et à laquelle

il était attaché.

La figure 25 illustre une structure de lanceur, représentée globalement en 216, conçue pour

lancer des EV à travers un intervalle entre un généra-

teur 218 d'EV et un guide d'EV, par exemple 220. Le générateur 218 comprend une embase diélectrique qui est globalement tubulaire, mais qui est fermée à son extrémité avant par une structure conique se terminant par une pointe 222. Une contre-électrode 224 est formée dans l'embase diélectrique par un revêtement de matière conductrice sur la surface intérieure de l'embase,

dans sa zone conique, ce revêtement s'étendant par-

tiellement le long de la partie cylindrique de l'embase.

Une partie de l'extérieur de l'embase diélectrique est revêtue d'une matière conductrice pour former une cathode 226. Celle-ci s'étend le long de la partie cylindrique de l'embase et jusque sur l'extrémité conique de cette dernière, mais elle ne s'étend pas

longitudinalement sur l'embase aussi loin que la contre-

électrode 224. En faisant aboutir la cathode 226 en

deçà de L'extrémité de la pointe conique 222, on main-

tient le bord avant de la cathode, auquel des EV sont formés, relativement près de l'anode 224. De plus,

la cathode tronquée 226 présente une plus grande sur-

face de production d'EV que celle que l'on obtiendrait

si la cathode s'étendait jusqu'au bout 222 de l'embase.

L'effet pelliculaire du champ autour du bord avant

de la cathode 226 à proximité de. l'anode 224 est uti-

lisé dans la production d'EV. La contre-électrode s'étend plus loin vers la gauche à l'intérieur de la partie cylindrique de l'embase que la cathode

qui recouvre la surface extérieure cylindrique de l'em-

base.

L'élément tubulaire 220 de guidage, qui

est globalement réalisé comme le guide tubulaire illus-

tré sur la figure 15, est revêtu, sur sa surface exté-

rieure, d'une matière conductrice pour former une contre-électrode 228 qui s'étend sur la plus grande

partie, mais non la totalité, de la longueur de l'élé-

ment de guidage. La contre-électrode 228 ne s'étend pas jusqu'aux extrémités de l'élément de guidage 220

par crainte d'une propagation des EV sur la contre-

électrode. L'extrémité de l'élément de guidage 220 faisant face au générateur 218 présente une surface

conique intérieure 230 afin que le bout 222 du généra-

teur puisse être placé dans l'extrémité conique de l'élément. de guidage en même temps qu'un espace est maintenu entre les deux corps. L'élément de guidage 220 peut également être réalisé de façon A entourer le générateur 218, pourvu que la contre-électrode 228 soit maintenue en retrait de la zone de la cathode 226.

En fonctionnement, une différence de poten-

tiel appropriée est appliquée entre la cathode 226 et la contre-électrode 224 du générateur 218 pour générer un ou plusieurs EV qui quittent l'extrémité avant de la cathode et se déplacent vers la pointe

222, sous l'influence du champ établi par la diffé-

rence de potentiel. Il est prévu que les EV quittent le générateur 218 et entrent à l'intérieur de l'élément de guidage 220. Ensuite, les EV peuvent se propager le long de l'intérieur de l'élément de guidage 220, sous l'influence, au moins en partie, du champ établi par la contre- électrode 228 de l'élément de guidage,

comme décrit globalement ci-dessus. La géométrie coni-

que de l'extrémité du générateur et le positionnement relatif de la cathode 226 et de la contre-électrode 224 du générateur ont pour résultat de soumettre les EV à un champ important à la pointe 222 du générateur,

amenant les EV à se détacher de l'embase du généra-

teur 218. Les EV sont donc éjectés efficacement de la pointe 222 du générateur à l'entrée de l'élément de guidage 220 et continuent leur chemin, se propageant

à présent sous l'influence de l'élément de guidage.

En pratique, la cathode 226 peut être mouillée de façon appropriée par un métal liquide

conducteur comme décrit précédemment. La contre-

électrode 228 de l'élément de guidage peut être comman-

dée au même potentiel que la contre-électrode 224 du générateur, mais d'autres potentiels peuvent être

utilisés. La tension d'extraction appliquée à la contre-

électrode 228 du guide constitue une partie inhérente du processus de génération, eten l'absence d'une telle tension, le générateur ne produirait pas d'EV de façon efficace. La tension d'extraction est normalement le potentiel de masse lorsque la cathode 226 est placée à une certaine tension négative. Avec une impulsion évoluant négativement, appliquée à la cathode 226 pour générer les EV, la contre-électrode 224 du généra- teur peut être commandée au potentiel de masse. Le métal mobile de mouillage est attiré en un mince anneau à l'extrémité de la cathode 226, au plus près de la pointe 222. Des EV sont générés autour de la zone de la cathode afin que, à une cadence d'impulsions élevée, la production d'EV s'accompagne d'une décharge

d'effluves stable autour de l'extrémité de la cathode.

A titre d'exemple de la réalisation d'une structure de lancement comme illustré sur la figure 25, le corps diélectrique du générateur 218 peut être réalisé en une céramique à l'oxyde d'aluminium ayant une épaisseur de 0,1 mm dans la zone de l'extrémité conique, c'est-à-dire à l'arête de cathode mouillée par un métal, et quelque peu plus forte le long du

corps cylindrique de l'embase pour assurer un meil-

leur support mécanique. La contre-électrode 224 et la cathode 226 peuvent être obtenues par cuisson d'une pâte d'argent recouvrant la surface du diélectrique comme décrit précédemment. L'intérieur et l'extérieur de l'extrémité conique de l'embase 218 sont finement effilés pour élever le champ à la pointe 222 afin de provoquer le détachement d'un EV lorsqu'il approche de cette zone. L'écartement entre la pointe 222 du générateur et la surface intérieure la plus proche de l'élément de guidage 220 peut être de l'ordre de 1 mm ou moins. Avec les dimensions précédentes, un

EV peut être formé et détaché à la pointe 222 du géné-

rateur avec l'application d'une différence de poten-

tiel d'environ 500 volts entre la contre-électrode 224 et la cathode 226 du générateur. Une pression gazeuse de l'ordre de 1,33 Pa soulève les EV de la surface diélectrique de l'embase 218 du générateur et facilite le transfert et la propagation des EV vers la structure 220 de guidage, et permet même à l'impulsion de cathode d'être réduite jusqu'à une valeur aussi basse que 200 volts. Des gaz de haut poids moléculaire, tels que du xénon et du mercure,

sont particulièrement appropriés pour cette fonction.

On appréciera que l'écartement entre l'élé-

ment de guidage 220 et le générateur 218 peut être réglé. Dans une application donnée sous vide ou dans des conditions gazeuses choisies, nécessitant une

opération dans une enceinte hermétique, de tels mouve-

ments peuvent être réalisés par diverses techniques.

Bien qu'un lanceur 218 à symétrie globale-

ment cylindrique soit illustré et décrit ici, on appré-

ciera que la technique du lanceur peut être appliquée à des éléments de génération et de manipulation d'EV de types quelconques. Par exemple, le générateur et le guide de structure plane illustrés sur les figures 22 à 24 peuvent utiliser la technique du lanceur pour franchir un large intervalle jusqu'à un élément de guidage suivant, par exemple en particulier lorsqu'une basse tension est utilisée pour la génération des

EV.

En général, des EV peuvent être formés et lancés à des tensions plus basses si les dimensions des éléments sont diminuées. Pour un fonctionnement à basse tension, il est souhaitable d'utiliser des

procédés d'enduction de films ou de couches pour fabri-

quer les composants. Par exemple, pour construire un lanceur à structure plane, une anode peut être formée par des processus lithographiques, puis enduite de couches de matière diélectrique telles que de

l'oxyde d'aluminium ou du carbone sous forme de diamant.

Après le dépôt de la matière diélectrique, la matière cathodique, habituellement du molybdène, peut être appliquée sur la matière diélectrique, puis l'ensemble

de la cathode peut être moulé par un métal liquide.

Bien qu'un lanceur globalement cylindrique puisse

ne pas être ainsi fabriqué par l'utilisation de techni-

ques à couches, les électrodes peuvent être peintes

pour former un tel lanceur. Avec des dimensions d'envi-

ron 1 micrométre en ce qui concerne l'épaisseur de l'embase diélectrique du générateur, un EV peut être

formé et lancé à une différence de potentiel infé-

rieure à 100 volts entre la cathode et l'anode du générateur.

Bien que les formes préférées de réalisa-

tion d'un lanceur d'EV soient illustrées et décrites ici, il est évident que l'homme de l'art peut réaliser des lanceurs d'EV construits sous diverses autres formes.

On décrira à présent les sélecteurs.

Comme indiqué précédemment, des EV peuvent être générés sous forme de perles dans une chaîne, des chaînes multiples étant produites essentiellement au même instant. Il peut être souhaitable ou nécessaire d'isoler des EV d'une charge totalement choisie pour

les utiliser dans un procédé ou dans un dispositif.

Une action sélectrice peut aider à limiter le nombre de types d'EV utilisables pour produire les effets souhaités. En général, divers EV peuvent être générés et dirigés vers une anode ou un collecteur entourant une arête effilée d'une surface diélectrique. Un champ

d'extraction détache des EV choisis à l'arête diélec-

trique et les propulse vers un élément de guidage ou une autre zone choisie. La tension d'extraction ainsi que la tension de guidage peuvent être aisément

ajustées, en tenant compte de la géométrie du sélec-

teur, pour extraire des EV d'une valeur de charge choisie. Habituellement, environ cinq chaînes d'EV, contenant chacune dix ou douze perles, peuvent être extraites à un instant, le nombre de chaîne d'EV étant proportionné à la géométrie de l'appareil d'extraction. Un sélecteur, à peu près cylindriquement symétrique, est représenté en 236 sur la figure 26

et il comprend un générateur, ou une source, 238 réa-

lisé globalement sous la forme du séparateur montré sur la figure 8. Une embase céramique diélectrique globalement tubulaire 240 présente une extrémité avant conique dont les angles respectifs de conicité des surfaces coniques extérieure et intérieure coopèrent pour former une petite ouverture définie par une arête effilée et circulaire 242. Un revêtement conducteur, tel qu'une pâte d'argent cuite en position, forme une bande de contre-électrode 244 entourant la base extérieure de l'extrémité conique. Une cathode 246 à métal mouillé est disposée à l'intérieur de l'embase diélectrique tubulaire 240, l'extrémité conique de la cathode étant disposée dans la structure conique de l'embase diélectrique et faisant face à l'ouverture définie par l'arête 242. La cathode 246 peut être en cuivre mouillé de mercure, par exemple, comme décrit

précédemment.

Un extracteur 248, sous la forme d'une plaque conductrice présentant une ouverture circulaire 250, est placé en avant de l'arête circulaire 242 de la source, de façon à être centrée sur cette arête

et à peu de distance de celle-ci. Au-delà de l'extrac-

teur 248 se trouve un guide tubulaire 252, par exemple,

comportant un corps diélectrique dont la surface exté-

rieure est re"êtue en partie d'une surface conductrice

pour former une contre-électrode 254.

Si le générateur 238 est mis en oeuvre pour produire des EV sans l'application d'une tension à l'extracteur 248, les EV se déplacent de la zone

de l'extrémité de la cathode vers l'anode 244 en pas-

sant dans le trou de l'extrémité du cône céramique et autour de l'arête effilée 242, vers l'extérieur

du cône et jusqu'à l'anode. Lorsqu'une tension appro-

priée est cependant appliquée à l'extracteur, une

partie choisie des EV se trouvant à l'arête diélectri-

que 242 se détache du diélectrique et est propulsée à travers l'ouverture 250 de l'extracteur et vers l'élément de guidage 252 dans lequel elle se propage

sous l'influence du potentiel appliqué à la contre-

électrode 254 du guide.

Un sélecteur à structure plane est repré-

senté globalement en 260 sur la figure 27 et comprend une embase diélectrique globalement plate 262 ayant

un collet allongé 264. Une source de surface, ou géné-

rateur, globalement du type montré sur la figure 22, est, incorporée dans le sélecteur 260, une cathode

* 266 à structure plane étant logée dans une gorge 268.

Cependant, au lieu d'être positionnée sur le côté opposé de l'embase diélectrique 260, l'anode utilisée dans la génération des EV se présente sous la forme d'un revêtement 270 situé sur le côté d'une seconde gorge 272 qui coupe la première gorge 268 sous un angle aigu pour former une arête effilée 274 d'inter-

section. Lorsqu'une différence de potentiel est appli-

quée uniquement à la cathode 266 et à l'anode 270, des EV se forment à la cathode, qui peut être du type à métal mouillé, se déplacent le long de la gorge 268 jusqu'à son intersection avec la gorge 272, à la suite de quoi les EV contournent l'arête effilée

274 et se dirigent vers l'anode 270.

Deux électrodes d'extraction 276 et 278 sont disposées le long des surfaces extérieures du collet 264 de l'embase 262, sur des côtés opposés de celle-ci et latéralement à la gorge de guidage 268. L'application d'une tension appropriée aux élec- trodes 276 et 278 d'extraction amène des EV choisis à négocier l'arête effilée 274 pour s'en détacher et progresser le long de la gorge de guidage 268 et

à travers la zone délimitée par les électrodes d'extrac-

tion. Comme montré sur la figure 28, une contre-

électrode 280 s'étend au-dessous d'une partie de la gorge de guidage 268 le long du'collet 264 de l'embase diélectrique pour propulser encore les EV choisis le long de la gorge de guidage, au-delà des électrodes

d'extraction 276 et 278.

Comme indiqué précédemment, lorsqu'un

EV progresse le long d'une surface, il est lié à celle-

ci par des forces images. L'amplitude de la force

de liaison dépend dans une certaine mesure de la géo-

métrie de la surface à travers laquelle la force image est établie. Lorsque l'aire utile de la surface est réduite, comme c'est le cas lorsqu'un EV passe au

niveau de l'arête circulaire effilée 242 de la struc-

ture conique du générateur 238 montré sur la figure 26, ou autour de l'arête effilée 274 du sélecteur 260 à structure plane de la figure 27, la force image est alors réduite et l'EV est lié de façon plus lâche et est sujet au détachement sous l'action d'un champ produit au moyen d'une autre électrode à laquelle une tension relativement. positive est appliquée. La

charge négative élevée de i'EV se déplaçant vers l'élec-

trode d'extraction peut momentanément réduire le poten-

tiel entre la cathode et l'extracteur au-dessous du seuil nécessaire pour extraire certaines, quelconques, des chaSnes restantes de perles ou des perles restant dans le groupe à l'arête concernée, et se déplaçant vers l'anode de la source. Apres que la structure

d'EV initial a été extraite et s'est propagée au-

delà du champ extracteur, un EV suivant peut être extrait de la zone de l'arête diélectrique. A titre d'exemple, dans la configuration montrée sur la figure 26, pour une tension négative appliquée de 2 kV sur la cathode, une ouverture définie par l'arête effilée 242 d'environ 50 micromètres, un rayon de câne de taille équivalente et une distance

entre l'ouverture du diélectrique et l'électrode d'ex-

traction d'environ 1 mm, une tension positive d'extrac-

tion d'environ 2 kV est nécessaire pour détacher un

EV. La tension de seuil d'extraction est critique.

Par exemple, lorsqu'une source d'EV de telles dimen-

sions est excitée de façon constante et que les EV sont capturés en totalité par l'anode sur le cône diélectrique, aucune extraction vers l'extracteur n'a lieu àvec une tension d'extraction de 1,9 kV,

mais des EV sont extraits sous une tension d'extrac-

tion positive de 2,0 kV.

Bien que des séparateurs soient représentés sur les figures 24 à 26, comme étant associés à des générateurs d'EV, on peut incorporer des séparateurs pratiquement en un point quelconque d'une ligne de

composants de manipulation d'EV. Par exemple, un sépa-

rateur peut suivre un dispositif de guidage, ou même un autre séparateur. La mise en place de séparateurs d'EV en séquence, ou même en cascade, permet d'extraire des EV ayant une énergie de liaison particulière d'EV

compris dans une large gamme d'énergies de liaison.

On décrira à présent les diviseurs.

D'une façon générale, des opérations impli-

quant un minutage précis ou une synchronisation d'événe-

ments peuvent être commandées par deux signaux de sortie, ou plus, dérivés d'un signal d'entrée. Par exemple, un premier événement peut être divisé en un grand nombre d'événements secondaires. En présence d'une source d'EV produisant un grand nombre de perles d'EV ou de chaîne de perles en une très courte période de temps, il est possible de diviser un tel événement, c'e.-à-dire de diviser une salve d'EV, en deux signaux de propagation d'EV, ou plus. Un appareil destiné

à diviser ainsi les signaux d'EV est appelé un divi-

seur, ou éclateur, et on le réalise d'une façon générale en interrompant un composant de guidage, tel que les dispositifs de guidage RC illustrés sur les figures 11 à 16, un ou plusieurs canaux latéraux de guidage intersectant le canal principal de guidage. Lorsque des EV parcourent le canal principal de guidage et atteignent l'intersection de ce canal principal avec

un canal latéral ou secondaire, certains des EV pénè-

trent dans le canal secondaire, tandis que les autres

continuent de suivre le canal principal. Dans la réali-

sation d'un diviseur, il faut prendre soin de s'assurer que le canal de guidage secondaire coupe le canal principal en une position dans laquelle les EV se

propagent réellement. Par exemple, si le canal prin-

cipal est relativement grand afin que des EV puissent

le suivre en divers emplacements de sa section trans-

versale, il est alors impossible d'établir avec certi-

tude qu'un EV rencontra l'intersection du canal secon-

daire avec le canal principal, suffisamment près de

l'entrée du canal secondaire pour y pénétrer.

Un diviseur, représenté globalement en 290 sur les figures 29 et 30, comprend une embase diélectrique 292 à laquelle est lié un carreau de mosaïque 294. Un second carreau 296 est également lié à l'embase 292. Les carreaux 294 et 296 sont coupes comme illustré et liés à l'embase 292 en étant séparés de façon appropriée pour former un canal de guidage secondaire 298 entre eux. Un seul carreau, globalement rectangulaire tel que vu de dessus sur la figure 29, peut être coupé en deux morceaux pour former le canal 298 une fois que les morceaux sont liés de façon

appropriée à l'embase 292.

Comme décrit précédemment, un angle de ' entre l'arête d'un tel carreau de mosaïque et l'embase 292 formerait un canal vers lequel des EV

seraient attirés et le long duquel ils seraient guidés.

Cependant, la présence d'un chanfrein à 45 forme un canal principal ou primaire 300 à angle aigu lorsque les carreaux 294 et 296 sont liés à l'embase 292,

de la même manière qu'un tel canal est formé par l'6élé-

ment de guidage 110 illustré sur les figures 13 et 14. Une contreélectrode de guidage ou un plan de

masse 302, destiné à participer à la force d'attrac-

tion maintenant les EV à l'intérieur des canaux de guidage, est disposé sur le côté opposé de l'embase 292 par rapport aux carreaux 294 et 296. Les carreaux diélectriques 294, 296 et l'embase 292 peuvent être réalisés en toute matière convenable, telle que de

l'oxyde d'aluminium. De façon similaire, la contre-

électrode 302 peut être formée par toute matière conduc-

trice convenable,.telle que de la pâte d'argent. Le potentiel appliqué à la contre-électrode 302 est choisi en fonction de l'application et des autres niveaux de potentiel utilisés, et il peut être positif ou

à la masse.

Une seconde version d'un diviseur est représentée globalement en 310 sur la figure 31 et comprend une embase diélectrique 312 présentant un canal principal rectiligne 314 de guidage et un canal secondaire 316 de guidage qui en dérive sous un angle aigu. Les canaux 314 et 316 sont des gorges de section transversale rectangulaire, formées dans l'embase 312. Comme montré sur la figure 32, une contre-électrode 318 est placée sur la face de l'embase 312 opposée à celle présentant les canaux 314 et 316 afin de favoriser la propagation des EV le long des canaux, et un capot diélectrique plat 320 est prévu pour être mis en place, le cas échéant, sur la surface supérieure de l'embase afin de fermer les canaux de guidage. Pour assurer que des EV se déplaçant de la gauche vers la droite le long du canal principal 314, comme vu sur la figure 31, sont suffisamment près du c6té du canal principal coupé par le canal secondaire 316, il est nécessaire que la section transversale du canal principal ne soit pas beaucoup plus grande que la dimension moyenne des EV se propageant le long de ce canal, bien qu'il faille que chaque canal soit assez grand pour recevoir la plus grande structure d'EV devant s'y propager

(le canal de guidage à mosaique présentant le chan-

frein 300 sur les figures 29 et 30 convient à toute dimension de structure d'EV en raison de son côté ouvert). Habituellement, pour une chafne de perles d'EV formée à 2 kV, la dimension latérale du canal principal devrait être de 20 micromètres. La limite inférieure pour la largeur d'un canal guidant une seule perle d'EV est d'environ 1 micromètre. Cependant, lorsque des chaînes de perles d'EV formées à 2 kV doivent être propagées ' le long des deux canaux du diviseur 310, la largeur du canal secondaire 316 devrait être d'au moins 20 micromètres et la largeur du canal principal 314 peut être comprise entre 20 micromètres

et 30-35 micrométres.

Les deux diviseurs ou éclateurs 290 et 310 peuvent être utilisés avec divers autres composants

et, par exemple, des EV peuvent être lancés ou propa-

gés dans les canaux principaux 300 et 314 de guidage à partir de l'une quelconque des sources décrites ici. Dans le cas du diviseur 290 des figures 29 et , des EV ou des chaînes de perles d'EV se déplacent le long du sommet du biseau 300 de formation du canal jusqu'à atteindre l'intersection avec le canal secon- daire 298. En ce point, certains des EV ou certaines

des chaînes de perles d'EV passent dans le canal secon-

daire 298 de guidage et la partie restante continue vers la droite, comme vu sur la figure 29, le long du canal principal 300. Le canal secondaire 298 guide

les EV ou les chaînes de perles d'EV s'étant intro-

duits dans le canal le long du coude de ce dernier, comme illustré, afin que deux courants d'EV ou de chaînes de perles d'EV arrivent à l'extrémité de droite du diviseur 290, comme vu sur la figure 29, le long des deux canaux 300 et 298. A partir de ce point, les EV peuvent être manipulés ou exploités par d'autres composants. De façon similaire, des EV ou des chaînes de perles d'EV lancés dans l'extrémité de gauche du canal principal 314 du diviseur 310 des figures 31 et 32 se déplacent le long de ce canal jusqu'à ce que certains des EV ou certaines des chaînes de perles d'EV entrent dans le canal secondaire 316 et soient guidés le long de son coude pour que deux courants

d'EV ou de chaînes de perles d'EV arrivent à l'extré-

mité de droite du diviseur pour être ensuite manipulés

ou exploités.

On peut s'attendre à ce qu'un seul EV parcourant le canal principal de l'un quelconque des diviseurs 290 et 310 illustrés bifurque dans le canal secondaire plus étroit, dans chaque cas. Cependant, il est à noter qu'un courant d'EV ou de chaînes de perles d'EV se divise comme décrit, une partie de la propagation suivant le canal de guidage principal

et la partie restante suivant le canal secondaire.

La déflexion de seulement une partie du courant de propagation d'EV dans un canal secondaire de section transversale inférieure ou égale à celle du canal principal peut être due à un effet d'encombrement d'EV multiples ou de chafnes de perles d'EV multiples à l'intersection des canaux, peutêtre provoqué par la concentration élevée de charge des EV, qui empêche

la totalité du groupe d'EV d'emprunter le trajet secon-

daire. Il s'agit d'une forme d'auto-commutation dans laquelle une structure d'EV ou quelques structures d'EV pénètrent dans le canal secondaire à un instant,

tandis que d'autres continuent le long du trajet prin-

cipal. Dans tous les cas, des diviseurs du type illus-

tré sur les figures 29 à 32 sont efficaces pour pro-

duire des courants multiples de propagation d'EV géné-

rés à partir d'un seul courant provenant d'une seule source. De plus,les arrivées des EV aux extrémités de

sortie des canaux principal et secondaire sont effecti-

vement simultanées, car la différence de longueur des trajectoires entre les canaux principal et secondaire est insignifiante. En conséquence, des EV multiples, générés avec une seule impulsion de signal et arrivant

à la jonction de canaux de guidage principal et secon-

daire, par exemple, peuvent être divisés, certains EV se propageant le long de chaque canal de guidage pour produire des arrivées d'EV, ou des signaux, en deux emplacements. Si les longueurs des trajets des canaux de guidage sont identiques, les EV peuvent arriver aux points extrêmes des canaux simultanément

ou presque simultanément.

Un diviseur à temporisation variable est représenté globalement en 330 sur les figures 33 et 34 pour être utilisé dans la production de deux signaux de propagation d'EV, générés à partir d'une seule salve d'EV, mais arrivant en deux emplacements à des instants spécifiés qui peuvent être essentiellement identiques ou différents. Le diviseur 330 à retard ou temporisation comprend une embase diélectrique 332 à laquelle sont liés trois carreaux diélectriques de mosaïque 334, 336 et 338. Une cathode pointue 340, telle que celle illustrée sur les figures 1 et 2 ou

17, est représentée pour être utilisée dans la généra-

tion d'EV devant se propager le long d'un premier trajet 342 s'étendant le long des intersections de l'embase 332 avec les bords supérieurs (comme vu sur la figure 3) des deux carreaux 334 et 336. Le trajet 342 monte davantage, comme montré sur la figure 33, le long de l'intersection de l'embase 332 avec le bord de gauche du carreau rectangulaire 338, le long de son bord supérieur et vers le bas le long de son

bord de droite.

Le premier carreau 334 se présente sous la forme d'un trapèze qui coopère avec le deuxième carreau, 336, qui est sous la forme d'un triangle, pour former un canal 344 séparant ces deux carreaux ou tuiles et intersectant le trajet principal 342 sous un angle aigu afin de former la branche initiale

d'un trajet de guidage secondaire 346.

Un carreau diélectrique 348 de forme globa-

lement en U, comportant des branches gauche et droite

350 et 352 devant s'étendre le long de la partie infé-

rieure du carreau rectangulaire 338, comme illustré, peut être déplacé et positionné sélectivement, par rapport au carreau rectangulaire.338, comme indiqué

par la double flèche E. Le trajet secondaire 346 conti-

nue vers le bas, comme vu sur la figure 33, le long de l'intersection à 90" (voir figure 34) de l'embase 332 avec le c8té de gauche du carreau 338, jusqu'à ce qu'il atteigne la branche 350. La branche mobile de gauche 350 comporte un bord intérieur inférieur

354 biseauté à 45 , comme montré sur la figure 34.

Par conséquent, le trajet secondaire 346, qui suit l'intersection de l'embase 332 et du bord de gauche du carreau rectangulaire 338 au-dessous du canal 344, est guidé alors par l'intersection de l'embase 332 et du bord biseauté 354 de la branche 350, car les

EV préfèrent l'intersection plus fermée que l'inter-

section à 90' du bord du carreau 338 avec l'embase 332. Par conséquent, le trajet 346 des EV quitte le carreau 338 pour suivre la branche 350. On appréciera que le carreau mobile 348 peut être placé de façon que la branche 350 se trouve à la sortie du canal 344 afin que le trajet secondaire 346 suive la branche

sans suivre d'abord le côté de gauche du carreau 338.

Le trajet secondaire 346 avance jusqu'à la base du carreau 348 de forme en U, puis traverse la base du carreau jusqu'à la branche de droite 352 dont le bord de gauche forme une intersection avec l'embase 332, sous un angle de 90' comme illustré sur la figure 34. Cependant, le bord inférieur de droite du carreau

338 présente un biseau 356 de 45" formant une inter-

section avec l'embase 332. En conséquence, des EV se déplaçant vers le haut, comme montré sur la figure 33, le long de l'intersection de la branche 352 du

carreau avec l'embase 332, parcourent alors l'inter-

section biseautée du carreau 338 avec l'embase et s'éloignent en s'élevant de l'extrémité de la branche

mobile. Comme montré sur la figure 34, une contre-

électrode 358 s'étend au-dessous de l'embase 332 pour établir le potentiel nécessaire à l'amélioration des effets de guidage des trajets 342 et 346 et, lorsque

le diviseur 330 comprend une cathode 340 pour la géné-

ration d'EV, pour établir le potentiel pour cette

génération.

Le bord de droite du carreau rectangulaire 338, comme vu sur la figure 33, comprend deux lanceurs 360 et 362 sous la forme de saillies diélectriques se terminant par des arêtes effilées. Ainsi, des EV se déplaçant le long de l'intersection à 90 de la partie supérieure du bord de droite du carreau 338 avec l'embase 332 sont guidés par l'intersection du lanceur 360 avec l'embase. Cependant, le lanceur 360

présente une section transversale globalement trian-

gulaire, comme montré sur la figure 33, pour former

une arête effilée à l'extrémité de droite de ce lanceur.

L'EV avance jusque sur le substrat plat de l'embase 332 plutôt que de contourner l'angle vif du lanceur 360. Ce mouvement d'avance de l'EV est notablement influencé par la forme exacte de l'arête avant du lanceur 360 qui doit donc être relativement effilée et droite pour éviter le lancement d'EV sous des angles indésirés. Un champ extérieur peut être établi par des électrodes (non représentées) placées sur la droite du lanceur 360 pour une manipulation supplémentaire

des EV.

De façon similaire, le lanceur 362 présente une arête effilée vers son extrémité de droite afin que des EV se déplaçant le long de l'intersection biseautée du bord inférieur droit du carreau 338 avec l'embase 332 bifurquent vers la droite, comme vu sur

la figure 33, pour se déplacer le long de l'inter-

section perpendiculaire entre le lanceur 362 'et l'em-

base, puis pour sortir en passant sur l'embase et en s'éloignant du lanceur. Des EV quittant le lanceur

362 peuvent être ensuite manipulés par un champ exté-

rieur approprié, appliqué au moyen d'électrodes appro-

priées (non représentées).

Le trajet principal 342 est un trajet fixe, c'est-à-dire qu'il présente une longueur de trajectoire unique entre l'intersection de ce trajet et du canal 344, par exemple, et le lanceur 360. Par ailleurs, le trajet secondaire 346 est d'une longueur de trajectoire variable entre l'intersection du canal 344 avec le trajet principal 342 et le second lanceur

362, par exemple. Cette variation de longueur de trajec-

toire est obtenue par un déplacement de l'élément diélectrique 348 de forme en U par rapport au carreau rectangulaire 338, comme indiqué par la double flèche E. Plus l'élément diélectrique 348 est éloigné vers le bas par rapport au carreau 338, comme vu sur la figure 33, plus grande est la longueur 346 du trajet

secondaire (et plus courts sont les tronçons des bran-

ches 350 et 352 en chevauchement avec les c6tés respec-

tifs du carreau 338). En disposant sélectivement l'élé-

ment de guidage diélectrique 348 par rapport au carreau 338, on peut choisir la longueur du trajet 346 et, de cette manière, on peut choisir le temps demandé aux EV pour parcourir le trajet secondaire 346 et arriver au second lanceur 362. Par conséquent, le temps relatif d'arrivée aux deux lanceurs 360 et 362 d'EV générés par une impulsion unique, par exemple, et suivant les deux trajets 342 et 346 peut être choisi par le positionnement de l'élément diélectrique 348

de guidage.

La dimension. de 10 mm indiquée sur la

figure 33 montre une échelle habituelle pour un divi-

seur variable. On appréciera que des différences de

longueurs des trajets de l'ordre d'un dixième de milli-

mètre ou moins peuvent être aisément obtenues par l'utilisation d'un diviseur variable de la dimension indiquée. Tous moyens appropriés peuvent être utilisés pour déplacer et positionner sélectivement l'élément

de guidage mobile 348, y compris un tringlage mécani-

que, par exemple. Si cela est nécessaire, lorsque

l'ajustement est effectué manuellement, on peut uti-

liser, pour obtenir la sensibilité souhaitée de la

commande, une forme de micromanipulateur ou de dispo-

sitif de translation, tel qu'un système à leviers et/ou à engrenages présentant une démultiplication

mécanique appropriée.

On appréciera que les trajets de guidage 342 et 346 peuvent être modifiés de façon appropriée

pour toute application. En outre, il n'est pas néces-

saire que les trajets s'étendent jusqu'aux lanceurs

360 et 362, mais ils peuvent se poursuivre vers d'au-

tres trajets de guidage, par exemple, ou d'autres

composants, selon ce qui est approprié.

Par exemple, une version d'un diviseur A temporisation ou retard variable est représentée globalement en 370 sur la figure 35. La réalisation et le fonctionnement du diviseur 370 sont similaires à ceux du diviseur 330 et il est inutile de les décrire

plus en détail, hormis en ce qui concerne les diffé-

rences entre les deux formes de réalisation. Par exem-

ple, le trajet fixe 372 de guidage peut être le même que le trajet fixe 342 de guidage de la figure 33, mais le trajet variable 374 de guidage établi par le diviseur 370 est ajusté au moyen d'un élément mobile 376 de guidage (comme indiqué par la double flèche F) qui s'étend plus loin vers la droite, comme vu sur la figure 35, et aboutit dans un lanceur 378 qui expulse les EV le long d'une ligne dirigée vers un point d'intersection, G, avec le premier trajet 372 de guidage. Ainsi, on peut amener des EV à atteindre le point G à partir de deux directions différentes, au même instant, ou à des instants différents choisis,

suivant la position de l'élément mobile 376 de guidage.

Des plaques témoins, ou d'autres dispositifs de détec-

tion d'EV, tels que des écrans luminescents, 380 et

382, peuvent être places pour recevoir les EV se dépla-

çant le long des trajets principal et secondaire 372

et 374, respectivement. De plus, des anodes ou contre-

électrodes appropriées peuvent être utilisées pour améliorer ou pour suivre le mouvement des EV à partir

des lanceurs.

En général, la dimension transversaledu canal secondaire d'un diviseur peut être plus grande, plus petite ou égale à celle du canal principal. Si le canal secondaire est d'une section transversale très supérieure A celle du canal principal, la totalité de la propagation

des EV peut suivre ce canal secondaire. Le canal secon-

daire peut intersecter le canal principal sous un

angle aigu quelconque pouvant s'élever jusqu'à 90".

Les canaux peuvent se ramifier mutuellement en diverses configurations, par exemple pour former un "Y" ou "T". Pour de tels exemples, les deux branches peuvent être des canaux équivalents. En outre, des trajets secondaires multiples peuvent être utilisés afin qu'il soit possible de former un nombre quelconque de signaux de sortie à partir d'un seul signal d'EV d'entrée

provenant d'une seule source, par exemple. On appré-

ciera qu'il est également possible de réaliser des

diviseurs sous des formes différentes de celles illus-

trées sur les figures 29 à 35. Par exemple, on peut réaliser des diviseurs en utilisant des composants

de guidage globalement tubulaires, comme décrit précé-

demment. On décrira à présent les commutateurs

de déflexion.

Comme on l'a noté, non seulement des EV

ou des chaînes d'EV peuvent se propager dans des direc-

tions choisies par l'utilisation de composants de guidage, mais les composants de guidage peuvent aussi comprendre des coudes placés dans les chemins de guidage

pour modifier sélectivement la direction de propagation.

Les composants de guidage influencent la direction de propagation des EV du fait de l'attraction que les EV subissent vers les surfaces diélectriques de guidage, laquelle attraction est provoquée par des forces de charge image sur les EV, ainsi que par les champs établis par des contre-électrodes attirant

encore les EV vers les surfaces diélectriques de gui-

dage. La direction de propagation des EV et des chaînes de perles d'EV peut également être influencée par

l'utilisation de champs électriques transversaux agis-

sant sur la charge électrique des entités EV pour

les dévier vers de nouvelles directions choisies.

L'amplitude de la déflexion dépend de l'amplitude du champ déflecteur ainsi que de la période de temps

sur laquelle le champ est appliqué à l'entité EV.

De plus, le champ déflecteur peut être établi ou sup-

primé, ou réglé à des puissances variables pour dévier sélectivement différentes quantités d'EV, ou aucun

EV, lorsque ces derniers traversent une zone parti-

culière. Il est évident qu'un effet bilatéral est présent et que le mécanisme de déflexion, quelle que

soit la forme qu'il peut prendre, peut subir une réac-

tion indésirable provenant d'une contre-tension provo-

quée par le passage d'EV.

Lorsque des EV parcourent les trajets de guidage, tels que ceux établis par les gorges de

guidage décrites précédemment, par exemple, la trajec-

toire de propagation des EV est très stable, non seule-

ment du fait du puits de potentiel que les EV parcou-

rent par suite de la présence de la charge image di-

électrique et du champ de contre-électrode, mais aussi du fait des limites des parois transversales établies

par la gorge diélectrique dans deux directions trans-

versales ou plus. Pour qu'un EV, parcourant un canal de guidage, puisse être dévié latéralement par un

champ appliqué, vers une nouvelle direction de propa-

gation, les contraintes de guidage dans la direction de la déflexion doivent être suffisamment basses pour permettre la déflexion sous l'influence d'un champ déflecteur. Pour le moins, la zone dans laquelle la déflexion doit avoir lieu doit être exempte de toute paroi de canal de guidage qui gênerait la déflexion transversale de l'EV. En général, un EV se déplaçant

le long d'un canal de guidage et subissant une trajec-

toire de propagation très stable doit être exposé à une trajectoire relativement instable dans la zone de la déflexion; après que la déflexion souhaitée s'est produite, 'EV peut de nouveau entrer dans un - chemin de propagation de stabilité relativement élevée le long d'un canal. de guidage, par exemple. Lorsque l'on a le choix, l'EV peut suivre l'un de deux, ou plus, chemins de propagation, utilisables après la

déflexion, suivant l'application d'un champ de dé-

flexion. Un dispositif qui est donc utilisé pour modi-

fier sélectivement la direction de propagation d'un

EV ou d'une chaîne d'EV, par exemple, est un commuta-teur de déflexion.

Les figures 36 à 38 sont des vues de dessus, de côté et en bout, respectivement, d'un commutateur

de déflexion représenté globalement en 390. Le commuta-

teur 390 de déflexion d'EV est un commutateur uni-

polaire à deux directions, réalisé au moyen d'une embase diélectrique 392 présentant un seul canal 394 de guidage d'entrée et des premier et second canaux 396 et 398 de guidage de sortie, respectivement. Les

canaux d'entrée et de sortie 394-398, qui sont repré-

sentés comme étant parallèles entre eux, mais qui peuvent être disposés de façon à former pratiquement n'importe quel angle entre eux, sont reliés par une zone 400 de transition ou de déflexion qui présente la même profondeur que les canaux de guidage, mais qui est globalement élargi. Une contre-électrode 402 de guidage s'étend au-dessous du canal d'entrée 394 et des contre-électrodes 404 et 406 de guidage s'éten-

dent au-dessous des canaux de sortie 396 et 398, res-

pectivement, pour l'application de tensions appro-

priées afin d'améliorer la propagation des EV le long

des trajets de guidage respectifs.

Deux électrodes de déflexion 408 et 410

sont également placées sur le c6te inférieur de l'em-

base 392, en opposition aux canaux de guidage 394-

398 et à la zone de transition 400, les électrodes

déflectrices s'étendant latéralement à partir de posi-

tions situées partiellement au-dessous de la zone de transition, vers l'extérieur, pour constituer des électrodes de surface relativement étendues. Ainsi,

un EV entrant dans la zone de transition 400 en pro-

venance du canal d'entrée 394 de guidage peut être dévié vers la gauche (comme considéré à partir du

point de vue de l'EV entrant dans la zone de transi-

tion) par l'application d'une charge positive à l'élec-

trode déflectrice 408 de gauche et/ou d'une charge

négative à l'électrode déflectrice de droite 410.

De cette manière, la trajectoire de propagation de l'EV est déviée à partir de la trajectoire globalement en ligne droite imposée à l'intérieur du canal de guidage d'entrée 394.- Par l'application appropriée d'une charge à l'électrode déflectrice 408 et/ou à l'électrode

déflectrice 410, on peut dévier le trajet de l'EV afin que l'EV en-

tre dans le premier canal de guidage de sortie, ou canal de gauche 396, le long duquel 'EV peut continuer

à se propager. En variante, une charge peut être impo-

sée à l'une des plaques déflectrices 408 et 410, ou aux deux, pour dévier le trajet de propagation d'un EV émergeant du canal d'entrée 394 afin que 'EV entre dans le second canal de sortie ou canal de droite

* 398, le long duquel 'EV peut continuer de se propager.

Le commutateur de déflexion agit en permet-

tant à un EV de passer d'un trajet de stabilité relati- vement élevée, dans le canal de guidage d'entrée, dans une zone d'instabilité relative à l'intérieur de laquelle le trajet peut être dévié sélectivement par l'application d'un champ déflecteur, à la suite de quoi 'EV peut entrer dans un canal de guidage de sortie établissant un autre trajet de propagation de stabilité relativement élevée. La transition du canal de guidage d'entrée vers la zone de transition devrait être réalisée d'une manière n'établissant pas de phénomènes transitoires dans la trajectoire des

EV, car, autrement, il pourrait en résulter une commu-

tation erronée. Une réaction partant de l'EV défléchi peut être utilisée pour annihiler totalement les effets d'une charge ou d'un couplage d'entrée. Par exemple, une électrode quelconque placée à proximité capte la tension de réaction au passage d'un EV; le signal de réaction peut être transmis à une plaque déflectrice

par l'intermédiaire d'un couplage approprié par inver-

seur de phase, à amplitude variable. L'homme de l'art

reconnait ici un montage symétrique ou push-pull.

Par une inversion des conducteurs, ce montage peut être utilisé pour établir un couplage croisé. Une telle électrode 412 de réaction est représentée comme

étant placée sur le dessus de l'embase 392, à proxi-

mité immédiate du canal de sortie de gauche 396, et connectée par un conducteur approprié à un circuit

de couplage 413 dont la sortie est connectée à l'élec-

trode de déflexion 408 du côté de gauche. Une électrode similaire 414 de réaction est placée sur le dessus de l'embase à proximité immédiate du canal de sortie de droite 398 et est connectée à un circuit de couplage 415 dont la sortie est connectée à l'électrode de déflexion 410 du coté de droite. De cette manière, une réaction dégénérative ou régénérative peut être réalisée pour produire un processus de commutation

stable ou instable, c'est-à-dire bistable, respective-

ment. D'autres effets connus de réaction peuvent être obtenus avec un circuit de réaction différent pour chaque effet. De façon similaire, on peut incorporer des filtres dans le circuit de réaction pour limiter

la commutation des EV à un canal de sortie en fonc-

tion d'une amplitude de chage ou d'autres paramètres, par exemple. Il est très avantageux que le circuit de réaction utilise des composants électromagnétiques travaillant au voisinage de la vitesse de la lumière

pour circonvenir aux retards qui entraîneraient autre-

ment une réponse faible auxtransitoires.Des composants classiques, résistances, condensateurs et inductances, travaillent généralement bien avec des EV se déplaçant

à environ 0,1 fois la vitesse de la lumière.

Le commutateur de déflexion 390 illustré sur les figures 36 à 38 peut être réalisé par formation des trajets de guidage et de la zone de transition par attaque chimique dans de la silice fondue, avec utilisation de techniques photolithographiques, par

exemple. Les dépôts conducteurs pour électrodes peu-

vent être réalisés par des procédés d'évaporation sous vide ou de projection. La profondeur et la largeur des canaux de guidage d'entrée et de sortie devraient être d'environ 0,05 mm pour un fonctionnement avec

des EV générés à environ 1 kV. Les tensions de dé-

flexion appliquées aux électrodes déflectrices peuvent être comprises entre quelques dizaines de volts et quelques dizaines de kilovolts, suivant le degré de

stabilité du trajet des EV traversant la zone de tran-

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sition, ou de déflexion. Le degré de stabilité du trajet des EV dans la zone de transition dépend de la forme et de la longueur de cette zone de transition

ainsi que des configurations des contre-électrodes.

Pour optimiser la sensibilité de déflexion d'un commutateur, le trajet de propagation des EV devrait être plus instable vers le milieu de la zone de transition. Par exemple, le commutateur 390 de déflexion comporte une partie de guidage de transition 400 avec des parois latérales 416 qui coupent les parois du canal d'entrée de guidage à angle droit pour définir une extrémité abrupte du canal de guidage d'entrée 394. Cette transition mécanique abrupte exige des tensions de déflexion élevées pour commander et dévier sélectivement les EV à l'intérieur de la zone

de transition, car les EV peuvent simplement se blo-

quer sur l'une des parois latérales de la zone de guidage de transition 400, opposée à la direction de déflexion souhaitée. En conséquence, une tension élevée de déflexion serait nécessaire pour commuter un EV à travers la section de guidage de transition

400 vers la paroi opposée.

La transition du canal d'entrée 394 vers la zone de guidage de déflexion 400 peut être rendue plus progressive, et la sensibilité de déflexion du dispositif peut être augmentée par une configuration

particulière des électrodes, y compris la contre-

électrode de guidage d'entrée 402. Par exemple, comme illustré, la contreélectrode de guidage d'entrée 402 n'aboutit pas à l'intersection du canal de guidage

d'entrée 394 avec la section de transition intermé-

diaire 400, mais se prolonge plutôt dans une partie effilée 418 s'étendant partiellement sous la section

intermédiaire. En conséquence, les électrodes déflec-

trices 408 et 410 sont tronquées de façon à être paral-

lèles à la partie effilée 418 de la contre-électrode

d'entrée 402. Une telle technique de transition élec-

trique permet à un EV de passer du canal de guidage d'en-

trée 394 dans la partie de guidage intermédiaire 400 avec peu de perturbation, c'est-à-dire sans changement notable du trajet de propagation en l'absence d'un champ déflecteur, ce qui favorise une haute sensibilité de déflexion. En l'absence de l'utilisation d'une contreélectrode en général, le trajet de propagation

des EV ne peut pas être aisément prévu.

Comme illustré, la zone intermédiaire 400 forme une paroi 420 en forme de V peu profond entre les premier et second canaux de guidage de sortie 396 et 398, respectivement. La forme de cette partie 420 de la paroi latérale de la section de guidage intermédiaire est relativement sans effet dans la maîtrise de la stabilité des trajectoires des EV à

l'intérieur de la zone intermédiaire.

En variante, un EV peut être introduit dans la section de transition intermédiaire pour être dévié avec peu de perturbation par l'utilisation d'une conception mécanique établissant une transition progressive de l'EV de l'influence du canal de guidage

d'entrée jusqu'à la zone de guidage intermédiaire.

Par exemple, un tel commutateur de déflexion peut présenter une gorge de guidage d'entrée qui s'effile dans la direction de l'épaisseur, ou la profondeur, conjointement à une contre-électrode de guidage d'entrée qui peut s'achever de façon relativement abrupte et peut même être coupée d'équerre, par exemple. Par

exemple, une surface supérieure effilée 422 au voisi-

nage du canal d'entrée 394 est représentée en trait discontinu sur la figure 37 à titre d'illustration d'une telle conception mécanique. Le canal de guidage d'entrée perd progressivement de son efficacité dans le guidage de l'EV pendant que ce dernier progresse

vers la zone de déflexion, négociant ainsi une transi-

tion entre les deux zones avec peu de perturbation de la trajectoire de propagation de 'EV en l'absence d'un champ déflecteur, et présentant de nouveau une sensibilité à la déflexion relativement élevée. On appréciera que des techniques d'attaque chimique donnent généralement des arêtes effilées plutôt que des bords abrupts, coupés d'équerre, aux extrémités des surfaces. Cette forme effilée obtenue naturellement par attaque chimique peut être exagérée pour donner la pente telle que celle illustrée en 422 sur la figure 37. Une technique permettant d'obtenir une plus grande stabilité à l'encontre de la collecte de charge consiste à utiliser un revêtement à faible résistance pour les électrodes déflectrices et à placer ces électrodes sur la surface supérieure, à l'intérieur

de la zone de transition 400 plutôt que sous la zone.

Ainsi, la trajectoire des EV croise d'une façon géné-

rale une électrode déflectrice. L'utilisation de ce procédé de déflexion empêche l'établissement d'une

charge dans le diélectrique.

On décrira à présent un oscilloscope à

EV.

Un EV ou une chaîne de perles d'EV parcou-

rant une surface sous vide peut se déplacer d'une

manière erratique du fait de champs locaux et de pertur-

bations superficielles. Ce mouvement s'accompagne de l'éjection d'électrons de l'EV, de sorte que sa trajectoire est visible lorsqu'elle est observée au moyen d'un système de formation d'image par électrons ou de l'impact des électrons éjectés contre un

luminophore voisin qui produit de la lumière visible.

En utilisant des structures de formation de champs,

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telles que des électrodes de déflexion, pour appliquer des champs électriques pour la commande de la trajectoire d'un EV, la trajectoire, et donc son image optique, peuvent être établies comme décrivant la fonction de variation dans le temps de la tension appliquée, assumant ainsi les fonctions d'un oscilloscope. Ceci peut être réalisé efficacement par une extension de

la qualité des procédés de stabilisation et de dé-

flexion du commutateur 390 d'EV des figures 36 à 38.

Un oscilloscope à EV, du type à structure plane, est illustré globalement en 424 sur la figure 39 et comprend un substrat, ou une embase, diélectrique 426 présentant un canal d'entrée 428 de guidage des EV débouchant sur une zone plate de transition, ou de déflexion, 430 correspondant approximativement à la zone de transition 400 du commutateur de déflexion

390 de la figure 36. Une contre-électrode 432 de gui-

dage s'étend au-dessous de la gorge 428 de guidage, mais se termine par une partie effilée et prolongée

située sous la zone 430 de déflexion comme illustré.

La paroi avant 434 de la zone de déflexion 430 est disposée de façon à former un angle de 90 par rapport au canal d'entrée 428. Par conséquent, la combinaison

formée par la contre-électrode effilée 432 et la struc-

ture de la paroi 434 de la zone de déflexion par rap-

port au canal d'entrée 428 élève au maximum la stabi-

lité des EV ou des chaines d'EV entrant dans la zone de déflexion en provenance du canal d'entrée, comme décrit précédemment en liaison avec le commutateur

de déflexion 390.

Deux électrodes déflectrices 436 et 438 sont prévues sur la face inférieure du substrat 426, comme illustré, pour appliquer sélectlvement un signal destiné à agir sur des EV parcourant une partie choisie, la zone active représentée par la ligne H en trait mixte, de la zone de transition 430. La totalité de la surface intérieure de la région de transition 430

peut être revêtue d'une matière résistive pour suppri-

mer la charge de surface et se comporter comme un élément d'arrêt pour la ligne de transmission appli-

quant le signal de déflexion aux électrodes déflec-

trices 436 et 438. La surface inférieure de la zone de déflexion 430 doit être lisse afin d'éviter les structures locales imprévues qui pourraient dévier un EV. L'EV, ou la chaîne d'EV, se propage et sort de la zone active H et de la zone de déflexion 430, en général, et peut finalement être capté par

une anode collectrice (non représentée).

La figure 40 est une vue en bout de l'oscil-

loscope 424 à EV, montrant l'addition d'un écran lumi-

nescent 440. L'écran 440 est destiné à être placé sur au moins la zone active H. mais peut s'étendre sur la totalité de la zone de transition 430 ou même sur la totalité du substrat 426 comme illustré. Des électrons émis par 'EV ou la chaîne d'EV se déplaçant

sous l'influence du champ déflecteur appliqué inter-

agissent avec le luminophore 440 pour émettre de la lumière. Un microscope optique 442 est placé de façon à recevoir la lumière émise par le luminophore 440 à des fins d'agrandissement et d'observation. Une caméra de télévision à amplification de luminance peut également être utilisée dans cette configuration à la place du microscope optique. L'agrandissement pour

le système de visualisation, qu'il s'agisse d'un micros-

cope ou d'une caméra de télévision, devrait être suffi-

sant pour montrer un objet de plusieurs micromètres,

c'est-à-dire la dimension approximative d'un EV. L'uti-

lisation d'un moniteur de télévision pour visualiser l'activité de l'oscilloscope apporte à la fois une

plus grande sensibilité et une aptitude aisée à l'enre-

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gistrement. De plus, une caméra à électrons, décrite ci-après, peut être utilisée pour l'observation directe d'un EV se déplaçant sur la zone de transition 430,

ou même dans l'espace.

Toute source d'EV compatible avec un lan-

cement dans des guides peut être utilisée avec l'oscil-

loscope à EV 424. Si cela est approprié, on peut égale-

ment utiliser un séparateur ou sélecteur pour produire l'EV ou la chaîne d'EV souhaité entrant dans le canal de guidage 428 de l'oscilloscope. Habituellement, la tension de formation et de lancement utilisée pour l'obtention d'EV pour l'oscilloscope 424 peut être comprise entre 200 volts et 2 kV suivant la dimension des structures utilisées. De même que dans le cas du commutateur 390 de déflexion des figures 36 à 38, la conception du canal de guidage 428 (par exemple sa longueur) et de la contre-électrode 432, et la zone de déflexion 430 doivent être telles que l'on

obtienne un EV stabilisé, lancé dans la zone de dé-

flexion 430 sans se bloquer sur les parois latérales

de cette zone de déflexion. L'oscilloscope 424 fonc-

tionne efficacement, en partie, à la manière d'un commutateur de type analogique, avec de nombreux états de sortie qui sont déterminés par la tension appliquée

aux électrodes déflectrices 436 et 438.

La vitesse de l'EV sortant du canal de guidage 428 et franchissant la zone de déflexion 430, associée à l'agrandissement de l'image obtenu par le microscope optique, le système de télévision ou la caméra à électrons, par exemple, représentent le rythme de balayage horizontal de l'oscilloscope 424, tandis que le champ électrique appliqué orthogonalement

à ce mouvement, par l'utilisation des électrodes déflec-

trices 436 et 438, affiche l'axe vertical. Le mouvement

résultant des EV n'est pas une fonction vraie du poten-

?639472

tiel appliqué aux électrodes déflectrices 436 et 438,

mais plutÈt une intégrale de la fonction.

La synchronisation de la trace d'EV avec

l'événement électrique en cours d'analyse par l'uti-

lisation de l'oscilloscope 424 peut être obtenue par

la génération des EV légèrement avant que l'événe-

ment soit à afficher, comme cela est habituel en oscil-

lographie. La sensibilité et la vitesse de balayage de l'oscilloscope 424 peuvent être modifiées par une

modification de la géométrie de l'ensemble du disposi-

tif ou, au moins, par l'observation d'une plus longue course d'EV dans une zone active étendue H pendant des temps de balayage plus longs. Habituellement, la distance entre les points les plus proches des deux électrodes déflectrices 436 et 438 peut être de l'ordre d'environ 1 mm, et on peut utiliser.des

fréquences de l'ordre de 100 GHz pour le signal appli-

qué. La gamme de tensions de l'affichage est déterminée par le choix d'un affaiblissement particulier pour le signal avant qu'il soit appliqué aux électrodes

déflectrices 436 et 438. En raison de la faible dimen-

sion de 'EV et de sa vitesse relativement élevée,

la bande passante d'un oscilloscope à EV est relative-

ment large. Des formes d'ondes d'événements simples peuvent être analysées lorsque les temps de transition sont de l'ordre de 0,1 picoseconde. Un tel oscilloscope rapide constitue un outil important pour l'analyse des effets à grande vitesse obtenus avec l'utilisation d'EV. Pour des bandes passantes aussi larges, comme

cela est possible avec le "picoscope", il est néces-

saire de compenser les éléments d'affaiblissement utilisés dans le circuit d'entrée du signal connecté aux électrodes déflectrices 436 et 438. L'utilisation

de microstructures dans la réalisation de l'oscillos-

cope à EV évite des retards de signaux excessifs.

?639472

L'oscilloscope 424 et tout circuit associé devraient travailler aussi prés que possible de l'événement électrique mesuré afin d'empêcher les dispersions dans les lignes de transmission de couplage. Pour une grande part du travail du domaine d'un oscilloscope à EV, cet oscilloscope peut être en fait encastré dans la zone générant le signal. Le picoscope devient essentiellement un "oscilloscope sur puce", et il peut être considéré pratiquement comme étant à jeter

après usage.

87 ?639472

On décrira à présent la caméra à électrons.

Comme indiqué précédemment, une caméra à électrons peut être utilisée pour la visualisation des émissions

d'électrons à partir d'EV se déplaçant sur un oscil-

loscope à EV, tel que le picoscope 424 des figures 39 et 40. Une telle caméra à électrons est montrée globalement en 450 sur les figures 41 et 42. La caméra

450 comprend un corps métallique 452 qui sert de blinda-

ge électrique contre les champs parasites risquant autrement d'affecter la manipulation de la charge à l'intérieur du corps. Une ouverture de sténopé 454 est prévue en tant qu'entrée dans le corps 452

pour permettre à des électrons, des ions, des parti-

cules neutres ou des photons d'entrer dans le corps tout en arrêtant aussi les charges parasites en faisant écran à celles-ci, par exemple. Une échelle habituelle pour la caméra 452 est indiquée par la cote de mm montrée sur la figure 42. Une dimension latérale

actuelle pour l'ouverture 454 est d'environ 50 micro-

mètres.

Deux plaques déflectrices 456 et 458 sont disposées à l'intérieur du corps 452 afin que des particules chargées entrant par l'ouverture 454 soient

globalement dirigées entre les plaques déflectrices.

Des bornes 460 et 464 partent des plaques déflectrices 456 et 458, respectivement, à travers la paroi du corps 452 et en sont isolées par des manchons isolants

462 et 466, respectivement. Un ensemble 468 à multi-

plicateur électronique de canal et écran luminescent (CEM) est placé en travers de l'extrémité du corps 452 opposée à l'ouverture 454. Les particules chargées heurtent l'ensemble CEM qui produit un effet en cascade pour donner un impact de charge amplifié sur l'écran, lequel luit pour indiquer optiquement l'impac. initial

sur le CEM à l'emplacement opposé à la lueur sur l'écran.

?639472

La construction et le fonctionnement d'un tel ensemble CEM et écran luminescent 468 sont connus et il est

inutile de les décrire plus en détail.

Le corps 452 est ouvert à l'écran lumines-

cent, hormis l'addition possible d'un film conducteur pour compléter le blindage formé par le corps, mais sans affecter l'émergence de la lumière de l'écran

luminescent devant être vu de l'extérieur du corps.

Bien que cela n'apparaisse pas sur les dessins, l'en-

semble à CEM et écran luminescent 468 comporte des fils de connexion appropriés au moyen desquels des

tensions choisies peuvent lui être appliquées indépen-

damment du potentiel auquel le corps 452 peut être placé, et au moyen desquels une différence de potentiel

peut être établie entre le CEM et l'écran luminescent.

Habituellement, la différence de potentiel entre le CEM et l'écran luminescent est de 5 kV, tandis que l'on fait varier de façon indépendante le gain du multiplicateur CEM en réglant son potentiel. En général, les divers composants de la caméra 450, y compris le boîtier 452, peuvent être placés à l'une ou l'autre des polarités et à un potentiel quelconque, s'élevant

au moins à 5 kV.

En plus de pouvoir appliquer diverses ten-

sions au corps 452, à l'ensemble à CEM et écran lumines-

cent 468 et aux électrodes 456 et 458, on peut également monter la caméra 450 afin qu'elle effectue un mouvement choisi et occupe une position choisie par rapport

à tout objet devant être examiné au moyen de la caméra.

Ainsi, par exemple, il peut être approprié de déplacer la caméra longitudinalement et/ou latéralement, ou

de la faire tourner sur l'un quelconque de ses axes.

Des particules chargées, telles que des électrons, entrant par l'ouverture 454 peuvent frapper

le multiplicateur électronique 468 en un point quelcon-

89 ?639472

que de.celui-ci, avec, pour résultat, la production d'un point lumineux sur l'écran luminescent, lequel point peut être vu comme étant une indication d'un certain événement. Les plaques déflectrices 456 et 458 sont destinées. à être utilisées dans une analyse de charge ou d'énergie, par exemple, ou dans d'autres mesures. Des procédés à potentiel retardateur, utilisant la tension appliquée au multiplicateur CEM, par exemple,

peuvent également être utilisés dans les analyses.

De telles techniques d'analyse sont connues et il

est inutile de les décrire en détail.

La caméra 450 à sténopé possède diverses

applications en association avec des EV, par exemple.

Sur la figure 41, une source 470 d'EV et une anode 472 sont placées en avant de l'ouverture 454 de la caméra afin que des EV puissent être extraits de la

source et passent dans une ouverture ménagée dans l'ano-

de d'extraction. Les EV frappent sur l'avant de la caméra 450, autour de l'ouverture 454 qui peut être ménagée dans une plaque d9 molybdène. Une bague en laiton (non représentée) peut être placée en avant de la plaque présentant l'ouverture 454 pour recevoir les EV et les empêcher de frapper contre la face de la caméra 450. Une mince feuille métallique peut être placée en travers de l'ouverture 454 pour servir de cible. Dans un autre agencement de ce type, l'ensemble formé par la source d'EV 470 et l'extracteur 472 peut être placé sous une orientation angulaire différente par rapport à la caméra 450, par exemple à 90- par rapport à la' configuration illustrée sur la figure 41 afin de faire passer les EV générés dans l'ouverture 454 de la caméra avec, pour résultat, que certains électrons, émis par la suite du passage des EV, puissent

entrer dans l'ouverture de la caméra pour une observa-

tion de la propagation des EV.

?63947.

La figure 43 montre comment la caméra

450 peut être utilisée en association avec un oscillos-

cope à EV tel que le picoscope 424 de la figure 39.

Comme illustré sur la figure 43, la caméra 450 peut être disposée face à la zone active H de l'oscilloscope 424, l'ouverture de la caméra se trouvant à une faible distance de cette zone afin qu'une émission d'électrons à partir d'un EV utilisé pour tracer un signal sur la zone active de l'oscilloscope puisse entrer dans la caméra en passant par l'ouverture et être détectée par l'ensemble à multiplicateur électronique CEM et écran luminescent. Pour une telle utilisation de la caméra, les plaques déflectrices 456 et 458 peuvent être maintenues au potentiel de masse, par exemple, tandis que le multiplicateur CEM est maintenu à une tension suffisante pour accélérer les électrons émis par les EV afin qu'ils frappent le multiplicateur CEM. L'objectif d'une caméra de télévision 474 est illustré face à l'extrémité de sortie de lumière de la caméra 450 sur la figure 43. L'ensemble à CEM et écran luminescent effectue déjà un agrandissement

d'environ 5 dans la camera 450, comme illustré.

L'agrandissement global de l'ensemble formé par la camera électronique 450 et la caméra de télévision 474 peut encore être accru par l'utilisation du système

de télévision.

La figure 44 montre une autre utilisation d'un caméra électronique 450, ici en association avec une seconde caméra électronique 450' disposée de façon que les axes longitudinaux des deux caméras soient mutuellement perpendiculaires et puissent être dans le même plan. De cette manière, laposition d'un EV, par exemple, passant devant les deux caméras peut être déterminée dans trois dimensions. Comme illustré, les caméras 450 et 450' sont disposées le long des

_63947L

axes x et y, respectivement, d'un système de coordon-

nées orthogonales xyz, les caméras étant "retournées" vers l'origine du système de coordonnées. Deux jeux d'électrodes déflectrices, comprenant des électrodes 476 et 478 placées mutuellement en opposition le long de l'axe x et des électrodes 480 et 482 également placées mutuellement en opposition et le long d'une ligne perpendiculaire à l'axe d'orientation de la première paire d'électrodes 476 et 478, c'est-à-dire

le long de l'axe y, peuvent être disposés comme illus-

tré pour dévier sélectivement un EV dans le champ

combiné de visée des caméras 450 et 450'. Les électro-

des 476 à 482 peuvent être en fils minces, par exemple d'un diamètre de l'ordre de 0,5 mm, afin que les fils 478 et 481 les plus proches des caméras 450 et 450', respectivement, puissent être placés en face des caméras respectives sans interférer avec la ligne de visée des caméras, c'est-à-dire que les caméras "voient

autour des fils d'électrodes". Des conducteurs appro-

priés menant aux électrodes 476 à 482 permettent de les placer aux potentiels souhaités. De cette manière,

comme indiqué précédemment pour la description d'un

oscilloscope à EV, on peut construire et utiliser

avec deux caméras électroniques un oscilloscope tra-

vaillant dans trois dimensions.

La figure 44 montre également l'utilisation d'une troisième caméra électronique 450" disposée

le long de l'axe z, par exemple, pour observer davanta-

ge le comportement des EV dans trois dimensions, en association avec les caméras 450 et 450' des axes x et y, respectivement. Des électrodes de champ 484 et 486 sont disposées le long de l'axe z pour dévier

des EV dans cette direction.

Deux caméras électroniques peuvent être disposées le long de la même ligne, telles que les

.92?639472

caméras 450" et 450'' montrées sur la figure 44, qui se sont face le long de l'axe z, pour effectuer des analyses d'énergie Doppler sur des électrons,

par exemple.

De même que dans le cas du picoscope décrit précédemment, par exemple, toute source appropriée d'EV, avec des composants de manipulation d'EV tels que décrits ici, peut être utilisée pour introduire des EV dans le champ d'observation de l'un quelconque des agencements de caméras indiqués sur la figure 44.

On décrira à présent des sources à électro-

des multiples. Les séparateurs, sélecteurs et lanceurs

décrits précédemment sont des formes de sourcesà élec-

trodes multiples, ou de générateurs d'EV, conçues à des fins spécifiques, comme indiqué; autrement dit, ces dispositifs comprennent des électrodes en

plus d'une cathode et d'une anode simple, ou une contre-

électrode utilisée pour la génération d'EV. Des disposi-

tifs d'électrodes multiples peuvent être utilisés aussi pour d'autres buts. Pour certaines applications, il peut être nécessaire de maintenir une différence de potentiel fixe entre la cathode et l'anode pour la génération d'EV, tout en exerçant une commande sélective sur la production des EV. Ceci peut être réalisé par l'addition d'une électrode de commande pour former une triode. Une version d'une source à triode est montrée globalement en 490 sur la figure

45. La triode 490 est réalisée sur une embase diélectri-

que 492 présentant une gorge allongée 494 de guidage dans laquelle est placée une cathode 496 à structure plane. Une anode, ou contre-électrode, 498 est disposée sur le côté opposé de l'embase 492 par rapport à la

cathode 496 et vers l'extrémité opposée de l'embase.

Une électrode de commande 500 est également placée

93 2639472

sur le" côté opposé de l'embase 492 par rapport à la

cathode 496, mais plus prés longitudinalement de l'ex-

trémité de la cathode que ne l'est l'anode 498. En fait, l'électrode de commande 500 est placée entre la cathode 496 et l'anode 498 afin que la tension de l'électrode de commande puisse affecter notablement le champ électrique à l'extrémité d'émission de la

cathode, o des EV sont formés.

Des potentiels fixes étant appliqués à la cathode 496 et à l'anode 498, un EV peut être généré

à la cathode par l'application d'impulsions à l'élec-

trode de commande 500 dans un sens positif. Il existe un seuil précis pour effectuer une émission de champ à la cathode, à savoir le processus qui amorce la génération d'un EV. Par conséquent, une tension de polarisation peut être appliquée à l'électrode de

commande 500 avec un signal d'impulsion dont l'ampli-

tude de la tension est modérée, pour générer des EV.

Dans ce cas, aucun courant continu n'est appelé de

l'électrode de commande 500, mais des courants alter-

natifs importants sont présents avec le signal pulsé.

Une triode fonctionne par élevation de la densité d'émission de la cathode jusqu'au point critique demandé pour la génération d'un EV. De même que dans les triodes d'une façon générale, une certaine interaction entre l'électrode de commande 500 et la sortie de la source 490 peut se produire. L'électrode

de commande 500 doit être pilotée de façon assez puis-

sante pour obliger le premier EV et un EV suivant à naître en raison des effets puissants de réaction

* qui tendent à supprimer la création des EV. Une réac-

tion classique à des fréquences élevées diminue le

gain du générateur, de sorte que l'électrode de comman-

de ne peut pas être élevée à un potentiel positif suffisamment élevé pour assurer la génération des ?63947rm EV sufvants. Par exemple, pendant que la tension de l'électrode de commande est élevée dans un sens positif pour assurer la génération d'un EV initial à la cathode 496, la capacité de l'ensemble formé par l'électrode de commande et l'anode 498 augmente du fait de la présence d'un EV ainsi que de l'élévation de la tension de l'électrode de commande. Lorsque le premier EV commence à se former, l'effet de la tension de commande est réduit du fait d'une charge d'espace. Lorsque 'EV quitte la zone située au-dessus de l'électrode

de commande 500 et approche de la zone située au-

dessus de l'anode 498, il est couplé à l'électrode

de commande une tension qui dépend du potentiel ins-

tantané de l'anode et qui s'oppose à l'élévation du potentiel de l'électrode de commande pour la génération de l'EV suivant. Ce couplage peut être réduit par l'incorporation d'une autre électrode pour produire

une tétrode.

Une source à tétrode à structure plane est représentée globalement en 510 sur les figures 46 à 48. Une embase diélectrique 512 présente une gorge de guidage 514 dans laquelle est disposée une cathode 516 à structure plane. Sur le côté opposé de l'embase 512 et vers son extrémité opposée par

rapport à la cathode 516 se trouve une anode ou contre-

électrode 518. Une électrode de commande 520, similaire à l'électrode de commande 500 montrée sur la figure , est placée sur le côté opposé de l'embase 512 par rapport à la cathode 546, en travers et au-dessous de la gorge de guidage 514, et est disposée entre la position longitudinale de l'anode 518 et celle de la cathode. Par conséquent, l'électrode de commande 520 peut être polarisée et alimentée en impulsions

pour effectuer la génération d'EV à partir de la catho-

de 516 comme décrit en liaison avec la source à triode

?639472

490 de' la figure 45, même lorsque les potentiels de

la cathode et de l'anode sont maintenus constants.

Une électrode 522 de réaction est également disposée sur le côté opposé de l'embase 512 par rapport à la cathode 516. L'électrode 522 de réaction est placée suffisamment près de l'anode 518 pour atténuer tout couplage entre l'électrode de commande 520 et l'anode. En outre, ainsi qu'on peut l'apprécier en référence à la figure 46, l'électrode de réaction 522 s'étend partiellement dans un évidement 524 ménagé dans le c6té de l'anode 518 afin que l'anode masque partiellement l'électrode de réaction par rapport à l'électrode de commande 520 pour minimiser tout couplage accidentel entre l'électrode de commande

et l'électrode de réaction.

La tétrode illustrée en 510 sur les figures 46 à 48 peut être fabriquée au moyen de techniques à film microlithographique. La largeur de la gorge 514 de guidage d'EV peut être comprise entre environ 1 micromètre et environ 20 micromètres; par conséquent, on peut utiliser des procédés lithographiques, optiques

ou électroniques, pour la fabrication de la tetrode.

Habituellement, on peut utiliser de l'oxyde d'aluminium pour former l'embase diélectrique 512, et la matière

conductrice utilisée pour former les diverses électro-

des peut être du molybdène. D'autres choix de matières comprennent du carbone sous forme de diamant pour le diélectrique et du carbure de titane ou du graphite

pour le conducteur. En général, toute matière diélectri-

que stable et toute matière métallique conductrice stable peuvent être utilisées. La cathode 516 peut

être mouillée avec un métal liquide comme décrit précé-

demment. Cependant, avec de petites structures en

équilibre thermique, un danger possible est une contami-

nation par migration de métal en des emplacements

?639472

autres tue la cathode 516, d'une manière altérant la configuration des électrodes. En variante, la cathode 516 à structure plane peut être effilée à l'extrémité 526 pour présenter une extrémité pointue aidant à la production d'électrons émis par un champ dans la formation d'EV, plutôt que de faire appel au mouillage par un métal pour restaurer une arête de la cathode pour la production d'EV. Des sources à électrodes multiples telles que la triode 490 et la tétrode 510 illustrées ici peuvent être mises en oeuvre,sous vide ou sous une pression gazeuse choisie, comme décrit

précédemment en liaison avec d'autres dispositifs.

Des sources à électrodes multiples sont décrites plus en détail ci-après dans la partie traitant des sources d'émission par champ, o un circuit de

commande est indiqué pour une source à tétrode.

Les dispositifs à triode décrits précédem-

ment, comprenant les séparateurs, sélecteurs et lan-

ceurs, peuvent être réalisés aussi bien sous la forme

d'une tétrode. Bien que plusieurs générateurs à élec-

trodes multiples soient illustrés et décrits ici, d'autres appareils utilisant deux électrodes ou plus et convenant à diverses applications et à une certaine gamme d'usages peuvent être adaptés à la technologie des EV. En général, les techniques utilisées dans la ccmande de tubEà vide peuvent être utilisées efficacement

dans divers dispositifs de génération ou de manipula-

tion d'EV.

On décrira à présent des sources sans

électrode. Un autre type de générateur d'EV est repré-

senté globalement en 530 sur la figure 49. Une envelop-

pe diélectriquement globalement allongée 532 présente trois électrodes 534, 536 et 538 fixées à ses surfaces extérieures. Les deux électrodes 534 et 538 sont placées sur des extrémités opposées de l'enveloppe 532, tandis que l'électrode intermédiaire 536 est représentée comme

étant placée approximativement à un tiers de la distan-

ce allant de l'électrode 534 à l'électrode 538. L'élec-

trode extrême 538 est une électrode d'extraction qui est utilisée dans la manipulation des EV après leur formation. Les électrodes restantes 534 et 536 sont

utilisées dans la formation d'EV. L'électrode intermé-

diaire 536 se présente sous la forme d'une électrode annulaire entourant l'enveloppe 532. Dans la forme particulière de réalisation illustrée, l'électrode annulaire 536 est placée dans le profil extérieur d'un resserrement ou étranglement qui définit une

ouverture intérieure 540 divisant l'intérieur de l'en-

veloppe 532 en une chambre 542 de formation, à gauche

comme vu sur la figure 49, et une chambre 544 d'exploi-

tation ou de travail, à droite comme vu sur la figure 49. De la même manière, l'électrode extrême 534

est placée dans le creux formé par une empreinte pé-

nétrant dans l'extrémité de l'enveloppe 532. Par

conséquent, l'électrode intermédiaire 536 est tronconi-

que et l'électrode extrême 534 est conique; l'électro-

de d'extraction 538 est plane. L'empreinte et le res-

serrement sur lesquels sont disposées respectivement les électrodes 534 et 536 ne sont pas nécessaires pour la formation d'EV, mais servent à d'autres fins comme décrit ci-après. Bien que la chambre de travail 544 soit illustrée comme ayant une longueur environ double de celle de la chambre de formation 542, la chambre de travail peut être pratiquement de toute

longueur quelconque.

Lorsque de l'énergie électrique bipolaire, telle que de l'énergie à radiofréquence, est appliquée

aux première et deuxième électrodes 534 et 536, respec-

tivement, montées sur l'enveloppe diélectrique 532 qui renferme un gaz, des EV sont formés à l'intérieur de la chambre de formation 542, quand bien même des électrodes métalliques extérieures sont isolées de la décharge interne. Une cathode est utilisée pour générer les EV, bien que la première électrode isolée 534 apparaisse comme étant une "cathode virtuelle". Une telle production d'EV "sans électrode" ou à cathode isolée peut être souhaitable dans certaines conditions, par exemple lorsqu'il existe un risque de détérioration des électrodes par une action de projection due à

la production d'EV par décharge sous haute tension.

Pour un jeu donné de paramètres tels que l'écartement, la pression gazeuse et la tension, la

décharge est particulièrement efficace dans la produc-

tion et le guidage d'EV (comme décrit en liaison avec les guides à gaz et optiques, par exemple), lorsque

le numéro atomique du gaz interne est élevé. Par exem-

ple, en ce qui concerne l'efficacité, l'argon est peu intéressant, le krypton est plus efficace et le xenon est le plus efficace des trois, les conditions d'espacement, de pression et de tension étant supposées

rester constantes.

La propagation d'EV à travers le gaz à l'intérieur de l'enveloppe 532 produit des sillages

ioniques, comme décrit précédemment, qui apparais-

sent sous la forme de très fines lignes lumineuses

passant dans le gaz libre ou attachées à la paroi de l'envelop-

pe. Un ou plusieurs EV peuvent suivre un sillage io-

nique établi par un EV s'étant propagé précédemment.

Le premier EV d'une telle série se propage sans équili-

bre de charge; les EV suivants parcourant l'enveloppe ionique établie par le premier EV de la série le font avec un équilibre de charge maintenu. Lorsque des EV multiples se propagent le long du même sillage,

l'épaisseur de l'enveloppe ionique augmente.

L'enveloppe diélectrique 532 peut habituel-

lement être réalisée en oxyde d'aluminium et peut avoir une épaisseur transversale intérieure d'environ 0,25 mm pour fonctionner à une tension de crête de 3 kilovolts entre les deux électrodes de formation 534 et 536, avec une pression interne de 10 000 Pa de xénon gazeux. Avec de tels paramètres, l'écartement entre les électrodes de formation 534 et 536 devrait

être d'environ 1 mm. Le diélectrique peut être métalli-

sé avec de l'argent pour la formation des électrodes

534-538.

La forme tronconique de la première électro-

de 534 tend à stabiliser la position de la formation des EV. Le resserrement annulaire donne l'ouverture 540 d'environ 5 x 10-2 mm pour les autres paramètres précités. L'ouverture 540 permet un fonctionnement à des pressions différentes de part et d'autre de cette ouverture, entre la chambre de formation 542 et la chambre d'exploitation 544, lorsqu'un pompage

approprié est utilisé pour produire la pression diffé-

rentielle au moyen de conduites de transmission de pression gazeuse (non représentées). Par exemple,

une pression gazeuse réduite dans la chambre d'exploi-

tation réduit l'effet de guidage des sillages pour une manipulation sélective plus aisée des EV. Les EV présents dans la chambre d'exploitation ou de charge peuvent être commandés par l'application de potentiels de synchronisation ou d'amplitude pouvant varier de façon appropriée, à l'électrode d'extraction 538,

ainsi qu'à d'autres électrodes extérieures (non repré-

sentées) par exemple, pour une manipulation utile des EV. Pour un débit de pompage donné, une pression différentielle supérieure peut être maintenue de part

et d'autre de l'ouverture 540 pour un plus petit diamè-

tre de cette ouverture; Le diamètre de l'ouverture

?639472

peut être réduit à environ 2,5 x 10 2 mm tout en permet-

tant encore le passage d'EV. Si la pression gazeuse dans la chambre d'exploitation est suffisamment basse,

les EV se propagent sans production d'un sillage visi-

ble, à la manière d'EV "noirs". En outre, on peut construire une source sans électrode avec une distance plus faible entre les électrodes de formation 534 et 536, afin que des EV puissent être générés sous l'application d'une tension descendant à quelques centaines de volts. De plus, la source sans électrode

peut être à structure plane.

On décrira à présent les composants à ondes progressives. Une utilisation des EV générés à l'intérieur d'une enveloppe diélectrique telle que celle constituée par la source 530 de la figure 49 réside dans un circuit à ondes progressives, et en particulier dans un tube à ondes progressives; Un tel dispositif établit une bonne technique de couplage

pour l'échange d'énergie d'un EV vers un circuit élec-

trique classique, par exemple. En général, un courant d'EV manipulé par l'un quelconque des dispositifs de guidage, de génération ou de lancement décrits

ici, peut être couplé pour un tel échange d'énergie.

Par exemple, un tube à ondes progressives est représen-

té globalement en 550 sur la figure 50 et il comprend un élément d'attaque (généralement du type illustré sur la figure 25), ou cathode, 552 destiné au lancement ou à la génération d'EV à l'intérieur d'un tube 554

de guidage d'EV cylindriquement symétrique, à l'extrémi-

té opposée duquel se trouve une anode, ou électrode collectrice, 556. Un plan de masse de contre-électrode 558 est illustré à l'extérieur et le long du tube de guidage 554 et il peut encourer partiellement le tube de guidage. I.e plan de masse 558 ne peut pas

entourer complètement le tube 554 car une telle cons-

i. truction formerait un blindage empêchant le signal de rayonnement électromagnétique de se propager vers l'extérieur du tube. Des raccords appropriés de montage

et d'étanchéité 560 et 562 sont prévus pour le position-

nement du lanceur ou de la cathode 552 et de l'anode 556, respectivement, aux extrémités opposées du tube

de guidage 554.

Un fil conducteur en hélice 564 est disposé autour du tube de guidage 554 et s'étend globalement entre l'élément d'attaque ou lanceur 552 et l'anode 556, ou les chevauche légèrement. L'hélice 564 aboutit à une charge 556 qui représente toute application appropriée, mais qui doit correspondre à l'impédance de l'hélice pour minimiser les réflexions. Un signal pulsé d'entrée peut être appliqué à l'élément d'attaque ou cathode 552 par l'intermédiaire d'une résistance

facultative d'entrée 568 de limitation de courant.

La résistance d'entrée 568 peut être supprimée si elle consomme trop d'énergie pour une application donnée. L'énergie des EV non dépensée vers l'hélice 564 est collectée à l'anode 556 et à une résistance collectrice 570 à la masse. Il est prévu une borne de sortie 572 destinée à être connectée à un connecteur approprié, tel qu'un oscilloscope, par exemple, pour le contrôle de formes d'ondes, La vitesse d'un EV est habituellement de 0,1 fois la vitesse de la lumière, ou légèrement

plus grande,et cette plage de vitesses s'avère avanta-

geuse en comparaison avec les plages de retard pouvant être atteintes par des structures de lignes à retard en hélice et en serpentin. Par exemple, la longueur de. l'hélice 564 et celle du trajet des EV partant du lanceur ou de la cathode 552 et allant jusqu'à l'anode 556 peut être d'environ 30 cm, l'hélice étant réalisée de façon à établir un retard d'environ 16ns

pour une impédance de l'hélice d'environ 200 ohms.

L'impédance et le retard de l'hélice 564 sont affectés en partie par le couplage capacitif avec le plan de masse 558. Le diamètre intérieur du tube 554 en verre ou en céramique peut être d'environ 1 mm ou moins, son diamètre extérieur étant d'environ 3 mm. Un EV peut être lancé à une tension de 1 kV (déterminée principalement par la source) sous une pression de xénon gazeux de 1,33 Pa pour produire une impulsion de sortie de plusieurs kV, par exemple, à partir de

l'hélice 564.

A titre d'exemple, avec un fil de cuivre mouillé de mercure utilisé comme cathode A la place de l'élément d'attaque ou lanceur 552, une pression de xénon gazeux d'environ 1,33 Pa, une tension de i kV des impulsions d'entrée d'une largeur de 600ns, à une fréquence de déclenchement de 100 impulsions

par seconde appliquée par l'intermédiaire d'une résis-

tance d'entrée 568 de 1500 ohms, et avec une tension d'anode égale à zéro et une charge cible 570 de ohns, une tension de sortie de -2 kV a été atteinte sur une ligne 564 à retard de 200 ohms et une tension de sortie dans la cible 556 de -60 volts. Une faible lueur pourpre s'est établie à l'intérieur du tube 554 et, lorsqu'une tension positive d'entrée a été appliquée à l'anode 556, des sillages d'EV visibles ont été présents sur le dernier centimètre de la course des EV, Juste avant qu'ils atteignent l'anode. La forme d'onde générée dans l'hélice 564 est une fonction de la pression gazeuse. Généralement, une impulsion négative fine d'environ 16 ns de durée a été produite avec les paramètres mentionnés ci-dessus, suivie d'une -impulsion plate ayant une durée en relation linéaire avec la pression gazeuse, et que l'on pourrait faire

varier de pratiquement zéro dans des conditions préfé-

rées d'une pression gazeuse minimale jusqu'à une valeur pouvant atteindre une milliseconde. La fréquence de répétition des impulsions d'entrée peut être réduite pour de telles valeurs élevées de la pression gazeuse afin de permettre le dégagement des ions à l'intérieur du tube entre les impulsions pour convenir à la longue

impulsion de sortie. L'amplitude de l'impulsion négati-

ve a augmenté lorsque la pression gazeuse a baissé.

A une pression gazeuse minimale, on n'a obtenu qu'une

impulsion négative fine d'environ 16 ns de largeur.

Un circuit à ondes progressives, à structu-

re plane, est représenté globalement en 580 sur la figure 51 et il peut être réalisé par la technologie lithographique utilisant des films de matière. Une embase diélectrique 582 comprend un canal 584 de guidage contenant un collecteur, ou une anode, 586. Des EV sont introduits par un élément de lancement ou d'attaque ou autre dispositif approprié, situé à l'extrémité de gauche de la gorge de guidage 584, comme vu sur

la figure 51, et ils sont en outre maintenus à l'inté-

rieur de la gorge de guidage par l'utilisation d'une contre-électrode (non visible) sur le côté opposé

de l'embase 582 par rapport à la gorge.

Un conducteur en serpentin 588 est place sur la face inférieure de l'embase 582, au-dessous de la gorge de guidage 584, comme illustré, et aboutit à une résistance de charge, ou à un autre type de charge, 590, comme demandé. Lorsque des EV sont lancés et guidés dans la gorge 584 et le long de celle-ci, l'énergie des EV est transférée au conducteur 588 en serpentin et transmise à la charge 590. L'énergie restante des EV est absorbée à l'anode 586, qui peut être connectée à une résistance de masse, à un détecteur

ou à une autre charge. Bien que cela ne soit pas illus-

tré, il est préférable de disposer d'une contre-électro-

de au-dessous du conducteur en serpentin, duquel elle est séparée par une couche diélectrique, pour établir

une impédance de ligne raisonnable et réduire le rayon-

nement, ainsi que d'une couche diélectrique ou d'entre-

toisement entre la gorge et le conducteur en serpentin. Au lieu de placer le conducteur 588 sur le dessous de l'embase 582, enopposition à la gorge de guidage 584, la gorge peut être recouverte d'un diélectrique, et un conducteur en serpentin tel que le conducteur 588 peut être placé audessus de la

couche diélectrique pour recouvrir la gorge. En l'absen-

ce d'une telle couche diélectrique de recouvrement, séparant la gorge 584 du conducteur placé au-dessus d'elle, une contre-électrode doit être placée sur le c6té inférieur de l'embase 584, au-dessous de la gorge de guidage, pour empêcher les EV d'arriver sur le conducteur en serpentin. Avec un tel agencement, des électrons émis durant la propagation des EV le long de la gorge 584 de guidage peuvent être collectés

sur le conducteur en serpentin pour un transfert d'éner-

gie supplémentaire.

Les tubes ou circuits à ondes progressives tels qu'illustrés sur les figures 50 et 51, par exemple, fournissent donc une technique pour convertir l'énergie d'EV en énergie pouvant être transmise par un réseau électrique classique. Avec de telles techniques, un rayonnement électromagnétique, allant du domaine des micro-ondes jusqu'à la lumière visible, peut être généré par des impulsions d'EV et couplé à un réseau

électrique classique par un réglage sélectif des paramè-

tres des lignes de transmission et de l'énergie géné-

rant les EV.

On décrira à présent un générateur d'impul-

sions. Un EV est caractérisé par une charge électrique négative importante, concentrée en un faible volume et se' déplaçant à une vitesse relativement élevée, de sorte qu'un EV ou une chaîne d'EV peut être utilisé pour générer une impulsion à haute tension dont les temps de montée et de descente sont courts. Par exemple, l'un quelconque des dispositifs décrits ici pour la génération d'EV peut être utilisé avec un sélecteur, tel que celui montré sur la figure 26 ou sur la figure 27, pour que l'on obtienne la structure de charge souhaitée pour produire des EV à une électrode de captage au moyen de laquelle la densité de charge

élevée d'un EV est convertie en une impulsion électro-

magnétique ayant la forme globale souhaitée. Une vites-

se de commutation, ou de montée d'impulsion, atteignant environ 10 14 seconde, peut être obtenue lorsqu'une

perle d'EV de 1 micrométre, contenant 1011 charges élé-

mentaires et se déplaçant à 0,1 fois la vitesse de la lumière, est captée sur un système d'électrode conçu pour la bande passante souhaitée. La tension générée dépend de l'impédance du circuit captant les EV, mais elleest généralement de l'ordre de plusieurs kV. Un générateur d'impulsions est représenté globalement en 600 sur la figure 52 et comprend un

sélecteur cylindriquement symétrique, représenté globa-

lement en 602. Une cathode 604 à bout conique, mouillée avec une matière conductrice, est disposée à l'intérieur d'une embase diélectrique 606 de séparateur, en face d'une ouverture 608 de celle-ci. Une anode génératrice 610 recouvre l'extérieur de l'embase diélectrique 606, et une électrode d'extraction 612 est placée

à peu de distance en face de l'ouverture de l'embase.

Un écran ou blindage conducteur 614, globalement cylin-

drique, entoure d'une façon générale le séparateur

602 et est fermmé par un disque 616 en matière diélec-

- trique sur lequel est montée l'électrode d'extraction 612. Un revêtement en métal conducteur, ayant la forme d'une bague annulaire, constitue une borne conductrice 618 sur le côté du disque 616 faisant face à l'écran

614, et établit un contact électrique avec l'écran.

Une résistance de charge 620, constituée par un revête- ment résistif, recouvre la zone superficielle annulaire

entre l'électrode d'extraction 612 et la bague conduc-

trice 618 afin que le séparateur 602 soit presque totalement entouré d'un blindage pour limiter les champs électriques parasites et aider à établir des

trajets de courant complets avec une inductance mini-

male. La dimension globale du générateur d'impulsions

peut être d'environ 0,5 cm.

La face extérieure du disque diélectrique

616, également représentée sur la figure 53, est pra-

tiquement une image réfléchie de la face intérieure, présentant une électrode circulaire 622 de sortie connectée à une électrode annulaire 624 par une couche

résistive 626, la forme et les dimensions des électro-

des extérieures 622 et 624 étant essentiellement les mêmes que celles des électrodes intérieures 612 et 618, respectivement. L'électrode de sortie 622 est donc en couplage capacitif avec l'électrode d'extraction 612 de manière que la capture de la charge relativement élevée d'un EV ou d'une chaine d'EV par l'électrode

d'extraction produise une charge négative élevée corres-

pondante sur l'électrode de sortie.

Pour déclencher la production d'EV, une impulsion négative appropriée peut être appliquée à la cathode 604 au moyen d'une borne d'entrée 628,

l'anode 610 étant maintenue à la masse, ou à un poten-

tiel positif relativement faible, au moyen d'une borne

630 passant dans une ouverture appropriée 632 du blinda-

ge 614. Une tension d'extraction plus'positive est appliquée à l'électrode d'extraction 612 par l'intermédiaire d'une borne 634, à l'écran 614 connecté à l'électrode d'extraction au moyen de la bague conductrice 618 et du revêtement résistif interne 620. Lorsqu'un EV est généré et quitte le sélecteur 602, et que cet EV est capté par l'électrode d'extraction 612, le potentiel de cette dernière chute rapidement, et il s'élève lorsque la charge de l'EV est dispersée au moyen du revêtement résistif 620 et du blindage 614 et finalement au moyen de la borne 634. La tension d'extraction appliquée à l'électrode d'extraction 612 est variable afin que seuls des EV choisis puissent

être extraits du sélecteur 602 pour produire les impul-

sions de sortie telles que souhaitées. Une tension de polarisation peut être imposée à l'électrode de sortie 622 par une borne 636 connectée au conducteur annulaire 624 et, finalement, à l'électrode de sortie

par le revêtement résistif 626.

En général, pour des temps d'impulsions

courts, on utilise de petits composants à faible réac-

tance, avec une distance minimale entre les divers éléments du circuit. La distance d'approche de l'EV du sélecteur 602 à l'électrode d'extraction 612, et la charge de l'EV déterminent le temps de montée de l'impulsion négative sur l'électrode de sortie

622. La constante RC,ou résistance, de la charge résis-

tive 620 détermine le temps de chute de l'impulsion.

Par exemple, des impulsions de sortie ayant un temps de montée et de chute d'au moins 10 13 seconde peuvent être obtenues avec le "générateur de pico-impulsion" 600 ayant un diamètre extérieur maximal d'environ 0,5 cm. La résistance de charge 620 est habituellement d'une valeur atteignant au moins environ 104 ohm (et

elle peut être de 10- 3 ohm), et elle peut être réali-

sée par l'utilisation d'une couche métallique mince sur la surface du disque diélectrique 616, qui peut

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être en céramique, par exemple. Une couche résistive similaire peut être utilisée en tant que résistance 626 pour établir le couplage de sortie et l'action de condensateur de shuntage. La résistance de sortie 626 détermine la polarisation des charges, par exemple. Lorsqu'un courant continu est appelé en sortie, on

peut faire varier les temps de décroissance des impul-

sions de sortie en modifiant la couche résistive 626 de sortie, de plus longs temps de décroissance des impulsions étant obtenus par une augmentation de la valeur de la résistance du revêtement, avec utilisation, par exemple, de techniques de fabrication en couches minces, cuites en position. Une tension de travail pouvant s'élever à 8 kV pour les diverses polarisations peut être obtenue, une attention particulière étant apportée au fini des couches annulaires 618 et 624 en métal conducteur. On peut faire varier le niveau de l'impulsion de sortie en modifiant sélectivement le facteur d'amortissement dans le circuit de charge

appliqué à la borne 636.

Le générateur de pico-impulsions 600 pré-

sente donc une technique pour l'obtention d'impulsions

de tension très rapides et très élevées par la généra-

tion initiale d'EV ou de chatne d'EV. Pour une perfor-

mance optimale, il convient de faire fonctionner ce

générateur 600 sous vide.

On décrira à présent les sources d'émission par effet de champ. La principale exigence pour la génération d'un EV est de concentrer rapidement une charge électronique non compensée, très élevée, sous un faible volume. Une telle opération implique un

processus d'émission couplé A un processus de commuta-

tion rapide. Dans les divers générateurs gazeux d'EV décrits précédemment, le processus de commutation est produit par des actions non linéaires d'ionisation gazeuse et, le cas échéant, de certains effets de

piston électronique. Le processus de commutation gazeu-

se fonctionne même avec les sources utilisant des cathodes mouillées par un métal liquide, une fois que le processus fondamental d'émission par effet de champ libère une vapeur métallique de la zone de la cathode par évaporation thermique et bombardement ionique. Une génération d'EV par pure émission par effet de champ peut être obtenue avec la suppression de la totalité du gaz et de la matière migratoire du système de génération d'EV. Pour parvenir à une telle génération, une commutation rapide doit être établie et couplée à l'émetteur par effet de champ afin que le processus d'émission puisse être déclenché et arrêté en alternance avant que l'émetteur soit

chauffé au point d'évaporation par conduction électro-

nique. Ainsi, des EV sont générés par une cathode d'émission à effet de champ commandée dans la zone

de densité d'émission située au-delà de celle normale-

- ment utilisée avec d'autres dispositifs d'émission

par effet de champ, l'émetteur étant à cet effet comman-

dé en mode pulsatoire alternant entre des états de marche et d'arrêt très rapidement, c'est-a-dire plus rapidement que la constante de temps thermique de la cathode, ce qui empêche une destruction thermique de l'émetteur. Etant donné que la constante de temps thermique de l'émetteur est habituellement inférieure

à 1 picoseconde, les temps de commutation courts deman-

dés résultant pour des potentiels de l'ordre de plusieurs centaines de volts peuvent être obtenus

par l'utilisation de dispositifs de commutation comman-

dés par EV, tels que le générateur 600 d'impulsions

illustré sur les figures 52 et 53.

Une source d'EV à émissions par effet de champ est représentée globalement en 650 sur la figure 54 et est réalisée et fonctionne similairement au générateur 600 d'impulsions des figures 52 et 53, à l'exception que l'électrode 652 de sortie à impulsions de la source d'émission par effet de champ comprend un émetteur pointu 654 faisant saillie de l'électrode qui est par ailleurs en forme de disque. Un signal d'impulsions d'une tension appropriée est appliqué

à la cathode 656 et à l'anode 658 du séparateur repré-

senté globalement en 660 pour générer des EV, et une

tension d'extraction choisie est appliquée à l'électro-

de d'extraction 662 pour y attirer un EV. La capture de 'EV sur l'électrode d'extraction 662 produit une impulsion négative à montée rapide sur l'électrode

de sortie 652, afin qu'un champ important soit concen-

tré à la pointe de l'émetteur 654. L'effet de champ résultant à la pointe de l'émetteur 654 produit un ou plusieurs EV par pure émission par effet de champ,

cette source d'émission fonctionnant sous vide. L'impul-

sion négative générée par un EV sur l'électrode de sortie 652 doit avoir un temps de chute court pour que l'impulsion ait disparu avant que l'émetteur 654 soit endommagé lors du déclin de l'impulsion. La couche résistante 664 appliquée sur le côté de l'électrode d'extraction du disque 666 peut être d'environ 10 2 ohm et la couche résistante 668 appliquée sur le côté de l'émetteur à effet de champ peut être d'environ ohms. Un guide d'EV, 670, ayant la construction globalement cylindrique illustrée sur la figure 15, par exemple, est représenté positionné de façon à recevoir des EV émis par l'émetteur 654 et pour les

manipuler avec toute charge prévue.

Le générateur à émission par effet de champ peut être utilisé pour former des EV en même temps que la cathode 654 d'émission à effet de champ

est soumise à un essai de détérioration afin d'opti-

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miser le processus de formation pour minimiser les détériorations. Un écran luminescent, ou une plaque témoin (non représentée), peut être placé de façon appropriée pour recevoir des EV formés à l'émetteur 654. Le générateur de pico-impulsions est mis hors circuit et une tension de polarisation est appliquée par l'intermédiaire du conducteur 672 pour imposer

une tension continuesur l'émetteur 654 afin d'en appe-

ler une émission par effet de champ continu. Bien que la tension de polarisation appliquée au conducteur

672 soit habituellement négative, elle peut être posi-

tive si 'EV provenant de la cathode 656 est produit par une tension supérieure à 2 kV. Ensuite, on peut analyser la configuration de l'émission sur l'écran luminescent ou la plaque témoin adjacent, conjointement à la valeur de la tension et du courant continus de polarisation de l'émetteur 654 pour déterminer le rayon de la cathode, l'état cristallographique et d'autres caractéristiques morphologiques immédiatement

après la génération de l'EV. De telles méthodes d'ana-

lyse portant sur des surfaces d'émission par effet

de champ sont bien connues.

La tension de crête du générateur de pico-

impulsions utilisé pour l'attaque de l'émetteur 654 à effet de champ peut être déterminée par variation

* de la tension de polarisation appliquée par le conduc-

teur 672 pour compenser la tension à impulsions appli-

quée à la cathode 656. De cette manière, l'émetteur

654 à effet de champ est utilisé à la façon d'un re-

dresseur ou d'un détecteur à très grande vitesse pour

mesurer la crête. d'impulsions appliquée à la catho-

de 654. Pour le contrôle des caractéristiques des EV produits, un film ou une mince feuille de métal lisse, tel qu'une plaque témoin, peut être placé en

avant d'une anode (non représentée) disposée elle-

même en avant de l'émetteur 654, et peut être connecté à cette anode. Un écartement pouvant atteindre 1 mm entre l'émetteur 654 et une telle anode peut être utilisé sous vide lorsque le système fonctionne sous environ 2 kV. La trace de l'impact que i'EV laisse sur la plaque témoin peut être analysée au microscope électronique à balayage pour déterminer le nombre

de perles d'EV formées et leur configuration d'arrivée.

De nombreux effets à grande vitesse peuvent être étudiés avec le générateur 650 de la figure54. Si la sortie du générateur d'impulsions est maintenue à une basse tension et qu'un détecteur sensible est utilisé pour la détection de l'émission provenant de l'émetteur

654 à effet de champ, il est possible de mesurer effi-

cacement l'amplitude de très courtes impulsions de tension par une technique de substitution utilisant l'aptitude au redressement rapide de l'émetteur à effet de champ. La tension de polarisation appliquée par le conducteur 672 est substituée aux impulsions

de tension.

A des niveaux élevés de la tension pulsée,

niveaux empiétant largement dans ce qui est habituelle-

ment considéré comme étant le domaine de saturation de la charge d'espace pour un émetteur à effet de champ, l'émetteur 654 génère des faisceaux d'électrons qui ressemblent à des EV, comme cela est détecté sur une plaque témoin voisine. Ces petits EV peuvent être très utiles pour des applications spécialisées, comme

en informatique, utilisant le pilotage de charge.

Le générateur 56 à émission par effet de champ montré sur la figure 54 est un exemple de l'un des moyens d'utiliser des composants relativement importants pour atteindre les vitesses de commutation nécessaires à la production d'EV par pure émission par effet de champ. Dans une application pratique, il peuE être souhaitable d'utiliser un système complet de microcomposants compatibles pour fabriquer les dispositifs de commutation et de lancement. De plus,

du fait des petites dimensions et des tensions relati-

vement élevées demandées, des dispositifs plus prati- ques pour utiliser et générer des EV formés à partir d'une émission purement par effet de champ peuvent

être construits en faisant appel à la microfabrication.

La figure 55 montre un microcircuit utili-

sant des techniques à couches minces pour la fabrica-

tion d'un système complet pour la production d'EV par émission par effet de champ sans faire appel à des générateurs d'EV extérieurs ou des composants volumineux qui pourraient compliquer un fonctionnement

à grande vitesse. Dans ce cas, le processus de commuta-

tion est effectué par réaction sur une échelle des temps, en conformité avec les processus thermiques présents dans le générateur d'EV, c'est-àdire que le rythme de commutation est égal, ou de préférence supérieur, aux constantes de temps thermiques et aux processus thermiques. Il est nécessaire de commuter entre des états de marche et d'arrêt l'émetteur en moins d'une picoseconde pour empêcher la destruction

de la cathode.

La source d'émission par effet de champ montrée globalement en 680 sur la figure 55 est d'une fabrication similaire à la source à tétrode 510 des figures 46 à 48. Ainsi, une embase diélectrique 682 présente une gorge allongée 684, qui peut être de section transversale globalement rectangulaire, dans laquelle est disposée une source à cathode linéaire 686 qui est mise en oeuvre sans être mouillée par un revêtement métallique. Une contre-électrode 688 est placée sur le côté opposé de l'embase 682 par rapport à la gorge 684 et se trouve vers l'extrémité

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opposée de l'embase par rapport à la cathode 686.

La contre-électrode 688 s'étend au-dessous d'une partie

de la gorge de guidage 684. Une électrode 690 de comman-

de est également disposée sur le même côté de l'embase 682 que la contreélectrode 688 et s'étend d'un bord

latéral de l'embase Jusqu'à une position située au-

dessous la gorge de guidage 684, qu'elle croise, entre

les extrémités de la cathode 686 et de la contre-

électrode. Une électrode de réaction 692 est également placée sur le côté opposé de l'embase 682 par rapport à la cathode 690 et s'étend latéralement en travers de la face inférieure de l'embase, vers l'extrémité

de la contre-électrode 688 la plus proche de la cathode.

Une branche 694 de l'électrode 692 de réaction s'étend le long d'un évidement 696 dans la contre-électrode 688 afin que l'électrode de réaction puisse interagir avec un EV généré durant la propagation de 'EV le long de la gorge de guidage 684, globalement sur la

longueur de la branche 694 de l'électrode.

La figure 56 représente un schéma de circuit 700 de la source 680 d'émission par effet de champ de la figure 55 et un appareil associé pour effectuer

la production d'EV par émission par effet de champ.

Un dispositif 702 d'emmagasinage d'énergie est connecté

à la cathode 686 et reçoit un potentiel négatif appro-

prié par l'intermédiaire d'un conducteur 704. La source d'énergie passive 702 peut être un condensateur ou une ligne à retard à bande, telle que celle utilisée dans les systèmes de radar A impulsions à thyratron à hydrogène, par exemple, avec une alimentation par résistance ou conducteur. La source 702 de génération d'énergie produit habituellement une impulsion négative de 1 picoseconde lorsqu'elle est déchargée au moyen de la variation de potentiel appliqué à l'électrode de commande 690. Autrement, un potentiel constant

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peut être appliqué entre la cathode 686 et la contre-

électrode 688.

Un transformateur à air 706 d'impulsions, à inversion de phase, est commandé sélectivement par une impulsion de déclenchement par l'intermédiaire

d'un conducteur 708 afin d'appliquer une tension posi-

tive de polarisation de commande transmise par un conducteur 710 à l'électrode de commande 690 pour amorcer la génération d'EV par émission par effet

de champ à la cathode 686. Le signal de réaction né-

cessaire pour entretenir l'émission après la suppression de l'impulsion de déclenchement et Jusqu'à ce que l'énergie emmagasinée dans la source d'alimentation 702 soit épuisée, est produit par le transformateur

706 au moyen de l'électrode 692 de réaction.

Les émetteurs à effet de champ tels que

654 et 686, utilisés dans des sources à émission pure-

ment par effet de champ, telles que celles décrites,

devraient être fabriqués à partir d'une matière rela-

tivement stable en ce qui concerne la détérioration

par la chaleur et par la projection ionique. Par exem-

ple, des carbures métalliques, tels que du carbure

de titane et du graphite, présentent de telles caracté-

ristiques pour la réalisation de bonnes cathodes.

Similairement, la matière diélectrique devrait être

d'une haute stabilité et d'une haute rigidité diélec-

trique. De l'oxyde d'aluminium et des films de carbone

sous forme de diamant présente de telles caractéristi-

ques. Etant donné qu'il n'existe aucun processus d'auto-

réparation pour les cathodes, comme c'est le cas avec des sources mouillées par un métal liquide, il est préférable d'utiliser un vide très poussé aux émetteurs afin d'éviter leur détérioration par bombardement ionique, ou une modification de leur fonction de travail

de surface.

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Des facteurs prépondérants s 'opposent à l'utilisation d'émetteurs de grande dimension dont

l'émission s'effectue purement par effet de champ.

La limite critique semble être d'environ 1 micromètre pour la dimension latérale d'un émetteur du type 686

montré sur la figure 55. Dans le cas de cathodes dépas-

sant cette dimension, l'énergie emmagasinée du circuit associé impose une contrainte thermique excessive

à la petite surface de l'émetteur pendant l'émission.

Au-dessous de la dimension de l'ordre d'un micrométre,

l'émetteur à effet de champ a pour avantage de présen-

ter des effets importants de refroidissement pourvu qu'il comporte de petits éléments ayant un rapport

surface/volume naturellement élevé.

On décrira à présent une source de rayons X. Des EV peuvent être utilisés pour la génération de rayons X. Un générateur, ou une source, de rayons X est représenté globalement en 720 sur la figure

57 et comprend une cathode 722 du type en cuivre mouil-

lé de mercure, comme illustré sur la figure 4, et un séparateur 724 équipé d'une contre-électrode 726, comme montré sur la figure 8, disposés par rapport à une anode 728 pour générer et propager des EV, y compris, le cas échéant, des chaînes d'EV, à partir de la cathode jusqu'à l'anode, en passant à travers

l'ouverture du séparateur.

Il est apparu que l'arrêt d'un EV sur une cible ou une anode s'accompagne d'un éclair de

lumière provenant du plasma produit et laisse un craté-

re résultant de la fragmentation de 'EV et de la dépen-

se d'énergie qui en résulte. Une partie de l'énergie dépensée passe dans la production de rayons X. La source de rayons X elle-même à l'intérieur de la cible 728 est aussi petite que 'EV, c'est-à-dire dans une

plage d'environ 1 à 20 micromètres en dimension latéra-

le, séivant la façon dont l'EV a été initialement

produit ou choisi. La petite source de rayons X présen-

te un rendement et une intensité de production relative-

ment élevés, donnant un débit total élevé de rayons X en comparaison avec l'énergie d'entrée. Ce phénomène indique une production intense de rayons X à la suite de l'éclatement de la structure ordonnée de I'EV, peut-6tre en raison de l'éclatement soudain du champ magnétique élevé généré par le mouvement des électrons

à l'intérieur de l'EV.

Les EV émis par la cathode 722 et le sépara-

teur 724 atteignent l'anode cible 728 pour déclencher l'émission de rayons X, comme indiqué schématiquement sur la figure 57. La matière de la cible 728 est d'une inductance suffisamment basse pour amener l'EV à se fragmenter efficacement. Une matière dont le numéro atomique est bas, telle que du graphite, minimise la détérioration due à l'éclatement de l'EV et permet un passage relativement aisé des rayons X produits vers le c6té- extérieur de la cible 728. La source 720 de rayons X peut être mise en oeuvre sous vide ou sous une faible pression gazeuse. Par exemple, dans un environnement constitué de xénon gazeux de quelques centaines de pascals, la cathode 722 et le séparateur 724 peuvent être espacés d'une distance pouvant atteindre environ 60 cm de l'anode cible 728, avec l'application d'un signal à impulsions de 2 kV à la cathode pour la production des EV. Une analyse de l'émission totale de rayons X par la source 720 peut être effectuée par l'utilisation de techniques connues telles que celles utilisant des filtres

ou un film photographique, ou au moyen de spectro-

mètres à dispersion de longueurs d'ondes. Cependant, étant donné que les photons des rayons X sont tous

générés approximativement en même temps, les spectromè-

118 2639472

tres à dispersion d'énergie ne sont pas capables d'ana-

lyser la distribution spectrale d'énergie des rayons

X émis.

La présente invention propose donc un générateur, ou une source, de rayons X pouvant être utilisé comme source ponctuelle de rayons X pour une application à la radiographie image par image, par exemple. Le générateur de rayons X de la présente invention peut en outre être utilisé dans une large gamme d'applications des rayons X.

On décrira à présent une source d'électrons.

Des EV se déplaçant le long d'un guide produisent générale-

ment l'émission d'électrons qui peuvent être collectés par une électrode collectrice, par exemple. Dans le

cas de guides à résistance et capacité (RC), par exem-

ple, il est possible de collecter des électrons émis par le dessus de la gorge de guidage si la gorge est suffisamment profonde et si i'EV est fortement bloqué sur le fond de la gorge de guidage, ou au moins sur

la contre-électrode située sur le côté opposé de l'em-

base diélectrique du guide. Les électrons ainsi émis

proviennent de sources d'émission secondaire et par ef-

fet de champ qui ont été produites par l'énergie de

EV de passage. Etant donné que ces électrons pro-

viennent d'une matière diélectrique ayant une constan-

te de temps RC relativement longue pour se recharger, il est nécessaire d'attendre que cette recharge soit

effectuée avant qu'un autre EV occupe la zone et provo-

que ainsi une autre émission d'électrons. Dans les guides du type à inductance et capacité (LC), ce délai est relativement court, car la recharge s'effectue au moyen d'électrodes métalliques. Les électrons peuvent être collectés pour une utilisation en courant continu

de sortie par la simple présence d'une électrode col-

lectrice, car 'EV a cédé une énergie initiale aux

électrons émis. Dans le cas de guides LC, l'une quelcon-

que des électrodes des structures de guidage des figu-

res 20 et 21 peut être utilisée comme électrode collec-

trice. La caractéristique par laquelle un EV peut provoquer une émission d'électrons permet à l'EV d'être utilisé efficacement en tant que cathode pour diverses applications. Un EV convenablement stimulé peut être amené à émettre une bande relativement étroite d'énergies d'électrons. La considération principale

dans l'utilisation de ce type de cathode est de déter-

miner l'énergie moyenne et l'étalement de l'énergie des électrons émis. Il existe également un effet de découpage qui résulte de la présence d'un espacement défini entre les EV se déplaçant le long d'un guide

et produisant une émission d'électrons, par exemple.

L'intervalle de découpage est généralement utilisable d'une émission essentiellement stable, à partir d'un train pratiquement continu d'EV, jusqu'à une émission

très analogue à celle d'impulsions, provenant du passa-

ge d'un seul EV ou d'une seule chaîne d'EV sous une ouverture. En conséquence, la nature de la propagation des EV ainsi que la structure de guidage à travers laquelle les EV se déplacent doivent être choisies de façon appropriée pour l'application d'émissions d'électrons.

Une source d'émission d'électrons déclen-

chée par portes,ou découpée, est représentée globalemnt

en 740 sur lafigure 58, et peut faire partie d'une struc-

ture analogue à une triode. Un guide RC 742 d'EV est prévu, ce guide présentant une gorge 744 de guidage et une contre-électrode (non visible) sur la face inférieure de l'embase du guide, par rapport à la gorge, globalement comme pour le guide d'EV illustré sur la figure 11. Une plaque diélectrique 746 est 2639472t placée 'immédiatement au-dessus de l'embase de guide 742. La plaque 746 présente des ouvertures 748 qui s 'étendent au-dessus de la gorge 744 de guidage et qui sont revêtues de couchesmétalliques 750 servant d'électrodes de déclenchement. Un troisième élément, non représenté, peut être une anode ou analogue, placée au-dessus de la plaque diélectrique 746 afin de recevoir ou collecter les électrons émis; la nature exacte du troisième élément est imposée par l'utilisation

dans laquelle l'émission d'électrons doit être placée.

En fonctionnement, un ou plusieurs EV sont lancés ou autrement mis en propagation dans une gorge de guidage 744 comme indiqué par la flèche I. Comme décrit précédemment, des effets d'émissions secondaires par effet de champ, associés au passage de 'EV le long de la gorge de guidage 744, aboutissent à une émission d'électrons qui peuvent sortir, en se propageant, de la gorge de guidage, comme indiqué par la flèche J, les électrons ayant reçu de l'énergie initiale de propagation à leur formation associée à la présence de l'EV. En général, les électrons émis peuvent en outre être attirés par le troisième élément, tel qu'une anode (non représentée). Cependant, la propagation d'électrons vers le troisième composant

est commandée sélectivement par l'application de poten-

tiels appropriés aux électrodes de commande 750. En général, le potentiel appliqué à une électrode de commande 750 sera toujours négatif par rapport à la cathode utilisée pour la génération des EV. En effet, la porte, ou ouverture 748 ménagée dans le diélectrique 746, peut, dans chaque cas, être ouverte ou fermée pour le passage des électrons par une sélection du potentiel particulier imposé à l'électrode de commande respective 750. Pour fermer la porte 748, le potentiel imposé à l'électrode de commande 750 est rendu plus négatif afin qu'aucune émission d'électrons n'ait lieu à travers cette porte. Pour ouvrir la porte 748, le potentiel appliqué à l'électrode de commande 750 est rendue moins négatif, c'est-à-dire par rapport à la cathode génératrice d'EV, et une émission d'élec-

trons à travers la porte est possible.

Pendant qu'un EV se propage le long de la gorge de guidage 744, l'émission d'électrons est générée. Cependant, des électrons peuvent passer à travers la plaque diélectrique 746 vers le troisième composant d'électrode, uniquement aux emplacements des passages 748. Par conséquent, un EV se déplaçant le long de la gorge de guidage 744 provoque l'émission

d'impulsions d'électrons à travers la plaque diélectri-

que 746, les impulsions apparaissant aux emplacements des passages 748. En outre, un passage donné 748 peut être fermé à la transmission d'électrons, par le potentiel approprié imposé à l'électrode de commande respective 750. En conséquence, on peut obtenir une configuration sélective des impulsions d'émission d'électrons par une application appropriée de potentiels aux électrodes de commande 750. La configuration des impulsions peut encore être modifiée par la propagation d'un train d'EV ou de chaînes d'EV le long de la gorge

de guidage 744 pour réaliser, par exemple, une configu-

ration étendue d'impulsions d'émission d'électrons le long de la rangée d'orifices 748, les valeurs de potentiel imposées aux diverses électrodes de commande 750, elles-mêmes, variant avec le temps. Par conséquent, la configuration d'émission d'électrons peut être largement modifiée à la fois par la sélection de la propagation des EV et par la modulation des potentiels

imposés aux électrodes de commande 750.

Pour empêcher l'EV]ui-même de sortir par l'un des orifices 748, la gorge 744 devrait être maintenue à une profondeur relativement grande, ou bien, en variante, une entretoise (non représentée) peut être utilisée entre la plaque 746 et la base

du guide 742.

On appréciera qu'une configuration d'orifi- ces 748 d'émission d'électrons peut être établie comme souhaité, des mécanismes appropriés de guidage d'EV étant placés en coopération avec ces orifices. Le nombre et la disposition des orifices 748 le long de la gorge de guidage 744 peuvent être modifiés pour

la sélection de la configuration de l'émission d'élec-

trons. Les orifices 748 d'émission d'électrons peuvent également être, en fait, des trous traversant une plaque diélectrique qui entoure complètement chaque orifice, par exemple. Dans ce cas, les électrodes 750 peuvent également recouvrir les parois des orifices

sur tous les c6tés.

En général, tout type de générateur d'EV produisant les EV souhaités en sortie pour l'application donnée peut être utilisé pour produire les EV convenant à une émission d'électrons. Habituellement, on peut utiliser une forme de la source sans électrode illustrée sur la figure 49, travaillant sous une basse pression gazeuse. La pression d'un gaz inerte dans le système pourrait être de l'ordre de 0,13 Pa et devrait être

en équilibre dans tout le système.

Une émission d'électrons par propagation d'EV, utilisant l'un quelconque des appareils décrits ici, tels que la source 740 d'électrons à portes ou source déclenchées, illustrée sur la figure 58, peut convenir à diverses applications. Par exemple, divers

dispositifs, considérés jusqu'à présent comme impossi-

bles à mettre en oeuvre, par défaillance de l'art antérieur, pour l'obtention d'une cathode ayant une intensité d'émission suffisante, peuvent à présent

être exploités par l'utilisation d'une source d'élec-

trons générés par EV, telle que décrite ici. Un type de dispositifs tel que le dispositif à électrons libres, déflexion de faisceau, par exemple, peut être produit par l'utilisation d'une source d'électrons déclenchée

du type montré sur la figure 58, par exemple.

On décrira à présent la source de radio-

fréquence. Le passage d'EV à travers les guides LC

des figures 20 et 21 génère des champs de radiofréquen-

ce (champs RF) à l'intérieur des guides, mais l'inter-

action avec de tels chaips est utilisée paour guider les EV, et non pour exploiter un rayonnement externe. Cependant, une radiofréquence générée par le passage d'un EV peut

être couplée en sortie d'un guide d'EV et rendue utili-

sable pour une application extérieure.

La figure 59 illustre une forme générale d'une source, ou d'un générateur, de radiofréquence, indiqué globalement en 760. Une embase diélectrique 762, présentant une gorge allongée 764 de guidage, constitue une structure de guidage pour des EV entrant dans la gorge, comme indiqué par la flèche K. Une contre-électrode 766, qui peut être placée sur la face inférieure de l'embase diélectrique 762, présente

une série de fenêtres 768. La production d'une radio-

fréquence implique un champ induit par une charge

sur la contre-électrode 766. Les résultats sont inten-

ses si la contre-électrode se présente sous une forme à fenêtres. Une seconde électrode, sous la forme d'un

collecteur 770, est placée au-dessous de la contre-

électrode 766 dont elle est séparée par un diélectrique.

Ce dernier diélectrique peut être un espace, une couche de matière diélectrique (non représentée). Le collecteur 770 comporte une série de bras, ou de saillies, 772,

l'une de ces saillies étant placée directement au-

dessous de chacune des fenêtres 768 de la contre-

électrode. Lorsque des EV se déplacent le long du

canal 764 de guidage, les fenêtres 768 de la contre-

électrode présentent des ouvertures par lesquelles la charge des EV peut être couplée au collecteur 770 dans lequel le champ RF est produit. L'énergie RF peut être dérivée du collecteur 770 par tout circuit

approprié, ou par un autre système de rayonnement.

Il existe une relation réciproque entre la vitesse des EV le long du canal 764 de guidage et les cavités de sortie 768, conjointement aux bras

772 de l'électrode collectrice, qui détermine la fré-

quence du rayonnement produit. La fréquence produite est égale à la vitesse des EV multipliée par l'inverse

de l'intervalle entre les fenêtres 768.

On appréciera que les formes des ouvertures 768 de la contre-électrode 766 déterminent les formes d'ondes à produire. Des formes d'ondes apériodiques qui peuvent être utilisées pour la commande de diverses fonctions de synchronisation ou informatiques, peuvent être générées avec la structure montrée sur la figure 59 par un façonnage approprié des ouvertures 768 de

la contre-électrode.

La charge imposée à l'électrode collectrice 770 doit être proportionnée en fonction de la bande passante de la forme d'ondes générée. Pour de basses fréquences, la sortie de l'électrode collectrice 770 devrait être appliquée à une ligne de transmission

avec une terminaison résistive à son impédance caracté-

ristique. La vitesse des EV dans la gorge de guidage 764 peut être bloquée en un mouvement synchrone par l'utilisation d'une injection ou d'une interaction

RF, comme indiqué précédemment dans la description

des guides LC. Cette synchronisation aide à réguler le rythme périodique des impulsions de sortie obtenues

à partir de l'électrode collectrice 770.

Le générateur de formes d'ondes de la figure 59 peut être mis en oeuvre pour produire des impulsions de polarité soit positive, soit négative, par différenciation de la charge d'EV lorsque I'EV franchit la fenêtre 768 de la contre-électrode 766. Une charge d'impédance élevée imposée à la sortie de l'électrode collectrice 770 produit des impulsions

essentiellement négatives. Cependant, une basse impédan-

ce de charge imposée à la contre-électrode 770 a pour résultat la production, en premier, d'une impulsion négative, puis d'une impulsion positive. Cette forme d'impulsion est utile pour la génération de formes d'ondes positives utilisées pour amener dans l'état d'émission des dispositifs d'émission par effet de

champ, à titre d'exemple de l'une des diverses applica-

tions de l'utilisation d'EV pour la génération d'une

énergie électromagnétique.

En conclusion, la présente invention propo-

se des techniques pour générer, isoler, manipuler et exploiter des EV, soit sous forme de perles d'EV

individuelles, soit sous forme de chatnesd'EV. La com-

mande de la génération et d la propagation d'EV possède de larges applications dont certaines ont été indiquées

précédemment. Les EV eux-mêmes en propagation, consti-

tuent des sources d'énergie, y compris l'énergie élec-

tromagnétique dans la gamme des radiofréquences dispo-

nible par l'utilisation d'une source de radiofré-

quence par EV, telle que celle illustrée sur la figure 59, ou d'un dispositif d'ondes progressives, tel que celui illustré sur la figure 50 ou 51. L'émission d'électrons accompagnant la propagation d'EV sur une surface diélectrique, par exemple, permet aux EV en propagation d'être traités à la façon d'une cathode virtuelle, avec l'utilisation de la source d'EV de la figure 58, par exemple. En choisissant de façon

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appropfiée la configuration du déclenchement dans une telle source d'électrons, on peut se tourner vers diverses applications dans lesquelles des faisceaux d'électrons intenses sont demandés. Le "picoscope" décrit ici utilise aussi une émission d'électrons accompagnant la propagation d'EV pour produire un oscilloscope miniature à réponse rapide, convenant à l'analyse de signaux électriques, par exemple. De façon similaire, le génération de pico-impulsions de la figure 52 utilise la transmission rapide d'une forte charge électrique pour produire des impulsions

de haute tension à temps courts de montée et de chute.

Ces impulsions rapides conviennent à diverses utilisa-

tions, y compris la mise en oeuvre de dispositifs d'émission purement par effet de champ, tels que le

générateur d'EV de la figure 54.

La possibilité de produire et de manipuler

sélectivement des EV constitue une technologie électri-

que nouvelle présentant plusieurs caractéristiques très souhaitables. En général, les composants de cette

technologie sont extrêmement petits et peuvent fonction-

ner sur une gamme de tension appliquée. Comme indiqué, des opérations effectuées avec la technologie des EV sont très rapides et impliquent la transmission rapide de fortes concentrations d'énergie sous la forme des EV. Les"divers générateurs, lanceurs, guides, sépararateurs, sélecteurs et diviseurs, par exemple, sont analogues à des tubes à vide, à des transistors et composants analogues de la technologie électronique

antérieure, par exemple.

On appréciera, d'après la description

de la présente invention, que les divers dispositifs indiqués ici peuvent être combinés pour convenir à des applications données. Un générateur forme à partir de divers générateurs décrits ici peut être utilisé

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avec un ou plusieurs dispositifs de guidage pour pro-

duire les EV utilisés dans un picoscope, par exemple.

Un générateur d'EV peut être combiné à des guides et un ou plusieurs diviseurs et/ou un ou plusieurs commutateurs pour établir de multiples trajectoires d'EV qui, dans le cas des commutateurs, peuvent être choisies pour la propagation d'EV. Un générateur d'EV peut être combiné à des guides et à un ou plusieurs

générateurs de pico-impulsions pour produire des impul-

sions de sortie à des emplacements souhaités et, par l'utilisation d'une branche à retard variable d'un

diviseur tel qu'illustré sur la figure 33, pour produi-

re des impulsions pouvant varier avec le temps. De façon similaire, l'un quelconque des dispositifs de conversion en énergie, tels que les circuits d'ondes progressives des figures 50 et 51, ou la source de radiofréquences de la figure 59, ou encore la source d'émission d'électrons de la figure 58, peut être combiné aux divers autres constituants de manipulation

d'EV, tels que les guides, les diviseurs et les commu-

tateurs. On appréciera en outre que les sélecteurs, séparateurs et lanceurs d'EV peuvent être utilisés lorsque cela est approprié pour produire des EV ayant la dimension de charge souhaitée, ces EV étant lancés dans un guide spécifié ou autre dispositif, et étant

exempts de contaminants de décharge dans le plasma.

La caméra électronique elle-même est utilisable dans l'analyse du comportement des EV proprement dits, ainsi que dans d'autres analyses, y compris, à titre non limitatif, les analyses de champs électriques

variant dans le temps, grâce à la combinaison de l'os-

cilloscope ou "picoscope", ou des rangées d'oscillosco-

pes à dimensions multiples illustrées sur la figure

44, par exemple.

En référence à présent à la figure 62, il

est illustré une autre source de génération d'EV, par-

fois appelée ci-après source canal. La source 900 à canal comprend une embase 901 en céramique ayant une cathode 902 disposée dans un canal de guidage 903. Une résistance distribuée 904 s'étend au-dessous du canal 903, le bord d'attaque de la résistance étant contigu à la cathode 902. Plusieurs dynodes 905, dont seulement deux sont illustrées, s'étendent les unes à la suite des autres au-dessous du canal 903. Une contre- électrode 906 est placée plus loin le long du canal 903, mais est disposée sur la face inférieure de l'embase 901 en céramique. La figure 63 est une vue en bout de la source 900 à canal. Un capot 907 en céramique, non illustré sur la figure 62, peut être utilisé si cela est souhaité. La figure 64 montre un profil habituel de tension pour la source à canal 900, allant de la tension négative de la cathode aux tensions progressivement plus positives appliquées aux dynodes 905 et finalement à la contre-électrode 906, identifiée comme étant l'anode sur le profil. La contre-électrode 906 s'étend au-dessous des dynodes 905 pour augmenter

la capacité.

Dans le fonctionnement de la source à canal

* 900, il convient de noter que la source initiale d'élec-

trons, illustrée comme étant une cathode 902, est clas-

sique et peut être -toute source connue d'électrons ou de photons. Une application habituelle quelconque de la source à canal commence de préférence par un processus aisément maîtrisable. Ceci peut être obtenu

le plus aisément à l'entrée du multiplicateur d'élec-

trons distribués, car seulement quelques électrons ou photons d'énergie suffisante sont nécessaires pour

surmonter le niveau de bruit du dispositif. Ces événe-

ments d'entrée peuvent être mis en circuit et introduits dans l'entrée par un nombre quelconque de processus connus. Le gain du multiplicateur d'électrons d'entrée, que des éléments distribués ou discrets soient utilisés,

ne doit pas être assez élevé pour amplifier des événe-

ments correspondant à un seul électron ou photon jus- qu'au niveau de seuil de déclenchement d'EV; autrement,

une fausse génération d'EV se produit.

Après l'entrée initiale d'électrons ou de

photons, la partie à gain élevé du multiplicateur d'élec-

trons, représentée comme étant la zone de matière à résistance 904 entourant le guide entre la cathode

et la première dynode, est chargée de la tâche d'augmen-

ter le nombre d'électrons à partir des quelques élec-

trons initiaux jusqu'à un certain nombre très élevé.

Habituellement, le gain d'un tel canal multiplicateur est de l'ordre de plus d'un million. Cette valeur est souvent choisie car elle est suffisante pour obtenir une sensibilité appropriée afin de ne pas surcharger le système de déclenchement d'entrée, et elle est en outre assez basse pour ne pas produire de salves de bruit parasite. Ce gain est le plus souvent fonction de la valeur de la tension appliquée à la section de

dynode distribuée d'entrée du multiplicateur. Des fac-

teu;s géométriques jouent un rôle important dans l'obten-

tion du gain de la section de multiplicateur d'entrée.

L'uniformité du gradient de tension dans le canal est très importante à obtenir, de même que l'obtention

d'un coefficient approprié d'émission d'électrons secon-

daires sur les parois du canal. Une fois que ces fac-

teurs ont été établis, la seule fonction de la section

d'entrée est d'élever le niveau de la densité d'élec-

trons au voisinage du niveau de saturation pour ce type de multiplicateur d'électrons afin qu'aucune autre augmentation de la densité d'électrons ne puisse se produire du fait de l'emmagasinage limité d'énergie des éléments distribués. Cette densité de charge limitée

est ensuite transmise à la seconde section du multipli-

cateur d'électrons o la densité de charge peut encore

être augmentée.

La seconde section du multiplicateur d'élec- trons est adaptée à la technologie des films ou couches et est réduite à la dimension à la fois du guide d'EV

suivant et du multiplicateur d'électrons à canal dis-

tribué d'alimentation en entrée.

La fonction de cette source à canal est d'éle-

ver la densité de charge au niveau critique pour former un EV. L'exigence principale pour cette fonction est

de posséder une énergie électrique emmagasinée suffi-

sante, utilisable par le nuage de charge passant pour permettre à la densité de charge de s'élever jusqu'au niveau de seuil de formation d'EV. Etant donné que la densité de charge est suffisamment élevée avant que ce niveau de seuil soit atteint pour présenter un effet de saturation important de charge d'espace, l'intensité de champ le long du guide multiplicateur

doit être approprié pour vaincre cette charge d'espace.

Les deux nécessités d'une intensité de charge

accrue et d'un niveau plus élevé d'emmagasinage d'éner-

gie agissent dans le même sens et imposent des para-

mètres de conception qui contraignent la matière diélec-

trique dans la zone de- densité de charge élevée du multiplicateur. Sur la figure 62, les dynodes discrètes 905 représentent un nombre quelconque de dynodes demandé

pour élever la densité de charge au niveau approprié.

En plus des dynodes, l'électrode supplémentaire 906

a pour fonction d'augmenter la capacité et l'emmagasi-

nage d'énergie des dynodes sans être connectée direc-

tement à elles. Les dynodes 905 sont donc connectées à une source de tension positive par l'intermédiaire d'un diviseur de tension (non représenté) qui produit 1 31 le gradient de tension le plus souhaitable, illustré sur la figure 64. Ce gradient de tension sert à tirer les électrons à travers le canal, augmentant la charge et la densité de charge à leur passage. Pour maintenir ce gradient de tension en présence de dynodes métalli- ques, il est essentiel que les dynodes soient très

étroites dans la direction de la course des électrons.

Une dimension d'environ une largeur de canal ou micromètres représente un maximum raisonnable. Il

n'est pas essentiel que les électrons heurtent réelle-

ment les dynodes 905 ou la contre-électrode 906. Ces électrodes peuvent être recouvertes d'une mince matière diélectrique ayant un taux d'émission secondaire élevé

pourvu que la matière soit dopée avec un métal pour augmen-

ter la conductivité. Un film d'oxyde d'aluminium dopé

au tungstène ou au molybdène est un bon choix.

La phase initiale du processus de génération d'EV utilise le phénomène connu de tassement ou de compression, parfois appelé tassement de Raudorf, ayant la capacité d'accélérer des électrons de 15 kV A MeV. Lorsqu'une densité de charge suffisamment élevée a été atteinte, soit par émission directe d'électrons à partir des parois pleines du guide et des dynodes, soit par phénomène d'ondes électroniques, des EV sont

formés et se déplacent le long de la section du multi-

plicateur jusque dans le guide, quel qu'il soit, que

l'on choisit d'utiliser.

La description ci-dessus du fonctionnement

de la source à canal repose sur la découverte qu'un

EV peut être formé par élévation de la densité d'élec-

trons d'une région de l'espace jusqu'au niveau de for-

mation d'EV par l'utilisation d'une émission secondaire à partir de sources voisines, couplée à l'effet connexe de tassement ou compression des électrons. Une matière diélectrique de forme en canal fermé, pour confiner les électrons, revêtue d'une matière résistante pour distribuer le potentiel et produire un gradient de

champ pour les électrodes, constitue un élément princi-

pal de la source à canal. Il est nécessaire d'emma-

gasiner suffisamment d'énergie dans le canal, de pré- férence sous la forme d'une capacité distribuée jusqu'à une électrode à potentiel fixe, pour fournir le courant de crête demandé par le processus de formation d'EV; autrement, une saturation peut apparaître et empêcher la formation d'un EV. Une matière très appropriée pour la matière diélectrique est de l'oxyde d'aluminium

dopé au tungstène.

Il convient de noter que la source à canal doit habituellement avoir, le long du canal, un champ qui peut être rapidement régénéré après la formation d'un EV. Cette régénération de charge pourrait être obtenue par l'utilisation d'une chaîne de résistances connectée à une alimentation en énergie (non représentée). La puissance absorbée par cette chaîne de résistances serait très élevée si la valeur des résistances était assez basse pour former un EV, engendrant ainsi un échauffement important dans la source. Ceci imposerait l'utilisation d'une matière réfractaire satisfaisante,

telle que l'oxyde d'aluminium dopé au tungstène. Cepen-

dant, en utilisant des potentiels fixes sur les dynodes localisées (au lieu de la chaîne de résistances), on

atténue encore le problème de l'échauffement.

Si cela est préféré, un gaz peut être utilisé dans la source à canal, augmentant ainsi l'efficacité de la génération d'électrons et facilitant l'élimination de la charge des parois du canal. De plus, en utilisant un gaz, on peut également utiliser une résistance de

canal de valeur élevée.

En référence à présent à la figure 65, il est illustré une structure de guide LC 950 courbée

en cercle afin de constituer un circulateur pour EV.

Les EV sont injectés dans le circulateur 950 à boucle fermée en passant par la conduite 952 d'entrée et de sortie. Deux points 954 et 956 de commutation sont couplés à la conduite 952 d'entrée et de sortie, ces deux points de commutation étant des électrodes. Les points de commutation 954 et 956 ne sont rien de plus que des parties isolées des guides LC décrits ici, l'isolation étant obtenue par l'utilisation d'éléments inductifs ou résistifs. En appliquant des tensions appropriées à partir de la source d'alimentation en énergie 958, par l'intermédiaire des conducteurs 960

et 962, aux points de commutation 954 et 956, respec-

tivement, l'EV injecté est dévié de 90 dans la trajec-

toire du circulateur. D'une manière similaire, pour l'extraction, des tensions appropriées sont appliquées

à 'EV en circulation, provoquant de nouveau sa dévia-

tion de 90 et, par conséquent, à nouveau son passage dans la conduite 952 d'entrée et de sortie. La figure 66 est une vue en coupe transversale du circulateur 950, suivant la ligne 66-66 de la figure 65, illustrant la structure du guide LC plus en détail. La structure du guide LC comprend un substrat céramique 970 et un blindage radiofréquence inférieur 972, ainsi qu'un blindage radiofréquence supérieur 974. Un EV 976 en

circulation est illustré comme étant centré à l'inté-

rieur du guide LC, entouré d'une électrode de guidage

centrale978, ainsi que d'une électrode de guidage supé-

rieure 980 et d'une électrode de guidage inférieure

982.

Dans le fonctionnement du circulateur illustré sur les figures 65 et 66, il convient de noter que la génération de photon et la radiation qui en résulte, produit par ce procédé, découlent du fait qu'une charge en accélération rayonne de l'énergie. La fréquence

263947ú

du rayonnement est déterminée par l'accélération de charge, tandis que l'intensité varie avec un grand nombre de facteurs liés à la géométrie de la source de rayonnement et du nombre de charges appliqué. Par conséquent, une source de rayonnement peut être produite par une charge se déplaçant lentement sur un petit rayon ou par une charge se déplaçant vite sur un grand rayon. Le temps pour parcourir un cercle complet définit la fréquence du rayonnement. En outre, le diagramme de rayonnement à partir d'une charge en circulation équivaut à deux lignes de charge oscillant d'une manière

sinusoïdale avec un angle de phase de 90 entre elles.

Comme décrit pour la figure 66, il est illus-

tré un blindage radiofréquence inférieur 972 et un blindage radiofréquence supérieur 974. Tant que les deux blindages 972 et 974 sont utilisés, le circulateur 950 représente un mécanisme de stockage d'énergie ou

d'information. La différence principale entre le rayon-

nement d'énergie à partir d'une circulation et le stockage d'énergie par circulation consiste en ce que l'unité en circulation est, ou non, effectivement blindée à la fréquence de rayonnement. Sans blindage, il seproduit un rayonnement et la possibilité de l'utiliser d'une certaine manière avantageuse. Avec un blindage,

il n'y a aucun rayonnement extérieur vers le circu-

lateur et le même dispositif échange un rayonnement entre le blindage etle générateur pour produire un

stockage d'énergie. L'efficacité du stockage est fonc-

tion directe de l'efficacité du blindage.

Ainsi, par un blindage approprié, le rayon-

nement résultant de l'EV en circulation est maintenu

dans les limites du circulateur. En supprimant le blin-

dage 974, totalement ou par l'utilisation de fenêtres

dans ce blindage 974, on permet à l'énergie radio-

fréquence de rayonner en dehors du circulateur 950.

Bien que la formation de la figure 65 en-

visage que le rayonnement sorte "du plan du papier", il est évident à l'homme de l'art qu'en utilisant des fenêtres appropriées, on peut canaliser le rayonnement vers le point central du circulateur ou bien, en variante, vers l'extérieur, c'est-à-dire dans le même plan que le papier,

mais en s'éloignant du point central du circulateur.

En plus des émetteurs de fréquence fondamen-

tale, il existe une classe d'émetteurs harmoniques qui reposent sur une circulation de la charge à une vitesse inférieure et sur l'excitation par cette charge d'une structure périodique qui, elle-même, est en couplage avec l'espace pour rayonner à la fréquence du réseau périodique. Le processus de rayonnement résultant de la formation de réalisation illustrée sur la figure est de ce dernier type. En exposant simplement les

découpures supérieures 955 du guide LC à la région d'es-

pace devant recevoir le rayonnement, la fonction de

sortie est réalisée. Pour plus de commodité de l'illus-

tration, la figure 65 montre dix-huit de ces découpures ou ouvertures 955 de sortie, bien que leur nombre puisse prendre toute valeur souhaitée. Les ouvertures 955 sont

ménagées dans l'électrode de guide supérieure 980, illus-

trée sur la figure 66. Grâce à l'utilisation de dix-

huit ouvertures, on produit une fréquence de rayonnement

du 18ème harmonique. S'il y avait soixante-douze ou-

vertures 955, on produirait la fréquence du 72ème harmo-

nique. En l'absence de telles ouvertures, le nombre d'harmoniques est réduit à la fondamentale correspondant

à une circulation par cycle de rayonnement.

En supposant qu'il soit souhaitable de faire circuler les EV à l'intérieur du circulateur 950 à une vitesse précise, pour maintenir ainsi une fréquence assignée, on peut utiliser un système de synchronisation

de vitesse couplé à l'action de guidage du guide LC.

1 36 Avec une telle synchronisation, la vitesse moyenne d'une chatne d'EV est bloquée dans la fréquence dans

le guide LC, de manière que l'espacement des EV indi-

viduels soit obligé de se placer en synchronisation avec la période d'ouverture du guide. Cet effet est provoqué par le champ périodique produit dans le guide et par la capacité de ce champ à grouper le train d'EV

dans ce champ par accélération des EV lents et ralentis-

sement des EV rapides. En procédant ainsi, on peut

bloquer en phase de façon précise plusieurs de ces cir-

culateurs sur une source principale d'énergie stable de rayonnement. En réglant de façon appropriée la mise en phase d'un ensemble d'émetteurs en circulation, le rayonnement est aisément façonné en configurations serrées, pouvant être dirigées électriquement sur un grand angle à partir d'une simple plaque plane contenant un tel ensemble, tout ceci étant couramment connu dans le domaine des antennes à réseau d'éléments à phase variable. En référence à présent à la figure 67, il est illustré une autre forme de réalisation d'un

générateur RF 990. A des fins d'illustration, le géné-

rateur 990 est un guide RC, décrit par ailleurs ici, ayant un canal 993 de guidage comportant une embase diélectrique qui est formée en une configuration de demi-cercles. En plus des demi-cercles, d'autres parois non linéaires peuvent être utilisées pour provoquer l'accélération des EV. Lorsqu'un EV est introduit à l'entrée 991 et amené à circuler dans le guide RC à une vitesse constante, le rayonnement résultant de ce mouvement possède alors une fréquence d'une période

-du "va-et-vient" provoquée par la sinuosité du guide.

Le nombre prédéterminé d'oscillations ou de va-et-

vient dans le générateur RF 990, espacés entre l'entrée

991 et la sortie 992, détermine la longueur de l'impul-

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sion de rayonnement émise. Il existe un mouvement dans la source effective de rayonnement et l'homme de l'art admettra la nécessité de prendre en considération ce

mouvement en phase dans le calcul du diagramme de rayon-

nement en champ lointain d'un tel dispositif. Au lieu d'utiliser un guide RC pour construire un tel dispositif, on peut également utiliser des guides LC, mais ils

sont légèrement plus complexes à fabriquer.

En utilisant un nombre quelconque d'une large diversité de configurations avec un EV à vitesse constante, il est possible de produire de nombreux effets de stridulation de fréquence ou de modulation de fréquence. La teneur en harmoniques de l'émission

peut être maîtrisée avec la forme du diagramme. L'ampli-

tude du rayonnement émis peut être modifiée d'une région à une autre par variation du coefficient de couplage du guide à l'espace de rayonnement, par modification de la quantité de charge dans le guide à va-et-vient ou par modification de l'amplitude de la configuration en va-et-vient, puis modification correspondante de la vitesse des EV pour que la période soit maintenue constante. Des impulsions de diverses longueurs peuvent être produites par une commutation progressive de 'EV d'une grande longueur de trajectoires à des trajectoires plus courtes en utilisant la technique de commutation de déflexion, décrite par ailleurs dans le présent mémoire. Il doit également être clair que le diagramme

d'émission du radiateur ou émetteur du type à va-et-

vient peut être maîtrisé de façon très efficace à la fois par la forme du diagramme et par la mise en phase

des EV pour produire dynamiquement à la fois des varia-

tions de forme du diagramme et un balayage de faisceau.

Le spécialiste des antennes à réseau d'éléments à phase

variable connaît évidemment les diagrammes de rayon-

nement résultants.

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Les circulateurs et radiateurs ou émetteurs du type "à va-et-vient" décrits ci-dessus, fabriqués par l'utilisation de la technologie des films minces, peuvent être directement appliqués à une large gamme d'applications pour éviter les collisions et pour les transmissions o le réseau de générateurs est directement

exposé à l'environnement irradié. Par exemple, en utili-

sant des circulateurs d'EV ayant une période d'une longueur d'onde et lorsque l'on souhaite avoir une fréquence de 3 GHz (une longueur d'onde de 10 cm), ceci entraîne l'utilisation d'un circulateur ayant une dimension physique de 3 cm pour une circulation à la vitesse de la lumière, ou de 0,3 cm pour des EV

d'une vitesse égale à 1/10 de celle de la lumière.

Ces émetteurs ou radiateurs, qui ont un diamètre d'en-

viron 3,05 mm, peuvent être couplés à des synchroniseurs pour stabiliser la fréquence du rayonnement et peuvent être placés en un réseau de plusieurs milliers étendus sur un substrat plan de quelques centimètres, seulement, de côté. Le diagramme directionnel du réseau et, par conséquent, la direction dans laquelle le faisceau est dirigé, peuvent être déterminés par la mise en phase des émetteurs ou radiateurs. Pour un système à impulsions, ils doivent être mis en circuit à des

instants différents, ainsi que commandés en phase.

Ceci constitue un ensemble de commutation complexe pour des milliers de sources, mais ceci entre dans

les possibilités d'un système de commutation d'EV.

La commutation peut être réalisée sur un substrat séparé, avec l'utilisation d'un couplage capacitif entre les

deux plaques pour la connexion.

En référence à présent aux figures 68A à 81, il est illustré un dispositif d'affichage ou visuel à écran plat et divers composants utilisés dans ce dispositif d'affichage, chacun de ces composants impliquant, soit la génération, soit le guidage, soit la manipulation d'EV. Un élément fondamental dans la

réalisation d'un tel visuel à écran plat est le commu-

tateur de déflexion montré sur les figures 68A à 68D, qui sont des diagrammes de force montrant divers états de stabilité pour un EV sur des surfaces et dans des

gorges ou des guides. Le bord simple, avec une contre-

électrode CE, est très stable et, en général, 'EV

ne peut pas se détacher d'un tel angle (figure 68A).

Ceci est encore plus vrai du cas d'un EV dans un guide

étroit (figure 68B). Un guide large muni d'une contre-

électrode présente un cas instable pour 'EV lorsqu'il est initialement au centre du guide (figure 68C). Le cas intéressant pour l'opération de commutation de déflexion est illustré sur la figure 68D, lequel cas présente une stabilité marginale avec la contre-électrode étroite représentée. En pratique, la contre-électrode est effilée jusqu'à une pointe o l'électrode entre

dans la région large du guide, comme montré schématique-

ment sur les figures 69A et 69B.

Les figures 69A et 69B montrent deux confi-

gurations différentes pour les commutateurs de déflexion.

Bien que des commutateurs de déflexion aient été décrits précédemment en regard des figures 36 à 38, il semble

approprié de détruire de nouveau d'une façon plus glo-

bale les commutateurs de déflexion. La réalisation montrée sur la figure 69A est conçue pour avoir une sortie électrique, tandis que celle montrée sur la figure 69B présente une entrée unique et une sortie double pour le trajet des EV. Aucun signal électrique de sortie n'est montré, bien que ceci soit également possible. Le signal de sortie ne serait qu'une vive impulsion au passage de 'EV si le couplage n'était

réalisé que pour le courant alternatif. En n'ame-

nant les électrodes dans la ligne de contact directe avec des électrons émis par l'EV, on peut donner au signal de sortie une composante continue et la charge peut rester sur l'électrode collectrice EC jusqu'à ce qu'elle soit dissipée par fuite ou chassée par une

-5 autre charge.

Dans les deux configurations montrées sur les figures 69A et 69B, la sensibilité du commutateur, ou le gain, est déterminé par l'équilibre du système

à toutes les forces qui affectent l'EV de passage.

Un équilibre précis peut donner un dispositif de gain élevé. En décalant volontairement tout paramètre du commutateur de déflexion qui tend à guider l'EV vers une sortie ou vers l'autre, on établit une polarisation devant être vaincue par les électrodes déflectrices

d'entrée ED.

En référence à présent à la figure 70, il est représenté un guide d'EV débouchant dans une région plus large qui est délimitée, sur les côtés, par des électrodes déflectrices 1001 et 1002 et qui comporte une contreélectrode effilée symbolisée 1003 sous le guide d'entrée. Il en est de même que dans le commutateur de déflexion décrit précédemment. La différence principale dans ce dispositif réside dans l'utilisation de photoconducteurs 1004, 1005, 1006 et 1007 sur des côtés opposés du canal large et d'un

couplage croisé entre les photoconducteurs et les déflec-

teurs. Il est représenté une connexion d'alimentation en énergie reliée aux photoconducteurs pour appliquer un potentiel aux électrodes lorsque le photoconducteur est activé par le passage d'un EV. Il est évident que l'EV doit être dans un état optiquement excité ou que

la matière de la paroi du guide doit devenir fluores-

cente au passage d'un EV pour que l'on obtienne le

résultat souhaité. On peut utiliser ici une large diver-

sité de photoconducteurs, mais des films de diamant

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sont particulièrement souhaitables en raison de leur sensibilité à l'émission d'UV et de leur insensibilité

aux émissions thermiques. Une barrière 1008 de cloison-

nement est également représentée entre les deux moitiés de la partie large du composant, de manière que 'EV parcourant le canal d'une extrémité à l'autre passe

d'un c8té ou de l'autre de la barrière.

Avec la configuration représentée, un champ

s'établit entre les déflecteurs connectés aux photo-

conducteurs lorsqu'un EV est dévié vers un canal ou

vers l'autre par l'application d'une tension aux élec-

trodes déflectrices d'entrée. Cet effet est produit par l'activation des photoconducteurs lorsque 'EV

est dans le canal du guide et le processus de conduc-

tion connecte momentanément les déflecteurs à l'alimen-

tation en énergie. On connaît des photoconducteurs qui deviennent conducteurs quelques picosecondes après

l'application du rayonnement dans des dispositifs ap-

pelés commutateurs Auston, et ces photoconducteurs présentent une faible impédance. Au passage de 'EV, le photoconducteur revient plus lentement dans l'état ae repos, à haute résistance. La mémoire de l'événement est simplement enregistrée sous forme d'une charge

sur la matière diélectrique. On effectue une régénéra-

tion en faisant passer un EV à travers la structure

assez souvent pour compenser la charge perdue. Norma-

lement, on peut utiliser une mise à jour par une très

faible fréquence d'amorçage d'EV pour régénérer l'enre-

gistrement. Cette technique de photoconduction offre une fonction secondaire intéressante. On peut accéder, depuis l'extérieur du dispositif d'affichage, par une illumination optique de la cellule, à l'état de mémoire d'une cellule particulière dans le réseau du dispositif d'affichage visuel. Si cet effet est utilisé avec une unité d'affichage produisant de la lumière, il existe une réaction implicite à partir de la source de lumière luminescente et le gain du processus ne peut pas être

porté à des niveaux élevés sans risque d'instabilité.

Néanmoins, il existe une fonction, pouvant être utile, pour modifier un état mémorisé sur un visuel. Le moyen principal pour accroître la stabilité consisterait à utiliser une lumière violette pour le crayon lumineux

effectuant les modifications de données, et un photo-

conducteur sensible aux longueurs d'ondes du violet.

En modifiant les connexions entre les photo-

conducteurs et les déflecteurs dans une autre cellule, il est possible de répéter l'information d'une cellule du commutateur à une autre. Si les potentiels appliqués à la cellule d'entrée sont tels qu'ils dévient 'EV vers la trajectoire de gauche, la trajectoire de gauche

est alors également prise dans la seconde cellule.

En plaçant en cascade deux de ces cellules, il est clair que toute information qui est disponible à la cellule d'entrée au passage de l'EV est transportée vers la seconde cellule, vers l'avant ou vers l'arrière par

rapport au sens du mouvement de 'EV.

En référence à présent à la figure 71, il est représenté schématiquement un dispositif de

mémorisation activé par diodes. La description de ce

dispositif est très similaire à celle du dispositif

de mémorisation activé par photoconducteur. Le disposi-

tif est également basé sur une activation par les pho-

tons, mais le processus utilisé peut convenir à une

gamme beaucoup plus large de longueurs d'ondes de rayon-

nement, en particulier à l'extrémité basse fréquence

du spectre, que ce n'est le cas avec un photoconducteur.

Le dispositif décrit ici est basé sur l'obtention des potentiels demandés pour les déflecteurs à partir de la perturbation à bande large que l'EV produit en entrant dans la région du guide au voisinage des électrodes captrices.

Pour cette forme de réalisation, les photo-

conducteurs ont été remplacés par des diodes d'émission de champ 1010, 1011, 1012 et 1013, bien que tous redres- seurs puissent être utilisés pourvu qu'ils possèdent une bonne réponse aux fréquences élevées, une tension

de polarisation de fonctionnement efficace et une ten-

sion inverse appropriée. Une tension de fonctionnement de l'ordre de 50 volts est demandée. Des redresseurs à émission de champ sont connus pour fonctionner dans la bande des longueurs d'ondes optiques avec une bonne efficacité. Ils fonctionnent bien à 50 volts et ils conviennent à la technologie de construction utilisée

dans la fabrication des structures à EV en général.

De même que dans les diagrammes de circuits classiques, la cathode d'émetteur de champ est représentée sous la forme d'une électrode pointue et ceci signifie qu'il s'agit de l'électrode qui est positive lorsque le champ RF ou le courant alternatif est appliqué totalement

aux électrodes. Des émetteurs de champ possèdent égale-

ment une tension de seuil qui doit être atteinte avant

qu'ils émettent des électrons. Dans ce cas, les poten-

tiels extérieurs qui ont été utilisés dans le déflecteur à photoactivation peuvent être supprimés, à moins qu'ils soient souhaitables en tant que potentiels de polarisation. Dans tous les cas, les électrodes des diodes représentées sur le dessin peuvent être mises

en fonctionnement à la masse RF.

Toutes les autres fonctions de cette confi-

guration sont les mêmes que celles du dispositif de

mémorisation à photo-activation décrit précédemment.

* Si un EV entre dans la trajectoire de gauche,la pointe ou perturbation engendre un potentiel alternatif momentané qui est transformé en un potentiel continu sur les électrodes déflectrices et qui reste jusqu'à ce qu'une fuite ou une perturbation indésirée l'élimine. Dans toutes les formes de conception, il faut prendre soin d'empêcher un bruit excessif des EV dans la région de déflexion; autrement, ce signal de bruit peut être

introduit dans les diodes et produire un état de mémo-

risation erroné.

En référence à présent à la figure 72, il est illustré un dispositif de mémorisation activé par une charge. De même que dans les autres commutateurs, l'EV entre dans le guide étroit et est conduit dans

la partie expansée du guide en passant sur la contre-

électrode effilée. L'électrode déflectrice 1015 est représentée à la fois en entrée et en sortie pour ce dispositif de mémorisation. Il est évident qu'une autre électrode déflectrice peut être ajoutée pour insérer une entrée ou pour compléter le dispositif. De même que dans les autres configurations, la mémorisation est réalisée par l'utilisation d'un emmagasinage de charge sur l'électrode déflectrice 1015 et l'électrode

collectrice associée 1016.

Le fonctionnement de ce dispositif de mémo-

risation dépend de l'émission d'électrons à partir de l'EV lui-même ou à partir de structures voisines qui sont excitées par le passage de l'EV. Cependant, le simple fait de collecter des électrons ne produit pas tous les effets nécessaires. Un processus très avantageux consiste à produire une tension évoluant

dans le sens positif sur une électrode lorsqu'un élec-

tron arrive à l'électrode. Une émission d'électrons

secondaires est un tel processus et de nombreux dis-

positifs ont été conçus dans le passé en utilisant

cet effet et sont bien connus dans la littérature.

Le rendement de la production d'électrons secondaires est faible, rarement au-dessus de 2 %, mais, même avec

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ce faible rendement, le processus est utile. Pour que le processus fonctionne, il est nécessaire de placer à proximité de l'électrode de commutation une électrode 1017 qui reste positive par rapport à l'électrode de commutation pour collecter les électrons secondaires. De plus, cette électrode 1017 doit être quelque peu protégée des électrons primaires. Dans le cas présent, cette électrode collectrice 1017 peut être placée sur une partie de la plaque de capot. Cette électrode 1017 est représentée schématiquement sur le dessin avec

un signe + situé à côté d'elle, signifiant une con-

nexion sur une alimentation en énergie positive. Un effet de limitation de courant, tel qu'une inductance, doit être prévu dans cette ligne d'alimentation en énergie pour empêcher l'appel d'un courant excessif

au passage d'un EV au voisinage.

En fonctionnement, ce type de dispositif

dépend du fait qu'un EV passant sur une électrode sup-

prime la plus grande partie des électrons émis avec le champ de charge d'espace négatif, permettant ainsi à l'électrode de se charger négativement. Sur le dessin, lorsqu'un EV passe le long du côté gauche du commutateur et passe sur l'électrode collectrice 1016,1e collecteur et le déflecteur qui lui sont reliés sont chargés négativement. Dans le cas opposé, lorsqu'un EV passe le long du côté droit du commutateur, les électrons émis atteignent l'électrode collectrice d'une plus grande distance et à

une plus grande vitesse, permettant à l'émission secondaire de se pro-

duire et d'émettre des électrons qui sont collectés par l'électrode positive 1017 et qui chargent donc positivement le collecteur 1016 et

le déflecteur 1015. La mémorisation et la propagation de l'informa-

tion sont les mêmes que dans les cas précédents.

En référence aux figures 73A et 73B, il est illustré deux dispositifs de commutation 1020 et 1021 qui permettent au signal de sortie d'un dispositif de mémorisation d'être impliqué dans une modification de trajectoire des EV. Le dispositif 1020 est similaire

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au dispositif illustré sur la figure 72, mais comporte deux sorties 1022 et 1023 séparées par la barrière 1024. Les sorties peuvent également être prises sur les électrodes. Le dispositif contient aussi une anode déflectrice d'entrée supplémentaire 1025 si cela est nécessaire.

Le dispositif 1021 présente une configura-

tion qui est susceptible d'un comptage par deux. Le dispositif 1021 comprend une anode déflectrice 1026 et une autre anode 1027 qui fonctionne à la fois comme anode déflectrice et comme anode collectrice. A chacun des passages successifs d'EV, l'état des électrodes change et les trajectoires de sortie, ainsi que le

potentiel, alternent entre deux états disponibles.

En référence à présent à la figure 74, il est illustré un dispositif 1030 de mémorisation qui établit l'état de mémorisation au passage d'un EV. Le dispositif est fondamentalement un dispositif de mémorisation activé par une charge, à trois entrées et deux sorties. Lorsqu'un EV est dirigé dans l'une des deux entrées extérieures 1031 et 1032, il se déplace ensuite le long du c6té correspondant du dispositif et établit tout potentiel approprié sur le collecteur

et le déflecteur. Une interrogation ou un échantillon-

nage de l'état précédemment mémorisé peut être effectué

par l'introduction d'un EV dans le canal central 1033.

La régénération de l'état enregistré est également

réalisée par interrogation de l'état de mémorisation.

Une fonction très utile pour les dispositifs de mémorisation dans un dispositif d'affichage ou visuel

à écran plat consiste à les utiliser en une configura-

tion de registre progressif. Une telle configuration est montrée sur la figure 75 qui utilise des dispositifs activés par une charge, bien que l'un quelconque des dispositifs de mémorisation décrits ici puisse tout

aussi bien effectuer ce travail.

L'élément le plus notable de ce dispositif est que la circulation de l'information est dirigée dans le sens opposé à celui de la course des EV au moyen d'un couplage de réaction du collecteur d'un étage sur le déflecteur d'un autre étage de mémorisation. Les sorties sont représentées comme menant à des portes utilisées dans le dispositif d'affichage à écran plat, bien que de telles sorties soient utiles pour une large gamme de fonctions électroniques. Les données appliquées à l'entrée d'une telle ligne de registre progressif

sont appliquées au déflecteur 1040 de la première cel-

lule de la ligne ou à l'extrémité opposée à celle o l'EV est injecté. Lorsqu'un EV est injecté dans le système, les données enregistrées sont décalées d'une

cellule vers la droite à chaque passage successif.

En référence à présent à la figure 76, il est illustré un schéma simplifié d'un visuel ou dispositif d'affichage à écran plat qui utilise les dispositifs représentés sur les figures 68A à 75. Avant de décrire en détail le circuit de la figure 76, il convient de noter que l'on donne les tableaux suivants

1 à 4 pour mieux comprendre le fonctionnement du sys-

tème.

TABLEAU 1

PARAMETRES PHYSIQUES

DIMENSIONS DE L'ECRAN D'AFFICHAGE: 400 mm x 400 mm NOMBRE DE LIGNES ET DE COLONNES ACTIVES: 2000 x 2000

NOMBRE DE PIXELS: 4 000 000

DIMENSION MAXIMALE D'UN PIXEL: 0,2 mm x 0,2 mm (200 micromètres carrés)

L'ENVELOPPE EST A BORDS SCELLES AU VERRE, SUPPORTES

INTERIEUREMENT PAR DES COUCHES DE COMPOSANTS D'EV ACTIFS

FABRIQUES SUR DE MINCES FEUILLES METALLIQUES CADREES.

L'EPAISSEUR DU VISUEL EST DETERMINEE PAR DES EXIGENCES

CONCERNANT LA RESISTANCE PHYSIQUE, CETTE EPAISSEUR

ETANT COMPRISE ENTRE 1 et 3 mm.

TABLEAU 1 (Suite)

LA STABILITE DIMENSIONNELLE ET LA DISTORSION DE L'IMAGE

SONT LIMITEES UNIQUEMENT PAR LES PROPRIETES THERMIQUES

DE LA PLAQUE DE VERRE.

LE NOMBRE DE FILS CONDUCTEURS DANS UNE ENVELOPPE SOUS

VIDE EST EGALE A 6 AU MINIMUM ET 30 AU MAXIMUM, SUIVANT

LE DEGRE AUQUEL LE CIRCUIT DE SYNCHRONISATION EST REALISE

A L'INTERIEUR DE L'ENVELOPPE.

TABLEAU 2

PARAMETRES DU SYSTEME

SYSTEME EN TROIS COULEURS UTILISANT DES LUMINOPHORES

POUR TOUTE LA GAMME DES COULEURS.

SEPT NIVEAUX BINAIRES POUR ETABLIR CHAQUE INTENSITE

DE COULEURS (GAMME DE RAPPORTS DE CONTRASTE = 127)

MEMOIRE D'IMAGE TOTALE SUR L'ECRAN = 4 000 000 x 7

x 3 = 84 MEGABITS = 10,5 MEGA-OCTETS.

BANDE PASSANTE VIDEO JUSQU'A 100 MHz.

FREQUENCE D'IMAGE DE O à 1 kHz (NOMINALEMENT DE Hz)

EFFETS DE SCINTILLEMENT DE LUMINOSITE ESSENTIELLEMENT

NULS DUS A LA MEMORISATION INTERNE.

TABLEAU 3

PARAMETRES DE L'ECRAN LUMINESCENT

COMMANDE DE LUMINOSITE DE ZERO A SATURATION COMPLETE

DU LUMINOPHORE PAR L'UTILISATION D'UNE COMMANDE DE

FREQUENCE D'IMPULSIONS DE LA SOURCE D'ELECTRONS EV

(0 A 10 000 fL)

COURANT MOYEN DE LUMINOPHORE A UN RAPPORT CYCLIQUE

DE 100 % = 200 MICRO-AMPERES

TENSION D'ACCELERATION DU LUMINOPHORE = 10 kV.

PUISSANCE FOURNIE A L'ECRAN A LUMINOPHORE = 2 WATTS.

CHARGES ELECTRONIQUES DEMANDEES PAR LIGNE = 2 x 10 4/ 1,6 x 10-9 = 1,25 x 10 chg./s/2000 LIGNES = 6,3 x

chg./s/LIGNE.

CHARGES ELECTRONIQUES DEMANDEES PAR PIXEL = 6,3 x 10 /

2000 = 3,2 x 108.

CHARGES MESUREES A PARTIR D'UNE IMPULSION D'UN EV UNI-

QUE A UNE DISTANCE DE 7 mm DANS UN TROU DE DIAMETRE

DE 0,05 mm = 107.

TABLEAU 3 (Suite)

CHARGES CALCULEES DANS UN PIXEL D'AFFICHAGE A UNE

DISTANCE DE 0,7 mm = 109 POUR UNE SEULE IMPULSION D'EV.TABLEAU 4

PARAMETRES DE L'ELEMENT DE MEMORISATION

CAPACITE DE L'ELEMENT DE MEMORISATION = 1015 F.

CHARGE ET TENSION SUR L'ELEMENT DE MEMORISATION =

6 x 10 15 ELECTRONS POUR 100 VOLTS.

COURANT EN CIRCULATION A LA SUITE DE LA COMMUTATION

DE TOUS LES ELEMENTS DE MEMORISATION (84 Mbits) A UNE FREQUENCE DE 10 Hz =8,4 x 10 x 6 x 105 x 10 x 1,6 x

1919 = 8 x 105 AMPERES.

PUISSANCE CONSOMMEE DANS LA COMMUTATION =

VOLTS x 8 x 10 x 10 5 AMPERES = 8 x 10 3 WATTS.

CHARGES ELECTRONIQUES DEMANDEES PAR LIGNE =

9

6 x 10 x 2000 PIXELS = 1,2 x 109.

TEMPS DE TRANSIT D'UN EV PAR LIGNE POUR UNE VITESSE

SOUS 500 VOLTS. (1,3 x 109 cm/s ou 0,04 c) =

31 NANOSECONDES.

TEMPS DE TRANSIT D'UN EV PAR PIXEL = 16 PICOSECONDES.

En référence de nouveau à la figure 76, il convient de noter que ce circuit ne montre qu'une

couche du système à sept couches. Un signal vidéo bi-

naire approprié est introduit dans le système et un circuit extérieur de synchronisation effectue le comptage nécessaire pour l'alimentation des diverses sources d'EV et du déclencheur de ligne. Ce comptage peut être effectué dans le dispositif d'affichage, bien que ceci

le spécialise pour un format d'information particu-

lier. Une commande extérieure de données permet d'uti-

liser une diversité beaucoup plus étendue de formats d'information. Les données sont représentées comme progressant de la gauche vers la droite sur une ligne et chaque ligne est représentée comme progressant du

haut vers le bas.

1 50 La commande de luminosité utilisée dans ce système fait varier la fréquence d'allumage des lignes EV principales qui sont utilisées pour générer des électrons luminescents. On peut utiliser toute configuration concevable de ces sources, depuis une source d'EV par ligne jusqu'à une source pour l'ensemble du système, commutée par des commutateurs de déflexion appropriés, comme montré sur la figure 79, illustrant la technique de sélection de lignes. Les portes ou déclencheurs individuels présents sur chaque ligne sont chargés du contenu d'information d'un pixel à

tout niveau de gris ou de couleur qui est approprié.

La figure 77 est une vue en bout de l'une des lignes de données. Le guide d'EV à canal ouvert

qui sert de source d'électrons pour stimuler le lumino-

phore est représenté sur la plaque inférieure 1050.

Sept plaques métalliques distinctes sont disposées au-dessus de ce niveau, portant chacune des registres progressifs ou à décalage qui traitent le niveau de contraste approprié pour l'une des couleurs primaires souhaitées. Il est prévu que ces plaques métalliques, avec leurs matières diélectriques associées, soient

assemblées en une pile dans laquelle elles sont ali-

gnées les unes avec les autres.Seules deux de ces plaques

sont représentées et elles ne sont pas à l'échelle.

L'action de déclenchement est commandée sensiblement

de la même façon que dans la modulation de grille clas-

sique d'un tube à rayons cathodiques à spot unique.

La figure 78 est une vue de dessus d'une

section de portes montrant la ligne de registres progres-

sifs qui commandent les portes. Une course d'EV est représentée audessous de la zone des portes, ainsi

qu'à travers la zone des registres progressifs.

La figure 79 montre la disposition du sélec-

teur de ligne qui est chargé de sélectionner et d'intro-

duire des EV dans la ligne appropriée de registres progressifs. Des commutateurs polarisés de déflexion sont représentés et il s'agit simplement dans chaque

cas d'un commutateur qui est proportionné géométrique-

ment pour émettre un EV droit devant à moins qu'une tension soit appliquée à l'entrée du commutateur à

partir du registre progressif du sélecteur de ligne.

Les fréquences appropriées pour la commande des diverses fonctions sont indiquées et la forme d'onde est une simple impulsion ayant la largeur de l'impulsion vidéo

binaire de base.

En référence à présent aux figures 80, 81 et 82, il est illustré un dispositif à guide LRC

1060 qui peut être utilisé- avec le dispositif d'affi-

chage ou visuel à écran plat, mais qui n'est pas lié directement à la logique et qui peut être utilisé dans de nombreuses autres applications dans lesquelles on souhaite guider un EV. Ce dispositif utilise un effet qui est similaire à celui d'un circuit LRC disponible dans ce qui est par ailleurs un guide RC simple. Cette addition améliore notablement la constante de temps de recharge du guide RC sans nécessiter un dopage de la matière diélectrique. La charge parasite est éliminée par l'utilisation d'un mince revêtement métallique

1062 appliqué directement sur les parois du guide 1064.

Cette charge est conduite jusqu'à l'extrémité du guide

par le trajet à haute inductance de la configura-

tion mince du guide, empêchant ainsi le passage d'une charge excessive sur 'EV. La terminaison de la matière conductrice à l'extrémité du guide doit également être effectuée d'une manière inductive, avec un amortissement approprié par un composant résistant. Ce composant résistant est le plus commodément obtenu par réalisation d'un mince film de conducteur sur le guide. L'épaisseur optimale du revêtement 1062 est comprise entre 20 et nanomètres, plage dans laquelle on obtient une bonne réflectance optique pour l'EV, mais o la résistance le long du canal est modérément élevée. L'aluminium et le molybdène constituent de bons types de matières pour revêtir le guide. Cette technique exige de revêtir la plaque de capot au-dessus d'un guide d'EV pour la plupart des applications, mais ce revêtement peut être éliminé pour des applications exigeant des guides à

dessus ouvert pour une émission libre d'électrons.

Le guide représenté sur la figure débouche à l'extrémité de la plaque, mais il est montré que la charge collectée sur les parois du guide est menée vers un certain trajet de mise à la masse en passant par un conducteur ou un film de matière conductrice à haute inductance,

ce conducteur étant indiqué en HI sur la figure 81.

Les dimensions pour le guide sont quelque peu indiffé-

rentes, car l'effet de suppression de la charge LRC

est proportionnel pour les guides de toute dimension.

En ce qui concerne la figure 76, on a indi-

, qué que des signaux vidéo binaires étaient nécessaires pour commander les registres progressifs bien que,

dans la description de ce circuit, on n'a mentionné

aucun moyen pour prélever ces données à partir du signal

vidéo analogique à bande large nécessaire pour un sys-

tème d'affichage à haute résolution. De plus, en ce qui concerne la figure 76, il a été suggéré que cette conversion soit effectuée à l'extérieur du dispositif d'affichage proprement dit. Il peut être plus approprié

d'effectuer cette opération de façon interne. En consé-

quence, la description suivante de la figure 83présente

l'utilisation d'une technologie des EV pour effectuer

cette opération.

La fonction d'ensemble du codeur analogique/ numérique 1070 est de capter toute tension analogique qui apparaît sur les plaques déflectrices, dans leurs limites nominales, et de la transformer en un code de sortie qui satisfait les demandes de données binaires

des registres progressifs. Ceci est une forme de fonc-

tionnement en table à consultation ou MEM. En raison de la faible dimension du dispositif, habituellement 3 mm hors-tout pour une utilisation avec les plus grands guides connus comme étant utiles dans le traitement d'une information, la largeur de la bande de travail

peut être élevée. Il est prévu d'établir le fonction-

nement à plusieurs centaines de mégahertz. Dans l'exem-

ple de dispositif d'affichage décrit, il est prévu que la fréquence d'allumage de la source d'EV, pour satisfaire les critères d'échantillonnage de Nyquist,

soit de 2,1 fois la fréquence la plus élevée dans l'in-

formation vidéo analogique.

Une source d'EV 1072 est représentée schéma-

tiquement, de préférence une source à émission de champ pour convenir à la fréquence élevée de répétition des impulsions, suivie d'un extracteur de bruit 1074 destiné à assurer l'EV le plus calme et, par conséquent, un EV qui est dévié de la façon la plus précise dans les champs déflecteurs suivants. Dans le cas le plus simple, un extracteur de bruit est simplement un bon guide qui laisse à l'EV le temps de se rétablir luimême avant d'être émis dans un espace d'interaction. Dans

le cas extrême, l'extracteur doit être conçu pour absor-

ber un rayonnement dans une bande de fréquences parti-

culièrement active dont la présence est connue. Cette technique d'absorption est une pratique courante dans

le travail par faisceau d'électrons à faible bruit.

Le résultat final souhaité apparaît aisément par une observation de la réponse de l'EV aux champs déflecteurs, au moyen d'une caméra électronique observant la zone de déflexion. A cet égard, la partie de lancement du

codeur assume la fonction d'un picoscope.

La sortie du guide extracteur de bruit 1074 se termine par une contreélectrode effilée sur

un plan plat. Toutes précautions, telles que l'amincis-

sement de la sortie du guide, doivent être prises pour empêcher l'apparition de champs électriques transitoires dans cette zone; autrement, ils engendrent un mouvement erratique dans la trajectoire de l'EV. Une résistance de terminaison pour la ligne de transmission commandant

les plaques déflectrices est représentée sur le dessin.

La résistance de cette matière ne doit pas être trop basse car, autrement, l'EV se détruit lui-même sur

la résistance. Il est représenté, à la suite du déflec-

teur, une zone appelée espace d'expansion. Il s'agit

simplement d'une zone qui est mise en place pour per-

mettre une entrée physique plus large pour les guides du sélecteur qui suivent. Un revêtement d'élimination de charge doit être appliqué sur l'espace d'expansion et il est préférable de faire varier progressivement la résistance, mesurée en ohms par carré, d'une faible valeur dans la zone des déflecteurs jusqu'à une valeur

plus élevée dans la zone de l'espace d'expansion.

Il faut autant de guides sélecteurs que l'impose la complexité du codage effectué, bien qu'il existe des limites établies par le "bruit" effectif ou par l'impossibilité de prévoir le système de déflexion et la trajectoire des EV. Une fois que l'EV est entré dans le guide sélecteur, il est conduit jusqu'à une zone qui a pour charge d'établir le potentiel sur les

lignes fournissant des données vidéo binaires aux re-

gistres progressifs. Pour plus de commodité sur le dessin, un seul guide est représenté connecté à ces lignes. Cette ligne montre deux créneaux de dimensions

différentes qui symbolisent l'effet recherché ici.

Il est nécessaire d'établir le potentiel de ces lignes de sortie dans un état 1 ou dans un état 0, comme défini par la tension appliquée aux lignes. Des effets sont assignés de façon permanente et à chaque fois qu'un EV passe par un guide particulier quelconque, la même tension est appliquée à la ligne. Il en est de même en ce qui concerne la forme de réalisation décrite ici en regard de la figure 72. Fondamentalement, pour établir une tension négative, on fait simplement passer l'EV sur le fil conducteur. Pour établir une tension

positive, on fait appel à une émission secondaire d'élec-

trons.

Bien qu'un fil soit représenté sur le schéma, il est également possible d'utiliser des guides d'EV

pour la fonction de transport d'une information jus-

qu'aux entrées vidéo binaires si une trajectoire est utilisable à cet effet. Dans ce cas, un dispositif similaire à celui illustré sur la figure 74 peut être utilisé à la jonction entre les guides sélecteurs et le guide vidéo binaire. Si aucune trajectoire n'est utilisable du fait que les registres progressifs se trouvent sur des substrats ou des couches séparés,

des fils constituent le choix évident.

Les figures 84 et 85 illustrent un phénomène

que l'on rencontre avec des EV et qui n'est pas uti-

lisable lors de la mise en oeuvre de procédés classiques de câblage. Un substrat céramique 1100 présente deux canaux 1101 et 1102 de guidage se croisant mutuellement, ces canaux étant habituellement agencés à 90 l'un par rapport à l'autre. Comme illustré sur la figure

83, le canal 1101 de guidage comporte une contre-

électrode 1103 s'étendant au-dessous de lui, tandis

que le canal 1102 de guidage comporte une contre-

électrode 1104, un isolateur 1105 séparant les contre-

électrodes 1103 et 1104. L'isolateur 1105 est considéré comme étant optionnel et il n'est pas nécessaire dans la plupart des applications. Avec certains circuits,

les canaux 1101 et 1102 peuvent utiliser une contre-

électrode commune. Il est apparu possible de faire se croiser des guides d'EV, dans certaines conditions, habituellement à 90 , sans l'effet de "court-circuit" qui apparaît dans des circuits câblés. Des considéra-

tions de synchronisation doivent évidemment être obser-

vées pour empêcher une collision réelle d'EV à l'inter-

section. Dans la plupart des circuits logiques à EV, il est prévu que l'occupation du guide soit très faible, du fait en grande partie de la puissance élevée de l'EV et du faible besoin d'une occupation élevée. Dans certains cas particuliers, il peut être nécessaire de prendre en considération le type d'ondes parasites émises le long des branches latérales des croisements

et de prendre des mesures préventives contre elles.

Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent être apportées à la source à canal décrite

et représentée sans sortir du cadre de l'invention.

Claims (40)

REVENDICATIONS

1. Source à canal pour la génération d'EV, caractérisée en ce qu'elle comporte une embase (901) présentant des première et seconde faces opposées, un canal (903) s'étendant le long de la première face de l'embase, une source (902) d'électrons ou de photons montée sur l'embase, à proximité du canal, plusieurs dynodes (905) s'étendant au-dessous du canal et espacées

les unes à la suite des autres à des distances crois-

santes le long du canal, telles que mesurées à partir de ladite source d'électrons ou de photons, et une contre-électrode (906) montée sur la seconde face de l'embase.

2. Source à canal selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre une résistance distribuée (904) s'étendant au-dessous du canal et dont le bord d'attaque est contigu à la source

d'électrons ou de photons.

3. Source à canal selon la revendication 2, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre des moyens destinés à appliquer des tensions à la source

d'électrons ou de photons, aux dynodes et à la contre-

électrode.

4. Source à canal selon la revendication 3, caractérisée en'ce que les tensions appliquées sont de plus en plus positives en progressant de la source

d'électrons ou de photons jusqu'à la contre-électrode.

5. Circulateur pour EV, caractérisé en ce qu'il comporte une boucle ferme (950) de guidage d'EV et des moyens (952) destinés à injecter au moins

un EV dans la boucle fermée.

6. Circulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens (952) destinés à extraire ledit EV, au moins, de ladite

boucle fermée.

7. Circulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce que la boucle fermée est constituée d'une structure de guide LC formée dans ladite boucle fermée.

8. Circulateur selon la revendication 7,

caractérisé en ce que la boucle fermée est un cercle.

9. Circulateur selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins une fenêtre RF (955) située dans la boucle fermée afin qu'un rayonnement RF généré par ledit EV, au moins,

puisse sortir de la boucle fermée.

10. Générateur RF, caractérisé en ce qu'il comporte une structure de guide d'EV ayant un canal (993) à EV qui comporte des première et seconde parois opposées, non linéaires, et des moyens destinés à amener au moins un EV à parcourir le canal afin que cet EV

émette un rayonnement RF.

11. Générateur RF selon la revendication

, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un blin-

dage RF recouvrant partiellement le canal.

12. Générateur RF selon la revendication 11, caractérisé en ce que le blindage RF présente au

moins une fenêtre RF.

13. Générateur RF selon la revendication 10, caractérisé en te que les première et seconde parois non linéaires forment des première et seconde boucles

fermées, respectivement.

14. Générateur RF selon la revendication , caractérisé en ce que les première et seconde parois non linéaires forment chacune une configuration en

va-et-vient (990).

15. Générateur RF, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens destinés à générer un EV et des

moyens (990) destinés à accélérer ledit EV généré.

16. Procédé de génération d'un rayonnement RF, caractérisé en ce qu'il comprend l'étape consistant

à accélérer un EV.

17. Dispositif pour mémoriser l'effet d'un EV passant à travers lui, caractérisé en ce qu'il com- porte un canal ayant des première et seconde extrémités et des premier et second côtés opposés pour le guidage d'EV, des moyens (1003) destinés à introduire des EV dans la première extrémité du canal, des première et deuxième électrodes déflectrices (1001, 1002) situées sur lesdits premier et second côtés opposés du canal, respectivement, des premier et deuxième photoconducteurs (1004, 1005) montés sur le premier desdits côtés opposés du canal, des troisième et quatrième photoconducteurs (1006, 1007) montés sur le second des côtés opposés

du canal, la première électrode déflectrice étant con-

nectée électriquement aux deuxième et troisième photo-

conducteurs et la seconde électrode déflectrice étant

connectée électriquement aux premier et quatrième photo-

conducteurs, des moyens de sortie permettant à tous EV introduits dans le canal de sortir par la seconde extrémité de ce canal, et des moyens d'alimentation

en énergie reliés à chacun des photoconducteurs.

18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une barrière (1008) de cloisonnement située entre les première et seconde extrémités du canal afin qu'un EV parcourant

le canal passe d'un côté ou de l'autre de la barrière.

19. Dispositif pour mémoriser l'effet d'un

EV passant à travers lui, caractérisé en ce qu'il com-

porte un canal ayant des première et seconde extrémités et des premier et second côtés opposés pour le guidage d'EV, des moyens destinés à introduire des EV dans la première extrémité du canal, des première et seconde électrodes déflectrices disposées sur les premier et second côtés opposés du canal, respectivement, des première et deuxième diodes (1011, 1010) montées sur le 'premier des côtés opposés du canal, des troisième et quatrième diodes (1012, 1013) montées sur le second des côtés opposés du canal, la première électrode déflec- trice étant connectée électriquement aux deuxième et troisième diodes et la seconde électrode déflectrice étant connectée électriquement aux première et quatrième diodes, chacune des quatre diodes étant maintenue à

une masse RF, et des moyens de sortie destinés à per-

mettre à tous EV introduits dans le canal de sortir

par la seconde extrémité dudit canal.

20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une barrière (1008') de cloisonnement située entre les première et seconde extrémités du canal afin qu'un EV parcourant

le canal passe d'un côté ou de l'autre de cette barrière.

21. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que les quatre diodes sont des diodes

à émission de champ.

22. Dispositif selon la revendication 19,

caractérisé en ce que les quatre diodes sont des redres-

seurs.

23. Dispositif pour mémoriser l'effet d'un

EV passant à travers lui, caractérisé en ce qu'il com-

porte un canal ayant des première et seconde extrémités et des premier et second côtés opposés pour le guidage d'EV, des moyens destinés à introduire des EV dans

la première extrémité du canal, une électrode déflec-

trice (1015) située sur le premier des côtés opposés du canal, une anode collectrice (1016) située sur le

second des côtés opposés du canal, l'électrode déflec-

trice étant connectée électriquement à l'anode collec-

trice, un collecteur (1017) d'électrons secondaires monté sur le dispositif à proximité immédiate de l'anode collectrice, et des moyens de sortie destinés à permettre à tout EV introduit dans le canal de sortir par la

seconde extrémité de ce canal.

24. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une seconde électrode déflectrice montée sur le second des côtés

opposés du canal.

25. Dispositif selon la revendication 23, caractérisé en ce que les moyens de sortie comprennent des premier et second trajets de sortie (1022, 1023)

pour des EV devant sortir du canal.

26. Dispositif pour mémoriser l'effet d'un

EV passant à travers lui, caractérisé en ce qu'il com-

porte un canal ayant des première et seconde extrémités et des premier et second côtés opposés pour le guidage d'EV, des moyens destinés à introduire des EV dans la première extrémité du canal, une première électrode déflectrice (1025) située sur le premier des côtés opposés du canal, une seconde électrode déflectrice située sur le second des côtés opposés du canal, une anode collectrice montée sur le second des côtés opposés

du canal et connectée électriquement à la seconde élec-

trode déflectrice, un collecteur d'électrons secondaires monté sur le dispositif à proximité immédiate de l'anode collectrice, et des moyens de sortie ayant des premier

et second trajets de sortie (1022, 1023) afin de per-

mettre à tous EV introduits dans le canal de sortir

par la seconde extrémité du canal, d'abord par un pre-

mier trajet de sortie, puis par l'autre, permettant

ainsi au dispositif de compter par deux.

27. Dispositif dont l'état de mémorisation est établi par l'effet d'un EV passant à travers lui, caractérisé en ce qu'il comporte un canal ayant des première et seconde extrémités et des premier et second côtés opposés pour le guidage d'EV, des moyens destinés à introduire des EV dans la première extrémité du canal et comprenant des premier et second trajets d'entrée extérieurs (1031, 1032) pour des EV, une électrode déflectrice située sur un premier des côtés opposés du canal, une anode collectrice située sur le second des côtés opposés du canal, ladite électrode déflec-

trice étant connectée électriquement à l'anode collec-

trice, un collecteur d'électrons secondaires monté sur le dispositif à proximité immédiate de l'anode

collectrice, et des moyens de sortie destinés à permet-

tre à tous EV introduits dans le canal de sortir par la seconde extrémité du canal, les moyens de sortie comprenant des premier et second trajets extérieurs

de sortie pour les EV.

28. Dispositif selon la revendication 27, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un troisième trajet d'entrée (1033) pour les EV, situé entre les premier et deuxième trajets d'entrée, pour tester ou

échantillonner l'état de mémorisation du dispositif.

29. Registre progressif à EV comprenant plusieurs dispositifs destinés à mémoriser l'effet d'un EV passant à travers eux, caractérisé en ce que chacun de ces dispositifs comprend un canal ayant des première et seconde extrémités et des premier et second côtés opposés pour le guidage d'EV, des moyens destinés à introduire des EV dans la première extrémité du canal, une électrode déflectrice (1040) située sur un premier des côtés opposés du canal, une anode collectrice située sur le second des côtés opposés du canal, un collecteur

d'électrons secondaires monté sur le dispositif à proxi-

mité immédiate de l'anode collectrice, et des moyens de sortie destinés à permettre à tous EV introduits dans le canal de sortir par la seconde extrémité du

canal, l'anode collectrice d'au moins l'un des disposi-

tifs étant connectée à l'anode déflectrice d'un autre des dispositifs, et les moyens de sortie d'au moins

l'un des dispositifs étant connectés au moyen d'in-

troduction d'EV dans un autre des dispositifs.

30. Système pour utiliser le registre pro-

gressif à EV selon la revendication 29, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens destinés à

produire une tension positive sur les collecteurs d'élec-

trons secondaires montés sur les dispositifs.

31. Système selon la revendication 30, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens destinés à appliquer des données d'entrée à l'électrode

déflectrice de l'un des dispositifs.

32. Appareil pour le guidage d'EV, carac-

térisé en ce qu'il comporte un corps diélectrique (1064) ayant une première surface, et un canal de guidage d'EV situé sur ladite première surface et recouvert au moins partiellement d'un mince revêtement métallique

(1062).

33. Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce que l'épaisseur du revêtement est

comprise entre 20 et 50 nanomètres.

34. Appareil selon la revendication 33,

caractérisé en ce que le revêtement comprend de l'alu-

minium.

35. Appareil selon la revendication 33,

caractérisé en ce que le revêtement comprend du molyb-

dène.

36. Appareil selon la revendication 32, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un trajet (HI) de mise à la masse connectée électriquement au

mince revêtement métallique.

37. Appareil pour la manipulation d'EV, caractérisé en ce qu'il comporte un corps diélectrique (1100) ayant des première et seconde surfaces, des premier et second canaux (1101, 1102) de guidage d'EV situés sur la première surface, dans le même plan et

se croisant mutuellement, et au moins une contre-

électrode (1103) située sur la seconde surface.

38. Appareil selon la revendication 37, caractérisé en ce que les premier et second canaux se croisent mutuellement à 90 .

39. Appareil selon la revendication 37, caractérisé en ce que ladite contre-électrode, au moins, comprend des première et seconde contre-électrodes qui se croisent également mutuellement à 90 , mais

non nécessairement dans le même plan.

40. Appareil pour emmagasiner un rayonnement

RF généré, caractérisé en ce qu'il comporte un circula-

teur (950) ayant des limites intérieures pour la circu-

lation d'EV, des moyens (952) destinés à injecter des

EV dans le circulateur, et un blindage (972, 974) des-

tiné à confiner le rayonnement RF provoqué par tous EV ainsi injectés, dans les limites intérieures du circulateur.