FR2774508A1 - Dispositif a faisceau lineaire possedant une cathode et une anode - Google Patents
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Abstract
L'invention concerne un dispositif à faisceau linéaire. Elle se rapporte à un dispositif qui comprend une grille (9) de modulation en densité du faisceau et comprenant une partie centrale active et une partie périphérique ayant plusieurs trous allongés, un support interne (13) de grille placé près de la cathode (5) et comprenant plusieurs montants (15) dirigés axialement et pratiquement alignés sur les trous, la grille (9) étant destinée à être couplée au support interne de grille lorsque les montants (15) coopèrent avec les trous respectifs, un support externe (14) de grille disposé axialement entre le support interne de grille et l'anode et destiné à être couplé au support interne de grille, et un dispositif de maintien de la grille (9) en position alignée par rapport à la cathode (5).Application aux tubes à ondes progressives.
Description
La présente invention concerne des dispositifs d'amplification linéaire de faisceau possédant une cathode d'émission d'électrons et une grille modulée à hautes fréquences qui en est très proche, et elle concerne plus précisément une nouvelle structure de support de la grille qui permet une dilatation thermique tout en conservant un espacement optimal entre la grille et la cathode.
On sait déjà utiliser un dispositif à faisceau linéaire, tel qu'un amplificateur à klystron ou à tube à ondes progressives, pour la création ou l'amplification d'un signal à hautes fréquences. De tels dispositifs comportent en général une cathode qui émet des électrons et une anode placée à distance. L'anode comprend un orifice central et, par application d'un potentiel à haute tension entre la cathode et l'anode, des électrons peuvent être attirés depuis la surface de la cathode et dirigés sous forme d'un faisceau de grande puissance qui passe par l'orifice de l'anode. Une catégorie de dispositif à faisceau linéaire, appelée tube de sortie inductif (IOT) comporte en outre une grille placée dans la région comprise entre les électrodes, entre la cathode et 1' anode. Le faisceau électronique peut ainsi être modulé en densité par application d'un signal à hautes fréquences à la grille par rapport à la cathode.
Lorsque le faisceau modulé en densité se propage dans un espace formé en aval dans le tube IOT, des champs à hautes fréquences sont induits dans une cavité couplée à cet espace. Les champs à hautes fréquences peuvent alors être extraits de la cavité sous forme d'un signal modulé à hautes fréquences et de puissance élevée. Un exemple de tube IOT est décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 5 650 751 de R.S. Symons, intitulé "Inductive Output Tube with Multistage Depressed Collector Electrodes".
Comme il est souhaitable de placer la grille près de la surface cathodique, il faut qu'elle puisse supporter des températures très élevées de fonctionnement. Compte tenu de ces conditions de fonctionnement très sévères, on connaît déjà l'utilisation d'un matériau de graphite pyrolytique pour la grille étant donné sa stabilité dimensionnelle élevée et sa grande résistance à la chaleur. La grille de graphite pyrolytique peut être très mince, avec un dessin d'ouvertures qui la traverse, par exemple obtenu par des techniques classiques de perçage au laser, pour permettre le passage du faisceau d'électrons. Le faible coefficient de dilatation du graphite pyrolytique permet à la grille d'être chauffée par rayonnement thermique direct depuis la cathode et par dissipation de la puissance de pilotage à hautes fréquences lorsqu'elle est appliquée entre la cathode et la grille, sans dilatation de la grille vers la cathode et mise en court-circuit de ces deux éléments. En conséquence, la grille peut être placée très près de la surface cathodique et peut permettre l'utilisation d'une faible tension de pilotage à hautes fréquences et d'un gain élevé.
Néanmoins, une restriction en pratique du rendement de tels dispositifs à faisceau linéaire a été la difficulté du support de la grille en position convenable par rapport à la surface de la cathode. Une structure de support de grille métallique, par exemple formée de cuivre ou d'acier inoxydable, se dilate thermiquement beaucoup plus vite que la grille de graphite pyrolytique et provoque une rupture de la grille qui est relativement délicate. On connaît aussi la disposition d'un élément annulaire élastique de contact entre la grille et la structure de support métallique de grille, telle qu'une tresse métallique, qui se comprime pendant la dilatation thermique de la structure de support pour permettre un espacement convenable entre la grille et la surface de la cathode. Un inconvénient de cette construction est que l'élasticité de l'élément de contact a tendance à se dégrader au cours du temps, surtout sous l'action des cycles thermiques répétés du dispositif. En outre, l'addition de l'élément de contact augmente la complexité et le coût associé de fabrication du dispositif.
Ainsi, il serait très souhaitable de réaliser une structure de support de grille pour dispositif à faisceau linéaire qui assure le maintien d'un espacement convenable entre la cathode et la grille dans toute la plage de températures de fonctionnement du dispositif. Il serait aussi souhaitable de réaliser une telle structure de support de grille qui évite l'utilisation d'un organe élastique supplémentaire.
Selon l'invention, une structure de support de grille est réalisée pour un dispositif à faisceau linéaire qui possède une cathode concave centrée axialement et une anode placée à distance de la cathode. La structure de support de grille maintient un espacement convenable entre la grille et la cathode dans toute la plage de températures de fonctionnement du dispositif à faisceau linéaire.
Plus précisément, la grille peut fonctionner pour accepter un signal de commande à hautes fréquences qui module en densité le faisceau d'électrons émis par la cathode. La grille comprend une partie centrale active et une partie périphérique, la partie périphérique comprenant plusieurs trous allongés de montage qui sont uniformément espaces. La grille est formée d'un matériau de graphite pyrolytique ayant une composition de relaxation de contraintes comprenant au moins cinq à dix sites de nucléation pour une épaisseur de 0,25 mm. La partie périphérique de la grille peut en outre comprendre un flasque annulaire.
La cathode possède une surface concave d'émission d'électrons et la partie active de la grille a une forme concave qui correspond à la surface d'émission.
Dans un premier mode de réalisation de l'invention, la structure de support de grille comprend un support interne de grille adjacent à la cathode et à l'extérieur de celleci, et un support externe de grille placé axialement entre le support interne et l'anode. Le support interne comporte plusieurs montants dirigés axialement et alignés pratiquement sur les trous de montage de la partie périphérique de la grille, si bien que la grille peut être couplée au support interne de grille par coopération des plots avec des trous respectifs de montage. Le support externe de grille est en outre destiné à être couplé au support interne de grille. Le support externe de grille comporte en outre un canal annulaire aligné sur les montants si bien qu'un espace axial est délimité entre une extrémité des montants et le fond du canal lorsque le support externe de grille est couplé au support interne de grille. La grille est maintenue dans l'alignement de la cathode par un anneau placé à l'intérieur du canal annulaire. L'anneau a plusieurs trous d'alignement axial qui sont alignés sur les montants, et il est comprimé entre le flasque et le fond du canal annulaire, le support externe de grille étant couplé au support interne de grille.
Dans un second mode de réalisation de l'invention, la structure de support de grille comprend un support interne de grille et un support externe de grille analogues à ceux du premier mode de réalisation. Le flasque de grille est couplé au support interne de grille par formation d'un joint brasé entre eux.
Dans un troisième mode de réalisation de l'invention, la structure de support de grille comprend un support interne et un support externe analogues à ceux du premier mode de réalisation. Le support interne a plusieurs montants dirigés axialement et alignés pratiquement sur les trous de montage de la partie périphérique de la grille si bien que celle-ci peut être alignée sur le support interne de grille.
Le support externe de grille comporte en outre un canal annulaire aligné sur les montants si bien que l'espace axial est délimité entre une extrémité des montants et le fond du canal lorsque le support externe de grille est couplé au support interne de grille. La grille est maintenue dans l'alignement de la cathode par un anneau placé à l'intérieur du canal annulaire. L'anneau a plusieurs trous d'alignement axial qui sont alignés sur les montants. Le flasque comporte en outre plusieurs pattes élastiques qui alternent avec les trous de montage, l'anneau ayant en outre plusieurs surfaces inclinées qui sont alignées sur les pattes élastiques. Les pattes élastiques repoussent les surfaces de rampe, le support externe de grille étant couplé au support interne.
Les pattes élastiques sont délimitées à l'intérieur de la périphérie externe du flasque par des fentes axiales formées dans le flasque. Le support interne de grille peut en outre comprendre une région à gradin alignée sur les pattes élastiques pour former un espace de flexion des pattes élastiques.
Dans un quatrième mode de réalisation de l'invention, la structure de support de grille comprend un support interne et un support externe de grille analogues à ceux du premier mode de réalisation. Le support interne de grille comprend plusieurs montants placés axialement et pratiquement alignés sur les trous de montage de la partie périphérique de la grille si bien que celle-ci peut être alignée sur le support interne. Le support externe de grille comporte en outre un canal annulaire aligné sur les montants si bien qu'un espace axial est délimité entre l'extrémité des montants et le fond du canal lorsque le support externe de grille est couplé au support interne de grille. La grille est maintenue dans l'alignement de la cathode par un anneau placé dans le canal annulaire. L'anneau a plusieurs trous d'alignement axial qui sont alignés sur les montants. Le flasque comporte en outre plusieurs pattes élastiques qui alternent avec les pattes de montage, l'anneau ayant en outre plusieurs surfaces inclinées de rampe alignées sur les pattes élastiques. Les pattes élastiques exercent une pression contre les surfaces de rampe, le support externe de grille étant couplé au support interne. Les pattes élastiques s'étendent vers l'extérieur de la périphérie externe du flasque. Le support interne de grille peut en outre comprendre une région à gradin alignée sur les pattes élastiques pour la création d'un espace de flexion des pattes élastiques.
Dans un cinquième mode de réalisation, la structure de support de grille comprend un support interne et un support externe analogues à ceux du premier mode de réalisation. Le support interne de grille comprend plusieurs montants dirigés axialement et pratiquement alignés sur les trous de montage de la partie périphérique de la grille si bien que la grille peut être alignée sur le support interne de grille. Le support externe de grille comporte en outre un canal annulaire aligné sur les montants si bien qu'un espace axial est délimité entre une extrémité des montants et le fond d'un canal lorsque le support externe de grille est couplé au support interne de grille. La grille est maintenue dans l'alignement de la cathode par un anneau placé dans le canal annulaire. L'anneau a plusieurs trous d'alignement axial qui sont alignés sur les montants. Une rondelle est comprimée entre l'anneau et le fond du canal annulaire, le support externe de grille étant couplé au support interne de grille.
Dans un sixième mode de réalisation de l'invention, la structure de support de grille comporte un support interne et un support externe de grille analogues à ceux du premier mode de réalisation. La partie périphérique de la grille comprend en outre un joint flexible de dilatation en U qui est brasé à une extrémité sur un bord radial interne du support interne de grille.
Dans un septième mode de réalisation de l'invention, la partie périphérique de la grille suit la forme concave de la partie active de la grille. La structure de support de grille comprend un support interne et un support externe de grille ayant chacun des surfaces respectives correspondant à la forme concave de la grille. Le support interne de grille comprend en outre plusieurs montants dirigés axialement et pratiquement alignés sur les trous de montage de la partie périphérique de la grille si bien que celle-ci peut être alignée sur le support interne de grille. La partie périphérique de la grille comporte en outre plusieurs pattes élastiques qui alternent avec les trous de montage, le support externe de grille ayant en outre plusieurs surfaces inclinées de rampe alignées sur les pattes élastiques. Les pattes élastiques exercent une pression contre les surfaces de rampe, le support externe de grille étant couplé au support interne de grille.
Dans un huitième mode de réalisation de l'invention, la structure de support de grille comprend un support interne et un support externe de grille analogues, ayant des surfaces annulaires sans montants axiaux. Le support externe de grille comporte en outre un canal annulaire, avec un anneau placé dans le canal. La grille est maintenue dans l'alignement de la cathode par compression entre l'anneau et la surface annulaire du support interne de grille.
Dans un neuvième mode de réalisation, la structure de support de grille comprend un support interne et un support externe analogues à ceux du premier mode de réalisation. Le support interne a plusieurs montants dirigés axialement, pratiquement alignés sur les trous de montage de la partie périphérique de la grille et permettant l'alignement de la grille sur le support interne. Le support externe de grille possède en outre un canal annulaire aligné sur les montants si bien qu'un espace axial est délimité entre une extrémité des montants et le fond d'un canal lorsque le support externe de grille est couplé au support interne de grille.
La grille est maintenue dans l'alignement de la cathode par un rebord qui dépasse du support externe de grille pour délimiter une surface latérale du canal annulaire. Le rebord a un bout qui s'étend vers le flasque et exerce une pression contre celui-ci, le support externe de grille étant couplé au support interne.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui suit d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels
la figure 1 est une coupe en élévation latérale d'un premier mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 2 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 1
la figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la grille utilisée dans la structure de support de grille de la figure 1
la figure 4 est une coupe en élévation latérale d'un second mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 5 est une vue agrandie de la structure de support de grille de la figure 4
la figure 6 est une coupe en élévation latérale d'un troisième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 7 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 6
la figure 8 est une vue agrandie d'une partie de flasque de la grille utilisée dans la structure de support de grille de la figure 6
la figure 9 est une coupe en élévation latérale d'un quatrième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 10 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 9
la figure 11 est une vue agrandie d'une partie de flasque de la grille utilisée dans la structure de la figure 9
la figure 12 est une coupe en élévation latérale d'un cinquième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 13 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 12
la figure 14 est une coupe en élévation latérale d'un sixième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 15 est une vue agrandie de la structure de support de grille de la figure 14
la figure 16 est une coupe en élévation latérale d'un septième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 17 est une vue agrandie de la structure de support de grille de la figure 16
la figure 18 est une coupe en élévation latérale d'un huitième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 19 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 18 ; et
la figure 20 est une coupe en élévation latérale d'un neuvième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention.
la figure 1 est une coupe en élévation latérale d'un premier mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 2 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 1
la figure 3 est une vue agrandie d'une partie de la grille utilisée dans la structure de support de grille de la figure 1
la figure 4 est une coupe en élévation latérale d'un second mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 5 est une vue agrandie de la structure de support de grille de la figure 4
la figure 6 est une coupe en élévation latérale d'un troisième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 7 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 6
la figure 8 est une vue agrandie d'une partie de flasque de la grille utilisée dans la structure de support de grille de la figure 6
la figure 9 est une coupe en élévation latérale d'un quatrième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 10 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 9
la figure 11 est une vue agrandie d'une partie de flasque de la grille utilisée dans la structure de la figure 9
la figure 12 est une coupe en élévation latérale d'un cinquième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 13 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 12
la figure 14 est une coupe en élévation latérale d'un sixième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 15 est une vue agrandie de la structure de support de grille de la figure 14
la figure 16 est une coupe en élévation latérale d'un septième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 17 est une vue agrandie de la structure de support de grille de la figure 16
la figure 18 est une coupe en élévation latérale d'un huitième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention ;
la figure 19 est une vue agrandie de la structure de support de grille représentée sur la figure 18 ; et
la figure 20 est une coupe en élévation latérale d'un neuvième mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention.
La présente invention permet la solution du problème posé par une structure de support de grille de dispositif à faisceau linéaire qui maintient un espacement convenable entre la cathode et la grille dans toute la plage de températures de fonctionnement du dispositif et qui évite l'utilisation d'un organe élastique supplémentaire. Dans la description détaillée qui suit, il faut noter que des références identiques sont utilisées pour désigner des éléments analogues représentés sur une ou plusieurs des figures.
Les figures 1 à 3 représentent un premier mode de réalisation de structure de support de grille selon l'invention dans lequel un dispositif à faisceau linéaire comprend une grille centrée axialement et placée très près d'une cathode 5. La cathode 5 a une surface concave 7 d'émission d'électrons ayant un rayon de courbure équivalant à celui de la grille 9 afin que la grille et la surface d 'émission soient parallèles de façon générale l'une à l'autre. La grille 9 est fixée en position par une structure de support de grille (décrite dans la suite). La grille 9 a un flasque 8 placé à un bord périphérique tourné vers l'extérieur. Le flasque 8 de la grille est plat et se trouve dans un plan pratiquement perpendiculaire à l'axe du faisceau d'électrons émis par la cathode 5. Plusieurs trous allongés 6 de montage qui sont espacés uniformément sont placés le long du flasque 8. De préférence, la grille 9 est formée d'un matériau de graphite pyrolytique ayant une composition de relaxation de contraintes correspondant à au moins cinq à dix sites de nucléation pour une épaisseur de 0,25 mm. Cette disposition assure une flexibilité de la grille suffisante pour supporter la contrainte de dilatation thermique de la structure de support de grille.
La structure de support de grille comprend un support interne 13, un support externe 14 de grille et un anneau 17 de compression. Le support interne 13 a plusieurs montants 15 dirigés axialement et alignés sur les trous allongés 6 du flasque 8 et qui sont utilisés pour l'alignement de la grille 9 sur la cathode 5. Le support interne 13 a plusieurs trous taraudés 11 et le support externe 14 a des trous correspondants 16 de passage de boulons qui permettent la fixation des structures par plusieurs boulons. Chacun des supports interne et externe 13, 14 a des surfaces annulaires qui viennent en contact mutuel, les supports de grille étant boulonnés l'un sur l'autre. Le support externe 14 forme une électrode de focalisation du dispositif à faisceau linéaire et peut être formé d'acier inoxydable connu pour augmenter la tension de claquage.
Un canal annulaire 19 est placé dans la surface annulaire du support externe 14. L'anneau 17 de compression est placé dans le canal annulaire 19 entre le flasque 8 et le support externe 14. L'anneau 17 de compression a aussi plusieurs trous 12 uniformément espacés et alignés sur les trous allongés 6 du flasque 8 et les montants 15 du support interne 13. Le bord périphérique externe du flasque 8 aboutit dans l'espace délimité par le canal 19 et ne s'étend pas vers la région comprise entre les surfaces annulaires raccordées des supports interne et externe 13, 14. En outre, un espace est délimité entre la surface inférieure du montant 15 et la partie inférieure du canal 19.
On prévoit que l'organe formant le support interne de grille 13 est formé de cuivre, l'anneau 17 de compression étant formé d'un alliage de cuivre un peu plus tendre. Le serrage des boulons maintenant le support 13 sur le support 14 comprime l'anneau 17 si bien qu'il se met à la forme du flasque 8 de la grille pour compenser les irrégularités de la structure de support de grille dues aux tolérances.
Pendant la cuisson à haute température du dispositif à faisceau linéaire, l'anneau 17 de compression se ramollit et réduit la contrainte interne dans l'anneau. En conséquence, un très petit espace axial se forme entre l'anneau 17 et le flasque 8 (non représenté), et permet un glissement libre de la grille entre l'anneau et le support lors du fonctionnement du dispositif.
Pendant le fonctionnement du dispositif à faisceau linéaire, le matériau de graphite pyrolytique de la grille 9 présente une faible dilatation thermique. Les supports interne et externe 13, 14 d'autre part ont une certaine dilatation thermique à la fois en directions axiale et radiale. La composition du matériau du support 13, du support 14 et de l'anneau 17 peut être sélectionnée afin que les coefficients de dilatation soient les mêmes, et ils se contractent et se dilatent à des vitesses uniformes. Lorsque ces éléments se dilatent en direction radiale, le flasque 8 se déplace entre le support 13 et l'anneau 17, dans la voie délimitée par les trous allongés 6 du flasque. La dilatation thermique en direction axiale peut changer l'espacement de la grille et de la surface de cathode, mais la cathode doit aussi subir une dilatation thermique qui peut avoir tendance à maintenir à peu près constant l'espacement de la grille et de la cathode. Ainsi, cette variation d'espacement axial de la structure de support de grille est acceptable.
On se réfère maintenant aux figures 4 et 5 qui représentent un second mode de réalisation de la structure de support de grille. La grille 9 a un flasque périphérique 8 sans aucun trou de montage. La structure de support de grille du second mode de réalisation comprend un support interne 23 et un support externe 24 de grille. Le support interne 23 a plusieurs trous taraudés 21 et le support externe 24 a des trous correspondants 26 qui permettent la fixation des structures par plusieurs boulons. Comme dans le mode de réalisation précédent, les supports interne et externe 23, 24 ont chacun des surfaces annulaires qui viennent en contact mutuel lorsque les supports sont boulonnés. Le support externe 24 forme une électrode de focalisation du dispositif à faisceau linéaire.
Un gradin 29 est placé dans la surface annulaire du support externe 24 de grille. Le support interne 23 a un rebord 25 disposé axialement à son point radial le plus interne. Un espace est délimité entre le rebord 25 radialement à l'extérieur vers une surface axiale du support interne 23. Le bord externe du flasque 8 est brasé sur le bout 27 du rebord 25. Le support externe 24 ne vient pas au contact de la grille, et il n'existe aucune autre structure intermédiaire entre le flasque 8 et le support externe de grille. Comme décrit précédemment, la dilatation thermique de la structure de support de grille en direction axiale est considérée comme acceptable. La dilatation thermique du support interne 23 en direction radiale peut être compensée par le déplacement du rebord 25 dans l'espace précité.
Les figures 6 à 8 représentent un troisième mode de réalisation de structure de support de grille. La grille 9 a un flasque périphérique 8 ayant plusieurs trous uniformément espacés 6 de montage qui alternent avec des pattes 4.
Les pattes 4 sont formées par découpe de fentes disposées radialement depuis la périphérie externe du flasque 8 vers l'intérieur, dans ce flasque. Les pattes 4 ont une élasticité due à la flexibilité du matériau de graphite pyrolytique de la grille 9.
La structure de support de grille du troisième mode de réalisation comprend un support interne 33, un support externe 34 et un anneau rigide 37 de contact. Comme dans les modes de réalisation précédents, le support interne 33 a plusieurs trous taraudés 31 et le support externe 34 a des trous correspondants 36 de passage de boulons qui permettent la fixation des structures à l'aide de plusieurs boulons.
Les structures interne et externe 33, 34 ont chacune des surfaces annulaires qui viennent en contact mutuel lorsque les supports de grille sont boulonnés l'un sur l'autre. Le support externe 34 forme une électrode de focalisation pour le dispositif à faisceau linéaire.
Le support interne 33 de grille a plusieurs montants 35 dirigés axialement et qui sont alignés sur les trous 6 du flasque 8. L'anneau 37 de contact a une forme analogue à celle de l'anneau 17 de compression du premier mode de réalisation et comporte plusieurs trous uniformément espacés qui sont alignés sur les trous du flasque 8. L'anneau 37 de contact a aussi plusieurs surfaces inclinées 38 de rampe qui sont alignées sur les pattes élastiques 4 du flasque 8 et qui alternent avec les trous uniformément espacés. L'anneau 37 de contact est placé entre le support externe 34 et le flasque 8 dans un canal annulaire 39 du support externe de grille. Le flasque 8 n'est pas comprimé entre l'anneau 37 et le support 33. Au contraire, le support interne 33 a une région 30 de gradin qui délimite un espace entre le support interne et les pattes élastiques 4, permettant à la grille de glisser le long de la voie délimitée par les trous allongés 6 de montage du flasque 8.
La flexion des pattes élastiques 4 contre les surfaces 38 crée une tension suffisante pour que la grille 9 soit maintenue en place. La dilatation thermique de la structure de support de grille en direction radiale est facilitée par le déplacement des montants 35 dans les trous allongés 6 du flasque 8 et par déplacement des pattes 4 le long des surfaces 38. Comme dans les modes de réalisation précédents, la dilatation thermique de la structure de support de grille en direction axiale est acceptable. En outre, un contact électrique entre la structure de support de grille et le flasque 8 est maintenu par la pression des pattes élastiques 4 contre les surfaces 38.
Les figures 9 à 11 représentent un quatrième mode de réalisation de structure de support de grille. La grille 9 possède un flasque périphérique 8 ayant plusieurs trous uniformément espacés 6 de montage placés de manière alternée avec les pattes 4'. Contrairement aux pattes 4 du mode de réalisation précédent, les pattes 4' s'étendent vers l'extérieur de la périphérie externe du flasque 8. Comme dans le mode de réalisation précédent, les pattes 4' ont une élasticité due à la flexibilité du matériau de graphite pyrolytique de la grille 9.
La structure de support de grille du quatrième mode de réalisation comprend un support interne 43, un support externe 44 et un anneau rigide 47 de contact. Comme dans les modes de réalisation précédents, le support interne 43 a plusieurs trous taraudés 41 et le support externe 44 a des trous correspondants 46 qui permettent la fixation des structures les unes aux autres par plusieurs boulons. Les supports interne et externe 43, 44 ont chacun des surfaces annulaires qui viennent en contact mutuel lorsque les supports de grille sont boulonnés l'un sur l'autre. Le support externe 44 de grille forme une électrode de focalisation du dispositif à faisceau linéaire.
Le support interne 43 a plusieurs montants dirigés axialement 45 qui sont alignés sur les trous 6 du flasque 8.
L'anneau 47 a une forme analogue à celle de l'anneau 37 du mode de réalisation précédent et comporte plusieurs trous uniformément espacés qui sont alignés sur les trous du flasque 8. L'anneau 37 a plusieurs surfaces inclinées 48 de rampe qui sont alignées sur les pattes élastiques 4' du flasque 8 et qui alternent avec les trous uniformément espacés. L'anneau 47 de contact est placé entre le support externe 44 et le flasque 8 dans un canal annulaire 49 du support externe. Le flasque 8 n'est pas comprimé entre l'anneau 47 et le support interne 43. Au contraire, le support interne 43 a une région 40 de gradin qui délimite un espace entre le support interne et les pattes élastiques 4', permettant à la grille de glisser le long de la voie délimitée par les trous allongés 6 de montage du flasque 8.
La région 40 de gradin est placée radialement vers l'extérieur de la surface annulaire 42 du support interne 43 qui est au contact du flasque 8 à cause de la pression exercée par la flexion des pattes 4' contre les surfaces inclinées 48.
La flexion des pattes élastiques 4' contre les surfaces 48 crée une tension suffisante pour que la grille 9 soit maintenue en place. I1 faut noter que, par allongement des pattes 4' vers l'extérieur de la périphérie du flasque 8, toute déformation de la grille 9 due à la flexion des pattes élastiques est réduite au minimum. La dilatation thermique de la structure de support de grille en direction radiale est facilitée par le déplacement des montants 45 dans les trous allongés 6 du flasque 8 et par le déplacement des pattes élastiques 4' le long des surfaces inclinées 48.
Comme dans les modes de réalisation précédents, la dilatation thermique de la structure de support de grille en direction axiale est acceptable. En outre, un contact électrique entre la structure de support de grille et le flasque 8 est maintenu par la pression des pattes élastiques 4' contre les surfaces inclinées 48.
Les figures 12 et 13 représentent un cinquième mode de réalisation de structure de support de grille. La grille 9 comprend un flasque 8 ayant plusieurs trous allongés uniformément espacés, tels que représentés sur la figure 3 et décrits précédemment. La structure de support de grille comprend un support interne 53, un support externe 54, un anneau 57 et une rondelle plate 50. Le support interne 53 a plusieurs montants 55 dirigés axialement qui sont alignés sur les trous allongés du flasque 8 et utilisés pour l'alignement de la grille 9 sur la cathode 5. Le support interne 53 a plusieurs trous taraudés 51 et le support externe 54 a des trous correspondants 56 de boulons qui permettent la fixation des structures l'une sur l'autre par plusieurs boulons. Chacun des supports interne et externe 53, 54 de grille a des surfaces annulaires qui viennent en contact mutuel lorsque les supports de grille sont boulonnés l'un sur l'autre. Le support externe 54 forme une électrode de focalisation du dispositif à faisceau linéaire.
Un canal annulaire 59 est placé dans la surface annulaire du support externe 54. L'anneau 57 et la rondelle 50 sont placés dans le canal annulaire 59 entre le flasque 8 et le support externe 54, la rondelle étant placée contre le fond du canal 59. L'anneau 57 a aussi plusieurs trous uniformément espacés 52 qui sont alignés sur les trous allongés du flasque 8 et les montants 55 du support interne 53. Le bord périphérique externe du flasque 8 aboutit dans l'espace délimité par le canal 59 et ne s'étend pas vers la région comprise entre les surfaces annulaires raccordées des supports interne et externe 53, 54 de grille. En outre, un espace est délimité entre la surface inférieure du montant 55 et la rondelle 50.
On envisage de former l'anneau 57 d'acier inoxydable, la rondelle 50 étant formée de cuivre. La rondelle 50 encaisse des petites différences dues aux tolérances sur l'anneau 57, le support interne 53 et le support externe 54, et se comprime lors du serrage des boulons qui maintiennent les supports interne et externe en coopération. Comme dans le premier mode de réalisation un petit espace se forme entre le flasque 8 et l'anneau 57 après la cuisson et permet le déplacement de la grille par rapport aux supports et à l'anneau. Lorsque la structure de support de grille se dilate en direction radiale, le flasque 8 se déplace entre le support interne 53 et l'anneau 57 dans la voie délimitée par les trous allongés du flasque. La dilatation thermique en direction axiale est considérée comme acceptable.
Les figures 14 et 15 représentent un sixième mode de réalisation d'une structure de support de grille.
Contrairement aux modes de réalisation précédents, la grille 9 comprend un joint élastique de dilatation 3 qui maintient la grille en position convenable par rapport à la surface d'émission de la cathode. Plus précisément, le joint 3 de dilatation comporte un prolongement en U du bord périphérique de la grille 9 et il est formé en une seule pièce avec la grille du matériau de graphite pyrolytique. La grille 9 du sixième mode de réalisation n'a pas de flasque annulaire comme dans les modes de réalisation précédents.
La structure de support de grille du sixième mode de réalisation comprend un support interne 63 et un support externe 64 de grille. le support interne 63 a plusieurs trous taraudés 61 et le support externe 64 des trous correspondants 66 qui permettent la fixation des structures par des boulons. Chacun des boulons interne et externe 63, 64 a des surfaces annulaires qui viennent en contact mutuel lorsque les supports de grille sont boulonnés l'un sur l'autre. Le support externe 64 forme une électrode de focalisation du dispositif à faisceau linéaire. Le bord périphérique du joint 3 de dilatation est brasé sur le support interne 63 à un bord radialement tourné vers l'intérieur 67 du support interne de grille. La partie courbe du joint de dilatation 3 forme un point de flexion qui compense la dilatation thermique de la structure de support de grille en direction radiale. En particulier, aucune partie du joint 3 de dilatation n'est placée entre les supports interne et externe 63, 64, comme dans les réalisations précédentes.
Les figures 16 et 17 représentent un septième mode de réalisation d'une structure de support de grille. Contrairement aux cinq premiers modes de réalisation, la grille 9 du septième mode de réalisation ne possède pas de flasque.
Au contraire, la partie périphérique de la grille 9 suit la même forme concave que la grille et a plusieurs trous allongés espacés 2 formés dans la partie périphérique de la grille. La grille 9 comprend en outre des pattes élastiques 10 délimitées dans le bord périphérique par des fentes radiales qui s 'étendent vers l'intérieur depuis la périphérie, comme les pattes 4 de la figure 8.
La structure de support de grille du septième mode de réalisation comprend un support interne 73 et un support externe 74 de grille. Le support interne 73 a plusieurs trous taraudés 71 et le support externe 74 a des trous correspondants 76 de passage de boulons qui permettent la fixation des structures l'une sur l'autre par plusieurs boulons. Le support externe 74 forme une électrode de focalisation du dispositif à faisceau linéaire. Chacun des supports interne et externe 73, 74 a des surfaces courbes qui correspondent à la courbure de la grille 9. Le support interne 73 a plusieurs montants 75 dirigés axialement qui sont alignés sur les trous allongés de la grille 9 et qui sont utilisés pour l'alignement de la grille sur la cathode 5. Le support externe 74 a aussi plusieurs surfaces inclinées de rampe 72 qui coïncident avec des pattes 10 à fentes, comme dans le troisième mode de réalisation déjà décrit. La grille 9 est mobile entre les supports interne et externe 73, 74, et le support externe forme un palier sphérique contre lequel les pattes élastiques 10 exercent une force pour maintenir la grille au contact du support et pour compenser la dilatation thermique de la structure de support de grille en direction radiale. La grille 9 exerce en outre une pression contre la surface 79 du support 73 placée radialement vers l'intérieur des montants 75, si bien qu'un petit espace peut se former entre la grille et la surface correspondante 78 du support externe 74.
Les figures 18 et 19 représentent un huitième mode de réalisation de structure de support de grille. La grille 9 a un flasque périphérique 8 sans trou de montage. La structure de support de grille du huitième mode de réalisation comprend un support interne 83, un support externe 84 de grille et un anneau 85. Le support interne 83 a plusieurs trous taraudés 81 et le support externe 84 a des trous correspondants 86 de passage de boulons qui permettent la fixation des structures l'une sur l'autre par plusieurs boulons. Comme dans le mode de réalisation précédent, les supports interne et externe 83, 84 ont chacun des surfaces annulaires 88 qui viennent en contact mutuel lorsque les supports de grille sont boulonnés l'un sur l'autre. Le support externe 84 forme une électrode de focalisation pour le dispositif à faisceau linéaire.
Un canal annulaire 89 est placé dans la surface annulaire du support externe 84 de grille. L'anneau 85 est brasé dans le canal annulaire 89. L'anneau 85 a une hauteur légèrement inférieure à celle des surfaces annulaires auxquelles se raccordent les supports interne et externe 83, 84 avec délimitation d'un espace égal à l'épaisseur du flasque 8 ou légèrement plus petit. Le flasque 8 est comprimé entre l'anneau 85 et le support interne 83 et il est ainsi maintenu rigidement en position. Comme décrit précédemment, la dilatation thermique de la structure de support de grille en direction axiale est considérée comme acceptable. Bien que la dilatation thermique du support interne 23 en direction radiale puisse introduire des forces appliquées à la grille 9, la flexibilité de la grille est suffisante pour que celle-ci absorbe ces forces avec une distorsion minimale. En outre, comme le déplacement du flasque 8 par rapport à la structure de support de grille est évité, une connexion électrique solide est maintenue entre ces éléments.
La figure 20 représente un neuvième mode de réalisation de la structure de support de grille. Comme dans le premier mode de réalisation, la grille 9 possède un flasque périphérique 8 ayant plusieurs trous de montage qui sont uniformément espaces. La structure de support de grille du second mode de réalisation comprend un support interne 93 et un support externe 94 de grille. Le support interne 93 a plusieurs trous taraudés 91 et le support externe 94 a des trous correspondants 96 de passage de boulons qui permettent la fixation des structures l'une sur l'autre par plusieurs boulons. Comme dans le mode de réalisation précédent, les supports interne et externe 93, 94 ont chacun des surfaces annulaires qui viennent en contact mutuel lorsque les supports de grille sont boulonnés l'un sur l'autre. Le support externe 94 forme une électrode de focalisation pour le dispositif à faisceau linéaire.
Le support interne 93 de grille a plusieurs montants 95 qui sont dirigés axialement et alignés sur les trous du flasque 8 de la grille. Un canal annulaire 99 est placé dans la surface annulaire du support externe 94. Les montants 95 du support interne 93 s'étendent dans le canal annulaire 99 avec un espace délimité entre l'extrémité de chaque montant et le fond du canal. Le support axial 94 comprend en outre un rebord 97 placé dans une partie radialement interne de celui-ci. Le rebord 97 s'étend en direction axiale et délimite une paroi du canal 99 et entoure cette paroi. Un bout supérieur 98 du rebord vient au contact du flasque 8. La pression appliquée par le bout 98 contre le flasque 8 pousse celui-ci contre le support interne 93. Comme décrit précédemment, une dilatation thermique de la structure de support de grille en direction axiale est considérée comme acceptable. Bien que la dilatation thermique du support interne 93 de grille en direction radiale puisse introduire des forces appliquées à la grille 9, la flexibilité de la grille est suffisante pour qu'elle absorbe ces forces avec une distorsion minimale.
Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemple non limitatif sans sortir du cadre de l'invention.
Claims (26)
1. Dispositif à faisceau linéaire possédant une cathode (5) centrée axialement et une anode placée à distance de la cathode (5), l'anode et la cathode (5) étant destinées à former et accélérer un faisceau d'électrons, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend
une grille (9) centrée axialement et disposée entre la cathode (5) et l'anode, la grille (9) étant destinée à accepter un signal de commande à hautes fréquences de modulation en densité du faisceau, la grille (9) comprenant une partie centrale active et une partie périphérique, la partie périphérique ayant plusieurs trous allongés uniformément espacés de montage,
un support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) de grille placé près de la cathode (5) et vers l'extérieur de celle-ci, le support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) de grille comprenant plusieurs montants (15, 35, 45, 55, 75, 95) dirigés axialement et pratiquement alignés sur les trous de montage de la partie périphérique de la grille (9), la grille (9) étant destinée à être couplée au support interne de grille lorsque les montants (15, 35, 45, 55, 75, 95) coopèrent avec les trous respectifs de montage,
un support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille disposé axialement entre le support interne de grille et l'anode, le support externe de grille étant destiné à être couplé au support interne de grille, et
un dispositif de maintien de la grille 89) en position alignée par rapport à la cathode (5).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie périphérique de la grille (9) comporte en outre un flasque annulaire (8).
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille comprend en outre un canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99) aligné sur les montants (15, 35, 45, 55, 75, 95), un espace axial étant délimité entre une extrémité des montants (15, 35, 45, 55, 75, 95) et le fond du canal, lorsque le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille est couplé au support interne de grille.
4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de maintien comporte en outre un anneau disposé dans le canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99) et ayant plusieurs trous d'alignement axial alignés sur les montants (15, 35, 45, 55, 75, 95), l'anneau étant comprimé entre le flasque (8) et le fond du canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99), le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille étant couplé au support interne de grille.
5. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le flasque (8) comporte en outre plusieurs pattes élastiques (4, 4') qui alternent avec les trous de montage, et le dispositif de maintien comporte en outre un anneau disposé dans le canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99), l'anneau ayant plusieurs trous d'alignement axial alignés sur les montants (15, 35, 45, 55, 75, 95) et plusieurs surfaces inclinées de rampe qui sont alignées sur les pattes élastiques (4, 4'), les pattes élastiques (4, 4') étant repoussées sous pression contre les surfaces inclinées de rampe, le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille étant couplé au support interne de grille.
6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pattes élastiques (4, 4') sont délimitées à l'intérieur de la périphérie externe du flasque (8) par des fentes axiales formées dans le flasque (8).
7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que les pattes élastiques (4, 4') s'étendent vers l'extérieur de la périphérie externe du flasque (8).
8. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) de grille comporte en outre une région à gradin alignée sur les pattes élastiques (4, 4') du flasque (8) et formant un espace de flexion des pattes élastiques (4, 4').
9. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de maintien comporte en outre un anneau placé à l'intérieur du canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99) et une rondelle (50) placée entre l'anneau et le fond du canal, l'anneau ayant plusieurs trous d'alignement axial qui sont alignés sur les montants (15, 35, 45, 55, 75, 95), la rondelle (50) étant comprimée entre l'anneau et le fond du canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99), le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille étant couplé au support interne de grille.
10. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de maintien comporte en outre un rebord (25, 97) qui s'étend depuis le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille et qui délimite une surface latérale du canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99), le rebord (25, 97) ayant un bout qui s'étend vers le flasque (8) et qui exerce une pression contre celui-ci, le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille étant couplé au support interne de grille.
11. Dispositif à faisceau linéaire possédant une cathode (5) centrée axialement et une anode placée à distance de celle-ci, l'anode et la cathode (5) étant destinées à former et accélérer un faisceau d'électrons, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend
une grille (9) centrée axialement et disposée entre la cathode (5) et l'anode, la grille (9) étant destinée à accepter un signal de commande à hautes fréquences de modulation en densité du faisceau, la grille (9) comportant une zone centrale active et une région périphérique, la région périphérique comprenant une partie élastique,
un support de grille placé près de la cathode (5) et vers l'extérieur de celle-ci, et
un dispositif de maintien de la grille (9) en position alignée par rapport à la cathode (5) par fonctionnement de la partie élastique de la région périphérique.
12. Dispositif à faisceau linéaire ayant une cathode (5) centrée axialement et une anode placée à distance, l'anode et la cathode (5) étant destinées à former et à accélérer un faisceau d'électrons, le dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend
une grille (9) centrée axialement et disposée entre la cathode (5) et l'anode, la grille (9) étant destinée à accepter un signal de commande à hautes fréquences de modulation en densité du faisceau, la grille (9) comprenant une partie centrale active et une partie périphérique, la partie périphérique comprenant un flasque annulaire (8),
un support de grille adjacent à la cathode (5) et placé vers l'extérieur de celle-ci, et
un dispositif de maintien rigide de la grille (9) en position alignée par rapport à la cathode (5).
13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le support de grille comporte en outre un support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) de grille adjacent à la cathode (5) et placé vers l'extérieur de celle-ci, et un support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille disposé axialement entre le support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) et l'anode, le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille étant destiné à être couplé au support interne de grille.
14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille comporte en outre un canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99), et le dispositif de maintien comporte en outre un anneau placé dans le canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99) du support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille, le flasque (8) étant repoussé entre l'anneau et la surface annulaire du support interne de grille, le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille étant couplé au support interne de grille.
15. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 11 et 12, caractérisé en ce que la grille (9) est formée d'un matériau de graphite pyrolytique ayant une composition de relaxation de contraintes comprenant au moins cinq à dix sites de nucléation pour une épaisseur de 0,25 mm.
16. Dispositif selon l'une des revendications 1, 12 et 15, caractérisé en ce que la cathode (5) comprend une surface concave d'émission, et la partie active de la grille (9) a une forme concave qui correspond à la surface d'émission.
17. Dispositif selon les revendications 1 et 16 considérées ensemble, caractérisé en ce que les supports interne et externe de grille comportent en outre des surfaces respectives qui correspondent à la forme concave de la grille (9), et le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille comporte en outre un canal annulaire (19, 39, 49, 59, 89, 99) aligné sur les montants (15, 35, 45, 55, 75, 95), la grille (9) étant disposée entre les surfaces respectives des supports interne et externe de grille.
18. Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que la partie périphérique de la grille (9) comporte en outre plusieurs pattes élastiques (4, 4') qui alternent avec les trous de montage, et le dispositif de maintien comporte en outre plusieurs surfaces inclinées de rampe du support externe de grille qui sont alignées sur les pattes élastiques (4, 4'), les pattes élastiques (4, 4') étant repoussées par une pression contre les surfaces inclinées de rampe, le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille étant couplé au support interne de grille.
19. Dispositif selon les revendications 1 et 12 prises ensemble, caractérisé en ce que le support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) de grille est formé de cuivre.
20. Dispositif selon les revendications 1 et 12 prises ensemble, caractérisé en ce que le support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille est formé d'acier inoxydable.
21. Dispositif selon les revendications 11 et 15 prises ensemble, caractérisé en ce que la partie élastique comporte en outre un prolongement en U.
22. Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que le support de grille comporte en outre un support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) et un support externe (14, 24, 34, 44, 54, 64, 74, 84, 94) de grille, le prolongement en U étant couplé au bord radial le plus interne du support interne de grille.
23. Dispositif selon les revendications 11 et 15 prises ensemble, caractérisé en ce que la partie élastique comporte en outre plusieurs pattes élastiques (4, 4').
24. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que le dispositif de maintien comporte en outre un joint brasé formé entre le support de grille et le flasque (8).
25. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que le dispositif de maintien comporte en outre un rebord axial (25, 97) s'étendant depuis une partie du support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) de grille, le flasque (8) étant couplé à une extrémité du rebord (25, 97).
26. Dispositif selon la revendication 25, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un espace de dilatation thermique délimité entre le rebord (25, 97) et une autre partie du support interne (13, 23, 33, 43, 53, 63, 73, 83, 93) de grille.
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