ITTO940456A1 - Tubi a fascio elettronico. - Google Patents

Abstract

In un tubo a fascio elettronico quale un klystron, una tenuta a vuoto comprende una parete cilindrica ceramica 17 su cui sono brasati anelli metallici 18 e 19 che sono saldati a parti svasate 20 e 21 fissate agli elettrodi 13 e 14 di un collettore. Anelli ceramici 15 e 16 sono situati tra gli anelli metallici 18 e 19 e gli elettrodi 13 e 14. La parete 17 include frange interne 24 e 25 che si sovrappongono alle periferie interne degli anelli 18 e 19 riducendo così la possibilità di formazione di archi tra i medesimi e altre parti della disposizione a differenti potenziali.

Description

DESCRIZIONE dell'invenzione industriale dal titolo: «Tubi a fascio elettronico"

La presente invenzione si riferisce a tubi a fascio elettronico e in particolare, benché non esclusivamente, alla costruzione di collettori impiegati in klystron e altri tubi a fascio lineari.

In un tipo di collettore usato nei klystron e altri tubi a fascio lineari, quali tubi ad onde progressive, una pluralità di elettrodi anulari è disposta lungo il collettore. Elettrodi adiacenti sono mantenuti a potenziali differenti per ridurre l'energia di impatto degli elettroni sulle superfici di elettrodo, fornendo così un collettore risparmiatore di energia.

L'interno del collettore è mantenuto a quasi alto vuoto. L'involucro a vuoto comprende pareti ceramiche cilindriche che si estendono tra elettrodi adiacenti e permettono di effettuare con esse chiusure a tenuta di gas. Le dimensioni delle pareti ceramiche e degli elettrodi del collettore sono scelte in modo da ridurre la possibilità di formazione di archi. Se si verifica un arco questo può provocare un guasto nell'isolamento elettrico tra gli elettrodi collettori che conduce all'interruzione del funzionamento, o anche alla distruzione, del tubo.

Una parte di un collettore di costruzione nota è illustrata schematicamente in figura 1 che è una sezione longitudinale rappresentante metà della struttura cilindrica che è simmetrica intorno all'asse longitudinale X-X. Un elettrodo cilindrico 1 del collettore comprende una parte 2 diretta radialmente all'interno disposta in modo da intercettare elettroni del fascio mentre questi si propagano nella direzione longitudinale, essendo deflessi dai potenziali elettrici presenti sugli elettrodi. Un secondo elettrodo generalmente cilindrico 3 è situato adiacente al primo elettrodo 1 e distanziato da questo in direzione assiale. Due anelli ceramici 4 e 5 sono situati adiacenti a superfici trasversali rispettivamente degli elettrodi 1 e 3. Una parete ceramica cilindrica 6 si estende tra gli anelli 4 e 5 e ha uno spessore radiale simile ad essi. Un anello metallico 7 è posto fra uno Megli anelli ceramici 4 e una faccia di estremità della parete 6 a cui è brasato.

il diametro interno dell'anello 7 essendo sostanzialmente identico a quello della parete 6 e degli anelli 4 e 5. La parte svasata metallica 8 è brasata in una feritoia anulare 9 dell'elettrodo 1 e include una parte trasversale che è saldata alla periferia esterna dell'anello 1 per realizzare una chiusura a tenuta di dadi intorno alla circonferenza. Un secondo anello metallico 10 è situato tra la parete 6 e il secondo anello ceramico 5 ed è saldata ad un'altra parte svasata 11 che è pure brasata in una feritoia 12 nell'elettrodo 3. Si ottiene così una tenuta a vuoto tra gli elettrodi 1 e 3.

Gli anelli 4 e 5 premono contro gli anelli metallici 7 e 10, assolvendo la spinta assiale dovuta alla pressione esterna quando il tubo è sottovuoto. Inoltre, essi formano una parete di arresto scorrevole con le superiici trasversali degli elettrodi 1 e 3 per tener conto della dilatazione termica differenziale tra la parete cilindrica 6 e gli elettrodi 1 e 3.

La presente invenzione si prefigge di procurare un gruppo collettore perfezionato, ma può pure essere applicata ad altre parti di un tubo a fascio elettronico quando si richiede una chiusura a tenuta di gas e quando tra componenti metallici adiacenti sono presenti alte tensioni.

Secondo l'invenzione si procura un tubo a fascio elettronico comprendente una parete cilindrica ceramica formante parte di un involucro a vuoto, un anello ceramico e un anello metallico situato fra i medesimi, materiale ceramico essendo situato leggermente all'interno dell'anello metallico e stringendosi attraverso il piano trasversale in cui la sua periferia interna è situata in modo da schermarla.

Il materiale ceramico scherma il bordo dell'anello metallico e pertanto, impiegando l'invenzione, si può sostanzialmente ridurre la possibilità di formazione di archi tra il medesimo e altre parti entro il tubo a differenti potenziali elettrici. Ciò conduce ad un miglioramento del funzionamento del tubo e permette pure una maggiore libertà di scelta della sua geometria. L'invenzione è particolarmente e convenientemente applicata a una disposizione di collettori in cui gli elettrodi del collettore operano a differenti potenziali. I potenziali di elettrodi possono differire per alcune decine di chilovolt. La differenza di tensioni può essere considerata grande se, in assenza del materiale ceramico, vi è una probabilità sostanzialmente accresciuta che si formino archi fra i medesimi. Ciò dipende dagli intervalli fra le parti a differenti tensioni e dalle loro forme. Una parte di uno degli elettrodi può essere disposta coestensiva con la parete ceramica, e radialmente all'interno di questa, per schermarla dal bombardamento elettronico che potrebbe altrimenti provocare danni. Il materiale ceramico interposto tra l'anello metallico e la parte di estensione verso l'elettrodo impedisce la perforazione elettrica tra la parte di schermatura dell'elettrodo e l'anello metallico.

L'anello metallico può essere montato su una faccia di estremità della parete, questa disposizione essendo conveniente quando fa parte di un collettore.

In una preferita forma di attuazione dell'invenzione, il materiale ceramico scherma l'anello sulla parte della parete cilindrica. Quando due anelli ceramici e anelli metallici sono inclusi nella disposizione, essendo situati a ciascuna estremità della parete cilindrica, allora soltanto un componente del complesso deve essere lavorato ad una forma più complicata per l'attuazione dell'invenzione.

In un'altra disposizione secondo l'invenzione, il materiale ceramico fa parte dell'anello ceramico.Nel tipo di disposizione che richiede due anelli ceramici è necessario fabbricare due parti del complesso con una configurazione più complicata. Tuttavia, se la parete cilindrica ha un'estensione assiale relativamente lunga, ciò può costituire una disposizione conveniente per ridurre la quantità di materiale ceramico richiesta.

In un'altra forma di attuazione secondo l'invenzione, il materiale ceramico è costituito da un organo a tubo situato coassialmente entro la parete. Questa disposizione ha il vantaggio che ciascuno dei componenti ceramici del complesso può essere un semplice cilindro che non richiede parti a gradini.

Il materiale ceramico di schermatura può essere a contatto con la periferia interna dell'anello metallico o distanziato alquanto da questa.Una schermatura più efficace può essere ottenuta se il materiale ceramico è a diretto contatto con l'anello metallico intorno alla sua circonferenza interna e questa configurazione può pure essere utile per una precisa collocazione dei componenti durante il montaggio del tubo.

L'invenzione può essere convenientemente applicata a parti dì tubi a fascio elettronico diverse dai collettori. Per esempio, nei klystron a cavità esterna, è necessario realizzare una chiusura a tenuta di vuoto in una zona di una cavità in cui si richiede di tenere a distanza l'alta tensione e può essere incluso materiale ceramico per la schermatura. Alcuni modi per cui l'invenzione può essere attuata saranno ora descritti a titolo di esempio con riferimento ai disegni annessi, in cui:

la figura 2 illustra schematicamente una parte di un tubo a fascio elettronico secondo l'invenzione, la figura 2A è una vista ingrandita di una parte della figura 2, e

le figure 3 e 4 mostrano schematicamente rispettive differenti disposizioni secondo l'invenzione.

Con riferimento alle figure 2 e 2A, un collettore a stadi multipli di un klystron o altro tubo a fascio elettronico comprende due elettrodi anulari 13 e 14 rappresentati in sezione longitudinale, soltanto metà della disposizione essendo illustrata. Due anelli ceramici 15 e 16 e una parete ceramica cilindrica 17 sono situati tra gli elettrodi 13 e 14. Anelli metallici anulari 18 e 19 sono disposti tra facce di estremità della parete 17 e, rispettivamente, gli anelli 15 e 16. Gli anelli metallici 18 e 19 sono brasati a facce di estremità metallizzate della parete 17 e sono saldati a rispettive parti svasate 20 e 21. Le parti svasate 20 e 21 sono situate in scanalature anulari 22 e 23 degli elettrodi 13 e 14 e sono brasati in posizione per ottenere una chiusura a tenuta di gas.

La parete ceramica 17 ha uno spessore radiale maggiore di quello degli anelli di equilibramento 15 e 16, che hanno diametro interno minore. La parte radialmente più interna della parete 17 ha un'estensione maggiore in direzione assiale longitudinale avendo flange interne 24 e 25 dirette sostanzialmente parallelamente all'asse X-X. Le flange 24 e 25 hanno una sufficiente estensione assiale da estendersi attraverso il piano in cui si trovano gli anelli 18 e 19 e sono sostanzialmente vicine a queste in direzione radiale.

Uno degli elettrodi 14 comprende una flangia cilindrica 26 sostanzialmente coestendentesi con la superficie interna della parete 17. Ciò protegge la ceramica dal bombardamento elettronico, la formazione degli archi tra le estremità 27 della flangia e l'anello 18 collegate elettricamente all'elettrodo adiacente 13 essendo impedita dall'interposto materiale ceramico della flangia 24 della parete 17.

La figura 3 illustra schematicamente parte di un'altra forma di attuazione dell'invenzione che è simile a quella rappresentata in figura 2a.Tuttavia, in questa forma di attuazione, la parete cilindrica 28 ha uno spessore radiale uniforme sulla sua lunghezza assiale e gli anelli ceramici 29 e 30 comprendono flange sporgenti rispettivamente 31 e 32 per realizzare la schermatura del bordo interno degli anelli metallici 33 e 34.

Con riferimento alla figura 4, un'altra disposizione secondo l'invenzione comprende due anelli ceramici 35 e 36 e una parete cilindrica 37, ciascuno dei componenti avendo sostanzialmente lo stesso spessore radiale. Un tubo ceramico sottile 38 è situato coassialmente entro la parete 37 per realizzare la schermatura dell'anello metallico 39 e 40.

La figura 5 mostra schematicamente un complesso simile a quello di figura 2a, ma in questa forma di attuazione, il materiale ceramico 41 che scherma la faccia interna degli anelli metallici 42 e 43 è a contatto con questi.

Nelle forme di attuazione dell'invenzione illustrate, la parete ceramica è più lunga in direzione assiale che non l'anello o gli anelli ceramici. In altre disposizioni l'anello o anelli ceramici possono avere sostanzialmente la stessa lunghezza assiale della parete ceramica o possono essere più lunghi di questa.

Claims (14)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tubo a fascio elettronico comprendente una parete cilindrica ceramica (17, 28, 37) facente parte di un involucro sottovuoto, un anello ceramico (15, 16, 29, 30) e un anello metallico (18, 19, 33, 34) situato tra i medesimi, caratterizzato dal fatto che il materiale ceramico (24, 25, 31, 32) è situato radialmente all'interno dell'anello metallico (18, 19, 33, 34) e si estende attraverso il piano trasversale in cui è situata la sua periferia esterna in modo da schermarlo.
2. 2. Tubo secondo la rivendicazione 1, in cui l'anello metallico (18, 19, 33, 34} è montato su una faccia di estremità della parete (17, 28, 37).
3. 3. Tubo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui il materiale ceramico (24, 25) fa parte della parete cilindrica (17).
4. 4. Tubo secondo la rivendicazione 3, in cui la parete cilindrica (17) comprende una flangia estendentesi assialmente all'interno (24, 25), la superficie circonferenziale interna della parete avendo una estensione assiale longitudinale maggiore che la sua superficie circonferenziale esterna.
5. 5. Tubo secondo le rivendicazioni 1 o 2 in cui il materiale ceramico (31, 32) fa parte dell'anello ceramico (29, 30).
6. 6. Tubo secondo le rivendicazioni 1 o 2, in cui il materiale ceramico è costituito da un organo a tubo (28) situato coassialmente entro la parete (37).
7. 7. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il materiale ceramico (41) è a contatto con la periferia interna dell'anello metallico (42, 43).
8. 8. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni e comprendente un organo (26) elettroconduttore situato entro l'involucro sottovuoto, il materiale ceramico (24) essendo situato fra l'organo (26) e l'anello metallico (18) e, durante l'uso, l'organo (26) essendo mantenuto ad un potenziale sufficientemente differente da quello dell'anello metallico (18) per cui in assenza del materiale ceramico (24) si verificherebbe formazione d'archi tra i medesimi.
9. 9. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni e includente un secondo anello ceramico (16, 30) e un secondo anello metallico (19, 34) situato tra la parete (17, 28) e il secondo anello ceramico (16, 30), con materiale ceramico supplementare (25, 32) disposto leggermente all'interno del secondo anello metallico (34) e estendentesi attraverso il piano trasversale in cui è situata la sua periferia interna in modo da schermarlo.
10. 10. Tubo secondo la rivendicazione 9, in cui il materiale ceramico supplementare (25, 17) è contiguo al primo materiale ceramico menzionato (24, 17).
11. 11. Tubo secondo le rivendicazioni 9 o 10, in cui in funzionamento, il primo e il secondo anello metallico (18, 19, 33, 34) sono mantenuti a potenziali elettrici sostanzialmente differenti.
12. 12. Tubo secondo le rivendicazioni 9, 10 o 11, in cui il secondo anello metallico (19, 34) è montato su una faccia di estremità della parete ceramica (17, 28).
13. 13. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui l'anello metallico, o ciascun anello metallico (18, 19) è chiuso a tenuta su una rispettiva parte cilindrica svasata (20, 21) per definire una parte dell'involucro sottovuoto.
14. 14. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la parete cilindrica (17, 28, 37) fa parte di una disposizione di collettore a stadi multipli. Si attesta la perfetta conformiti del testo che precede .