<Desc/Clms Page number 1>
Procédé et dispositif pour la production d'ondes oourtes.
La présente invention a pour objet un procède pour la production d'ondes électro-magnétiques de faible longueur, ainsi qu'un dispositif pour la mise en oeuvre de ce procédé.
Pour produire des ondes électro-'magnétiques courtes et non amorties, on utilise soit le procédé de réaction cou- ramment employé pour des ondes longues, ou un dispositif quel- oonque à oscillations d'électrons, par exempta,un dispositif tel que celui indiqué par Barkhausen et Kurz, ou encore une disposition à électrons tournants comme dans un magnétron.
La présente invention est basée sur un principe abso-
<Desc/Clms Page number 2>
lument nouveau qui n'utilise ni la réaction, ni des électrons oscillants ou tournants.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on va préciser ci-après certains principes fondamentaux.
'Une -cage de Faraday est un corps métallique creux qui présente la particularité qu'une charge électrique située à l'intérieur se comporte à l'égard de l'extérieur comme si elle se trouvait sur le métal. Un électron situé à l'intérieur de la cage de Faraday équivaut donc, à l'égard de l'espace ex- térieur, à un électron qui a rencontré le métal lui-même.
Par ailleurs, on suppose connu le fait qu'un électron en déplacement qui se rapproohe ou qui s'éloigne d'un conduc- teur, représente un courant électrique dirigé vers le conduc- teur ou stéloignant de celui-ci.
En tenant compte des principes fondamentaux ci-dessus exposés, on va dans ce qui suit décrire l'invention, en se ré- férant à la fig. 1 des dessins annexés, étant entendu que cette figure est uniquement destinée à rendre plus claire le principe de l'invention.
Un électron 1 se déplace suivant le trajet pointillé à travers une cage de Faraday 2. Son trajet jusqu'en 3 représen- te un courant négatif allant vers ladite cage, Lorsque l'élec- tron est arrivé en 3, ce courant cesse brusquement. Pendant le déplacement de l'électron à l'intérieur de la cage de Faraday, c'est-à-dire du point 3 jusqutau point 4, rien n'est percepti- ble du dehors, tout se passe comme si l'électron avait rencon- tré en 3 le métal de la cage. Ce n'est que lorsque l'électron quitte la cage en 4 qutun courant de direction inverse se pro- duit brusquement, la direction étant inversée puisque l'élec- tron s'éloigne de la cage. Le point le plus important de ce phé- nomène réside dans le temps pendant lequel l'électron se déplace dans la cage.
Ce temps sera désigné ai-après par ---------
<Desc/Clms Page number 3>
"durée de séjour" La durée de séjour est proportionnelle à la longueur du trajet 3-4, et inversement proportionnelle à une vitesse de l'électron.
Lorsque le trajet 3-4 est donné, la durée de séjour en dépend donc plus que la vitesse de l'électron. Si alors on rend la cage de faraday fortement positive par rapport à la ca- thode émottrico d'électrons 5, la cage sera traversée par des électrons très rapides et la durée de séjour sera très réduite.
Si la cage de faraday n'est que peu positive par rapport à la cathode, elle sera traversée par des électrons lents, et la du- rée de séjour sera longue. Si maintenant on applique à la cage des faraday une tension à variations très rapides sous forme d' une oscillation à très haute fréquence, la durée de séjour est déterminée par la tension à laquelle se trouve la cage de fara- day à l'instant où. l'électron y pénètre. Pendant que s'écoule la durée de séjour, le potentiel de la cage se modifie, de sor- te que celle-cise trouve à une tension différente lorsque l'é- lectron la quitte.
La confusion la plus importante à tirer des considé- rations ci-dessus est la suivante: Des électrons pénétrant dans la cage pendant l'alternance négative sont lents, et ne quitte- ront la cage pour la majeure partie que pendant l'alternance positive suivante. Des éltron pénétrant dans la oage pendant l'alternance positive sont rapides, et quitteront celle-ci pour la majeure partie pendant cette même alternance positive. Si alors on étudie le bilan électronique de la oage de faraday, on arrive au résultat! suivant: Pendant l'alternance négative, l' arrivée d'électrons est prédominante. Pendant l'alternance po- sitive, c'est l'envoi d'électrons qui prédomine.
Or, un corps négatif devient plus négatif lorqu'on lui amené les électrons
<Desc/Clms Page number 4>
tandis qu'un corps positif devient plus positif lorsqu'il ex- pulse les électrons. La tension alternative à haute fréquence appliquée à. la sage se trouve donc accrue par les électrons, lesquels transmettent de l'énergie à l'oscillation à haute fré- quence et entretiendront l'oscillation elle-même. Il est évi- dent que pour la réalisation de ce phénomène, la tension al- ternative ci-dessus mentionnée et appliquée de l'extérieur n' est pas nécessaire, mais les oscillations s'amorcent d'elles- mêmes comme dans tous les générateurs d'oscillations.
On n'a supposé l'existence de la tension alternativeque pour mieux fai- re comprendre l'idée fondamentale de l'invention.
Des explications données ci-dessus, il résulte que l'on utilise, conformément à. l'invention, pour produire des on- des électromagnétiques de faible longueur dans des tubes élec- troniques comme @@ectrodes oscillantes des corps métalliques creux dont l'oscillation est provoquée par les électrons qui les traversent.
Dans ce qui suit, on va décrire certains détails qui, lors de la mise en oeuvre du procédé, s'avèrent avantageux.
Lors de la production drontes très courtes, le rap- prochement entre les électrons et le corps creux métallique, ainsi que l'éloignement des électrons par rapport à ce corps doivent s'effectuer très rapidement. Ce résultat est obtenu par 1 emploi d'une grille fortement positive (électrode d'ac- célération) entre la cathode et le corps métallique, ou entre le corps creux métallique et l'anode, ou par disposition de la grille positive autour du corps creux.
Il y a avantage à diriger le faisceau électronique en disposant une électrode négative entourant la cathode à la manière. d'un cylindre Weh@@lt. On peut ainsi utiliser des corps @
<Desc/Clms Page number 5>
m@talliques creux de plus petites dimensions, ce qui réduit leur capacité.
La commande du courant électronique peut s'effectuer au moyen de l'électrode négative ci-dessus mentionnée, ou au moyen d'une grille de commande. On dispose ainsi de la possibi- lité de moduler dommodémentment les ondes produites. On pourra aussi disposer à l'intérieur du même tube un système double a- vec deux corps oreux situés l'un en face de l'autre, cex corps creux pouvant être reliés à des fils de Lécher ou tout autre circuit oscillant.
Les électrons qui ont traversé le corps creux métal- lique, présentent des vitesses différentes. Un certain nombre de ces électrons traversent le oorps creux sans subit de pertes, mais une grande partie y subit une perte de vitesse. Si donc on tous rend fortement positive l'anode de la lampe/les électrons l'at- teindront mais provoqueront un échauffement Important de l'anode, de sorte qu'il en résulte pour la lampe une pu@ssance perdue considérable. Si par contre on rend l'anode très peu plus posi- tive, la chaleur développée sera faible; par contre, les élec- trons animés d'une vitesse plus faible n'atteindront pas l'anode, mais resteront sur les grilles entourant les corps creux métalli- ques, lesquelles grilles seront de ce fait échauffées futilement.
Ces inconvénients peuvent être évités en disposant l'a- node non pas verticalement, mais obliquement par rapport au tra- jet des électrons. les éledtrons lents sont de ce fait déviés la- téralement, mais peuvent être recueillis par une anode supplémen- taire. Au lieu de l'anode inclinée, on pourra aussi utiliser des anodes à section en V. L'anode complémentaire pourra entourer tout le système nous forme de cylindre; elle re@uel 11e la totalité de la puissance perdue, et peut, le cas échéant, être refroidie @
EMI5.1
<Desc/Clms Page number 6>
de l'extérieur par une canalisation d'eau., d'air ou analogue, ce qui permet de travailler avec des puissances très élevées.
Un certain nombre d'inconvénients du procédé ci-des- sus décrit residetifdans le dégagement de chaleur à l'intérieur de la lampe, provoqué par la rencontre d'électrons très rapi- des avec les corps creux, les grilles positives et les tôles d'anode. Pour éviter cet inconvénient, on propose de munir les corsp creux métalliques servant d'électrodes oscillant électri- quement, couvertures correspondant à la section transversale des faisceaux électroniques. Ces ouvertures facilitent l'entrée et la sortie des faisceaux électroniques orientés et @roupés, et correspondent dans leur forme à la section transversale des faisceaux électroniques étroits et très ramassés, cette sec- tion pouvant par exemple être punctiforme, ou en forme de fente.
Les grilles fermement positives (électrode d'accélération) se- ront elles-mêmes avantageusement remplacées en totalité ou en partie par des électrodes présentant également, en vue de faci- liter le passage des électrons, des ouvertures correspondant à la section-transversale des faisceaux électroniques.
En prévoyant des ouvertures sur les corps creux mé- talliques et sur les grilles positives, on obtient que les par- ties métalliques de ces organes ne subissent pour ainsi pas de
EMI6.1
ghoos dtdleotrons.
En vue de concentrer les faisceaux électroniques et de diminuer la capacité entre les électrodes d'accélération et les corps creux métalliques, il y a avantage à prévoir sur les ouvertures de ces corps et/ou des électrodes d'accélération, des prolongements présentant par exemple la forme d'entonnoirs disposés verticalement ou obliquement sur les ouvertures consi- dérées.
<Desc/Clms Page number 7>
Pour la mise en oeuvre du. procédé objet de l'inven- tion, on a constaté qu'il était particulièrement avantageux d'utiliser, comme électrodes de freinage ou comme électrodes réceptrices (anodes) plusieurs plaques métalliques parallèles, isolées entre elles, disposées dans la direction des faisceaux électroniques, et présentant également des ouvertures oorres- pondant à la section transversale desdits faisceaux. Les pla- ques sont disposées non pas perpendiculairement, mais un peu. obliquement par rapport à la direction du faisoeau électroni- que, et reçoivent un potentiel de plus en plus nétagif en al- lant d'une plaque vers l'autre. On obtient ainsi que seuls des électrons lents rencontrent le métal.
Plus le nombre de pla- ques employées est grand, plus sera faible la chaleur totale dégagée par suite de la rencontre entre les électrons et ces plaques.
Il y a avantage, pour la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention, et en vue d'obtenir des faisceaux élec- troniques étroits, à ne pas utiliser un vide trop poussé dans les lampes employées. En effet, on produit ainsi une certaine charge spatiale ionique qui compense, pu surcompense, la char- ge spatiale due aux électrons.
On va maintenant, en se référant aux dessins annexés, décrire quelques modes de réalisation possibles pour des dis- positifs conformes à l'invention, sans d'ailleurs que celle-ci puisse être considérée comme limitée aux formes d'exécution fi- gurées, et il va de soi que de nombreuses autres formes d'exé- cution sont possibles, sans sortir du cadre ni de l'esprit de l'invention;
Les fig. et 5 et 4 des dessins annexés représentent schématiquement des coupes transversales du dispositif conforme à 1' invention;
<Desc/Clms Page number 8>
la fig. 5 est une vue en élévation du¯dispositif de la fig. 4;
les fig. 6, 7 et 8 montrent sohématiquement et en coupe transversale les corps creux métalliques et les élec- trodes d'accélération; la fig. 9 montre schématiquement l'ensemble de la disposition des électro des
Dans la forme d'exécution des fig. 2 et 3, la ca- thode 5 est entourée de l'électrode négative 8 qui groupe et dirige les électrons émis par la oathode. Les grilles positi- ves 7 (électrodes d'accélération) communiquent aux électrons une vitesse particulièrement élevée, de sorte que.ceux-ci tra- versent les corps creux métalliques 2 pour arriver aux anodes 6 en provoquant l'oscillation desdits corps creux.
La variante de la fig. 5 comporte, an dehors des ano- des 6 qui dans cet exemple sont orientées obliquement par rap- port à la direction des faisceaux électroniques, d'autres ano- des complémentaires 9 formant électrodes de freinage et d'arri- vée, destinées à recueillir les électrons lents.
La fig. 4 montre comment l'anode complémentaire 9 peut entourer tout le système sous forme d'une enveloppe mé- tallique cylindrique.
Dans la fig. 5 on a de plus représenté la liaison entre les corps métalliques creux servant d'électrodes d'os- odllation, et les fils de @echer 10.
Les fig. 6 à 9 montrent divers modes de réalisation possibles pour les corps creux métalliques et pour les élec- trodes d'accélération, les corps creux étant désignés par 2 et les électrodes par 7. Les faisceaux électroniques groupés et orientés arrivant dans la direction des flèches de ces figu-
<Desc/Clms Page number 9>
res traversent les ouvertures 11 des corps métalliques creux et les ouvertures 12 des éleotrodes d'accélération. Les corps métalliques présentent préférablement une forme cylindrique, mais epuvent aussi être composés de plaques planos comme dans les fig. 2 et 4. Lorsque le faisceau électronique présente une section punctiforme, ces corps peuvent être constitues par des structures de révolution autour d'un axe.
Les prolongements de corps creux métalliques sont désignés par 13 et les prolonge- ments des corps creux métalliques par 14; ces prolongements peuvent être montés soit perpendiculairement, soit obliquement sur les ouvertures des organes qui les supportent.
Dans la variante de la fig. 9, la référence 5 désigne la cathode émettrioe d'électrons entourée d'une électrode néga- tive 8 qui groupe et dirige les faisceaux électroniques. Les é- leotrons, après avoir reçu une accélération par l'électrode po- sitive 7,traversent le corps métallique 2, puis les électrodes de freinage et d'arrivée 6 6 inclinées sur l'axe du faisceau. La plaque rencontrée en premier lieu par les électrons est forte- ment positive, les plaques suivantes sont successivement moins positives que la plaque précédente. Les électrons traversant les ouvertures des plaques sont freinés progressivement et changent de sens de déplacement. Les électrons arrivant len- tement inversent leur direction plus tôt que les électrons ra- pides.
Après inversion, les électrons sont déviés latéralement par suite de l'inclinaison des plaques, et viennent donc tom- ber sur la face postérieure de la plaque qu'ils viennent de traverser. Le trajet des électrons est indique en pointillé.
Il va de soi que pour former les faisceaux électro niques, on pourra, au lieu des électrodes 5'et 8, utiliser des systèmes d'électrodes analogues à ceux couramment utilises dans les tubes producteurs de rayons X ou dans les tubes de Braun ou oscillographes.