ITTO940428A1 - Tubi a fascio elettronico. - Google Patents

Abstract

Un tubo a fascio elettronico quale un IOT comprende una cavità di entrata 6 circondante un cannone elettronico 1. Un organo dielettrico cilindrico 15 è situato tra le pareti trasversali della cavità 6 e presenta una pluralità di aperture 17 intorno alla sua circonferenza. Un fluido refrigerante, per esempio aria, è diretto entro la cavità 6 attraverso una luce di entrata 24 per provvedere al raffreddamento dell'interno della cavità e delle superfici esterne di un involucro a vuoto 18. Aria è pure fatta fluire sulle superfici esterne 12 della cavità 6 da una direzione longitudinale e può essere fatta passare entro la cavità 6 attraverso aperture definite da contatti a dito elastici 21 e aperture 17. Il raffreddamento fornito riduce le sollecitazioni termiche nel dispositivo incrementando così l'integrità meccanica.(Figura 1).

Description

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

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce a tubi a fascio elettronico e in particolare a quelli in cui una cavità risonante di entrata alla quale è applicata energia ad alta frequenza circonda un cannone elettronico.

La presente invenzione è particolarmente applicabile a dispositivi a tetrodo ad uscita induttiva (in seguito denominati "IOT") come quelli denominati col nome commerciale Klystrode (marchio di fabbrica depositato, varian Associates Ine.).

Un dispositivo IOT comprende un cannone elettronico atto a produrre un.fascio elettronico lineare e una cavità risonante di entrata alla quale è applicato un segnale r.f. da amplificare per produrre modulazioni del fascio su una griglia del cannone elettronico. La risultante interazione tra l'energia r.f. e il fascio elettronico provoca l'amplificazione del segnale ad alta frequenza che è poi estratto da una cavità risonante di uscita.

Durante il funzionamento del tubo, elettrodi del cannone elettronico devono essere fatti funzionare a tensioni relativamente elevate, dell'ordine di decine di chilovolt. Possono sorgere problemi a seguito degli effetti di riscaldamento e sollecitazioni termiche che sorgono durante il ciclo di funzionamento del tubo.

La presente invenzione deriva da un tentativo di procurare una perfezionata disposizione IOT, ma può pure essere applicabile ad altri tipi di dispositivi a fascio elettronico aventi cavità risonanti di entrata.

Secondo l'invenzione, si procura un tubo a fascio elettronico comprendente:

un cannone elettronico per produrre un fascio elettronico; una cavità risonante anulare circondante il cannone in modo sostanzialmente coassiale; mezzi per applicare alla cavità energia ad alta·frequenza; e mezzi atti a erogare fluido refrigerante all'interno della cavità.

Il fluido refrigerante può essere un liquido o un gas e convenientemente è aria per la maggioranza di applicazioni. L'invenzione può essere convenientemente applicata a tubi IOT, ma può pure essere usata per altri tubi a fascio elettronico in cui cavità risonanti che circondano un cannone elettronico.

Durante il funzionamento di un IOT, per esempio, possono verificarsi sostanziali sollecitazioni termiche a seguito di dilatazione differenziale all'aumentare della temperatura nel tubo quando è iniziato il funzionamento e quando questo ha fine alla disinserzione del tubo. Questi effetti possono essere sufficienti a provocare fessurazioni nei giunti tra differenti componenti del complesso e possono provocare dispersioni che portano a perdita di allineamento. Ciò potrebbe provocare una perdita dell'integrità del vuoto nei casi in cui si trovano giunti a tenuta di gas e possono pure influenzare i collegamenti elettrici.

Con l'impiego dell'invenzione, le temperature dentro il tubo possono essere ridotte e rese più uniformi portando cosi ad una risoluzione degli effetti dannosi delle sollecitazioni termiche.

Il fluido refrigerante può essere fatto fluire entro la cavità in un modo laminare o turbolento o può presentare entrambe le caratteristiche in differenti parti della cavità dipendentemente dalla sua geometria e dal modo con cui esso si riferisce alle parti che si trovano ad una temperatura superiore. Il tipo di flusso è scelto in modo da ottenere un massimo contatto termico tra il fluido refrigerante e le superiici della cavità per ridurre la possibilità che si creino punti caldi localizzati.

In una preferita forma di attuazione dell'invenzione, sono inclusi mezzi a parete che almeno parzialmente definiscono un involucro sottovuoto intorno al cannone elettronico ed è fatto fluire il fluido refrigerante sulla superficie esterna dei mezzi a parete. Questi ultimi possono essere situati radialmente verso l'interno dalla cavità e non definiscono l'entità della cavità. In tale disposizione, il refrigerante fluisce così sia su parte dell'involucro sottovuoto che entro la cavità. Preferibilmente, i mezzi a parete sono sostanzialmente cilindrici e disposti coassialmente intorno al cannone elettronico. I mezzi a parete possono, almeno in parte, comprendere un materiale ceramico: sono disponibili materiali di questo tipo che sono sostanzialmente trasparenti all'energia ad alta frequenza e possono essere lavorati e facilmente uniti ad altri componenti per ottenere una buona tenuta ai gas.

In una forma di attuazione dell'invenzione, un organo dielettrico sostanzialmente cilindrico è collocato almeno parzialmente entro la cavità e si estende tra la superficie opposta della medesima, l'organo dielettrico essendo attraversato da aperture attraverso le quali si fa fluire il fluido refrigerante. Tale organo dielettrico può essere usato quando si desidera ottenere un supporto meccanico per parti della cavità in modo da assicurare che esse siano mantenute nella corretta relazione. L'organo dielettrico può essere deformabile elasticamente, per esempio, essendo di gomma al silicone, che permette il verificarsi, se necessario, di movimenti, per esempio per consentire una certa dilatazione termica, offrendo nel contempo un buon supporto meccanico. In un'altra disposizione, l'organo dielettrico può essere relativamente rigido. Per esempio può essere un materiale resinoso. Le aperture possono essere fori cilindrici che passano attraverso l'organo dielettrico tra le sue superfici interna ed esterna, la configurazione, numero di aperture e loro posizione essendo dipendenti dalle funzioni che l'organo dielettrico deve svolgere e dal percorso del flusso di .fluido richiesto. Potrebbe essere usata una geometria a reticolo o a maglia per presentare un'area aperta relativamente grande attraverso la quale può essere trasmesso il fluido refrigerante. In una forma di attuazione dell'invenzione, una luce di entrata per erogare il fluido refrigerante all'interno della cavità si trova nella parete circonferenziale esterna, che è sostanzialmente adiacente ad una parete trasversale di estremità, della cavità. Una luce di uscita può essere analogamente situata e convenientemente è disposta diametralmente opposta alla luce di entrata. Tale configurazione tende a far si che il fluido refrigerante si sposti attraverso la cavità in una direzione sostanzialmente trasversale. In un'altra forma di attuazione, il fluido refrigerante è fatto uscire dal tubo in direzione sostanzialmente longitudinale attraverso una o più aperture in un organo trasversale rispetto all'asse longitudinale del tubo.

In una conveniente forma di attuazione dell'invenzione, sono inclusi mezzi per dirigere il fluido refrigerante sulla superficie esterna della cavità. Si può così attuare il raffreddamento sia dell'interno che dell'esterno della cavità. Le superfici esterne da raffreddare possono essere regioni radialmente interne della cavità anulare in quanto queste tendono normalmente a diventare le parti esterne più calde della cavità durante il funzionamento del tubo.

In una preferita forma di attuazione, il fluido refrigerante è diretto sulle superfici esterne in una direzione sostanzialmente longitudinale.

Il tubo può comprendere più aperture attraverso uno o più dei suoi componenti per cui il fluido refrigerante diretto sulle superfici esterne della cavità è pure erogato all'interno della medesima. Per esempio, aperture nell'organo dielettrico precedentemente menzionato potrebbero fornire un passaggio verso l'interno della cavità per il fluido refrigerante dopo che questo è passato sulle superfici esterne. Dipendentemente da quali effetti di raffreddamento siano richiesti per una particolare disposizione, il fluido refrigerante può essere trasmesso direttamente nell'interno della cavità, senza fluire sulle superfici esterne, o potrebbe essere trasmesso nella cavità soltanto dopo raffreddamento delle superfici esterne, o entrambi i percorsi per il fluido refrigerante possono essere usati contemporaneamente o in momenti differenti.

In una preferita forma di attuazione, la cavità ha due pareti trasversali ed è elettricamente collegata a parte del canale elettronico attraverso una pluralità di dita elastiche intorno alla circonferenza interna di una o entrambe la sua o sue pareti trasversali. Il fluido può essere diretto attraverso intervalli definiti,dalle dita elastiche all'interno della cavità o all'esterno delle pareti definenti il vuoto.

Alcuni modi di attuazione dell'invenzione sono ora descritti a titolo di esempio con riferimento ai disegni annessi in cui:

la figura 1 è una vista in sezione schematica di un IOT secondo la presente invenzione, e

la figura 2 illustra schematicamente un altro IOT secondo l'invenzione.

Con riferimento alla figura 1, un IOT comprende un cannone elettronico 1 che include un catodo 2 e una griglia 3 atti a produrre un fascio elettronico lungo l'asse longitudinale X-X della disposizione. L'IOT include tubi di deriva 4 e 5 attraverso i quali un fascio elettronico passa prima di essere raccòlto da un collettore (non rappresentato). Una cavità risonante anulare di entrata 6 è disposta coassialmente intorno al cannone elettronico 1 e include un.giunto di entrata 7, situato in una piastra anulare di sintonizzazione, in cui è applicato il segnale r.f. da amplificare. Una cavità di uscita 8 circonda i tubi di deriva 4 e 5 e include un anello di accoppiamento 9, attraverso il quale il segnale r.f.amplificato è estratto e accoppiato in una seconda cavità di uscita 10 e dal tubo attraverso un giunto di uscita 11.

Durante il funzionamento di detto dispositivo, il catodo 2 e la griglia 3 sono mantenuti a potenziali dell'ordine di 30kV, la griglia 3 essendo mantenuta ad una tensione di polarizzazione continua a circa 100 volt meno del potenziale del catodo. Il segnale di entrata ad alta frequenza applicato su 7 da luogo da una tensione r.f. di alcune centinaia di volt prodotta tra il catodo 2 e la griglia 3.

La cavità di entrata 6 è definita da una parte di corpo interno comprendente piastre anulari trasversali 12 e 13 e una parte di corpo esterno 14 includente due canali anulari in cui si estendono le piastre trasversali 12 e 13. Un organo dielettrico 15 sostanzialmente cilindrico è collocato tra le piastre trasversali 12 e 13 ed è di materiale elasticamente deformabile, in questo caso gomma al silicone. La parte di corpo esterno 14 è mantenuta sostanzialmente al potenziale di terra, facilitando così una sicura manipolazione del dispositivo, mentre la parte di corpo interna è mantenuta a tensioni molto superiori.

L'organo dielettrico 15 si estende tra le due pareti trasversali di estremità 12 e 13 della cavità 6 e fornisce loro un supporto strutturale mantenendo un corretto allineamento. Materiale elettricamente isolante 16 è pure situato tra le parti di corpo interna ed esterna della cavità 6 dove essi si intersecano realizzando una struttura d'arresto r.f.. Il materiale 16 è pure gomma al silicone ed è unito all'organo 15. Quest'ultimo è attraversato da dieci aperture 17, due delle quali sono rappresentate. Le aperture 17 si estendono in direzione trasversale e sono distanziate in modo equidistante intorno alla circonferenza dell'organo cilindrico 15.

Dna finestra cilindrica ceramica 18 a vuoto è situata parzialmente intorno al cannone elettronico 1 e si trova radialmente all'interno della cavità 6 e circondato da questa. Esso definisce una regione 19 che è sottovuoto o quasi sottovuoto.

La cavità è collegata elettricamente ad una struttura 20 che supporta il catodo 2 e che ha potenziale catodico. Il collegamento è situato attraverso più dita elastiche 21 tra una piastra 12 della cavità 6, disposto intorno alla sua circonferenza interna, e il tubo 20. L'altra piastra trasversale 13 della parte interna della cavità 6 è collegata elettricamente attraverso dita elastiche 22 ad un complesso 23 di supporto di griglia.

La cavità 6 comprende una luce di entrata 24 e una luce di uscita 25 che sono disposte sostanzialmente adiacenti ad una delle pareti trasversali definenti la cavità e si trovano nella parete circonferenziale esterna 26 della cavità 6.

Durante il funzionamento del tubo, un fluido refrigerante, in questo caso aria, è diretto attraverso la luce di entrata 24 nella cavità di entrata 6 e sopra le sue superfici interne. Parte dell'aria è deviata intorno alle superfici esterne dell'organo elettrico cilindrico 15 e una parte dell'aria fluisce attraverso le aperture 17 passando sulla superficie esterna della parete ceramica 18. L'aria lascia il complesso attraverso la luce di uscita 25.

Il fluido refrigerante, sempre aria, è pure diretto in direzione longitudinale sulla piastra trasversale 12 che è una superficie esterna della cavità 6. Una parte dell'aria passa attraverso le aperture definite dalle dita elastiche 21 entrando nell'interno della cavità 6 attraverso le aperture 17 nell'organo dielettrico 15. Il flusso dell'aria attraverso il dispositivo è illustrato schematicamente dalle frecce. Vi è pure un movimento di aria in direzione circonferenziale, che da una buona copertura sulle superfici sia interna che esterna della cavità 6.

In un altro modo di funzionamento, è usato soltanto uno dei percorsi di entrata del refrigerante, o attraverso la luce di entrata 24 o nella direzione longitudinale e attraverso gli intervalli tra le dita elastiche 21 e le aperture 17.

Con riferimento alla figura 2, un altro IOT secondo l'invenzione è simile a quello rappresentato in figura 1 con parti analoghe portanti gli stessi riferimenti. Tuttavia in questo tubo, la luce di uscita 25 del dispositivo di figura 1 è omessa e sono previste ulteriori aperture 27 in una parete trasversale 28 del supporto catodico 20. Come illustrato dalla frecce, il fluido refrigerante è diretto attraverso la luce di entrata 24 all'interno della cavità e lascia il tubo attraverso aperture 17 e 27. In un altro modo, il fluido potrebbe essere diretto entro il tubo attraverso aperture 27 e uscire attraverso la luce 24.

Nelle forme di attuazione rappresentate nelle figure, nel materiale dielettrico 15 sono previste aperture 17. Tuttavia, queste potrebbero essere omesse, in modo che il fluido refrigerante diretto entro la cavità attraverso la luce 24 è limitato a questa regione.Un separato percorso di raffreddamento dovrebbe essere previsto intorno all'esterno dell'involucro a vuoto.

Benché in molte applicazioni sia conveniente includere l'organo dielettrico 15, in alcuni dispositivi questo potrebbe essere omesso. Inoltre, i complessi d'arresto r.f. definiti dalle parti intercalate della cavità dovrebbero essere disposti in modo da estendersi in una direzione generalmente longitudinale anziché con le configurazioni trasversale illustrate.

Claims (21)

1. RIVENDICAZIONI 1. Tubo a fascio elettronico comprendente: un canale elettronico (1) per produrre un fascio elettronico; una cavità risonante anulare (6) circondante in modo sostanzialmente coassiale il cannone (1); mezzi (7) per applicare energia ad alta frequenza alla cavità (6); e caratterizzato da mezzi (24, 27) per erogare fluido refrigerante all'interno della cavità (6).
2. 2. Tubo secondo la rivendicazione 1 e in cui si fa in modo che l'energia ad alta frequenza applicata alla cavità produca modulazione del fascio elettronico.
3. 3 . Tubo secondo le rivendicazioni 1 o 2 e includente mezzi a parete (18) almeno parzialmente definenti un involucro a vuoto intorno al cannone elettronico (1) e in cui fluido refrigerante fatto fluire sulla superficie esterna dei mezzi a parete (18).
4. 4. Tubo secondo la rivendicazione 3, in cui i mezzi a parete (18) sono sostanzialmente cilindrici e disposti coassialmente intorno al cannone elettronico (1).
5. 5. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni e includente un organo dielettrico (15) sostanzialmente cilindrico collocato almeno parzialmente entro la cavità (6) e estendentesi tra superfici opposte della cavità, l'organo dielettrico (15) essendo attraversato da aperture (17) attraverso le quali è fatto fluire il fluido refrigerante.
6. 6. Tubo secondo la rivendicazione 5, subordinatamente alla rivendicazione 3 o 4, in cui l'organo dielettrico (15) è sostanzialmente coassiale con e esterno ai mezzi a parete (18).
7. 7. Tubo secondo le rivendicazioni 5 o 6, in cui l'organo dielettrico (15) include una pluralità di aperture (17) distribuite parzialmente intorno alla sua circonferenza.
8. 8. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni ed includente una luce di entrata (24) in una parete (26) definente la cavità per erogare il fluido refrigerante all'interno della cavità (6).
9. 9. Tubo secondo la rivendicazione 8, in cui la luce di entrata (24) è situata nella parete circonferenziale esterna (26) e sostanzialmente adiacente ad una parete trasversale di estremità, della cavità (6).
10. 10. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui una luce di uscita (25) attraverso la quale il fluido refrigerante lascia l'interno della cavità (6) si trova nella parete circonferenziale esterna (26) e sostanzialmente adiacente ad una parete trasversale di estremità, della cavità (6).
11. 11. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la cavità (6) comprende una parte radialmente esterna che ha un'estensione maggiore in direzione assiale longitudinale parallela al percorso del fascio elettronico di quanto lo sia \ma parte radialmente interna della cavità (6).
12. 12. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni e includente mezzi atti a dirigere fluido refrigerante su superfici esterne (12, 20) della cavità (6).
13. 13. Tubo secondo la rivendicazione 12, in cui le superfici esterne sono regioni (12) radialmente interne della cavità anulare (6).
14. 14. Tubo secondo le rivendicazioni 12 o 13, in cui il fluido refrigerante è diretto sulle superfici esterne (12) da una direzione sostanzialmente longitudinale.
15. 15. Tubo secondo le rivendicazioni 12, 13 o 14 e includente almeno un componente (20) attraversato da più aperture attraverso le quali fluido refrigerante diretto sulle superfici esterne della cavità è pure erogato all'interno della cavità (6).
16. 16. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la cavità (6) è collegata elettricamente a parte (2, 20) del cannone elettronico (1) tramite una pluralità di dita elastiche (21) intorno alla circonferenza interna della sua parete (12) o pareti trasversali.
17. 17. Tubo secondo la rivendicazione 16 e in cui fluido refrigerante è diretto attraverso intervalli definiti dalla pluralità di dita elastiche (21).
18. 18. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui la cavità comprende una parte di corpo interna (12) collegata elettricamente alla parte (2, 20) del cannone elettronico (1) e una parte di corpo esterno (14) isolata elettricamente dalla parte di corpo interno (12), la parte di corpo interna (12) essendo mantenuta ad una tensione relativamente alta a confronto con quella della parte di corpo esterna (14), e in cui le parti di corpo interna ed esterna hanno rispettive parti che sono sostanzialmente coestendentisi e materiale elettricamente isolante (16) è posto tra le dette parti.
19. 19. Tubo secondo la rivendicazione 18, in cui il materiale (16) costituisce un sol pezzo con un organo dielettrico (15) situato almeno parzialmente entro la cavità 86), l'organo elettrico presentando aperture (17) attraverso le quali fluisce il fluido refrigerante.
20. 20. Tubo secondo una qualsiasi delle precedenti rivendicazioni, in cui il refrigerante erogato all'interno della cavità (6) lascia il tubo in una direzione sostanzialmente longitudinale.
21. 21. Tubo secondo la rivendicazione 20 e includente un organo (28) estendentesi in direzione trasversale al suo asse longitudinale che presenta una pluralità di aperture (27) attraverso le quali fluisce il refrigerante tra l'interno e l'esterno del tubo. Si attesta la perfetta conformità del testo che precede .