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Gene Or Protein
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DANS
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Etre
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Enb
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CHAMP
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Cnb
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Est A
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Pgm
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(1)
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Tre
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Munir
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Fre
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Physical
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de 200 M
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de 65 percent
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1013 m
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29 eq
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6 s
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992 percent
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93 M
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14-ug
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(1)
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9,114 nm
(1)
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13 d
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4 m
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8 J
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de 300 M
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Molecule
(9/ 14)
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reso
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Ac-
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OX
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Generic
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salt
(3)
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Company Reg No.
(1/ 1)
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el 00929
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Disease
(1/ 1)
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Tic
(1)
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Organism
(1/ 1)
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eddo
(1)
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2521345A1
Family ID 3071321
Probable Assignee Kernforschungsz Karlsruhe
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title TUBE AMPLIFICATEUR HYPERFREQUENCE
Abstract
_________________________________________________________________
A.AMPLIFICATEUR HAUTE FREQUENCE.
B.AMPLIFICATEUR HAUTE FREQUENCE CARACTERISE EN CE QUE DANS UN
RESONATEUR D'ENTREE 11 LA LARGEUR AZIMUTALE ANGULAIRE D'UN FAISCEAU
D'ELECTRONS 19 EST REDUITE PAR UN CHAMP ELECTRIQUE CONTINU SUPERPOSE
AU CHAMP HAUTE FREQUENCE DANS LE RESONATEUR D'ENTREE 11, LE FAISCEAU
D'ELECTRONS TRAVERSANT UNE SECTION D'ACCELERATION A TENSION CONTINUE
21 ET PENETRANT ENSUITE DANS LE RESONATEUR DE SORTIE 12 DANS LEQUEL
LES ELECTRONS SONT FREINES TANDIS QUE LEUR ENERGIE CINETIQUE EST
CONVERTIE EN PUISSANCE HAUTE FREQUENCE, L'ENSEMBLE DES CONSTITUANTS DE
L'AMPLIFICATEUR ETANT DISPOSE SELON UNE SYMETRIE DE REVOLUTIONS AUTOUR
DE L'AXE 13 DE L'AMPLIFICATEUR.
C.L'INVENTION S'APPLIQUE NOTAMMENT AUX INSTALLATIONS DE SPALLATIONS.
Description
_________________________________________________________________
1.- Tube amplificateur hyperfrequence" L'invention concerne un
amplificateur haute frequence pour une gamme de frequences de 300)Hli
a 3 G Hz et une puissance de sortie se situant dans la gamme des
megawatts, amplificateur dans lequel: a) un dispositif pour engendrer
un faisceau d'electrons comporte un anneau de cathode dispose devant
la fente d'entree d'un resonateur d'entree, b) le c 8 te oppose a
l'anneau de cathode du resonateur d'en- tree comporte un anneau de
grille empechant le passage du champ electrique d'une section
dtacceleration a ten- sion continue se raccordant au resonateur
d'entree dans ce resonateur d'entree et a travers lequel sort le fais-
ceau d'electrons, c) la section d'acceleration a tension continue est
fermee par un resonateur de sortie, dans lequel les electrons entrant
avec approximativement la meme vitesse, sont freines par un champ
electrique tandis que leur energie cinetique est convertie en
puissance electrique de hau- te frequence en fonction de la largeur
angulaire azimu- tale du faisceau d'electrons.
Pour les futurs accelerateurs a courant eleve, comme par exemple les
sources de neutrons de spallation et les eurgenerateurs-accel 4
rateurs, ou bien dans la tech- nologie de fusion, les amplificateurs
haute frequence a dans une gamme de frequences au-dessus de 200 M Hz
jusqu'a 2 - quelques G Hz avec des puissances de sortie dans la gamme
des megawatts, prennent de plus en plus d'importance.
Etant donne les cots croissants de l'energie, le rende- ment d'un tel
amplificateur de puissance revet alors un interet particulier.
Le klystron connu d'apres le manuel de l'elec- tronique Franzis-Yerlag
M Unchen, premiere edition 1979, pages 426 a 429, est un amplificateur
de puissance hyper- frequentiel, dans lequel les electrons d'un
faisceau d'e- lectrons sont modules en vitesse par le champ electrique
haute frequence d'un resonateur de commande Dans une section de
programmation se raccordant au resonateur de comande, des electrons de
differentes vitesses peuvent se rejoindre reciproquement et constituer
des paquets d' e- lectrons Dans un resonateur de sortie, le faisceau
d'elec- trons module en densite est freine et son energie cine- tic
convertie en puissance haute frequence Mais comme ces paquets
d'electrons, pour des raisons electriques et des raisons de
construction, presentent des angles de pro- pagation se situant entre
/2 et q 1, seule une partie des electrons peut etre freinee de facon
optimale et con- vertie en energie haute frequence dans le resonateur
de sortie, si bien que le rendement d'ensemble haute frequence du
klystron est a peu pres de 65 percent.
En consequence, il a ete developpe un principe d'amplification dans
lequel la modulation en densite du faisceau d'electrons n'assure pas,
comme dans le cas du klystron, l'excitation haute frequence du
resonateur de sorties, mais la modulation de l'angle azimutale
d'entree du faisceau d'electrons dans le resonateur de sortie.
Un amplificateur de puissance hyperfrequentiel fonctionnant selon ce
principe est connu sous le nom de Gyrocon radial a partir de la revue
ISE Transactions on Elektron Devices, volume ED-26, NO 10, Octobre
1979, pages
1559 i 1566.
3._
Dans ce cas, le faisceau d'electrons de vi- tesse elevee produit par
un canon a electrons, est devie legerement en dehors de l'axe du
gyrocone par un resona- teur de deviation dans lequel est engendre une
onde rota- tive, et il est devie de facon supplementaire par un di-
pole magnetique, ai bien qu'il penetre dans un resonateur de sortie de
forme annulaire, Dans le cas du gyrocone la largeur angulaire
azymutale du faisceau d'electrons est seulement d'environ
60 et la vitesse de tous les electrons est approximative- ment de la
meme grandeur, ai bien qu'un freinage a peu pres complet de ces
electrons est possible et que pour un choix approprie de parametres un
rendement global haute frequence de 80 percent peut etre atteint Ce
gyrocone radial connu est toutefois d'une construction complexe et de
tres grandes dimensions, et il necessite en outre, une puis- sance
electrique pour le dipole magnetique.
Par la publication 2266 du Stanford Linear Ac- celerator Center
presentee a la Particle Accelerator Confe- rence tenue du 12 au 14
Mars 1979 a San Francisco en Cali- fornie, on connait le trirotron
(Triode Producing a rotating beam for RP amplification) qui est un
amplificateur de puis- sance hyperfrequentiel constituant un nouveau
developpe- ment du gyrocone.
Dans le trirotron circulaire connu, un anneau de cathode est dispose
devant la fente d'entree d'un reso- nateur cylindrique d'entree
Respectivement pendant les demi-ondes negatives de la haute frequence,
la cathode emet des electrons qui sortent radialement par rapport a
l'axe du resonateur d'entree a travers une grille disposee en face de
lacathode sur la paroi externe du resonateur, dans une section
d'acceleration a tension continue Dans un resonateur de sortie
egalement cylindrique, coaxial au resonateur d'entree# les electrons
ainsi acceleres sont freines et leur energie cinetique est convertie
en puis- wvw ue 1013 m 9 j: 1 q e TTOI 30: Em Td,uema TI 29 eq opoq"o
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5.- constituee de segments En outre, l'a Justement des resona- teurs
l'un par rapport a l'autre est possible de facon plus simple, car ces
resonateurs se succedent en direc- tion axiale et non en direction
radiale Par rapport a la realisation proposee dans la publication IEE,
BD-26, n O 10, Octobre 1979, pages 1559 A 1566, l'amplificateur de
puissance propose ici comporte la possibilite de foca- liser le
faisceau d'electrons En comparaison avec le klystron, dans le cas de
l'amplificateur ici decrit, le resonateur de sortie est excite de
facon continue En outre, la puissance rapportee a un volume de
construc- tion determine est notablement augmentee par rapport au
klystron, parce que, avec une cathode de dimension plus importante, un
courant d'electrons plus important est ob- tenu.
Les resonateurs comportent des champs electri- ques orientes
exclusivement selon l'axe de l'amplificateur, si bien que les
composantes electriques azymutales non sou- haitables du champ sont
supprimees.
L'invention va etre decrite plus en detail en se referant a un exemple
de realisation represente sur les dessins ci-Joints dans lesquels s la
figure 1 est une vue en perspective et en coupe d'un trirotron
circulaire avec un faisceau d'elec- trons radial, la figure 2 est une
vue en perspective et en coupe d'un trirotron cylindrique avec un
faisceau d'te- lectrons axial, la figure 3 est une demi-coupe
schematique d'un trirotron cylindrique avec un resonateur de sortie en
forme de botte,
-la figure 4 est une representation schemati- que d'un trirotron
cylindrique avec un resonateur de sortie en forme d'anneau. le
trirotron circulaire connu est represente 6.- de facon simplifiee en
perspective et en coupe sur la figa- re 1 Un resonateur d'entree 1 et
un resonateur de sortie 2 sont en forme d'anneau et disposes
co-axialement l'un par rapport a l'autre Contre la face interne,
tourne vers l'axe 3 de l'amplificateur, du resonateur d'entree 1, est
dispose devant la fente d'entree 4, un anneau de cathode Par
l'intermediaire de deux boucles de couplage 6, deca- lees l'une par
rapport a l'autre de 90, deux signaux haute frequence decales en phase
de 900 sont introduits dans le resonateur d'entree 1, si bien que dans
celui-ci une onde haute frequence azimutale rotative est obtenue, la
periphe- rie du resonateur d'entree correspondant a une periode
d'oscillations La demi-onde negative de l'oscillation hau- te
frequence provoque une emission de l'anneau de cathode
5, la demi-onde positive empeche l'emission des electrons.
Comme l'onde haute frequence en direction az 1 mutale passe devant
l'anneau de cathode 5, un faisceau d'electrons 7 azimutale rotatif est
obtenu qui, a travers une grille 8 disposee sur la face du resonateur
d'entree 1 opposee a l'anneau de cathode 5, penetre en direction
radiale, apres une acceleration par une tension continue, dans le
reso- nateur de sortie 2 LA, le faisceau d'electrons 7 induit une onde
haute frequence rotative en direction azimutale, cette onde circulant
avec le faisceau d'electrons 7 et convertissant l'energie cinetique
des electrons en energie haute frequence les electrons freines dans le
resonateur de sortie 2 sont captee par un anneau collecteur 9 entou-
rant coaxialement le resonateur de sortie La largeur an- gulaire
azimutale du faisceau d'electrons 7 est susceptible d'itre reglee dans
des limites de 50 a 800 par un champ con- tinu superpose au champ
haute frequence rotatif dans le resonateur d'entree 1.
La figure 2 montre de facon simplifiee et se- lon une vue en
perspective et en coupe, l'objet de l'inven- tion, a savoir le
trirotron cylindrique avec un faisceau Xnod t 09-11- Ue 4 P Xnee UOB 9
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09 op xne 4 vuoega un Je j ega 4 ueip xnelIMO 99 a ull, OTVM enoaloe T
94 p -OL 8.- penetrer dans une section d'acceleration 21 a tension
con- tinue, disposee entre ce resonateur d'entree 11 et le reso-
nateur de sortie 12 Le faisceau d'electrons 19 tournant avec l'onde
haute frequence du resonateur d'entree 11, p 6- netre ensuite -a
travers la fente d'entree 22 dans le reso- nateur de sortie 12, oi il
engendre une onde haute frequen- ce tournant avec le faisceau
d'electrons 19 et convertit l'energie cinetique des electrons en
energie haute frequence.
Les electrons freines quittent le resonateur de sortie 12 a travers la
fente de sortie 23 et sont captes par l'anneau collecteur 24.
Le rendement de la conversion de l'energie ci- netique des electrons
du faisceau d'electrons 19 en energie haute frequence, de l'onde haute
frequence tournant dans le resonateur de sortie 12, est d'autant plus
grand que la largeur angulaire azimutale du faisceau d'electrons 19
pe- netrant dans le resonateur de sortie 12 est plus petite.
En consequence, le resonateur d'entree 11 est mis prealable- ment a
une tension negative par rapport a l'anneau de ca- thode 18 grace a
une premiere source de tension continue 25.
Ainsi, seule une fraction angulaire inferieure a 180 de la demi-onde
negative de l'onde haute frequence rotative est efficace Si, a c 8 te
de l'anneau de cathode 18 le voile 14 a du resonateur en etant a la
meme tension est en merme temps separe du reste du resonateur, alors
une multiplica- tion survenant eventuellement des emissions
secondaires haute frequence peut tre reduite ou meme completement
evitee.
Pour l'acceleration des electrons en prove- nance du resonateur
d'entree 11 en direction du resonateur de sortie 12 dans la section
d'acceleration 21, le reso- nateur de sortie 12 est prealablement mis
sous une ten- sion positive par rapport au resonateur d'entree 11
grace a une seconde source de tension continue 26.
Ia figure 3 est une demi-coupe schematique 9._ d'un trirotron
cylindrique avec un resonateur de sortie
12 en forme de botte dont la distance axiale au resona- teur d'entree
11 est reglee par un premier anneau d'iso- lation 30 et d'un second
anneau d'isolation 31 Les an- neaux d'isolation 30 et 31 sont disposes
co-axialement l'un par rapport a l'autre et par rapport a l'axe 13 de
l'amplificateur Au lieu des anneaux d'isolation (30, 31) on peut
egalement utiliser des barreaux d'isolation indi- viduels aux
extremites desquels se trouvent des elements mecaniques permettant un
ajustement de la distance axiale entre le resonateur d'entree et le
resonateur de sortie.
Cet ajustement est beaucoup plus simple que dans le cas de la
realisation connue du trirotron represente sur la figure 1.
Contre la face,tou O ievers la section d'ac- celeration 21, du
resonateur d'entree 11, sont disposees des deux cetes de l'anneau de
grille,20, des electrodes de focalisation 32, 33, qui se trouvent au
meme potentiel electrique que le resonateur d'entree 11.
La post-focalisation du faisceau d'electrons
19 peut egalement s'effectuer avec des bobines de focalisa- tion 36,
37, revetant la forme de bobines annulaires, qui sont disposees dans
la zone entre le resonateur d'en- tr 6 e 11 et le resonateur de sortie
12.
Il est bien entendu possible de donner egale- lement au resonateur de
sortie 12 la forme d'un resonateur a voile et, comme cela est
represente sur la demi-coupe schematique de la figure 4, de le munir
d'un voile de re- sonateur 14 b qui relie un anneau interne 40 et un
anneau externe 41 de sorte qu'une section transversale en forme de H
en resulte Mais le resonateur de sortie 12 peut ega- lement etre prevu
de facon telle que seule sa face tournee vers l'anneau de collecteur
24 comporte un voile, de sorte qu'il en resulte un profil de section
transversale en forme de U ou bien que seule sa face tournee vers le
resonateur 10.- d'entree 11 comporte un voile, de sorte qu'il en
resulte un profil de section transversale en forme de n.
11.".
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Amplificateur haute frequence pour une gamme de frequences de 300 M
Hz a 3 G Hz et une puissancede sortie se situant dans la gamme des
megawatts, ampli-ficateur dans lequel s a) un dispositif pour
engendrer un faisceau d'electrons comporte un anneau de cathode (5,
18) dispose devant la fente d'entree (4, 17) d'un resonateur
d'entree(1, 11),b) le cote oppose a l'anneau de cathode (5, 18) du
reso-nateur d'entree (1, 11) comporte un anneau de grille (20)
empechant le passage du champ electrique d'une section d'acceleration
(21) a tension continue seraccordant au resonateur d'entree (1, 11)
dans ce re-sonateur d'entree (1, 11), et a travers lequel sortle
faisceau d'electrons (7, 19).c) la section d'acceleration (21) a
tension continue estfermee par un resonateur de sortie (2, 12), dans
le-quel les electrons entrant avec approximativement la meme vitesse,
sont freines par un champ electrique tandis que leur energie cinetique
est convertie en puissance electrique de haute frequence en fonctionde
la largeur angulaire azimutale du faisceau d'elec-trons (7, 19),
amplificateur caracterise en ce que sd) le faisceau d'electrons (19)
parcourt la section d'acce-leration (21) placee entre le resonateur
d'entree (11) et le resonateur de sortie (12) dans la zone de
l'enveloppe d'un cylindre co-axial a l'axe (13) de l'amplificateur, e)
les dispositifs pour engendrer et accelerer le faisceau d'electrons
(19) circulant sur l'enveloppe du cylindre, et pour convertir
l'energie cinetique des electrons enpuissance haute frequence, sont
symetriques de revolu-tions par rapport a l'axe (13) de
l'amplificateur.12.-f) l'anneau de cathode (18) emettant les
electrons, le re-sonateur d'entree (11), la section d'acceleration
(21), le resonateur de sortie (12) et l'anneau de cathode (24) sont
disposee l'un derriere l'autre sur l'axe (13) de l'amplificateur.
2. Amplificateur haute frequence selon larevendication 1, caracterise
en ce qu'une source de ten-sion continue (25) est branchee avec son
pole positif sur l'anneau de cathode (18) et avec son pole negatif sur
le resonateur 4 'entree (11), et le champ electrique continuainsi
forme est superpose au champ electrique haute fre-quence du resonateur
d'entree (11) pour un reglage prede-termine de la largeur angulaire
azimutale du faisceau d'e-lectrons (19
).3 Amplificateur haute frequence selon la revendication 1,
caracterise en ce que le resonateur de sortie (12) et/ou le resonateur
d'entree (11) sont de forme annulaire circulaire, cependant que la
surface de section transversale engendrant par rotation autour de
l'axe (13) de l'amplificateur cet anneau circulaire, presente la forme
d'un rectangle dont les cotes les plus courts sont paralleles a la
direction de l'axe (13) de l'amplificateur et dont la zone mediane en
direction de l'axe (13) de l'amplificateur est reduite a un voile de
resonateur (14 a) qui relie un anneau interne (14) avecun anneau
externe (15) et qui donne une section trans-versale du resonateur en
forme de U.
4. Amplificateur haute frequence selon la revendication 3, caracterise
en ce que le resonateur de sortie (12) et/ou le resonateur d'entree
(11) comportent un voile de resonateur (14 a) dispose de facon qu'il
en resulte une section transversale en forme de U, en forme de Y ou
bien en forme de H.
5. Amplificateur haute frequence selon la revendication 1, caracterise
en ce que le resonateur de 13- sortie (12) revet la forme d'un
cylindre circulaire avec une section transversale rectangulaire, dont
le c 8 te le plus court est,: dispose selon la direction de l'axe
(13)de l'amplificateur.6 Amplificateur haute frequence selon la
re-vendication 1, caracterise en ce que, pour focaliser le fais-ceau
d'electrons (19) dans la zone de l'anneau de grille (20) du resonateur
d'entree (11), des electrodes annulairesde focalisation (32, 33),
coaxiales a l'axe (13) de l'am-plificateur, et/ou dans la zone entre
le resonateur d'en-tree (11) et le resonateur de sortie (12) sont
disposees des bobines de focalisation (36, 37) rev 8 tant la forme
debobines annulaires.7. Amplificateur haute frequence selon la
revendication 1, caracterise en ce que, dans la zone de la fente
d'entree (22), en forme d'anneau circulaire, du resonateur de sortie
(12), sont disposees des bobines de deviation (34, 35) bobinees sous
forme annulaire circulaire, qui donnent au faisceau d'electrons (19)
une composantede vitesse azimutale supplementaire.
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