ITTO940285A1 - LINEAR ELECTRONIC BEAM TUBE - Google Patents
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Description
DESCRIZIONE del l 'invenzione industriale dal titolo: DESCRIPTION of the industrial invention entitled:
"Tubo a fascio elettronica lineare". "Linear electron beam tube".
TESTO DELLA DESCRIZIONE TEXT OF THE DESCRIPTION
La presente invenzione si riferisce ai tubi a fascio elettronico ed in modo più specifico alle cavità risonanti di ingresso di tali tubi in corrispondenza delle quali viene applicata energia ad alta frequenza. The present invention relates to electron beam tubes and more specifically to the resonant inlet cavities of such tubes at which high frequency energy is applied.
La presente invenzione è applicabile in particolare a dispositivi a tetrodo con uscita di tipo induttivo (cui si farà riferimento nel seguito come "IOT") quali quelli indicati dal nome commerciale Klystrode (marchio registrato della Varian Associates Ine.). The present invention is particularly applicable to inductive type output tetrode devices (hereinafter referred to as "IOT") such as those indicated by the trade name Klystrode (registered trademark of Varian Associates Inc.).
Un dispositivo IOT comprende un cannone elettronico configurato così da produrre un fascio elettronico lineare e una cavità risonante di ingresso in corrispondenza della quale viene applicato un segnale a radiofrequenza da amplificare cosi da produrre la modulazione del fascio in corrispondenza di un.a griglia del cannone elettronico. L'interazione che ne risulta fra l'energia a radiofrequenza e ilfascio elettronico determina l'amplificazione del segnale ad alta frequenza che viene quindi estratto da una cavità risonante di uscita. An IOT device comprises an electron gun configured to produce a linear electron beam and a resonant input cavity at which a radiofrequency signal is applied to be amplified so as to produce beam modulation at an electron gun grid. . The resulting interaction between the radiofrequency energy and the electronic beam determines the amplification of the high frequency signal which is then extracted from a resonant output cavity.
Durante il funzionamento del tubo,gli elettrodi del cannone elettronico devono essere fatti funzionare a tensioni relativamente elevate, dell'ordine delle decine di Kilovolt, e questo può causare problemi, specialmente in quanto la cavità di ingresso può formare una parte esterna del IOT ed essere pertanto manipolata durante il normale impiego del dispositivo. La presente invenzione è nata da un tentativo di fornire una configurazione perfezionata di cavità di ingresso per IOT ma è anche applicabile ad altri tipi di dispositivi a fascio elettronico lineare aventi cavità risonanti di ingresso. During tube operation, the electron gun electrodes must be operated at relatively high voltages, on the order of tens of Kilovolts, and this can cause problems, especially as the inlet cavity can form an external part of the IOT and be therefore manipulated during normal use of the device. The present invention arose from an attempt to provide an improved input cavity configuration for IOT but is also applicable to other types of linear electron beam devices having resonant input cavities.
Secondo un primo aspetto dell'invenzione, viene fornito un tubo a fascio elettronico lineare comprendente: According to a first aspect of the invention, a linear electron beam tube is provided comprising:
- una cavità di ingresso che è sostanzialmente cilindrica intorno ad un asse longitudinale e configurata per ricevere, nell'impiego, un segnale ad alta frequenza da amplificare; un cannone elettronico configurato cosi da produrre un fascioelettronico in unadirezionesostanzialmente longitudinale; e - an input cavity which is substantially cylindrical about a longitudinal axis and configured to receive, in use, a high frequency signal to be amplified; an electron gun configured to produce an electron beam in a substantially longitudinal direction; And
una cavità di uscita dalla quale viene estratto il segnale ad alta frequenza amplificato; in cui an output cavity from which the amplified high-frequency signal is extracted; in which
la cavità di ingresso sostanzialmente circonda il cannone elettronico e comprende una porzione di corpo interna collegata elettricamente a parte del cannone elettronico ed una porzione di corpo esterna elettricamente isolata rispetto alla porzione di corpo interna, la porzione dicorpo interna essendo mantenuta ad una tensione relativamente elevata rispetto a quella della porzione di corpo esterna, ed in cui le porzioni di corpo interna ed esterna comprendono ciascuna una flangia estensiva assialmente e sostanzialmente co-estensiva in una direzione assiale,con materiale elettricamente isolante collocato fra le due flange. the inlet cavity substantially surrounds the electron gun and comprises an inner body portion electrically connected to part of the electron gun and an outer body portion electrically insulated with respect to the inner body portion, the inner body portion being maintained at a relatively high voltage with respect to to that of the outer body portion, and wherein the inner and outer body portions each comprise an axially extending and substantially coextensive flange in an axial direction, with electrically insulating material located between the two flanges.
Con "alta tensione" si indica dell'ordine delle decine di Kilovolt. With "high voltage" we indicate the order of tens of Kilovolts.
L'impiego dell'invenzione consente di collocare le parti di un tubo a fascio elettronico lineare operanti a tensioni relativamente elevate in modo tale che esse non sono direttamente accessibili durante il normale funzionamento del tubo. Oltre a ciò, la disposizione delle flange delle porzioni di corpo interna ed esterna consente di separare le due porzioni cosi da ottenere 1'isolamento elettrico desiderato fra loro permettendo nel contempo che la cavità d'ingresso sia tale per cui c'è una ridotta dispersione a radiofrequenza dalla stessa, conseguendo pertanto un funzionamento efficiente. Inoltre, le flange si estendono sostanzialmente nella stessa direzione e sono pertanto sostanzialmente parallele l 'una all'altra. Questo è particolarmente vantaggioso in quanto riduce gli sforzi elettrici e pertanto la tendenza all'insorgere di una rottura dielettrica (breakdown) di tensione fra le porzioni di corpo interna ed esterna, anche a tensioni elevate. Inoltre, la disposizione delle porzioni di corpo interna ed esterna e delle flange assialmente estensive è relativamente semplice, e quindi economica, da fabbricare e montare. The use of the invention makes it possible to locate the parts of a linear electron beam tube operating at relatively high voltages such that they are not directly accessible during normal tube operation. In addition to this, the arrangement of the flanges of the internal and external body portions allows to separate the two portions so as to obtain the desired electrical insulation between them while allowing the inlet cavity to be such that there is a reduced dispersion. radio frequency from the same, thus achieving efficient operation. Furthermore, the flanges extend substantially in the same direction and are therefore substantially parallel to each other. This is particularly advantageous as it reduces the electrical stresses and therefore the tendency for a voltage breakdown to arise between the internal and external body portions, even at high voltages. Furthermore, the arrangement of the inner and outer body portions and of the axially extending flanges is relatively simple, and therefore inexpensive, to manufacture and assemble.
Si preferisce che le flange siano sostanzialmente cilindriche, dal momento che questa è una configurazione simmetrica che è di solito auspicabile nei tubi a fascio elettronico lineare in quanto fornisce buone caratteristiche elettriche e dà origine ad una configurazione meccanicamente robusta. It is preferred that the flanges be substantially cylindrical, since this is a symmetrical configuration which is usually desirable in linear electron beam tubes as it provides good electrical characteristics and gives rise to a mechanically robust configuration.
Di preferenza, ciascuna delle porzioni di corpo interna ed esterna comprenda due flange estensive in una direzione assiale verso l'esterno dalla cavità d'ingresso, essendoci così due coppie diflange co-estensive.Una tale configurazione minimizza le perdite a radiofrequenza nella regione fra le porzioni di corpo interna ed esterna. Sebbene la cavità d'ingresso possa comprendere in alternativa soltanto una coppia di flange,questo tenderebbe a dare origine ad un cammino di dispersione a radiofrequenza presente fra le altre parti della cavità. Preferably, each of the inner and outer body portions comprises two extending flanges in an axial direction outward from the inlet cavity, thus there being two co-extending flanged pairs. Such a configuration minimizes radiofrequency losses in the region between the internal and external body portions. Although the inlet cavity may alternatively comprise only a pair of flanges, this would tend to give rise to a radio frequency dispersion path present between the other parts of the cavity.
Si preferisce che la porzione di corpo interna comprende due sezioni che sono elettricamente separate l'una rispetto all'altra. Ancora, questo facilita la fabbricazione ed il montaggio ed in modo vantaggioso permette anche di applicare diverse tensioni a parti diverse del cannone elettronico attraverso la porzione di corpo interna. In una forma di attuazione preferita dell'invenzione, la porzione di corpo interna è collegata elettricamente ad un catodo ed una griglia del cannone elettronico. Se ci sono incluse due sezioni, una di esse può essere collegata fisicamente ed elettricamente al catodo e l'altra alla griglia. It is preferred that the inner body portion includes two sections which are electrically separated from each other. Again, this facilitates fabrication and assembly and advantageously also allows different voltages to be applied to different parts of the electron gun across the inner body portion. In a preferred embodiment of the invention, the inner body portion is electrically connected to a cathode and a grid of the electron gun. If two sections are included, one of them can be physically and electrically connected to the cathode and the other to the grid.
In modo vantaggioso, il materiale elettricamente isolante è di forma genericamente cilindrica. Questo consente di distribuire l'isolamento in modo simmetrico intorno all'asse longitudinale del tubo e può anche fornire un sopporto meccanico e rigidità. Quando nella disposizione sono comprese due coppie di flange, il materiale elettricamente isolante può essere presente sotto forma di due anelli separati, ad esempio, con un anello interposto fra una coppia di flange e l'altro fra l'altra coppia. Come alternativa, ed in modo preferito, il materiale elettricamente isolante è un elemento unitario che si estende fra entrambe le coppie di flange. Advantageously, the electrically insulating material is generally cylindrical in shape. This allows the insulation to be distributed symmetrically around the longitudinal axis of the pipe and can also provide mechanical support and rigidity. When two pairs of flanges are included in the arrangement, the electrically insulating material may be present in the form of two separate rings, for example, with a ring interposed between one pair of flanges and the other between the other pair. Alternatively, and preferably, the electrically insulating material is a unitary element extending between both pairs of flanges.
In modo vantaggioso, le porzioni dicorpo interna ed esterna sono fisicamente collegatefra loro dalmateriale elettricamente isolante il quale può,ad esempio, essere sagomato con una forma particolare. Advantageously, the inner and outer body portions are physically connected to each other by the electrically insulating material which can, for example, be shaped with a particular shape.
Di preferenza, la porzione di corpo esterna è a potenziale di terra. Preferably, the outer body portion is at ground potential.
In base ad un secondo aspetto dell'invenzione,viene fornito un tubo a fascio elettronico lineare comprendente! According to a second aspect of the invention, a linear electron beam tube is provided comprising!
una cavità d'ingresso che è sostanzialmente cilindrica intorno ad un asse longitudinale e configurata così da ricevere, nell'impiego, un segnale ad alta frequenza da amplificare; un cannone elettronico configurato cosi da produrre un fascio elettronico inuna direzione sostanzialmente longitudinale; e an input cavity which is substantially cylindrical about a longitudinal axis and configured so as to receive, in use, a high frequency signal to be amplified; an electron gun configured to produce an electron beam in a substantially longitudinal direction; And
una cavità di uscita a partire dalla quale viene estratto il segnale ad alta frequenza amplificato; in cui an output cavity from which the amplified high-frequency signal is extracted; in which
la cavità d'ingresso sostanzialmente circonda il cannone elettronico e comprende una porzione di corpo interna elettricamente collegata a parte del cannone elettronico ed una porzione di corpo esterna elettricamente isolata rispetto alla porzione di corpo interna, la porzione dicorpo interna essendo mantenuta ad una tensione relativamente elevata rispetto a quella della porzione di corpo esterna, ed in cui le porzioni di corpo interna ed esterna hanno rispettive parti che sano co-estensive cosi da presentare un'impedenza di arresto nei confronti dell'energia ad alta frequenza all'interno della cavità d'ingresso ed in cui un bordo di una o più delle parti terminanti in una regione dove una parte dell'altra porzione di corpo è estensiva è curvato. the inlet cavity substantially surrounds the electron gun and comprises an inner body portion electrically connected to part of the electron gun and an outer body portion electrically isolated from the inner body portion, the inner body portion being maintained at a relatively high voltage with respect to that of the outer body portion, and in which the inner and outer body portions have respective parts which are coextensive so as to present a stopping impedance towards the high frequency energy within the cavity of entrance and in which an edge of one or more of the parts terminating in a region where one part of the other body portion is extensive is curved.
L'impiego di questo aspetto dell'invenzione consente di ottenere una separazione (hold-off) di tensione migliorata fra le parti co-estensive. Il bordo curvato della parte o parti riduce gli sfarzi elettrici rispetto ad una configurazione in cui non viene utilizzata tale curvatura quando le linee di campo elettrico tendono ad essere concentrate all'estremità di una parte. Così, utilizzando l'invenzione, viene offerta una maggiore libertà di progetto nel scegliere la spaziatura tra le parti co-estensive. Questo può dare origine alla possibilità di un'impedenza di arresto più efficiente e può anche portare ad una configurazione più compatta. The use of this aspect of the invention allows to obtain an improved tension hold-off between the co-extensive parts. The curved edge of the part or parts reduces electrical glare compared to a configuration where such curvature is not used when the electric field lines tend to be concentrated at the end of a part. Thus, using the invention, greater design freedom is offered in choosing the spacing between the co-extending parts. This can give rise to the possibility of a more efficient stopping impedance and can also lead to a more compact configuration.
Soltanto una delle parti può avere un bordo curvato ma è in generale auspicabile che entrambe o tutte le parti abbiano bordi curvati là dove esse terminano in regioni di campo elettrico elevato. Only one of the parts may have a curved edge but it is generally desirable that both or all parts have curved edges where they terminate in regions of high electric field.
In una forma di attuazione preferita dell'invenzione, le parti, compresi i loro bordi, sono sostanzialmente planari ed il bordo è curvato al di fuori del piano. Le parti possono essere piastre piane o possono essere planari e curvate, vale a dire cilindriche. In quest'ultimo caso,il bordo è l'estremità del cilindro e può essere incurvato all'interno o all'esterno in funzione della particolare configurazione. In una forma di attuazione alternativa il bordo incurvato è un orlo pieno con, ad esempio,sezione circolare simile ad una bordatura ingrossata lungo l'estremità della parte. Ad esempio, essa può essere una regione dispessore aumentato intorno allacirconferenza interna di una piastra anulare piana. In a preferred embodiment of the invention, the parts, including their edges, are substantially planar and the edge is curved out of the plane. The parts can be flat plates or they can be planar and curved, i.e. cylindrical. In the latter case, the edge is the end of the cylinder and can be curved inside or outside depending on the particular configuration. In an alternative embodiment, the curved edge is a solid edge with, for example, a circular section similar to a thickened skirt along the end of the part. For example, it may be a region of increased thickness around the inner circumference of a planar annular plate.
Di preferenza, il bordo è curvato in modo che la sua estremità è sostanzialmente adiacente ad una regione della parte distanziata dal bordo.Il bordo puòessere curvato a sufficienza in modo tale per cui la sua estremità tocca effettivamente la superficie della parte o può essere leggermente spaziata da essa. In un forma di attuazione preferita, il borda è curvato con un raggio di curvatura sostanzialmente costante. Tuttavia, il bordo potrebbe essere ripiegato così da presentare una sezione trasversale più ovale. Preferably, the edge is curved so that its end is substantially adjacent to a region of the part spaced from the edge. The edge may be curved enough so that its end actually touches the surface of the part or may be slightly spaced. from it. In a preferred embodiment, the skirt is curved with a substantially constant radius of curvature. However, the edge could be folded back to have a more oval cross section.
In un'altra forma di attuazione dell'invenzione, dette rispettive parti sono estensive in piani sostanzialmente trasversali rispetto all'asse longitudinale. In una particolare forma di attuazione,una delle porzioni del corpo comprende due parti estensive in una direzione sostanzialmente trasversale e l'altra comprende una parte localizzata fra esse. In tale configurazione, in modo vantaggioso, le due parti più esterne presentano bordi che curvano in una direzione in allontanamento di rispetto a detta una parte. Detta una parte può essere collocata più vicina ad una delle due parti rispetto all'altra. In questo caso, si preferisce che essa abbia un bordo che è curvato in allontanamento rispetto alla parte che è più vicina ad esso. In una forma di attuazione dell'invenzione particolarmente vantaggiosa, le parti sono piastre anulari, dando origine ad una configurazione con simmetria cilindrica. In another embodiment of the invention, said respective parts are extensive in planes substantially transverse with respect to the longitudinal axis. In a particular embodiment, one of the portions of the body comprises two extending parts in a substantially transverse direction and the other comprises a part located therebetween. In this configuration, advantageously, the two outermost parts have edges which curve in a direction away from said one part. Said one part can be placed closer to one of the two parts than the other. In this case, it is preferred that it have an edge that is curved away from the part that is closest to it. In a particularly advantageous embodiment of the invention, the parts are annular plates, giving rise to a configuration with cylindrical symmetry.
In un'altra forma di attuazione dell'invenzione, le parti sono flange assialmente estensive che sono sostanzialmente coestensive in una direzione assiale. Di preferenza, le flange sono sostanzialmente cilindriche. In another embodiment of the invention, the parts are axially extending flanges which are substantially coextensive in an axial direction. Preferably, the flanges are substantially cylindrical.
In molte forme di attuazione, fra dette parti co-estensive viene compreso in modo vantaggioso un materiale elettricamente isolante. Questo consente di ottenere una buona separazione di tensione e può anche migliorare la stabilità meccanica della configurazione. In modo vantaggioso, almeno una di dette parti è almeno parzialmente annegata nel materiale elettricamente isolante. In alcune forme di attuazione può essere auspicabile incorporare completamente le parti nel materiale al fine di ottenere caratteristiche ottimali in termini di rottura dielettrica. In many embodiments, an electrically insulating material is advantageously included between said co-extensive parts. This allows for good voltage separation and can also improve the mechanical stability of the configuration. Advantageously, at least one of said parts is at least partially embedded in the electrically insulating material. In some embodiments it may be desirable to fully incorporate the parts into the material in order to obtain optimal characteristics in terms of dielectric breakdown.
Di preferenza, le porzioni di corpo interna ed esterna comprendono due coppie di rispettive parti co-estensive. Una tale configurazione minimizza le perdita a radiofrequenza nella regione fra le porzioni di corpo interna ed esterna. Preferably, the inner and outer body portions comprise two pairs of respective coextensive parts. Such a configuration minimizes radiofrequency loss in the region between the inner and outer body portions.
Si preferisce che la porzione di corpo interna comprenda due sezioni che sono elettricamente separate l'una rispetto all'altra. In un forma di attuazione preferita dell'invenzione, la porzione di corpo interna è collegata elettricamente ad un catodo ed una griglia del cannone elettronico. Se sono comprese due sezioni, una di esse può essere collegata fisicamente ed elettricamente al catodo e l'altra alla griglia. It is preferred that the inner body portion comprises two sections which are electrically separated from each other. In a preferred embodiment of the invention, the inner body portion is electrically connected to a cathode and a grid of the electron gun. If two sections are included, one of them can be physically and electrically connected to the cathode and the other to the grid.
In modo vantaggioso, il materiale elettricamente isolante collocato fra le parti co-estensive è di forma genericamente cilindrica. Advantageously, the electrically insulating material placed between the co-extensive parts is generally cylindrical in shape.
Secondo un terzo aspetto dell'invenzione, viene fornito un tubo a fascio elettronico lineare comprendente: According to a third aspect of the invention, a linear electron beam tube is provided comprising:
- una cavità d'ingresso che è sostanzialmente cilindrica intorno ad un asse longitudinaleeconfigurata cosìda ricevere, nell'impiego, un segnale ad alta frequenza da amplificare; - an input cavity which is substantially cylindrical around a longitudinal axis configured so as to receive, in use, a high frequency signal to be amplified;
- un cannone elettronico configurato così da produrre un fascioelettronicoinunadirezionesostanzialmente longitudinale; e an electron gun configured to produce an electron beam in a substantially longitudinal direction; And
- una cavità di uscita dallaquale viene estratto ilsegnale ad alta frequenza amplificato; in cui - an output cavity from which the amplified high frequency signal is extracted; in which
la cavità d'ingresso sostanzialmente circonda il cannone elettronicoecomprende una porzione dicorpo interna elettricamente collegata a parte del cannone elettronico ed una porzione di corpo esterna elettricamente isolata rispetto alla porzione di corpo interna,la porzionedicorpo internaessendo mantenuta ad una tensione relativamente elevata rispetto a quella della porzione di carpo esterna, e the inlet cavity substantially surrounds the electron gun and comprises an inner body portion electrically connected to part of the electron gun and an outer body portion electrically isolated from the inner body portion, the inner body portion being maintained at a relatively high voltage relative to that of the inner body portion. of external carpus, e
in cui le porzionicorpo internaed esterna hannorispettive parti che sono sostanzialmente co-estensive e con materiale elettricamente isolante ed elasticamente deformabile collocato fra dette parti. wherein the inner and outer body portions have respective parts which are substantially coextensive and with electrically insulating and elastically deformable material placed between said parts.
Un tubo a fascio elettronico secondo l'invenzione può essere soggetto a urti e sollecitazioni meccaniche durante l'impiego del tubo e durante il trasporto e la manipolazione, ad esempio, per esigenze dimanutenzione.In un tubo convenzionale, gli urti possono determinare rotture o altri difetti che insorgono fra partideldispositivo.Questo puòportare a problemiseriquando queste parti sono a potenziali elettrici ampiamente diversi qualora una rottura farmi un cammino per l'insorgere di una rottura elettrica. Utilizzando l'invenzione, l'integrità del materiale elettricamente isolante di per se stesso ed anche la sua interfaccia con altre parti del tubo può essere mantenuta quando il materiale tende a deformarsi sotto gli urti meccanici, ritornando successivamente nel suo stato originale. Così, sebbene ci sia una perdita della rigidità del tubo nella regione di ingresso, il miglioramento che ne consegue in termini di caratteristiche di separazione elettrica in condizioni avverse è molto vantaggioso. La natura elastica del materiale isolante riduce la tendenza alla formazione di vuoti fra il materiale e gli elementi rigidi adiacenti. Così si può mantenere una costante dielettrica sostanzialmente uniforme attraverso il materiale elettricamente isolante, il che è importante per impedire la rottura dielettrica attraverso lo stesso. An electron beam tube according to the invention can be subjected to mechanical shocks and stresses during the use of the tube and during transport and handling, for example, for maintenance requirements. defects that arise between parts of the device. This can lead to serious problems when these parts are at widely different electrical potentials should a break make me a path to the onset of an electrical break. Using the invention, the integrity of the electrically insulating material itself and also its interface with other parts of the pipe can be maintained when the material tends to deform under mechanical shocks, subsequently returning to its original state. Thus, although there is a loss of pipe stiffness in the inlet region, the resulting improvement in terms of electrical separation characteristics under adverse conditions is very beneficial. The elastic nature of the insulating material reduces the tendency for voids to form between the material and adjacent rigid elements. Thus, a substantially uniform dielectric constant can be maintained across the electrically insulating material, which is important to prevent dielectric breakdown through it.
In una forma di attuazione preferita dell'invenzione, il materiale elettricamente isolante è di gomma siliconica. Questo è un materiale che è relativamente facile adattare ad una forma richiesta senza inclusione di bolle d'aria o simili ed è anche in grado di sostenere elevate sollecitazioni elettriche applicate attraverso di esso. In a preferred embodiment of the invention, the electrically insulating material is silicone rubber. This is a material that is relatively easy to adapt to a required shape without the inclusion of air bubbles or the like and is also capable of withstanding high electrical stresses applied therethrough.
Di preferenza, la gomma siliconica è sagomata così da dargli la configurazione richiesta anche se possono essere adottate altre tecniche di fabbricazione. Preferably, the silicone rubber is shaped so as to give it the required configuration although other manufacturing techniques may be adopted.
In modo vantaggioso, almeno una di dette parti è almeno parzialmente annegata nelmateriale elettricamente isolante. In talune forme di attuazione può essere auspicabile includere completamente le parti nel materiale per conseguire caratteristica di rotture elettriche ottimali. Advantageously, at least one of said parts is at least partially embedded in the electrically insulating material. In some embodiments it may be desirable to fully include the parts in the material to achieve optimum electrical breakdown characteristic.
In una forma diattuazione dell'invenzione,dette rispettive parti sono elementi estensivi in piani sostanzialmente trasversali rispetto all'asse longitudinali.Di preferenza, una fra le porzioni di corpo interna ed esterna comprende due elementi estensivi in direzione sostanzialmente trasversale e l'altra delle porzioni di corpo comprende un elemento estensivo in una direzione sostanzialmente trasversale e interallacciato fra i due elementi dell'altra porzione. Una tale configurazione è particolarmente efficace nell'impedire ladispersione di energia a radiofrequenza a partire dalla cavità d'ingresso. In one embodiment of the invention, said respective parts are extending elements in planes substantially transverse to the longitudinal axis. Preferably, one of the inner and outer body portions comprises two extending elements in a substantially transverse direction and the other of the portions body comprises an extending element in a substantially transverse direction and interlaced between the two elements of the other portion. Such a configuration is particularly effective in preventing the dispersion of radio frequency energy starting from the inlet cavity.
In un'altra forma di attuazione vantaggiosa dell'invenzione, dette parti sono flange assialmente estensive che sono sostanzialmente co-estensive in una direzione assiale. Le flange si estendono sostanzialmente nella stessa direzione e sono pertanto sostanzialmente parallele una all'altra. Cosi gli sfarzi elettrici sono ridotti al minimo. In another advantageous embodiment of the invention, said parts are axially extending flanges which are substantially coextensive in an axial direction. The flanges extend substantially in the same direction and are therefore substantially parallel to each other. Thus the electrical glitz is reduced to a minimum.
La configurazione delle porzioni dicorpo interna ed esterna e delle flange assialmente estensive è relativamente facile, e di conseguenza economiche, da fabbricare e montare. The configuration of the inner and outer body portions and the axially extending flanges is relatively easy, and consequently inexpensive, to manufacture and assemble.
Si preferisce che le flange siano sostanzialmente cilindriche. Di preferenza, le porzioni di corpo interna ed esterna comprendono due-coppie di rispettive parti co-estensive. It is preferred that the flanges be substantially cylindrical. Preferably, the inner and outer body portions comprise two pairs of respective coextensive parts.
Alcuni modi in cui l'invenzione può essere attuata vengono ora descritti a titolo d'esempio con riferimento ai disegni annessi, in cui: Some ways in which the invention can be implemented are now described by way of example with reference to the attached drawings, in which:
- la figura 1 è una vista in sezione schematica di un IDT secondo la presente invenzione, di cui alcune parti sono state omesse per chiarezza; e Figure 1 is a schematic sectional view of an IDT according to the present invention, some parts of which have been omitted for clarity; And
- le figure 2 a 7 illustrano schematicamente rispettivi IOT diversi in accordo con l'invenzione. Figures 2 to 7 schematically illustrate respective different IOTs in accordance with the invention.
Con riferimento alla figura 1, un IOT comprende un cannone elettronico 1 che a sua volta comprende un catodo 2 e una griglia 3 configurate così da produrre una fascio elettronico lungo l'asse longitudinale X-X della configurazione. Lo IOT comprende tubi di propagazione (drift tubes) A e 5 attraverso i quali il fascia elettronico passa prima di essere raccolto da un collettore (non illustrato). Una cavità risonante d'ingresso cilindrica 6 è disposta coassialmente intorno al cannone elettronico 1 e comprende un accoppiamento di ingresso 7 in corrispondenza del quale viene applicato un segnale a radiofrequenza da amplificare. Una cavità di uscita 8 circonda i tubi di propagazione A e 5 e comprende un anello di accoppiamento 9 attraverso il quale il segnale a radiofrequenza amplificato viene estratto ed accoppiato in una cavità di uscita secondaria 10 ed un accoppiamento di uscita 11. With reference to Figure 1, an IOT comprises an electron gun 1 which in turn comprises a cathode 2 and a grid 3 configured so as to produce an electron beam along the longitudinal axis X-X of the configuration. The IOT comprises drift tubes A and 5 through which the electron strip passes before being collected by a collector (not shown). A cylindrical input resonant cavity 6 is arranged coaxially around the electron gun 1 and comprises an input coupling 7 at which a radiofrequency signal to be amplified is applied. An output cavity 8 surrounds the propagation tubes A and 5 and comprises a coupling ring 9 through which the amplified radiofrequency signal is extracted and coupled into a secondary output cavity 10 and an output coupling 11.
Durante il funzionamento di questo dispositivo, il catodo 2 e la griglia 3 sono mantenuti a potenziali dell'ordine di 30 Kilovolt, la griglia 3 essendo mantenuta ad una tensione di polarizzazione in continua di circa 100 volt inferiore rispetto al potenziale di catodo. Il segnale ad alta frequenza d'ingresso applicato in corrispondenza di 7 dà origine ad una tensione a radiofrequenza di alcune centinaia di volt prodotta fra il catodo 2 e la griglia 3. During the operation of this device, the cathode 2 and the grid 3 are maintained at potentials of the order of 30 Kilovolts, the grid 3 being maintained at a DC bias voltage approximately 100 volts lower than the cathode potential. The high-frequency input signal applied at 7 gives rise to a radio frequency voltage of a few hundred volts produced between cathode 2 and grid 3.
La cavità d'ingresso 6 è definita da una porzione di corpo interna 12 e da una porzione di corpo esterna 13 con interposto fra loro un elemento 14 isolante sagomato sostanzialmente cilindrico, la porzione di corpo interna 12 essendo elettricamente isolata rispetto alla porzione di corpo esterna 13 dal materiale dielettrico 14 interposto. La porzione di corpo esterna 13 è mantenuta sostanzialmente al potenziale di terra, facilitando cosìla sicura manipolazionedel dispositivo,mentre la porzione di corpo interna 12 è mantenuta a tensioni molto più elevate. The inlet cavity 6 is defined by an internal body portion 12 and an external body portion 13 with a substantially cylindrical shaped insulating element 14 interposed between them, the internal body portion 12 being electrically insulated with respect to the external body portion 13 by the dielectric material 14 interposed. The outer body portion 13 is kept substantially at ground potential, thus facilitating safe handling of the device, while the inner body portion 12 is maintained at much higher voltages.
La porzione di corpo esterna è costituita da due piastre 15 e 16 disposte parallele 1'una all'altra e trasversali rispetto all'asse longitudinale X-X con una parete cilindrica esterna 17 che definisce l'estensione esterna della cavità 6. La parte interna della porzione di corpo esterna 13 comprende due flange cilindriche 18 e 19 che si estendono verso l'esterno a partire dal volume di cavità e configurate cilindricamente intorno all'asse X-X The external body portion consists of two plates 15 and 16 arranged parallel to each other and transversal with respect to the longitudinal axis X-X with an external cylindrical wall 17 which defines the external extension of the cavity 6. The internal part of the portion of external body 13 comprises two cylindrical flanges 18 and 19 which extend outwards starting from the cavity volume and configured cylindrically around the X-X axis
La porzione di corpo interna 12 comprende due sezioni. La prima sezione 20 è collegata meccanicamente ed elettricamente al catodo 2 e la seconda sezione 21 è collegata meccanicamente ed elettricamente alla griglia 3. Nella forma di attuazione illustrata, un cilindro ceramico 22 è collocato fra le sezioni 20 e 21 per dare un sopporto meccanico addizionale al gruppo. The inner body portion 12 comprises two sections. The first section 20 is mechanically and electrically connected to the cathode 2 and the second section 21 is mechanically and electrically connected to the grid 3. In the illustrated embodiment, a ceramic cylinder 22 is placed between the sections 20 and 21 to provide additional mechanical support. to the group.
La porzione di corpo interna 12 comprende anche flange cilindriche 23 e 24 che si estendono all'esterno in allontanamento a partire dalla cavità d'ingresso 6 e sono disposte coassialmente intorno all'asse X-X e all'interno delle flange 18 e 19 della porzione di corpo esterna 13. Le due coppie di flange 18 e 23, e 19 e 24 sono configurate cosi da estendersi sostanzialmente parallele 1'unaall'altra esono sostanzialmente co-estensive in direzione assiale. Le flange esterne 18 e 19 sono collocate in canali poco profondi nella superficie esterna dell'elemento dielettrico 14. La flangia interna 23 che è callegata al catodo 2 è parzialmente annegata nell'elemento 14 e l'altra flangia interna 24 è sostanzialmente interamente annegata in esso. The inner body portion 12 also includes cylindrical flanges 23 and 24 which extend outwardly away from the inlet cavity 6 and are arranged coaxially around the X-X axis and inside the flanges 18 and 19 of the external body 13. The two pairs of flanges 18 and 23, and 19 and 24 are configured so as to extend substantially parallel to each other and are substantially co-extensive in the axial direction. The outer flanges 18 and 19 are located in shallow channels in the outer surface of the dielectric element 14. The inner flange 23 which is connected to the cathode 2 is partially embedded in the element 14 and the other inner flange 24 is substantially entirely embedded in it.
Lasuperficie interna dell'elemento 14comprende scanalature circonferenziali 25 intorno alle regioni di catodo 2 e griglia 3 per migliorare la capacità di separazione in tensione. Tuttavia, in altre forme di attuazione, questa superficie può essere liscia. The inner surface of the element 14 includes circumferential grooves 25 around the cathode 2 and grid 3 regions to improve the separation capability under tension. However, in other embodiments, this surface may be smooth.
Una linea di potenza 26 viene fatta passare attraverso un'apertura nella flangia 19 ed attraverso il materiale dielettrico 14 per alimentare la griglia 3 con la tensione di polarizzazione appropriata mantenendo nelcontempo l'isolamento elettrico della porzione di corpo esterna 13, la connessione essendo fatta attraverso la linea 26 verso la sezione 21. Nella figura 2 è illustrato un altro IOT che è simile alla configurazione della figura 1.Tuttavia, in questo dispositivo, la cavità di ingresso 27 comprende una porzione assialmente estensiva 28 che forma parte della porzione di corpo esterna. A power line 26 is passed through an opening in the flange 19 and through the dielectric material 14 to supply the grid 3 with the appropriate bias voltage while maintaining the electrical insulation of the outer body portion 13, the connection being made through line 26 to section 21. Figure 2 illustrates another IOT which is similar to the configuration of Figure 1. However, in this device, the inlet cavity 27 includes an axially extending portion 28 which forms part of the outer body portion .
Con riferimento alla figura 3, un IOT è simile a quello mostrato nella figura 2, con gli stessi riferimenti essendo utilizzati per parti analoghe, ma comprende un'interfaccia diversa fra le porzioni di corpo interna ed esterna. With reference to Figure 3, an IOT is similar to that shown in Figure 2, with the same references being used for similar parts, but comprises a different interface between the internal and external body portions.
La porzione di corpo interna 12 comprende due sezioni. La prima sezione 20 è collegata meccanicamente ed elettricamente al catodo 2 e la seconda sezione 21 è collegata meccanicamente ed elettricamente alla griglia 3. Nella forma di attuazione illustrata, fra le sezioni 20 e 21 è collocato un cilindro ceramico 22. The inner body portion 12 comprises two sections. The first section 20 is mechanically and electrically connected to the cathode 2 and the second section 21 is mechanically and electrically connected to the grid 3. In the illustrated embodiment, a ceramic cylinder 22 is placed between the sections 20 and 21.
La porzione di corpo interna 12 comprende anche flange cilindriche 23, 24 le quali si estendono all'esterno in allontanamento a partire dalla cavità di ingresso 6 e sono configurate coassialmente intorno all'asse X-X e all'interno della flange 18 e 19 della porzione di corpo esterna 13. Le due coppie di flange 18 e 23, e 19 e 24 sono configurate cosi da estendersi sostanzialmente parallele 1'una all'altra e sono sostanzialmente co-estensive nella direzione assiale. Esse definiscono impedenze di strozzamento a radiofrequenza e sono sostanzialmente completamente annegate nel materiale isolante 14, che in questa forma di attuazione è di gomma siliconica. The inner body portion 12 also comprises cylindrical flanges 23, 24 which extend outwardly away from the inlet cavity 6 and are configured coaxially around the X-X axis and inside the flanges 18 and 19 of the external body 13. The two pairs of flanges 18 and 23, and 19 and 24 are configured so as to extend substantially parallel to each other and are substantially coextensive in the axial direction. They define radio frequency throttling impedances and are substantially completely embedded in the insulating material 14, which in this embodiment is silicone rubber.
Le due flange 18 e 23 hanno bordi 29 e 30 che sono curvati in allontanamento l'uno rispetto all'altro in modo tale per cui ciascuna estremità della flangia è schermata rispetto all'altra porzione di corpo dalla parte di detta flangia assialmente estensiva. Le parti di flange 18 e 23 che sono fissate alle porzioni di corpo esterna ed interna definite dalle piastre 15 e 20 sono configurate così da collegarsi con una curva arrotondata così da ridurre gli sforzi elettrici fra le due porzioni di corpo. The two flanges 18 and 23 have edges 29 and 30 which are curved away from each other in such a way that each end of the flange is shielded with respect to the other body portion on the side of said axially extending flange. The flange portions 18 and 23 which are attached to the outer and inner body portions defined by the plates 15 and 20 are configured to connect with a rounded curve so as to reduce the electrical stresses between the two body portions.
Le flange cilindriche co-estensive 19 e 24 dell'altra coppia sono curvate in modo similare là dove esse si collegano alle piastre 16 e 21. La flangia interna 24 si estende in direzione assiale approssimativamente per metà della distanza della flangia esterna 19. Così, la flangia interna 24 termina in una regione dove essa è co-estensiva con la flangia esterna 19, mentre la flangia esterna 19 termina in una posizione distanziata rispetto alla flangia interna 24.La flangia interna 24 ha un bordo curvato 31 che è curvato in allontanamento rispetto alla flangia esterna 19. The coextensive cylindrical flanges 19 and 24 of the other pair are similarly curved where they connect to the plates 16 and 21. The inner flange 24 extends axially for approximately half the distance of the outer flange 19. Thus, the inner flange 24 terminates in a region where it is coextensive with the outer flange 19, while the outer flange 19 terminates in a spaced position relative to the inner flange 24. Inner flange 24 has a curved edge 31 which is curved away with respect to the external flange 19.
In questa configurazione di parti co-estensive l'estremità 28 della flangia esterna 19 non è curvata fuori dal piano della flangia 19. In this configuration of co-extending parts the end 28 of the outer flange 19 is not curved out of the plane of the flange 19.
Nella figura 4 è illustrato un altro IOT simile sotto molti aspetti alla configuraziane della figura 3.La cavità d'ingresso comprende parti che sono estensive in direzione sostanzialmente trasversale rispetto all'asse longitudinale e che sono interal--lacciate così da fornire l'isolamento in continuo richiesto fra la porzione di corpo interna 32 e la porzione di corpo esterna 33 così da fornire uno strozzamento a radiofrequenza. La porzione di corpo interna 32 comprende due piastre anulari 34 e 35. Una delle piastre 34 è collegata elettricamente al catodo ed è interallacciata fra due piastre anulari 36 e 37 formanti parte della porzione di corpo esterna 33. La piastra anulare 35 è collegata alla griglia del cannone elettronico ed è interallacciata con piastre anulari 38 e 39 che definiscono fra loro un canale anulare in cui si estende la piastra 35. Le regioni fra le parti trasverse intera!lacciate sono occupate da materiale elettricamente isolante e elasticamente deformabile che è di gamma siliconica. Figure 4 illustrates another IOT similar in many respects to the configuration of Figure 3. The inlet cavity includes portions which are extensive in a substantially transverse direction to the longitudinal axis and which are interlocked to provide insulation. continuously required between the inner body portion 32 and the outer body portion 33 so as to provide a radio frequency throttling. The inner body portion 32 comprises two annular plates 34 and 35. One of the plates 34 is electrically connected to the cathode and is interlaced between two annular plates 36 and 37 forming part of the outer body portion 33. The annular plate 35 is connected to the grid of the electron gun and is interlaced with annular plates 38 and 39 which define between them an annular channel into which plate 35 extends. The regions between the interlaced transverse parts are occupied by electrically insulating and elastically deformable material which is of silicone range .
I bordi esterni delle piastre anulari 34 e 35 terminano nei canali anulari e nelle regioni delle piastre trasversali della porzione di corpo esterna 33. I bordi delle piastre 34 e 35 sono curvati al di fuori del piano delle piastre così da presentare una superficie regolare, le estremità dei bordi toccando le superfici delle piastre 34 e 35. The outer edges of the annular plates 34 and 35 terminate in the annular channels and in the regions of the transverse plates of the outer body portion 33. The edges of the plates 34 and 35 are curved out of the plane of the plates so as to present a regular surface, the ends of the edges touching the surfaces of the plates 34 and 35.
Le piastre anulari 36, 37 e 38, 39 della porzione di corpo esterna sono curvate verso l'esterno in allontanamento rispetto alla parte interaltacciata della porzione di corpo interna ma non toccano le superfici delle piastre. The annular plates 36, 37 and 38, 39 of the outer body portion are curved outwardly away from the interleaved portion of the inner body portion but do not touch the surfaces of the plates.
La figura 5 illustra schematicamente parte di un altro IOT secondo l'invenzione ed è una sezione longitudinale che fa vedere soltanto alcuni componenti del IOT. I componenti sono con simmetria cilindrica intorno all'asse X-X e ne viene illustrata solo metà. Figure 5 schematically illustrates part of another IOT according to the invention and is a longitudinal section showing only some components of the IOT. The components are with cylindrical symmetry around the X-X axis and only half of them are shown.
La cavità d'ingresso 41 dell'IOT comprende una porzione di corpo esterna definita dalle piastre 42 e 43 in combinazione con una parete cilindrica esterna (non illustrata). Un cilindro metallico 44 è montato su una delle piastre 42 attraverso una pluralità di viti, una delle quali è illustrata, intorno alla sua circonferenza. Due piastre anulari 45 e 46 sono fissate a ciascuna estremità del cilindro 44 e si estendono radialmente all'interno a partire da esso. Lo IOT comprende un elettrodo di griglia 47 che è montato su una piastra anulare 48 che a sua volta lo circonda e si estende fra le piastre 45 e 46 formando parte della porzione di corpo esterna della cavità d'ingresso 41. Le piastre 45, 46 e 48 definiscono insieme un'impedenza di strozzamento a radiofrequenza che impedisce la perdita di energia a radiofrequenza a partire dalla cavità 41. Le piastre 45 e 46 presentano bordi interni che sono curvati verso l'esterno in allontanamento rispetto alla piastra 48 collocata fra loro. La piastra interallacciata 48 è collocata in un piano che è spaziato di una distanza a a partire dalla piastra inferiore 46 in direzione assiale e di una distanza maggiore b a partire dalla piastra superiore 46. Tuttavia, la curvatura della sua estremità è tale per cui il punto più vicino della piastra interallacciata 48 rispetto alla piastra superiore 46 è anche a nella direzione assiale.La regione fra le piastre 45, 46 e 48 comprende un materiale elettricamente isolante per migliorare la separazione in tensione fra le piastre e permettere così di applicare differenze di potenziale relativamente elevate fra la porzione di corpo interna e la porzione di corpo esterna. The IOT inlet cavity 41 comprises an outer body portion defined by the plates 42 and 43 in combination with an outer cylindrical wall (not shown). A metal cylinder 44 is mounted on one of the plates 42 through a plurality of screws, one of which is illustrated, around its circumference. Two annular plates 45 and 46 are attached to each end of the cylinder 44 and extend radially inward from it. The IOT comprises a grid electrode 47 which is mounted on an annular plate 48 which in turn surrounds it and extends between the plates 45 and 46 forming part of the outer body portion of the inlet cavity 41. The plates 45, 46 and 48 together define a radio frequency throttling impedance which prevents the loss of radio frequency energy from cavity 41. The plates 45 and 46 have inner edges which are curved outwardly away from the plate 48 placed therebetween. The interlaced plate 48 is located in a plane which is spaced a distance a from the bottom plate 46 in the axial direction and a greater distance b from the top plate 46. However, the curvature of its end is such that the point most proximity of the interlaced plate 48 with respect to the top plate 46 is also a in the axial direction. elevated between the inner body portion and the outer body portion.
La piastra 43 che definisce la porzione di corpo esterna è anche elettricamente collegata a due piastre anulare 49 e 50 e ad un elemento esterno 51 genericamente cilindrico su cui esse sono montate. Una piastra centrale 52 della porzione di corpo interna è collegata al catodo (non illustrato) del cannone elettronico dell'IOT. La spaziatura della porzione di corpo interno 52 rispetto alle piastre 49 e 50 è configurata in modo simile a quello delle piastre 45, 46 e 48. The plate 43 which defines the external body portion is also electrically connected to two annular plates 49 and 50 and to a generically cylindrical external element 51 on which they are mounted. A central plate 52 of the inner body portion is connected to the cathode (not shown) of the IOT electron gun. The spacing of the inner body portion 52 with respect to the plates 49 and 50 is configured similarly to that of the plates 45, 46 and 48.
In questa forma di attuazione, la porzione di corpo interno della cavità d'ingresso 41 è essenzialmente definita dalle piastre 48 e 52 che a loro volta sono anche le parti della porzione di corpo interna che sono co-estensive con corrispondenti parti della porzione di corpo esterna. In this embodiment, the inner body portion of the inlet cavity 41 is essentially defined by the plates 48 and 52 which in turn are also the parts of the inner body portion which are coextensive with corresponding parts of the body portion external.
La figura 6 illustra una configurazione simile a quella illustrata nella figura 5. Tuttavia, in questa configurazione, le piastre 53 e 54 che formano parte della porzione di corpo interna sono spaziate equidistantifra piastre adiacenti55,56, 57 e 58 della porzione di corpo esterna. I bordi radialmente interni delle piastre della porzione di corpo esterna ed il bordo esterno delle piastre di corpo interne sono definite da un bordo con sezione sostanzialmente circolare così da dare il bordo curvato richiesto secondo l'invenzione. Figure 6 illustrates a configuration similar to that illustrated in Figure 5. However, in this configuration, the plates 53 and 54 which form part of the inner body portion are spaced equidistant between adjacent plates 55, 56, 57 and 58 of the outer body portion. The radially inner edges of the plates of the outer body portion and the outer edge of the inner body plates are defined by an edge with a substantially circular section so as to give the curved edge required according to the invention.
Nella figura 7 è illustrato un altro IOT che è simile alla configurazione della figura 4, avendo una cavità di ingresso comprendente parti che sono estensive in direzione sostanzialmente trasversale rispetto all'asse longitudinale e che sono interallacciaie così ·da fornire l'isolamento in continua richiesto fra la porzione di corpo interna e la porzione di corpo esterna, raggiungendo nel contempo una ridotta perdita a radiofrequenza fra loro. Tuttavia, in questa configurazione, le piastre trasversali non hanno bordi arrotondati. Le regioni fra le parti trasversali interallacciate sono occupate da un materiale elettricamente isolante ed elasticamente deformabile che è ancora di una gomma siliconica. Figure 7 illustrates another IOT which is similar to the configuration of Figure 4, having an inlet cavity comprising parts which are extensive in a substantially transverse direction to the longitudinal axis and which are interlaced so as to provide the required DC insulation. between the inner body portion and the outer body portion, while achieving a reduced radiofrequency loss between them. However, in this configuration, the transverse plates do not have rounded edges. The regions between the interlaced transverse parts are occupied by an electrically insulating and elastically deformable material which is again a silicone rubber.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 0001 | Granted | ||
| TA | Fee payment date (situation as of event date), data collected since 19931001 |
Effective date: 19990430 |