Accélérateur d`électrons et générateur d`ondes millimétriques et

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Patentamt
a i s c h e Patent
s
Office
J E u» r o p European
©
Numéro de publication:
Office européen des brevets
DEMANDE
©
DE BREVET
Numéro de dépôt: 81401482.5
„ Date de dépôt: 24.09.81
@
0 0 4 9 1 9 8
A 1
EUROPEEN
(g) Int. Cl.3: H 01 J 25/02, H 01 S 1 / 0 0 ,
H 01 S 3 / 0 9
©
Priorite: 26.09.80 FR 8020714
@ Demandeur:THOMSON-CSF, 173, Boulevard
Haussmann, F-75360 Paris Cedex 08 (FR)
©
Date de publication de la demande: 07.04.82
Bulletin 82/14
©
Inventeur: Mourier, Georges, THOMSON-CSF
SCP1 173, bid Haussmann, F-75360 Paris Cedex 08 (FR)
©
Mandataire : Benlchou, Robert et al, "THOMSON-CSF" SCP1 173 bid Haussmann, F-75360 Paris Cedex 08 (FR)
@ Etats contractants designes : DE GB IT
Accélérateur d'électrons et générateur d'ondes millimétriques et infra-millimétriques comportant un tel accélérateur.
Une enceinte à vide (5) contient un canon à électrons qui
produit un faisceau d'électrons (1) qui se propage selon l'axe Oz
avec une vitesse selon l'axe Oz (VZ) sensiblement inférieure à
celle de la lumière et avec une vitesse transversale non nulle. Ce
faisceau traverse un guide à iris (10), alimenté par un générateur
haute fréquence longitudial, selon l'axe Oz. Une bobine (12)
entoure l'enceinte (5) au niveau du guide à iris et produit un
champ magnétique croissant selon l'axe Oz.
La présente invention concerne un a c c é l é r a t e u r d'électrons qui
peut être utilisé dans un g é n é r a t e u r d'ondes millimétriques et i n f r a millimétriques. Elle concerne é g a l e m e n t les générateurs c o m p o r t a n t
de tels a c c é l é r a t e u r s .
Des
à électrons
lasers
L.R.
d'ondes
générateurs
Elias
et
al,
libres
paru
sont
en
tels
infra-millimétriques
notamment
connus,
dans
1976,
la
revue
les
que
l'article
par
"Physical
de
review
letters", volume 36, pages 717 et s u i v a n t e s .
Dans ces lasers à électrons libres, un faisceau d'électrons qui
se déplace
selon une direction
Oz avec
une vitesse
celle c de la lumière est périodiquement
V
voisine
de
accéléré dans la d i r e c t i o n
t r a n s v e r s a l e à Oz.
Ces a c c é l é r a t i o n s t r a n s v e r s a l e s périodiques sont g é n é r a l e m e n t
obtenues en établissant soit un champ magnétique en hélice, de pas
P et d'axe Oz,
opposés
soit deux champs
et répartis
transversaux
dans
périodiquement
à l'axe Oz, de sens
l'espace
avec
une
même
période P.
Le problème qui se pose avec ces lasers est que deux e x i g e n c e s
contradictoires
commandent
la valeur
de la période
P des
accé-
lérations t r a n s v e r s a l e s :
- d'une part, la f r é q u e n c e a
Oz par les électrons,
transversale
à Oz, est
du rayonnement émis selon l'axe
périodiquement
inversement
accélérés
dans une d i r e c t i o n
proportionnelle
à la période
P
puisqu'elle s ' é c r i t :
On a donc intérêt
faible que possible ;
pour augmenter
la fréquence
à choisir P aussi
- d'autre
la puissance
part,
rayonnée
proportionnelle au carré des accélérations
des a c c é l é r a t i o n s
tiques de grande
période
P doit
il faut
importantes,
intensité.
être
les électrons
par
de champs
Pour créer c e s c h a m p s
magné-
qui créent
la
magnétiques,
afin qu'il soit m a t é r i e l l e m e n t
importante
sible de loger les conducteurs
Pour a v o i r
transversales.
disposer
est
pos-
magnétiques.
ces champs
On a donc intérêt pour augmenter la puissance rayonnée à choisir P
aussi élevée que possible.
Ces
lasers
ne
permettent
quences de quelques
dizaines
alterné
teslas
de quelques
d'obtenir
de gigaherz
d'amplitude
simultanément
magnétique
et un champ
qu'à condition
fré-
des
d'augmenter
c o n s i d é r a b l e m e n t leur longueur, ce qui est un inconvénient. De plus,
leur r e n d e m e n t est peu élevé et la puissance rayonnée reste f a i b l e .
La présente invention concerne un a c c é l é r a t e u r
un g é n é r a t e u r
d'ondes
millimétriques
d'électrons
et i n f r a - m i l l i m é t r i q u e s
et
com-
portant cet a c c é l é r a t e u r qui sont de conception différente de ce qui
est connu dans l'art a n t é r i e u r .
Le
générateur
simultanément
tout
une
en conservant
selon
la présente
fréquence
invention
et une puissance
des dimensions
semblables
permet
d'obtenir
rayonnée
élevées,
à celles
des
tubes
électroniques standards.
Ainsi avec un tube de 1 à 2m selon Oz, on peut a t t e i n d r e
des
fréquences de 3 0 0 G H z environ avec un faisceau de 2 à 3 MeV.
Le r e n d e m e n t
de ce g é n é r a t e u r
est élevé, de l'ordre de 5 0 % ,
et avec un courant de 10mA environ dans le circuit de p o l a r i s a t i o n
c a t h o d e - a n o d e , on obtient une puissance rayonnée de 7,5KW.
De plus, un autre avantage
de ce g é n é r a t e u r
est qu'il n ' e x i g e
pas de tension continue t r o p é l e v é e (200KV environ entre l'anode e t
la cathode)
et que la valeur
de cette
tension continue
peut
varier
dans une grande p l a g e .
La présente invention concerne un a c c é l é r a t e u r d'électrons qui
c o m p o r t e , dans une enceinte à vide, un canon à électrons qui p r o d u i t
un faisceau
d'électrons
se propageant
vitesse selon l'axe Oz sensiblement
suivant
un axe Oz avec une
inférieure à celle de la l u m i è r e
et avec
une vitesse
transversale
non nulle.
Cette
à vide
enceinte
c o m p o r t e é g a l e m e n t une ligne à retard, alimentée par un g é n é r a t e u r
l'établissement
haute
fréquence,
qui permet
haute
fréquence
longitudinal
selon
d'un champ é l e c t r i q u e
Oz.
l'axe
Enfin,
bobine
une
entoure l'enceinte au niveau de la ligne à retard et produit un c h a m p
magnétique croissant lentement selon l'axe Oz.
La présente invention concerne é g a l e m e n t un g é n é r a t e u r d'ondes millimétriques
et
infra-millimétriques
un a c c é -
qui comporte
lérateur d'électrons selon l ' i n v e n t i o n .
Dans ce générateur,
cavité
le faisceau
d'électrons
dans une
pénètre
résonnante accordée à la fréquence FM c o r r e s p o n d a n t à u n e
pulsation ωM légèrement supérieure à e mo,
(W Wo) .
B .
La bobine qui entoure l'enceinte à vide au niveau de la c a v i t é
résonnante crée un champ magnétique uniforme selon l'axe Oz.
L'accélérateur
d'électrons
selon
la
présente
invention
peut
être utilisé comme on va le voir dans la description suivante dans les
g é n é r a t e u r s d'ondes millimétriques et i n f r a - m i l l i m é t r i q u e s .
Il peut
aussi
utilisé
être
dans
d'autres
dispositifs
que
l'invention,
il a les
ces
générateurs.
En ce qui concerne
le g é n é r a t e u r
selon
mêmes applications que les g é n é r a t e u r s de l'art antérieur pour ondes
millimétriques
et i n f r a - m i l l i m é t r i q u e s ,
à savoir l'émission radar, la
mesure dans les installations de plasma, la séparation i s o t o p i q u e . . .
D'autres
caractéristiques
objets,
résultats
et
de
l'invention
r e s s o r t i r o n t de la description suivante, donnée à titre d'exemple non
limitatif et illustrée par les figures annexées qui r e p r é s e n t :
- La figure
trajectoire
1, la répartition
électronique
des champs
magnétiques
et une
dans les lasers à électrons libres selon l ' a r t
antérieur ;
- Les figures 2 et 3, la t r a j e c t o i r e
suivie par un électron
en
deux points du générateur selon l ' i n v e n t i o n ;
- Les figures 4 et 5, une vue longitudinale suivant l'axe Oz e t
une vue transversale
selon
le plan F de la figure
4 d'un mode
de
réalisation du g é n é r a t e u r selon l ' i n v e n t i o n .
Sur les différentes
mêmes
éléments,
les mêmes
figures,
mais,
des
pour
raisons
repères
de
désignent
les cotes
clarté,
les
et
proportions des divers éléments ne sont pas r e s p e c t é e s .
La figure
et une
1, r e p r é s e n t e la répartition des champs m a g n é t i q u e s
trajectoire
à électrons
les lasers
dans
électronique
libres
selon l'art a n t é r i e u r dont il a été p r é c é d e m m e n t q u e s t i o n .
On rappelle que dans ces lasers un faisceau d'électrons 1 qui s e
déplace selon une direction Oz avec une vitesse V voisine de c e l l e
de la lumière est p é r i o d i q u e m e n t accéléré dans la direction t r a n s versale à O z .
Pour cela,
champs B l e t
sur une certaine
on peut établir,
longueur L, d e u x
à l'axe Oz et de sens opposés.
B29 transversaux
Ces
B2 sont répartis périodiquement sur la longueur L a v e c
une même période P .
champs B l e t
A cause des champs B l e t
B2 le faisceau d'électrons
1 monte
et descend comme cela est représenté sur la figure et subit donc d e s
accélérations
transversales.
Les électrons
rayonnent
une p u i s s a n c e
qui est proportionnelle au carré des a c c é l é r a t i o n s t r a n s v e r s a l e s .
La figure 4, r e p r é s e n t e une vue longitudinale, suivant l'axe O z
d'un mode de réalisation du g é n é r a t e u r selon l'invention.
Ce g é n é r a t e u r 2 comporte deux p a r t i e s :
- une première partie 3 dans laquelle s'effectue l ' a c c é l é r a t i o n
du faisceau d'électrons 1 ;
- une
deuxième
partie
4 dans
laquelle
s'effectue
le
prélè-
à vide
5, un
vement des ondes millimétriques et i n f r a - m i l l i m é t r i q u e s .
On va d'abord décrire l ' a c c é l é r a t e u r d'électrons 3.
Cet
canon
accélérateur
à électrons
qui
dans
comporte,
produit
un
vitesse non nulle dans une direction
vitesse
selon
l'axe
Oz,
V,
une enceinte
faisceau
d'électrons
transversale
sensiblement
avec
une
à Oz et avec u n e
inférieure
à celle
de la
lumière, Vz = o,l . c par e x e m p l e .
La figure 2, r e p r é s e n t e la t r a j e c t o i r e hélicoïdale suivie par un
électron à la sortie du canon à é l e c t r o n s .
Ce canon à électrons comporte g é n é r a l e m e n t une cathode 7 e n
forme d'anneau qui produit un faisceau cylindrique c r e u x .
De tels canons à électrons sont connus n o t a m m e n t par la t h è s e
soutenue le 12.07.79 à l'Institut Polytechnique de Grenoble par J . L .
et intitulée
ALIROT
pour tube
"Injecteur
d'onde h a u t e
générateur
f r é q u e n c e du type gyrotron à injection c e n t r a l e " .
L'accélérateur
sans
utiliser
selon
faisceau
un
l'invention
peut
cylindrique
creux
fonctionner
également
mais
utilisant
en
un
faisceau mince d é c e n t r é .
Sur
la
4, on n'a
figure
représenté
schématiquement
que
la
cathode 7 de ce canon, et l'anode en deux parties, 6 et 8..
La
l'anode
haute
tension
est choisie
appliquée
continue,
de façon à imprimer
entre
au faisceau
la
cathode
et
d'électrons
la
à vide
au
vitesse longitudinale V .
Une
niveau
bobine
de
à électrons.
du canon
9 entoure
focalisation
A ce
l'enceinte
à vide
l'enceinte
niveau,
est
c o n s t i t u é e d'un matériau isolant, verre ou céramique, car elle r e ç o i t
la haute tension c o n t i n u e .
Cette
bobine
9 crée
magnétique
un champ
de sens inverse à
celui qui est créé dans le reste de l ' a c c é l é r a t e u r . Cela est n é c e s s a i r e
pour que le faisceau
d'électrons
ait dans le reste de l ' a c c é l é r a t e u r
une t r a j e c t o i r e en spirale centrée sur l'axe.
Après
ligne
le canon à électrons,
à retard
10 disposée
à vide 5 comporte une
l'enceinte
selon
l'axe
Oz
et
alimentée
par
un
g é n é r a t e u r haute fréquence 11.
C e t t e ligne à retard doit p e r m e t t r e l ' é t a b l i s s e m e n t d'un c h a m p
électrique
à retard
haute fréquence
longitudinal,
constituée
.est g é n é r a l e m e n t
selon l'axe Oz. Cette
par un guide à iris,
ligne
comme
cela est r e p r é s e n t é sur la figure 4. D'autres types de ligne à r e t a r d
pourraient
être
utilisés
tels
qu'une
ligne
à retard
en
hélice
par
exemple.
La fréquence
de celle délivrée
délivrée
délivrée
par ce g é n é r a t e u r
par le générateur
par le g é n é r a t e u r
11 est i n d é p e n d a n t e
selon l'invention ;
la f r é q u e n c e
11 est g é n é r a l e m e n t beaucoup plus b a s s e
que celle
délivrée
par le g é n é r a t e u r
selon l'invention,
et c o m p r i s e
entre 1 GHz et 10 G H z . Dès qu'il pénètre dans le guide à iris 10, le faisceau d ' é l e c t r o n s
1 est soumis à un champ magnétique qui croît selon l'axe Oz et qui
est produit par une bobine 12.
Dès qu'il pénètre dans le guide à iris 10, chaque électron d é c r i t
une t r a j e c t o i r e en spirale qui se rapproche de plus en plus de l ' a x e
Oz.
Sur la figure 3, on a r e p r é s e n t é en trait fin les lignes de f o r c e
du champ magnétique croissant selon l'axe ;
ces lignes de force se
rapprochent de plus en plus de l'axe O z .
Sur
la
trajectoire
figure
spirale
en
3,
on
d'un
a
aussi
électron
représenté
qui
trait
fort
la
sur un tube
de
en
s'enroule
champ magnétique et se rapproche de l'axe Oz.
Le champ magnétique croissant permet d'augmenter la v i t e s s e
de rotation des électrons autour de l'axe Oz. L'énergie l o n g i t u d i n a l e
fournie
par
transversale,
le
et
générateur
les
H.F.
électrons
11
est
reçoivent
transformée
donc
des
en
énergie
accélérations
transversales importantes.
Les électrons peuvent ainsi a t t e i n d r e par exemple, une é n e r g i e
égale à 4 Wo, où Wo = 511 KeV est l'énergie des électrons au repos.
La croissance du champ magnétique créé par la bobine 12
selon l'axe Oz se fait l e n t e m e n t . A titre d'exemple, chaque é l e c t r o n
décrit environ une dizaine d'orbites dans le guide à iris 10.
Lorsqu'un électron se trouve placé dans un champ m a g n é t i q u e
d'intensité B, sa vitesse de rotation dans le plan perpendiculaire
au
champ é l e c t r i q u e s ' é c r i t :
où
m , la masse de
l'électron au repos, Wo et W, l'énergie de l'électron r e s p e c t i v e m e n t
au repos et e x c i t é .
e
est
la
charge
électrique
de
l'électron,
Placé dans un champ magnétique croissant l e n t e m e n t avec O z
et dans un champ électrique d'amplitude E, selon Oz, qui est p r o d u i t
par
H.F.
le g é n é r a t e u r
11, chaque
électron
décrit
une spirale.
Le
m o u v e m e n t des électrons de 0 vers z présente une a c c é l é r a t i o n qui
s'écrit :
où C est une constante du mouvement qui s ' é c r i t :
avec r le rayon de l'orbite décrite par les é l e c t r o n s .
L'énergie
trique
transmise
aux
E, selon
d'amplitude
électrons
élec-
du champ
provient
par le g é n é r a t e u r
Oz, qui est produit
H.F. 11.
d'énergie du faisceau d'électrons de l'entrée à la
La variation
sortie de l ' a c c é l é r a t e u r est donnée par l'équation :
On
constate
du faisceau
d'énergie
l'équation
d'après
de l'entrée
précédente
à la sortie
la v a r i a t i o n
que
de l ' a c c é l é r a t e u r
ne
dépend pas de la variation de la vitesse Vz des électrons selon l ' a x e
Oz.
La
vitesse
Vz
donc
peut
relation suivante doit être
électrique
être
constante
alors vérifiée
entre
sur
l'axe
la valeur
Oz.
La
du c h a m p
selon Oz, E, et les variations du champ magnétique selon
Oz :
Pour
obtenir
une
vitesse
Vz constante,
il faut
sur
agir
le
champ magnétique croissant créé par la bobine 12.
Dans
ce
qui
suit,
on donne
un exemple
numérique
corres-
pondant au cas où on veut obtenir une énergie finale de 4 Wo.
A partir de l'égalité W = 4 Wo, on obtient par la r e l a t i o n :
la vitesse totale des électrons : V = 0 , 9 6 8 2 . c .
du canon à é l e c t r o n s
On choisit, en fixant les c a r a c t é r i s t i q u e s
et en particulier
de la tension continue entre l'anode et la c a t h o d e ,
de prendre une vitesse longitudinale constante égale à : Vz = 0,1 . c
et une vitesse transversale égale à : 0,9631.c.
On d é t e r m i n e ensuite les grandeurs s u i v a n t e s :
- champ magnétique initial : 1436T
- champ magnétique final : 3T
- fréquence cyclotronique : ( e / 2 π m o ) . B = 84 G H z
- fréquence synchrotronique : ( e / 2 π m ) . B = 2 1 G H z
- rayon d'orbite initial : 1 0 - 2 m
- rayon d'orbite final : 0,219 . 1 0 - 2 m
- c o n s t a n t e du mouvement C : 1,149.10-24 (unités S.I.)
= 1,314.Wo, où W1 représente
l'électron à l'entrée de la ligne à r e t a r d
initiale :
- énergie
W
l'énergie
de
- a c c é l é r a t i o n totale en énergie : 1372 keV
- haute tension continue : 160 kV
- longueur de l ' a c c é l é r a t e u r :> 13 . 10-2m.
Après avoir décrit la première
partie 3 du g é n é r a t e u r 2 selon
l'invention dans laquelle s ' e f f e c t u e l ' a c c é l é r a t i o n du faisceau d ' é l e c trons
1, on
deuxième
va
partie
maintenir
4 de
ce
décrire
un
générateur
mode
dans
réalisation
de
laquelle
de
s'effectue
la
le
p r é l è v e m e n t des ondes millimétriques et i n f r a - m i l l i m é t r i q u e s .
Dans cette deuxième partie, l'enceinte à vide 5 du g é n é r a t e u r
2 présente
un diamètre
inférieur à celui qu'elle présente
au niveau
de l ' a c c é l é r a t e u r 3.
Ainsi, on peut glisser entre cette enceinte et la bobine 12 deux
miroirs
inclinés
rayonnement
13,
cohérent
métalliques
émis
par
par
les
exemple,
électrons
qui
et
reçoivent
le
le r é f l é c h i s s e n t
selon une direction parallèle à Oz pour qu'il soit utilisé e n s u i t e .
Sur la figure 5 qui est une vue t r a n s v e r s a l e selon le plan F de
la
4
figure
du
selon
générateur
l'invention,
on
voit
la
section
r e c t a n g u l a i r e des miroirs 13.
Au niveau de la deuxième partie 4 du générateur,
la bobine 12
crée un champ magnétique uniforme selon l'axe O z .
émis par les électrons accélérés s o i t
Afin que le r a y o n n e m e n t
rendu c o h é r e n t ,
d'électrons
le faisceau
traversé
avoir
après
passe,
l ' a c c é l é r a t e u r , entre deux r é f l e c t e u r s parallèles 14.
Ces deux r é f l e c t e u r s sont séparés par une distance égale à
N.
où N est un nombre entier e t λ M
^M 2,
la longueur d'onde du
r a y o n n e m e n t c o h é r e n t que l'on va obtenir et qui sera précisée par la
suite.
des r é f l e c t e u r s
Chacun
14 comporte
15 s e m i - r é f l é -
une zone
chissante qui laisse passer une fraction du rayonnement et r é f l é c h i t
le reste
et une zone
réflecteur
fait
face
16 réfléchissante.
à la
La zone r é f l é c h i s s a n t e
semi-réfléchissante
zone
de
l'autre
d'un
ré-
flecteur, et v i c e - v e r s a .
De ce fait, on recueille le rayonnement à travers l'enceinte à
vide
5 qui
est
en
à
verre
cet
endroit-là
dans
deux
directions
opposées sur chaque zone qui laisse passer le rayonnement des deux
déflecteurs.
Les miroirs
Oz
direction
car
13 p e r m e t t e n t de r a b a t t r e le rayonnement dans la
il n'est
perpendiculairement
pas
possible
de
le
à cause
aux r é f l e c t e u r s
laisser
se
propager
de la présence
de la
bobine 12.
En
fait,
s'effectue
la
deuxième
le p r é l è v e m e n t
partie
des
4 du g é n é r a t e u r
ordres
millimétriques
dans
et
laquelle
infra-mil-
l i m é t r i q u e s constitue une cavité résonnante accordée à la f r é q u e n c e
Fm c o r r e s p o n d a n t à l I M .
Cette
exemple
cavité
de deux
peut
être
réflecteurs
ouverte,
parallèles
c'est
à dire
comme
c'est
constituée
par
le cas sur le
mode de réalisation r e p r é s e n t é sur la figure 4.
Cette
cavité peut aussi être fermée et constituée,
par e x e m -
ple, d'une portion de guide d'onde.
On sait par les travaux de 3. SCHWINGER, et n o t a m m e n t p a r
l'article
à son
publié
nom
dans
"Physical
du
review",
15.06.49,
volume 75, numéro 12, pages 1912 à 1925, qu'un électron d'énergie W
qui est placé dans un champ magnétique d'intensité B tourne avec la
vitesse a n g u l a i r e :
mais qu'il rayonne au mieux autour des
harmoniques de ω s :
: e m . B( . W
o
En
stimulé
= K. ω s ,
avec un maximum p o u r :
c ' e s t - à - d i r e autour d'une p u l s a t i o n ω M
K@W W,
rieure
ωm
se
W ) 2 .
0
il est
effet,
produit
connu
toujours
du résonateur
fréquence
légèrement supé-
que
le rayonnement
à une
fréquence
et supérieure
synchrotronique
très
de
voisine
à la fréquence
la
de l ' a h a r m o -
nique s y n c h r o t r o n i q u e .
Dans
longueur
le cas
de l'exemple
d'onde λM
et
numérique
la fréquence
FM
cité
précédemment,
ont
sensiblement
la
pour
valeur : λ M
= 222 µm et FM = 1344 G H z .
L ' a c c é l é r a t e u r selon l'invention étant linéaire permet de f a i r e
varier, le long du parcours linéaire d ' a c c é l é r a t i o n , des p a r a m è t r e s , t e l s
que
par
s'adapter
exemple
l'épaisseur
des
vannes,
en
fonction
de
z pour
à la masse, à la vitesse des particules qui varient s u i v a n t
l'axe z.
Le
long
d'un parcours
sairement périodiques.
circulaire,
les conditions
sont
néces-
1. A c c é l é r a t e u r
dans
à vide
enceinte
une
caractérisé
d'électrons,
(5), un canon
en ce qu'il c o m p o r t e ,
à électrons
(6,7,8,9),
qui
d'électrons (1) se propageant suivant un axe O z
produit un faisceau
avec une vitesse (Vz) selon l'axe Oz sensiblement
inférieure à c e l l e
(c) de la lumière et avec une vitesse transversale
non nulle, et une
ligne à retard
(11),
cette
(10),
ligne
haute
électrique
alimentée
à retard
qu'une
bobine
retard
et produit
l'établissement
permettant
fréquence
(12) entoure
longitudinal,
l'enceinte
selon
l'axe
croissant
fréquence
d'un
champ
et
en c e
Oz,
(5) au niveau
magnétique
un champ
haute
par un générateur
de la ligne
lentement
à
selon
l'axe O z .
2. A c c é l é r a t e u r selon la revendication 1, c a r a c t é r i s é en ce q u e
la ligne à retard (10) est c o n s t i t u é e par un guide à iris.
3. A c c é l é r a t e u r
selon l'une des revendications
1 ou 2, c a r a c -
térisé
en ce que la croissance du champ magnétique selon l'axe O z
se fait l e n t e m e n t de façon à ce que chaque électron décrive une
dizaine d'orbites dans la ligne à retard (10).
4.
Accélérateur
selon
l'une
des
revendications
1,
2 ou
3,
c a r a c t é r i s é en ce qu'en agissant sur la bobine (12) qui crée le c h a m p
magnétique
croissant
selon
Oz,
entre
générateur
la valeur
selon
la relation suivante devant alors ê t r e
l'axe Oz est rendue c o n s t a n t e ,
vérifiée
la vitesse (V ) des électrons
E du
champ
électrique
haute fréquence (11) et les variations
selon
Oz
dû au
du champ m a g n é -
tique selon Oz :
où C est une c o n s t a n t e du mouvemant
et m la masse d'un é l e c t r o n
accéléré.
5. G é n é r a t e u r
d'ondes
millimétriques
et i n f r a - m i l l i m é t r i q u e s
(2) c o m p o r t a n t un a c c é l é r a t e u r d'électrons (3) selon l'une des r e v e n dications
1 à 4, c a r a c t é r i s é
en ce qu'après avoir traversé
la ligne à
retard
le
(10),
résonnante
pulsation
accordée
M
d'électrons
faisceau
à
la
(1) pénètre
fréquence
FM
l é g è r e m e n t supérieure à e
dans
à
correspondant
B
cavité
une
une
(W W)2
0
0
en ce que la bobine (12) qui entoure l'enceinte (5) au
et c a r a c t é r i s é
niveau de la cavité
résonnante
crée un champ magnétique u n i f o r m e
selon l'axe O z .
selon la revendication 5, c a r a c t é r i s é
6. G é n é r a t e u r
la cavité résonnante est constituée par deux r é f l e c t e u r s
lèles,
entre
lesquels
passe
le faisceau
d'électrons,
en ce que
(14) p a r a l -
ces r é f l e c t e u r s
étant séparés par une distance égale à N . λM 2, où N est un n o m b r e
entier et λM la longueur d'onde c o r r e s p o n d a n t à la pulsation ω M .
7. G é n é r a t e u r
selon la revendication 6, c a r a c t é r i s é
chacun
des r é f l e c t e u r s
(15)
une
et
zone
réflecteur
faisant
réflecteur,
caractérisé
face
une zone s e m i - r é f l é c h i s s a n t e
(14) comporte
réfléchissante
à la
la zone
(16),
zone
en ce q u e
réfléchissante
semi-réfléchissante
en ce que deux
miroirs
(13)
de
d'un
l'autre
inclinés
sont
placés entre l'enceinte à vide (5) du g é n é r a t e u r et la bobine (12) qui
crée
le champ
chaque
magnétique
réflecteur
uniforme,
(14) qui laisse
au niveau de la zone
passer
le rayonnement,
(15) d e
ces d e u x
miroirs (13) r a b a t t a n t le r a y o n n e m e n t dans la direction Oz.
8. G é n é r a t e u r
selon la revendication
5, c a r a c t é r i s é
en ce q u e
la cavité résonnante est constituée par une portion de guide d'onde.
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