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Système électrostatique de déviation pour oscillographes cathodiques.
(Invention Vladislas ZEITLINE)
On utilise pour les oscillographes cathodiques, les rayons électroniques sortant d'un système électro-optique à grande ouverture et concentrés sur l'écran fluorescent en un point lumineux de petite dimension. La déviation des rayons cathodiques de ce genre présente les inconvénients suivants: 1/ La distance très grande séparant les plaques de
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déviation entraîne une faible sensibilité de déviation et, par suite, la tension de déviation complète devient très grande et il est difficile de rendre la variation de cette tension pratiquement linéaire.
2/ Lorsque le faisceau cathodique passe entre les plaques déviatrices, surtout si l'une des plaques, par exemple celle du circuit anodique, possède un potentiel fixe, la deuxième ,étantà tension variable,les rayons constituant le faisceau prennent des vitesses dont la composante axiale n'est pas la même'- Ceci a pour conséquence de transformer le point lumineux sur l'écran fluorescent en une tache irrégu- lière, ce qui est désavantageux tant pour effectuer des mesures que pour la télévision.
3/ La déviation cathodique doit être suffisante pour l'exploration des écrans fluorescents disposés obli- quement par rapport à l'axe de l'oscillographe cathodique, ce qui permet de doubler ou même de quadrupler le rendement de la luminosité.
La présente invention procure une grande sensibili- té de déviation, en conservant une grande section du rayon cathodique dans le système électro-optique et elle diminue les défauts de symétrie dans la répartition du champ électrique, entre les deux plaques de déviation, résultat qui permet de simplifier les schémas de déviation. Il est également possi- ble d'utiliser les schémas symétriques, mais ceci ne présente plus de grands avantages, car la réserve de la haute tension est parfaitement suffisante pour obtenir la déviation linéaire avec un nombre de lampes électroniques plus réduit.
En outre, l'invention indique quelques modes simples de réalisation pour la déviation des rayons cathodiques explo- rant un écran fluorescent oblique.
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La figure 1 montre les dimensions et la répartition d'un champ électrique entre les plaques de déviation ordinai- rement employées.
La figure 2 fait comprendre le principe de l'inven- tion.
La figure 3 représente un écran oblique dans un oscillographe cathodique, écran exploré sans distorsion sensi- ble.
Les figures 4 et 5 représentent deux variantes à titre d'exemples, pour la déviation oblique des rayons catho- diques.
La figure 6 montre un prisme électronique compensant la répartition asymétrique du champ électrique entre les pla- ques de déviation.
La figure 7 montre un système d'anodes possédant la propriété corrective, comme dans le cas de la fig. 6.
La figure 8 est la coupe transversale suivant le système des anodes de la fig. 7.
La figure 9 indique un montage avantageux des élec- trodes donnant une grande déviation des rayons cathodiques à l'aide de faibles tensions.
La figure 10 représente un nouveau système électro- statique de déviation. On utilise le prisme électro-optique à la place de plaques de déviation.
La figure 11 montre plusieurs prismes électro- optiques dont l'effet s'additionne.
La figure 12 représente un prisme électro-optique ayant la forme d'une plaque.
La figure 13 représente un dispositif de déviation d'encombrement réduit.
La figure 14 indique une disposition nouvelle des
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grilles pour le système électro-optique.
Les figures 15,16 et 17, illustrent un procédé de correction pour produire des déviations non linéaires.
1, dans la fig. 1 indique une partie de l'oscillo- graphe cathodique contenant les électrodes suivantes : 2, la cathode incandescente; 3, l'anode perforée; 4, la plaque de déviation possédant un potentiel fixe, par exemple de la même valeur que l'anode 3.
La plaque 5 est commandée par une tension variable, appliquée à la borne 6. La répartition des tensions corres- pondantes est indiquée schématiquement par la pile de haute tension 7 et par une pile auxiliaire 8 qui polarise la plaque de déviation 5, à travers la résistance 9. Le rayon cathodi- que émis par la cathode 2 est limité par l'anode 3 et traverse le champ électrostatique des plaques de déviation 4 et 5 ; rayon cathodique possède une grande section. Les différentes parties, par exemple a, b, c, d, de cette section du rayon cathodique sont accélérées différemment par une composante restante de la plaque 5 qui est dirigée le long de l'axe. Il est évident que, par exemple, la section d peut être plus accéLérée ou plus retardée que la section a, tandis que les sections a ou b sont moins accélérées ou retardées.
Le foyer cathodique des sections voisines de la plaque 5 peut se dépla- cer plus que celui de la section voisine de la plaque 4. Il en résulte une transformation du point lumineux qui devient une courte ligne lumineuse sur l'écran fluorescent.
Pour éviter ce défaut, on a proposé d'utiliser un schéma symétrique spécial pour la déviation des rayons catho- diques. Si l'on étudie les répartitions du champ électrique entre les plaques de déviation, on trouve que la ligne du potentiel anodique indiquée par AA est faiblement courbée, tandis que la deuxième ligne BB est plus courbée. Les autres
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lignes CC, DD et EE donnent un rayon de courbure plus petit encore. On voit aussi que la composante axiale d'accélération ou de retardement croît de la plaque 4 vers la plaque 5.
La répartition des lignes dans l'espace séparant les plaques 5 de l'anode 3 est bien déterminée par sa distance fixe, tandis que l'intervalle entre la plaque 5 et l'écran fluorescent (non indiqué sur le dessin) n'est pas exactement déterminé. C'est pourquoi la valeur de la composante axiale à l'intérieur du rayon cathodique peut varier après les pla- ques 4 et 5 d'une manière indéterminée.
D'après l'invention, cette indétermination de la répartition du champ est levée à l'aide d'une électrode auxi- liaire disposée entre la plaque de déviation et l'écran fluo- rescent.
On voit sur la figure 2 que les rayons cathodiques émis par la cathode 2 et contrôlés par la grille 10 sont limi- tés par le diaphragme 11 dans l'anode 3 et passent à travers le champ électrique entre les deux plaques 4 et 5. Ils arri- vent dans le champ de l'électrode 12 qui est composée de deux grilles métalliques 12a et 12b. La surface de la grille 12a est plane et parallèle à celle de l'anode 3. La répartition de la courbure des lignes électriques est uniforme dans le champ entre l'anode 3 et les plaques 4, 5 d'une part, et entre la grille 12 et les plaques 4, 5 d'autre part. Les composantes axiales d'accélération ou de retardement sont égales et opposées des deux côtés du champ électrique.
C'est pourquoi les rayons cathodiques reprennent, presque aussi- tôt, leur vitesse initiale et sont déviés ou concentrés sans distorsion en une tache ponctuelle lumineuse de l'écran fluorescent. La deuxième grille 12 b est d'une courbure spéciale, par exemple de la forme de la section d'un cylin-
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dre par un plan parallèle à l'axe. Ceci améliore la dévia- tion radiale du rayon cathodique surtout si le rayon de cour- bure de la grille 12b coïncide avec le rayon moyen des rayons cathodiques qui sont déviés par les plaques 4 et 5.
On peut répéter ce procédé pour les deux autres plaques de déviation 4a et 5a à l'aide de la deuxième élec- trode auxiliaire 13 possédant, par exemple, le même potentiel que l'anode 3 et la même forme que l'électrode 12a, 12b. On peut aussi prévoir pour des cas spéciaux une anode 14 qui accélère les rayons cathodiques déjà déviés. On obtient ainsi une grande sensibilité de déviation, si l'anode 3 reçoit une faible tension par rapport à l'anode 14. Les impulsions de déviation peuvent être appliquées aux bornes 6 directement ou indirectement par l'intermédiaire d'un condensateur 15 et d'une résistance 6 donnant l'équilibre des potentiels électriques. Les piles 7 et 9 donnent une répartition des tensions à titre d'exemple.
La figure 3 montre un autre moyen de compenseur l'in- fluence asymétrique du champ de déviation entre les plaques 4 et 5. Au voisinage des plaques 4 possédant le même potentiel que l'anode 3, le rayon cathodique n'est presque pas accéléré ou retardé. Par contre, au voisinage de la plaque 5 le rayon est accéléré si la plaque 5 devient positive et il est reta.r- dé si la plaque 5 devient négative par rapport à l'anode 3 et à la plaque 4.
Il en résulte un déplacement du foyer cathodique en avant s'il est accéléré, ou en arrière s'il est retardé. Il est possible de trouver une surface qui se trouve, toutefois, au foyer qui résulte de la déviation des rayons cathodiques.
Une approximation grossière de cette surface peut exciter
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un écran plan fluorescent 17 qui est placé obliquement par rapport à l'axe du tube cathodique; un dispositif simple de l'écran fluorescent oblique combiné avec les dispositions correspondantes des plaques 4 et 5 permet de diminuer sensi- blement l'effet asymétrique de ce genre de plaques. Dans le cas où l'on utilise deux paires de plaques, deux de 'ces plaques possèdent un potentiel invariable, tandis que les deux plaques restantes sont commandées par les tensions variables; on place l'écran obliquement suivant la diagonale du rectangle de l'image.
Dans la figure 4, on voit un système spécial des plaques de déviation permettant d'obtenir la déviation pour les écrans obliques, sans distorsion, d'une image cadrée (sous forme de rectangle) bien qu'un côté de l'écran oblique soit plus rapproché que l'autre des plaques de déviation. Il est connu d'utiliser pour ce but des plaques de déviation d'une largeur non uniforme. Ceci n'est pas commode parce que les dimensions des plaques semblables doivent être bien choisies pour une tension donnée. En variant cette tension, on obtient une image qui n'est pas rectangulaire. La plaque 4 est rectangulaire. La plaque 5 est remplacée par deux tri- angles joints par l'hypothénuse; ils sont disposés de telle manière qu'ils forment un rectangle.
Le rayon cathodique 18 traverse le champ électrique entre ces plaques et est dévié par le premier triangle 5a, par exemple, plus fortement que par le triangle 5b. La somme de ces déviations donne un mouvement plus ou moins oblique sur l'écran fluorescent. Il est évident qu'en inclinant l'écran oblique, avec la dévia- tion oblique, on peut obtenir une image-rectangle.
La figure 5 donne une autre modification possible pour la plaque 5, qui est composée de deux rectangles paral-
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lèles. Leur fonctionnement n'est pas aussi bon que celui de la figure 4 parce que le champ partiel d'une électro- de, par exemple 5a, ne coexiste pas complètement avec celui de la deuxième électrode 5b. De là résulte une déformation du point lumineux.
La figure 6 montre l'utilisation de deux plaques 4 et 5 de différentes longueurs. La plaque 4 est reliée avec un système de grilles 19 possédant le même potentiel. On prisme 20, en filet métallique, y est introduit. Par la borne 21 on peut appliquer une tension constante ou variable qui permet d'obtenir une réfraction des rayons électroniques au degré désiré. Il est évident que cette réfraction supplé- mentaire permet de compenser l'effet asymétrique de la dévia- tion par les plaques 4 et 5. On peut prévoir une grande distance entre les plaques 4 et 5.
La tension de la pile 7 permet d'obtenir un rayon cathodique lent qui est dévié facilement. La deuxième anode 14 donne une accélération supplémentaire pour obtenir une grande luminosité sur l'écran fluorescent. Une autre variante de ce procédé est donnée par les figures 7 et 8, où l'anode 14 est remplacée par deux moitiés d'un disque (deux demi- disques) perforé. Ces demi-disques peuvent être polarisés par un potentiel constant ou variable comme indiqué schéma- tiquement, par le diviseur des tensions 22.
L'effet asymétrique des plaques 4 et 5 est évité.
Si l'on utilise quatre plaques de déviation, on peut prendre deux paires de demi-disques, on peut amener la fente entre les deux demi-disques sur une diagonale AB qui correspond à une résultante asymétrique des deux paires de plaques de déviation.
La figure 9 montre un mode de réalisation d'un système électro-optique. La cathode 2 chauffée par un tube
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en matériel isolant 2a qui est introduit transversalement dans les deux trous percés dans une électrode cylindrique de contrôle 10, qui fait varier l'émission des électrons. Les électrons tombent sur le trou de la plaque anodique 3 par l'ouverture spéciale de l'électrode 10; un champ variable se produit aussi après l'anode 3. A une distance convenable, se trouve une deuxième anode 14 avec quatre plaques de dévia- tion 4, 5 et 4a, 5a qui sont disposées à l'intérieur de cette anode 14. Le rayon cathodique sortant de l'ouverture de l'anode 5 est projeté à travers l'anode 14 sur l'écran fluo- rescent non indiqué sur la figure.
L'image primaire électronique possède des dimensions invariables. En dépassant la limite supérieure de l'intensité des rayons cathodiques, il se produit une répulsion, comme entre les électrons concentrés sur l'écran fluorescent, et le foyer électronique se déplace en avant. Le champ entre l'anode 3 et l'anode 14 possède une configuration de dispersion. L'in- fluence de l'électrode modulée 3 diminue automatiquement la dispersion de ce champ et la concentration des rayons électro- niques est augmentée, c'est-à-dire que le foyer, déplacé en avant, retourne sur l'écran fluorescent. Les plaques de dévia- tion influent sur le rayon cathodique à faible vitesse et la déviation de ce rayon devient grande.
Entre l'écran fluorescent et la deuxième anode 14 est placée une troisième anode 23, formant une surface sphéri- que en toile métallique pour améliorer la distribution du champ d'accélération supplémentaire donnant une grande lumi- nosité.
Toutes les figures 1 - 9 montrent l'utilisation des plaques de déviation. Si le diamètre du rayon cathodique qui se trouve entre les plaques de déviation est très grand, la sensibilité de déviation reste toujours faible. En outre, les
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diverses parties de la section du rayon cathodique peuvent être accélérées ou retardées de différentes manières. On peut naturellement diminuer cet effet à l'aide des schémas symétriques.
En réalité, les composantes d'accélération ou de retardement subsistent toujours, pour les parties extérieures de la section à travers le rayon cathodique.
La présente invention évite ces inconvénients par l'utilisation des prismes électro-optiques triangulaires ou, même, en forme de plaques. Le rayon cathodique est réfracté par ces prismes comme la lumière. La différence consiste seulement en ce que les prismes optiques possèdent un indice constant de réfraction, tandis que celui de l'électro-optique possède un indice variable de réfraction.
Il est évident que l'application d'une tension va- riable pour les prismes donne une déviation variable. Pour ces derniers, les lois de l'optique géométrique sont de même forme que ¯ pour la lumière.
La figure 10 montre le principe essentiel de l'appli- cation des prismes électro-optiques pour les oscillographes cathodiques. Le rayon cathodique émis est modulé d'une manière connue par la cathode 2 et par la grille 10; il traverse une anode perforée 3 et arrive dans le champ électrostatique des prismes en toile métallique 4 et 5.
Si le potentiel du prisme extérieur 4 a la même valeur constante que l'anode 3, on peut obtenir un rayon cathodique à une vitesse uniforme qui est réaccélérée ou retardée par le prisme intérieur 5. Le rayon sort ensuite du prisme intérieur et est ramené à la vitesse initiale par la deuxième couche du prisme extérieur ; rayon cathodique est dévié.
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L'amplitude de cette déviation peut être ajustée par une tension préalable du prisme intérieur, tandis que les variations de la déviation sont produites par une superposi- tion d'une faible tension alternative qui utilise le grand indice de réfraction. Parfois, l'utilisation de la déviation non linéaire du système électro-statique combinée avec la forme temporaire non linéaire de tension de déviation peut donner au système une déviation linéaire et proportionnelle au temps, ce qui présente des avantages pour l'utilisation de faibles tensions pour le schéma de déviation comme on le voit sur les fig. 15, 16 et 17.
La première courbe montre la déviation D du rayon cathodique sur l'écran fluorescent en mm en fonction de la tension E de déviation (en volts) - (fig.15).
La deuxième courbe (fig.16) montre la dépendance entre cette tension E et le temps T.
La troisième courbe (fig. 17) montre la dépendance entre la déviation D et le temps T. On voit que cette der- nière courbe est pratiquement une ligne droite, comme il faut que ce soit pour la télévision.
Pour obtenir une déviation considérable et exacte des rayons cathodiques, il est avantageux de diminuer la dis- tance entre le prisme intérieur et le prisme extérieur le plus possible jusqu'à la limite où l'isolement de haute ten- sion devient insuffisant. De ces dispositifs de déviation, il résulte une grande capacité électrostatique. Ceci ne présente pas d'inconvénient pour l'utilisation de cette capa- cité en télévision parce que ces plaques de déviation sont actionnées par la charge et la décharge d'une capacité.
Il est possible aussi de remplacer ces capacités extérieures partiellement ou complètement par des capacités
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intérieures de ces plaques de déviation. Les composantes d'ac- célération ou de retardement sont distribuées uniformément sur toute la section des rayons cathodiques. Les schémas symétriques ne sont pas plus importants parce que le champ électrique dans les prismes de déviation est complètement uniforme. La sensibilité de la déviation est simplement fonction de la tension du prisme intérieur. Par le système des prismes électro-optiques 4 et 5 (fig. 10), on obtient une déviation dans une direction. La deuxième déviation transversale par rapport à la première est faite par un deu- xième système de prismes électro-optiques 4a et 5a.
Il est évident qu'on peut remplacer un système de ces prismes élec- tro-optiques par une paire de plaques ou par un champ magné- ti qu e.
La figure 11 montre un perfectionnement des prismes électro-optiques, dans lequel plusieurs prismes forment un système permettant d'additionner ou combiner les effets de chaque prisme. On peut corriger la caractéristique et la sen- sibilité des prismes pour la déviation ; exemple, les quatre prismes 41, 42, 43 et 44 possèdent le même potentiel que l'anode 3, tandis que les prismes 51 et 52 possèdent un potentiel commun et le prisme 53 est contrôlé par un poten- tiel spécial. On peut naturellement distribuer les prismes d' une autre manière; il est également possible de changer la forme des prismes en les faisant plans ou courbés commue en optique.
Un exemple est montré dans la figure 12, où l'on utilise deux plaques en toile métallique 4 et 5. La première plaque extérieure 4 sert de chambre pour la deuxième plaque 5. Ce système de plaques est monté obliquement sur la tra-
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jectoire des .rayons cathodiques. Si les plaques 4 et 5 sont épaisses, on peut obtenir un déplacement sensible des rayons cathodiques parallèles à l'axe du tube cathodique, ce qui peut présenter un intérêt dans des cas spéciaux.
La figure 13 montre le perfectionnement du système de prismes électro-optiques pour la déviation simultanée dans deux directions possédant un faible encombrement. Ce résultat est obtenu en intercalant deux couches prismatiques 4a et 5a à l'intérieur de l'espace libre entre les deux autres couches prismatiques 4 et 5. Il en résulte que la trajectoire des rayons cathodiques devient plus courte que celle des deux systèmes séparés de prismes électro-optiques de la figure 10.
On sait que les rayons électroniques qui traversent un système électro-optique fait en grille ou toile métallique, sont plus ou moins dispersés. Pour éviter cet inconvénient, on prévoit les distances entre les fils métalliques du réseau aussi grandes que possible par rapport à l'épaisseur du fil lui-même.
D'après l'invention, on peut diminuer encore plus la dispersion en utilisant une toile métallique consistant en fils parallèles sans noeuds et sans croisement.
Pour supprimer les effets d'un champ électrique déformé unilatéralement, on utilise deux toiles métalliques situées à une petite distance l'une de l'autre. Les fils parallèles d'une toile sont croisés par rapport aux fils parallèles de l'autre toile comme le montre la figure 14.
Ainsi le nombre des fils provoquant la dispersion des élec- trons est deux fois moindre.
Ce procédé de construction de systèmes électro-opti- ques en toile métallique peut être appliqué à tous les modes d'exécution de prismes ou de lentilles électroniques.
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Tous ces dispositifs spéciaux de systèmes statiques de déviation peuvent être réunis ensemble ou en diverses combinaisons selon l'exigence de la pratique.
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Electrostatic deflection system for cathode ray oscillographs.
(Invention Vladislas ZEITLINE)
For cathode ray oscillographs, electronic rays coming out of a large aperture electro-optic system are used and concentrated on the fluorescent screen in a small luminous point. The deflection of cathode rays of this kind has the following drawbacks: 1 / The very large distance separating the plates of
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deflection results in low deflection sensitivity and hence the full deflection voltage becomes very large and it is difficult to make the variation of this voltage nearly linear.
2 / When the cathode beam passes between the deflector plates, especially if one of the plates, for example that of the anode circuit, has a fixed potential, the second, being at variable voltage, the rays constituting the beam take speeds of which the component Axial is not the same. This has the consequence of transforming the light spot on the fluorescent screen into an irregular spot, which is disadvantageous both for taking measurements and for television.
3 / The cathodic deviation must be sufficient for the exploration of fluorescent screens arranged obliquely with respect to the axis of the cathodic oscillograph, which makes it possible to double or even quadruple the output of luminosity.
The present invention provides a great sensitivity of deflection, by keeping a large section of the cathode ray in the electro-optical system and it decreases the defects of symmetry in the distribution of the electric field, between the two deflection plates, a result which allows to simplify the deviation diagrams. It is also possible to use symmetrical diagrams, but this no longer presents great advantages, since the reserve of the high voltage is perfectly sufficient to obtain the linear deflection with a smaller number of electronic lamps.
Further, the invention indicates some simple embodiments for deflecting cathode rays exploring an oblique fluorescent screen.
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Figure 1 shows the size and distribution of an electric field among commonly used deflection plates.
FIG. 2 shows the principle of the invention.
FIG. 3 represents an oblique screen in a cathode-ray oscillograph, screen explored without noticeable distortion.
Figures 4 and 5 show two variants by way of example, for the oblique deflection of the cathodic rays.
FIG. 6 shows an electronic prism compensating for the asymmetric distribution of the electric field between the deflection plates.
Fig. 7 shows an anode system having the corrective property, as in the case of fig. 6.
FIG. 8 is the cross section according to the anode system of FIG. 7.
FIG. 9 shows an advantageous arrangement of the electrodes giving a large deflection of the cathode rays using low voltages.
Figure 10 shows a novel electrostatic deflection system. The electro-optical prism is used instead of deflection plates.
Figure 11 shows several electro-optical prisms whose effect is added.
Figure 12 shows an electro-optical prism in the form of a plate.
FIG. 13 represents a deviation device of reduced bulk.
Figure 14 shows a new arrangement of the
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grids for the electro-optical system.
Figures 15,16 and 17 illustrate a correction method for producing nonlinear deviations.
1, in fig. 1 indicates a part of the cathode oscillator containing the following electrodes: 2, the incandescent cathode; 3, the perforated anode; 4, the deflection plate having a fixed potential, for example of the same value as the anode 3.
The plate 5 is controlled by a variable voltage, applied to the terminal 6. The distribution of the corresponding voltages is indicated schematically by the high voltage battery 7 and by an auxiliary battery 8 which polarizes the deflection plate 5, through the resistance 9. The cathode ray emitted by the cathode 2 is limited by the anode 3 and crosses the electrostatic field of the deflection plates 4 and 5; cathode ray has a large section. The different parts, for example a, b, c, d, of this section of the cathode ray are accelerated differently by a remaining component of the plate 5 which is directed along the axis. Obviously, for example, section d may be more accelerated or delayed than section a, while sections a or b are less accelerated or delayed.
The cathode focus of the neighboring sections of plate 5 can shift more than that of the neighboring section of plate 4. This results in a transformation of the light point which becomes a short line of light on the fluorescent screen.
To avoid this defect, it has been proposed to use a special symmetrical scheme for the deflection of the cathode rays. If we study the electric field distributions between the deflection plates, we find that the anode potential line indicated by AA is slightly curved, while the second line BB is more curved. Others
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lines CC, DD and EE give an even smaller radius of curvature. It can also be seen that the axial component of acceleration or retardation increases from plate 4 to plate 5.
The distribution of the lines in space separating the plates 5 from the anode 3 is well determined by its fixed distance, while the interval between the plate 5 and the fluorescent screen (not shown in the drawing) is not exactly determined. Therefore, the value of the axial component within the cathode ray may vary after plates 4 and 5 in an indeterminate manner.
According to the invention, this indeterminacy of the field distribution is removed with the aid of an auxiliary electrode arranged between the deflection plate and the fluorescent screen.
It can be seen in FIG. 2 that the cathode rays emitted by the cathode 2 and controlled by the grid 10 are limited by the diaphragm 11 in the anode 3 and pass through the electric field between the two plates 4 and 5. They arrive in the field of the electrode 12 which is composed of two metal grids 12a and 12b. The surface of the grid 12a is flat and parallel to that of the anode 3. The distribution of the curvature of the electric lines is uniform in the field between the anode 3 and the plates 4, 5 on the one hand, and between the grid 12 and plates 4, 5 on the other hand. The axial acceleration or retardation components are equal and opposite on both sides of the electric field.
This is why the cathode rays return, almost as quickly, to their initial speed and are deflected or concentrated without distortion into a bright spot on the fluorescent screen. The second grid 12b is of a special curvature, for example of the shape of the section of a cylinder.
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dre by a plane parallel to the axis. This improves the radial deflection of the cathode ray especially if the radius of curvature of the grid 12b coincides with the mean radius of the cathode rays which are deflected by the plates 4 and 5.
This process can be repeated for the other two deflection plates 4a and 5a using the second auxiliary electrode 13 having, for example, the same potential as the anode 3 and the same shape as the electrode 12a, 12b. An anode 14 which accelerates the cathode rays already deflected can also be provided for special cases. A high deflection sensitivity is thus obtained if the anode 3 receives a low voltage relative to the anode 14. The deflection pulses can be applied to terminals 6 directly or indirectly via a capacitor 15 and d 'a resistor 6 giving the balance of electric potentials. Cells 7 and 9 give an example voltage distribution.
Figure 3 shows another means of compensating for the asymmetrical influence of the deflection field between the plates 4 and 5. In the vicinity of the plates 4 having the same potential as the anode 3, the cathode ray is hardly accelerated. or delayed. On the other hand, in the vicinity of the plate 5 the radius is accelerated if the plate 5 becomes positive and it is reset if the plate 5 becomes negative with respect to the anode 3 and to the plate 4.
This results in a displacement of the cathodic focus forward if it is accelerated, or backward if it is delayed. It is possible to find a surface which is, however, at the focus which results from the deflection of the cathode rays.
A rough approximation of this area can excite
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a flat fluorescent screen 17 which is placed obliquely with respect to the axis of the cathode ray tube; a simple device of the oblique fluorescent screen combined with the corresponding arrangements of the plates 4 and 5 makes it possible to significantly reduce the asymmetric effect of this type of plates. In the case where two pairs of plates are used, two of these plates have an invariable potential, while the remaining two plates are controlled by the varying voltages; the screen is placed obliquely along the diagonal of the image rectangle.
In figure 4, we see a special system of the deflection plates making it possible to obtain the deflection for oblique screens, without distortion, of a cropped image (in the form of a rectangle) although one side of the oblique screen is closer than the other of the deflection plates. It is known to use for this purpose deflection plates of non-uniform width. This is not convenient because the dimensions of similar plates must be well chosen for a given voltage. By varying this voltage, an image is obtained which is not rectangular. Plate 4 is rectangular. Plate 5 is replaced by two triangles joined by the hypothenuse; they are arranged in such a way that they form a rectangle.
The cathode ray 18 passes through the electric field between these plates and is deflected by the first triangle 5a, for example, more strongly than by the triangle 5b. The sum of these deviations gives a more or less oblique movement on the fluorescent screen. It is obvious that by tilting the screen obliquely, with the oblique deviation, one can obtain a rectangle image.
Figure 5 gives another possible modification for plate 5, which is composed of two parallel rectangles.
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the the. Their operation is not as good as that of Fig. 4 because the partial field of one electrode, for example 5a, does not completely coexist with that of the second electrode 5b. From this results a deformation of the luminous point.
Figure 6 shows the use of two plates 4 and 5 of different lengths. The plate 4 is connected with a grid system 19 having the same potential. A prism 20, made of a metal net, is introduced therein. Via terminal 21, a constant or variable voltage can be applied which makes it possible to obtain a refraction of the electron rays to the desired degree. It is obvious that this additional refraction makes it possible to compensate for the asymmetric effect of the deviation by the plates 4 and 5. A great distance can be provided between the plates 4 and 5.
The voltage of the battery 7 makes it possible to obtain a slow cathode ray which is easily deflected. The second anode 14 gives an additional acceleration to obtain a high luminosity on the fluorescent screen. Another variant of this process is given by Figures 7 and 8, where the anode 14 is replaced by two halves of a perforated disc (two half discs). These half-disks can be biased by a constant or variable potential as shown diagrammatically, by the voltage divider 22.
The asymmetric effect of plates 4 and 5 is avoided.
If we use four deflection plates, we can take two pairs of half-discs, we can bring the slot between the two half-discs on a diagonal AB which corresponds to an asymmetric resultant of the two pairs of deflection plates.
FIG. 9 shows an embodiment of an electro-optical system. Cathode 2 heated by a tube
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insulating material 2a which is introduced transversely into the two holes drilled in a cylindrical control electrode 10, which varies the emission of electrons. The electrons fall on the hole of the anode plate 3 through the special opening of the electrode 10; a variable field also occurs after the anode 3. At a suitable distance there is a second anode 14 with four deflection plates 4, 5 and 4a, 5a which are arranged inside this anode 14. The Cathode ray exiting the opening of anode 5 is projected through anode 14 onto the fluorescent screen not shown in the figure.
The primary electronic image has invariable dimensions. On exceeding the upper limit of the intensity of the cathode rays, a repulsion occurs, as between the electrons concentrated on the fluorescent screen, and the electronic focus moves forward. The field between the anode 3 and the anode 14 has a dispersion configuration. The influence of the modulated electrode 3 automatically decreases the dispersion of this field and the concentration of the electronic rays is increased, that is to say that the focus, moved forward, returns to the fluorescent screen. . The deflection plates influence the cathode ray at low speed and the deflection of this ray becomes large.
Between the fluorescent screen and the second anode 14 is placed a third anode 23, forming a spherical surface of wire mesh to improve the distribution of the additional acceleration field giving great luminosity.
All Figures 1 - 9 show the use of the deflection plates. If the diameter of the cathode ray which is between the deflection plates is very large, the deflection sensitivity always remains low. In addition, the
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various parts of the section of the cathode ray can be accelerated or delayed in different ways. We can naturally reduce this effect using symmetrical diagrams.
In reality, the acceleration or retardation components always remain, for the outer parts of the section through the cathode ray.
The present invention avoids these drawbacks by using triangular or even plate-shaped electro-optical prisms. The cathode ray is refracted by these prisms like light. The difference is only that optical prisms have a constant index of refraction, while that of electro-optics has a variable index of refraction.
Obviously, applying a varying voltage to the prisms gives a varying deviation. For the latter, the laws of geometric optics are of the same form as ¯ for light.
Figure 10 shows the main principle of the application of electro-optical prisms for cathode-ray oscillographs. The cathode ray emitted is modulated in a known manner by cathode 2 and by grid 10; it passes through a perforated anode 3 and arrives in the electrostatic field of the wire mesh prisms 4 and 5.
If the potential of the outer prism 4 has the same constant value as the anode 3, a cathode ray can be obtained at a uniform speed which is re-accelerated or retarded by the inner prism 5. The ray then leaves the inner prism and is brought back to the initial speed by the second layer of the outer prism; cathode ray is deflected.
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The magnitude of this deflection can be adjusted by pre-tensioning the inner prism, while variations in the deflection are produced by superimposing a low AC voltage which uses the large refractive index. Sometimes, the use of the nonlinear deviation of the electrostatic system combined with the temporary nonlinear form of the deviation voltage can give the system a linear and time-proportional deviation, which has advantages for using low voltages. for the deviation diagram as seen in fig. 15, 16 and 17.
The first curve shows the deviation D of the cathode ray on the fluorescent screen in mm as a function of the deviation voltage E (in volts) - (fig. 15).
The second curve (fig. 16) shows the dependence between this voltage E and the time T.
The third curve (fig. 17) shows the dependence between the deviation D and the time T. We can see that this last curve is practically a straight line, as it should be for television.
In order to obtain a considerable and exact deflection of the cathode rays, it is advantageous to reduce the distance between the inner prism and the outer prism as much as possible up to the limit where the high voltage isolation becomes insufficient. From these deflection devices, a great electrostatic capacity results. This does not present a disadvantage for the use of this capacity in television because these deflection plates are actuated by the charging and discharging of a capacity.
It is also possible to replace these external capacities partially or completely by capacities
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interior of these deflection plates. The acceleration or retardation components are distributed uniformly over the entire cross section of the cathode rays. Symmetrical patterns are not more important because the electric field in the deflection prisms is completely uniform. The sensitivity of the deflection is simply a function of the tension of the inner prism. By the system of electro-optical prisms 4 and 5 (fig. 10), we obtain a deviation in one direction. The second transverse deviation relative to the first is made by a second system of electro-optical prisms 4a and 5a.
It is obvious that a system of these electro-optical prisms can be replaced by a pair of plates or by a magnetic field.
FIG. 11 shows an improvement in electro-optical prisms, in which several prisms form a system making it possible to add or combine the effects of each prism. The characteristic and sensitivity of the prisms can be corrected for the deflection; For example, the four prisms 41, 42, 43 and 44 have the same potential as the anode 3, while the prisms 51 and 52 have a common potential and the prism 53 is controlled by a special potential. We can of course distribute the prisms in another way; it is also possible to change the shape of the prisms by making them planar or curved as in optics.
An example is shown in figure 12, where two wire mesh plates 4 and 5 are used. The first outer plate 4 serves as a chamber for the second plate 5. This plate system is mounted obliquely on the beam.
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jectory of the cathode rays. If the plates 4 and 5 are thick, a substantial displacement of the cathode rays parallel to the axis of the cathode ray tube can be obtained, which may be of interest in special cases.
Figure 13 shows the improvement of the electro-optical prism system for simultaneous deflection in two directions having a small footprint. This result is obtained by interposing two prismatic layers 4a and 5a inside the free space between the other two prismatic layers 4 and 5. As a result, the trajectory of the cathode rays becomes shorter than that of the two separate systems of electro-optical prisms of figure 10.
We know that the electronic rays which pass through an electro-optical system made of a grid or metallic mesh are more or less dispersed. To avoid this drawback, the distances between the metal wires of the network are provided as large as possible with respect to the thickness of the wire itself.
According to the invention, the dispersion can be further reduced by using a wire mesh consisting of parallel threads without knots and without crossing.
To suppress the effects of a unilaterally deformed electric field, two wire screens are used located at a small distance from each other. The parallel threads of one fabric are crossed with respect to the parallel threads of the other fabric as shown in Figure 14.
Thus the number of wires causing the scattering of electrons is twice less.
This method of constructing electro-optical wire mesh systems can be applied to all embodiments of prisms or electronic lenses.
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All of these special static deflection system devices can be put together or in various combinations depending on the practical requirement.