<Desc/Clms Page number 1>
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
<Desc/Clms Page number 2>
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.
<Desc/Clms Page number 3>
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
<Desc/Clms Page number 4>
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
<Desc/Clms Page number 5>
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-
<Desc/Clms Page number 6>
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
<Desc/Clms Page number 7>
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-
<Desc/Clms Page number 8>
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
<Desc/Clms Page number 9>
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
<Desc/Clms Page number 10>
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.
<Desc/Clms Page number 11>
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
<Desc/Clms Page number 12>
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-
<Desc/Clms Page number 13>
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.
<Desc/Clms Page number 14>
Tous ces dispositifs spéciaux de systèmes statiques de déviation peuvent être réunis ensemble ou en diverses combinaisons selon l'exigence de la pratique.