BE416257A - - Google Patents

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BE416257A
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/58Arrangements for focusing or reflecting ray or beam
    • H01J29/62Electrostatic lenses
    • H01J29/622Electrostatic lenses producing fields exhibiting symmetry of revolution
    • H01J29/624Electrostatic lenses producing fields exhibiting symmetry of revolution co-operating with or closely associated to an electron gun

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  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Description


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  DISPOSITIF EIECTRONIQUE-OPTIQUE 
On sait que le problème de la production d'un point d'image le plus petit et le plus lumineux possible - tel qu'il se pose dans la technique de la télévision et pour la   construc-   tion d'oscillographes - est soluble par la reproduction, sur un écran lumineux, d'une surface cathodique d'une grandeur définie ou d'une ouverture d'un diaphragme Interposé à l'aide d'une lentille électrique ou magnétique.

   Il est connu que la grandeur du point est déterminée premièrement par la loi élémentaire des distances et deuxièmement par le rapport des vitesses respectivement par la racine du rapport des tensions qui accélèrent les électrons dans les espaces de l'objet respect!vement de   .l'image.   Tous lesdispositifs proposés jusqu'à présent étalent conçus de sorte que les électrons parcouraient la totalité de l'espace de l'objet, à une vitesse toujours constante du diaphragme jusqu'à la première lentille de reproduction.

   Un élément tubulaire métallique est presque toujours prévu dans les   dispositifs   de ce genre à l'endroit de la   premiè-   re lentille et relié par une connexion métallique au diaphragme, En se servant d'une lentille électrostatique ce tube possède une tension inférieure à celle de la deuxième électrode de la lentille. Cette deuxième électrode sert dans le, plupart des cas de dernière anode, 

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Un dispositif de ce genre permet d'exploiter d'une façon efficace la relation des tensions connue. 



   S=b1 1s/1b eb/ea afin de déterminer la grandeur du point d'image s. parce que les tensions au diaphragme et à l'intérieur du tube sont   tou-   jours inférieures à la tension derrière l'anode. 



   Dans la   formule   précitée s respectivement b1 signifient les diamètres du point d'image respectivement de l'objet de la reproduction, celui-ci étant . titre d'exemple l'ouverture d'un diaphragme - 1s respectivement lb sont les distances entre la lentille d'une part et l'écran respectivement ? l'objet de reproduction, d'autre part et eb respectivement ea sont les potentiels des rayons, par rapport au potentiel de la cathode, à l'endroit de l'objet de reproduction respectivement de l'écran. 



   La figure 1 représente un tube classique de télévision de ce genre. Le diaphragme 1 forme couvercle d'un tube 2. Celui-ci se trouve sur un potentiel inférieur à celui de l'anode 3. La distance entre l'anode et l'écran 4 est de la longueur précitée ls et la distance de l'amede au diaphragme est de la langueur lbe L'anode est reliée à la pleine tension de la batterie 5,   c'est-à-dire   à la tension ea tandis que le tube n'est connecté qu'à une tension partielle eb par rapport à la cathode 6. 



     L'invention   a pour objet d'obtenir un point d'image encore plus petit qu'il ne résulte de l'équation précitée et cela sans que les longueurs 1 suivant la figure 1 aient besoin d'ê tre augmentées. La Société demanderesse est arrivée à cette fin par les considérations suivantes:

  
Il est supposé   qd'un   électron se trouvant dans l'ouverture du diaphragme 1 possède une direction de vitesse v qui s'écarte de la direction de   l'axe.   Cette vitesse v se di- 

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 vise en une axiale xv et en une transversale vy L'invention se base sur l'idée de n'exercer aucun effet sur vy,   c'est-à-   dire sur la vitesse transversale, mais de maintenir par con- tre la vitesse vx jusqu'à l'arrivée à la lentille, aussi bas- se que possible de sorte que les électrons mettent beaucoup de temps pour parvenir jusqu'à la lentille et, par suite, d'aug- menter considérablement la vitesse vx à l'intérieur de la lenti- le.

   L'idéal, qui n'est pas complètement réalisé par la forme d'exécution décrite ci-après, maïs vers lequel on a tendu, est représenté dans la figure 2, Cette figure montre une len- tille courte   n'inf luençant   en soi les électrons que dans la direction y, soit dans la direction transversale et qui repré- sente la force de réfraction nécessairel Une forme cons tructi- ve de cette lentille a déjà été décrite par la Société de- manderesse dans le brevet anglais 442.511, figures 3,4 et 5. 



  Le lentille se compose de deux disques-couvercles 7 et 8, qui se trouvent sur un même potentiel. Un cylindre 9, possédant   un   potentiel positif bas, est place entre ces deux disques- couvercles. Un rayon cathodique, qui pénètre dans cette len- tille n'est ni accéléré ni ralenti, mais seulement réfracté. 



  Afin de compréhension de la demande de brevet, il faut se figurer, en combinaison avec la lentille, une couche électri- que double   10,Il   qui possède la faculté d'exercer son effet accé- lérateur sur les électrons, exclusivement dans la direction x donc dans la direction longitudinale, mais qui ne possède aucu-
11 nes forces de réfraction, L'armature de la couche double est par conséquent reliée à la plaque   7;   l'armature 10 se trouve sur une tension plus basse. L'ensemble est à   considé-   rer comme petit par rapport aux dimensions du tube et à la distance de l'écran.

   Dès qu'un électron parvient au point 12 à la petite vitesse vx et qu'il est arrivé du lieu du   diaphrag-   me 1, la couche 10/11 produit tout d'abord une accélération 

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 de la composante x exclusivement, en portant sa vitesse à la valeur vxLa composante y, Ty, ne subit pas l'influence dela couche double. Or, le parallélogramme des vitesses   12-13-14   est transformé, lers du passage à travers la couche double 10/ 11 en un parallélogramme 12-15-16.

   En prolongeant la diagonale 12/16 vers   l'arrière,   on obtient un   nouveau   lieu d'origine apparent i, des électrons , qui semble être plus loin en arrière que 1 de la lentille du montant du rapport Vx:vx
La loi des distances est donc rectifiée du rapport du facteur des vitesses et en même temps se trouve   expliqué   par quel phénomène se produit la réduction   électronique-optique   au-delà de la loi électronique-optique élémentaire. 



   D'après le s explications qui précèdent, la Société demanderesse considère les dispositions suivantes comme objet de l'invention
1) des systèmes électroniques-optiques dans le soucis le électrons traversent le diaphragme à une vitesse aussi petite que possible et mettent un temps le plus long possible pour   atteindre   la lentille tout en   conservant   cette vitesse autant que possible réduite jusqu'à leur arrivée à la hextilles   princi-   pale
2) Des sytèmes présentant la faculté précitée comprenant une lentille principale laquelle attribue aux électrons   une.   accélération ultérieure aussi forte que possible de sorte qu'ils parcourent l'espace jusqu'à l'écran avec une vitesse considérablement augmentée. 



   Quelques méthodes de la réalisation de ces conditions physiques sont décrites dans ce qui suit:
Montage Isolé du diaphragme: la Figure 3 représente encore une fois le tube suivant la figure 1 mais avec la différence que le diaphragme 1 est Isolé par rapport au tube 2. Il est par conséquent possible d'attribuer au diaphragme l une 

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 tension encore inférieure à celle du tube 2. La batterie anodique   est, à cet effet, divisée en deux parties. La prise supérieure du potentiomètre 17 est reliée au tube 2 etune tension encore plus basse de   17   est reliée au diaphragme l.

   En outre, afin de ne pas accélérer trop tôt les électrodes, mais de les maintenir le plus longtemps possible à leur vitesse minimum, on dispose, suivant l'invention, une distance 18 entre le bord du tube 2 et le diaphragme 1, aussi petite que possible. 



   La paroi,en verre 19 du tube - à considérer   d'ail-   leurs comme étant éloignée des points Intéressés du faisceau des rayons à la distance infinie peut être reliée afin   d'évi-   ter des perturbât ons   électro-statiques,   à un potentiel déterminé, par exemple au potentiel du diaphragme 1. Il est essentiel que les diamètres de l'élément tubulaire 2 et du col du tube de télévision, c'est-à-dire toutes les dimensions transversales soient grands par rapport à l'épaisseur du faisceau des rayons de sorte que les lignes potentielles représentent des disques plans pour le rayon.

   Dans ces conditions, les électrons effectuent la première partie de leur parcours d'une façon rectiligne   avecles   directions de vitesse, qu'ils possé-   daient   dans l'ouverture du diaphragme, Afin d'obtenir à l'intérieur du tube-accélérateur 2 des plans, savoir des surfaces de potentiels   non-courbés   ni bombés, on peut encore se servir d'un autre procédé, déjà décrit par la Société demanderesse dans le brevet anglais   421.050:   le tube est construit non pas en métal mais en une couche de résistance d'une faible conductivité. Ses deux sections-terminus sont reliées aux deux tensicns 1 et 2. Les potentiels des parois forment dans ce cas, une fonction à progression rectiligne. Il en est de mê me pour l'intérieur du tube.

   Etant donné qu'aucuns gradiens de potentiel transversaux ne se présentent, nulles forces de réfraction ne s'exercent, dans ce cas non plus, sur des électrons 

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 qui pénètrent dans une tube à résistance de ce genre avec une direction de début Inclinée. Voici précisément l'état idéal recherché, tel qu'il se dégage de   l'idée   générale de l'invention.

     Les{rayons   cathodiques effectuent à l'intérieur du tube un parcours courbé correspondant exactement   à.   la parabole de chute de la projection   oblique.   Par ce procédé, oh obtient un agrandissement apparent de l'ampleur de l'objet et, de ce fait, l'effet réducteur désiré sur le peint   d'image   et cela, dans une ne sure d'autant plus forte que le potentiel   d'entrée µ   1 est plus   bas*   Entretemps, il a été constaté qu'un tube de ce genre construit avec un métariel homogène de résistance peut être remplacé dans la pratique également, par une vis de ré-   slstance   d'un pas serré.

   Ce procédé est Identique, en ce qui concerne son effet, au procédé de construction décrit dans la demande de brevet antérieure et la Sociétéen demande également la propriété industrielle en combinaison avec l'optique électronique suivant   l'invention,,  
La réalisation du procédé du diaphragme 1 à basse tension additionnelle trouve bientô t sa limite pratique.

   Bien qu'il soit absolument facile de rapetisser une ouverture du diaphragme très grande et de produire, de ce fait, un petit point lumineux net sur l'écran 4 - une tension pouvant être insérée, pour l'espace de   l'objet,   dans l'équation de   reproduc-   tion plus basse que dans le cas d'un tube suivant la fig, 1 des difficultés se présentent pour obtenir, de la cathode 6, l'émission d'un courant électronique assez fort, lers d'une tension additionnelle aussi basse du diaphragme 1. Afin de remédier à cet Inconvénient, on propose   l'Insertions,   suivant l'Invention, d'un système de grille écran spécial entre la cathode 6 et le diaphragme 1. Or, tout d'abord, il est nécessaire de disposer une grille de protection 21 entre la cathode 6 et le diaphragme 1.

   Une grille de contrôle 20, sous forme d'un 

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 diaphragme à trou   peut %   tre disposée également devant la cathode   6,.   Il n'y a aucun Inconvénient que la grille de proteotion 21 possède un potentiel supérieur à celui du   diaphrag-   me 1, Il est par conséquent po   ssible   de faire émettre à la cathode un courant électronique très puissant, Ce courant électronique subit une concentration préalable à l'aide d'un cylindre de concentration 22. 22 doit se trouver, à cette fin, sur une tension plus basse que 21.

   Cette tension peut être ajustée avec précision, soit par la prise 33 d'un potentionmètre, soit qu'on puisse se dispenser d'une prise de potentiomètre de ce genre et relier le cylindre 22 directement au diaphragme 21 en effectuant le réglage de la distance focale à l'aide d'un réglage géométrique de la longueur, respectivement du rapport diamètre: longueur du cylindre 22, La disposition de 22 et de 1 produit alors l'effet d'une lentille de retardement concentrant les électrons.et les ralentissant simultanément.

   On parvient, par ce procédé, à faire pénétrer le courant électroNique par une ouverture de diaphragme 1   avecun   bon rendement au point de vue intensité de courant et à une vitesse réduite et à tirer de la cathode 6 de fortes Intensités de courant,
La Société demanderesse a réussi la mise en service   d'un   tube de ce genre dont la   tension.de   l'anode 3 par rapport à la cathode était égale à 2000 Volts, la tension du tube 2 égale à 800 Volts et la tension au diaphragme 1 égale à 100 Volts seulement.

   La grille protectrice 21 possédait une tension de 250 Volts et n'était disposée qu'à la distance de 2mm. seulement d'une cathode d'une surface émettante de 1/2 mm. de diamètre seulement, cette dernière étant en mesure de fournir uncourant de 1/2 milliampère environ à cette tension additionnelle et avec une grille de contre le 20 reliée à la cathode. 



  Le cylindre de concentration 22 avait une longueur de 3 mm. et un diamètre de 5 mm. Il pouvait, étant donné les   dimensions   

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 imdiquées.ê tre posé directement sur le diaphragme 1 afin de chasser à travers le diaphragme de 100 Volts, lors des ten- sions additionnelles précitées et lers d'une distance 21/1 de 1 cm.   environ*   les électrons de 250   Vêtis   presque sans per- tes.

   L'ouverture carrée du diaphragme étant de lmm. apparais- sait sur l'écran lumineux avec une grandeur de 2   mm,:   lors d'un rapport   ls:lb   =6:1 Il a donc été posable de réduire un agrandissement d'une distance sextuple à un agrandissement ef-   fectif   double, ce qui est conforme à la supposition, que les électrons aient parcouru l'espace entre 1 et 3 à une vitesse un peu supérieure à 100 Volts, car le facteur de la réduction des    tensions, dans ce cas, est égal è100/2000 1/4,5 environ, A 2000 4,5   ceci correspond une vitesse moyenne de 200 Volts environ.

   Si le diaphragme 1 avait été relié au tube 2 de la façon indiquée dans la figure   1,   le facteur de réduction n'aurait été que    de 800/2000 1/1.6 et en aurait observé un point d'image de 3 1/2 2000 1.6   mm. environ sur   l'écran,   ce qui s'est effectivement produit. 



  Le tube d'essai de télévision présentait une distance 18 entre le diaphragme 1 et l'arête du tube 2, de 1/3 de la langueur du tube de 60 mm, et l'observation d'une telle distance s'est réTélée appropriée. 



   D'autres méthodes également paraissent   passibles   afin de réaliser l'idée de base de l'invention expliquée dans la figure 2, c'est-à-dire ne pas exercer d'effets sur le rayon électronique dans la direction transversale et de l'accélé- rer dans la direction longitudinale, Dans ce cas, il est avantageux que l'accélération ne soit effectuée qu'immédiate- ment ayant la lentille afin d'arriver à celle-ci   avecune   dis- tance axiale aussi grande que   pessible.   



   Le tube précité construit en matière de résistance peut, bien entendu,   être   combiné avec le système de la grille- écran, dans l'espace précédant le diaphragme qu'on   Tient   de 

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 décrire. En outre, un tube dont les sections transversales présentent des diamètres grands par rapport aux dimensions du faisceau des rayons, de sorte que les potentiels de la paroi n'entrent pas en   14gne   de compte et qu'on.puisse supposer que le champ effectuant l'amccélération entre le diaphragme et la lentille ne possède pas de composantes transversales mais soit homogène dans la direction des rayons - peut, en principe, ê tre considéré comme équivalent au tube en matière de résistance dé- crit ci-dessus. 



   Ce procédé du diaphragme à trou d'une tension basse - le diaphragme à basse tension - n'est pas limité afin de re- production, à l'emploi d'une lentille   électrostatique .   L'ef- fet réducteur du diaphragme à basse tension s'exerce - suivant le schéma représenté dans la figure 2 dans tous les cas où une couche électrique double provoque une accélération ulté- rieure avant l'entrée des électrons dans le système de la len- tille. Il est donc possible, suivant l'invention, de   produi-   re la force de réfraction à l'aide d'une bobine magnétique tandis que l'accélération ultérieure s'effectue moyennant une couche électrique double 10/11 à l'endroit de la bobine magnétique.

   Il est difficile de produire une accélération purement axiale lors de la disposition de deux grands diaphrag- mes placés étroitement l'un à coté de l'autre - sans que se pro-   duisent   simultanément des effets transversaux perturbateurs   c'est-à-dire   des effets de lentille. Afin de réaliser une ac-   célération   purement longitudinale on est forcé de rendre la distance entre 10 et 11 grande par rapport au diamètre du trou de ces diaphragmes,   c'est-à-dire   de se servir, pour l'accélé- ration d'un tube, utilement un tube de résistance en matière d'une faible conductivité dont les circuits extrêmes sont re- liés aux tensions limites. 



   La figure 4 représente un tube de ce genre à accéléra-   @   

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 tion ultérieure et concentration magnétique. La cathode 6 est commandée par une grille   20   préférablement en ferme d'un disphragme à trou. Des électrodes d'une vitesse constante et d'un nombre aussi grand que possible, sont rendus libres par une grille-écran 21, possédant également de préférence la forme d'un diaphragme à trou. Ce courant électronique est concentré sur un diaphragme 1, à l'aide du cylindre 22, faisant effet de condensateur et grâce à la tension additionnelle négatiTe du cylindre par rapport au rayon.

   Le diaphragme se   trouve,   conformément à   l'invention,   sur une tension très basse voisine du potentiel de la cathode, contre laquelle les électrons dans l'espace précédent sont obligés de s'élancer. 



  L'arête d'entrée   d'un   élément tubulaire 2, en matière re ré-   sistance   à conductivité faible, est reliée au diaphragme; la fin de l'élément tubulaire peut, dans ce cas, être réunie di-   rectement   al'anede 3.   Lesurfaces   potentielles ferment,, dans   @   le cas représenté par la figure 4 des disques plats   plan-parallè-   les. L'accélération s'exerce sur la   direction   x exclusivement, Les mouvements dans la direction y s'effectuent sans   Influen-   ce de sorte qu'une parabole de projection   eblique   soit décrite.

   Une courte bebine magnétique, le cas échéant blindée 23, est disposée au-dessus de l'extrê mité 3 du tube ; la bobine 23 fournit la force de réfraction transversale en vue d*effectuer la reproduction des électrons sur l'écran 4, Cette   repra-     duction   est de   nouveau   sujette à la   Ici:  
4=1. 13.4/12.3 $e1/e3 (Les index employés dans cette formule correspondent aux chiffres Indicateurs de la figure 4.) Les tensions additionnelles appropriées d'un tube de ce genre sont inscrites dans la figure 4 à côté des électrodes: la cathode 6 = 0; la grille de commande 20 = faiblement   négative   jusqu'à zéro; la grille-écran 21= 

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 300 Volts environ;

   le cylindre de concentration 22 = faiblement positif de zéro jusqu'à 100 Volts suivant la longueur et le diamètre ; le diaphragme 1 =   100   Volts, Lors des tensions du diaphragme encore plus la sses, de forts effets de rélexien se font   parfois   sentir qui empêchent, dans lessystèmes suivant l'invention. une réduction poussée trop loin; - l'anode 3 = 2000 à 5000 Volts et davantage. La conductivité du tube 2 doit être assez grande pour que le courant traversant le tube dépasse le courant'maximum des rayons d'un ordre de grandeur environ. La paroi du récipient peut être constituée par une armature 24 reliée à l'anode et se trouvant sur le même potentiel que cette dernière.

Claims (1)

  1. R E S U M E ------------- L'invention a pour objet un tube à rayons cathodiques produisant des points d'image moyennant reproduction d'un diaphragme caractérisé par les points suivants pouvant être pris séparément ou en combinaison.
    1) Le diaphragme se trouve sur un potentiel à peine supérieur à celui de la cathode ( à titre d'exemple de 100 Volts lors d'une tension de l'anode de 2.000 Volts) et une électrode se trouvant sur un potentiel supérieur à celui du diaphragme, est disposée entre la cathode et le diaphragme en vue de libérer l'émission cathodique nécessaire pour que les électrons subissent un fort freinage.
    2) L'accélération des électrons s'effectue seulement après que ceux-ci ont traversé un parcours assez prolongé dans un espace exempt de champ et à la vitesse réduite déterminée par le potentiel du diaphragme . <Desc/Clms Page number 12>
    3) Des dispositions sont prises à la suite desquelle s les électrons conservent autant que possible la basse vitesse déterminée par le potentiel du diaphragme jusqu'à leur arrivée à la lentille principale.
    4) Des moyens sont prévus, par exemple un système de lentille principale exerçait une forte accélération, afin d'attribuer aux électrons dans l'espace avant l'écran lagrande vitesse né- cessaire à la production de la luminosité fluorescente désirée.
    5) Des moyens d'accélération appropriés serrent à la créatien d'un champ d'accélération exerçant son effet sur le rayon dans la direction axiale, de serte que le mouvement transversal des électrons ne subisse aucune Influence tandis que le meuvement longitudinal est accéléré d'une façon homogène sur la to- talité de la section du rayon.
    6) L'accélération ultérieure est effectuée à l'aide d'un élément tubulaire métallique qui ne commence derrière le diaphragme qu'à une distance de l'ordre de grandeur de son diamètre et dont le diamètre est grand partout par rapport au diamètre maximum du faisceau des rayons électroniques.
    7) On se sert d'un tube d'accélération qui présente un potentiel s'accroissant d'unemanière sensiblement régulière dans la direction axiale du tube.
    8) Le tube est com titué par une couche de résistance uniforme.
    9)Le tube d'accélération est subdivisé daes la direction de la chute de tension de sorte, toutefo is. que deux parties du tube se succédant soient chaque fois reliées entre elles par une connexion conductive. <Desc/Clms Page number 13>
    10) Un système d'accélération et de concentration est disposé entre la cathode et le diaphragme .
    11) Une bobine magnétique. glissée sur le tube à rayons cathodiques sert d' optique électronique, 12) La bobine magnétique se trouve sur l'anode du tube à rayons cathodiques, 13) Le pô le d*entrée du tube accélérateur est relié à une tension proche de la cathode et le pôle de sortie du diaphrag me est relié à l'anode* 14) L'intensité du courant électronique est sujette à la commande avant son entrée dans le diaphragme à basse tension.
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