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"PERFECTIONNEMENTS AUX APPAREIL DE REPRODUCTION D'IMAGES DE TELEVISION*
Faisant l'objet de trois premières demandes de brevet (Provisional) déposées en GRANDE-BRETAGNE:, les 15 avril 1937 (N 10.744), 14 mai 1937 (N 13.690), et 25 août 1937 (N 23.299) - (Complète déposée le 8 mars 1938) - aux noms de la Société dite: MARCONI'S WIRELESS TELEGRAPH Cy. Ltd. et Monsieur Leonard Morris MYERS, dont la susdite Société est l'ayant-droit.
La présente invention se rapporte aux appareils de reproduction pour télévision et a pour objet d'établir un appareil de reproduction de télévision perfectionné, pouvant donner des imagea de grande intensité lumineuse, convenant pour la.projection. Jusqu'à présent, il était très difficile d'obtenir, à la reproduction,
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des images de télévision d'une brillance suffisante pour la pro- jection. la forme habituelle du tube à. rayons cathodiquea, dans lequel s'effectue la reconstitution des images à la reproduction, par exploration d'un écran fluorescent, impose des limites étroites à l'intensité lumineuse qu'on peut obtenir de l'écran fluorescent.
La présente invention vise à supprimer les limites d'intensité lumineuse inhérentes à la forme habituelle du tube reproducteur à rayons cathodiques, en établissant un reproducteur d'une forme améliorée, du type dans lequel les images reproduites sont obtenues non pas par un effet de fluorescence, à l'aide d'un écran fluorescent, mais par le chauffage, jusqu'à incandescence, d'une électrode de reconstitution d'images, ce qui permet d'obtenir des images dues à la lumière que provoque l'échauffement.
Suivant la présente invention, un tube reproducteur d'images à rayons cathodiques, pourvue d'un écran qui sert à la reproduction des images sous l'effet de la lumière due à l'échauffement, est caractérisé: en ce que cet échauffement est obtenu,au moins partiellement, par le bombardement électronique effectué par une électrode d'émission thermionique, qui est elle-même chauffée afin de provoquer cette émission, ce dernier chauffage étant assuré, partiellement au moins, par un rayon cathodique explorateur qui bombarde, et par conséquent chauffe, la dite électrode d'émission thermionique.
Par conséquent, dans la réalisation pratique de l'invention, l'électrode d'émission thermionique, qui sera appelée dans la suite "cathode secondaire- est explorée par un rayon cathodique modulé par les signaux d'images et qui crée un échauffement local (s'ajoutant de préférence au chauffage préalable général) en fonction de la modulation, ainsi qu'une augmentation de température de la cathode secondaire, et produit, par conséquent, à chaque point distinct de la surface de cette dernière, une émission thermionique déterminée par le clair ou
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l'obscur du point correspondant du sujet transmis...
Les électrons qui sont ainsi émis thermioniquement se dirigent vers, et sont concentrés sur l'écran final (qui peut être appelé une "anode incandescente") de reproduction de l'image, de façon à chauffer cet écran, de manière correspondante et à produire ainsi l'image finale. La modulation du rayon cathodique peut se faire suivant toute méthode connue, bien que la modulation d'intensité soit préf érable.
L'invention est représentée dans les dessins annexés.
La Fig. 1 représente schématiquement un mode de réalisation d'un tube à rayons cathodiquea pour la. reproduction de la télévision, qui comporta l'objet de la, présente invention; ce tube présente une enveloppe comportant deux cols 1, 2 et une partie bulbeuse ou ampoule- centrale 3 dont le diamètre est au moins égal à quatre fois celui de l'anode ou écran final sur lequel les images doivent être reproduites; la partie bulbeuse ou sphérique est faite en verre "PYREX" ou en un verre résistant similaire.
Dans le col 1 se trouve un canon électronique 4, de n'importe quelle forme connue, auquel sont adjoints les dispositifs pour la déflection du rayon dans deux sens perpendiculaires l'un à l'autre, ces dispositifs étant constitués par des enroulements déviatoires perpendiculaires entre eux. Pour simplifier le dessin, ces enroulements ont été représentés simplement par les rectangles 5, mais il doit être entendu que le tube comporte, de la manière bien connus, deux enroulements perpendiculaires entra eux pour les déviations de ligne et de champ d'image respectivement.
Le canon comprend les électrodes de commande usuelles grâse auxquelles l'intensité du rayon varie en fonction des signaux d'images; un enroulement 6 entouré d'un court blindage sert à concentrer magnétiquement le rayon. Lorsqua le rayon pénètre dans le ballon 3, son parcours est courbé circulairement (ainsi qu'il
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est indiqué) par un champ magnétique créé par une paire d'enroulements (dont l'un seulement, 7, est représenté) de telle façon qu'il entre dans le col 2 et explore une cathode secondaire 8, capable d'émission thermionique, qui est montée dans le dit col 2.
Cette cathode 8, dont la réalisation préférée sera décrite plus loin, est soumise à un échauffement général au moyen d'une source 9 et, en outre, à un échauffement localisé supplémentaire dû au bombardement par le rayon cathodique; étant donné que la valeur instantanée de l'émission thermionique depuis un point quelconque de cette cathode, dépend de la température instantanée de ce point, il se produit, pour ainsi dire, une *image d'émission thermionique- du sujet transmis. Les électrons émis thermioniquement par la cathode secondaire 8 sont "extraits* sous l'action d'une électrode positive appropriée 10 qui fait partie d'un système électronique-optique 10, 11, et, après avoir pénétré dans le ballon suivant des trajectoires courbes, comme indiqué au dessin, viennent frapper l'anode incandescente 12.
Un enroulement 13 sert à concentrer le flux électronique.
On peut constater qua, dans la lampa qui vient d'être décrite d'une manière générale, le rayon cathodique d'exploration provenant du canon 4 fonne ce qu'on peut appeler une -image da tempéra- ture" sur la cathode secondaire 8, et que celle-ci produit à son tour une "image d'émission thermionique", partant de laquelle on obtient l'image lumineuse finale sur l'anode incandescente 12.
14 est un système de lentilles pour la projection- optique, sur un écran de vision (non représenté),des images, formées sur l'anode 12.
Dans un exemple pratique - auquel l'invention n'est cependant pas limitée - le canon électronique peut être du type à potentiel élevé et à courant électronique de grande intensité, la cathode se trouvant à peu près à -30.000 volta et l'électrode
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qui en est la plus proche (le cylindre de Wehnelt) à -20.000 volts environ par rapport à la tension de la cathode secondaire environ.
8. La puissance peut être de 40 à 60 watts/lA cathode intermé- diaire 8 est mise à la masser L'anode finale ou écran, qui sera réalisé de préférence de la façon décrite plua loin, peut être maintenu à + 5.000 volts environ par rapport à la cathode secon- daire 8. L'électrode 11 est mise à la masse, et l'électroda 10 peut être maintenue à + 2.000 volts par rapport à l'électrode 11.
On décrira maintenant un mode de réalisation préféré de l'anode finale ou écran incandescent 12. Comme on le conçoit, une bonne définition exige ici que l'augmentation de température soit étroitement localisée et que le gradient de la température soit suffisamment élevé pour que la zone d'échauffement (jusqu'à l'incandescence) ne dépasse pas la moitié environ de la largeur d'une ligne du réseau.
Pour remplir ces exigences, le matériau à porter à l'incandescence ne doit permettre qu'une conduction lente de la chaleur en partant d'un point échauffé localement; cela, à son tour, exige que (Matériau soit très mince. Jusqu'à présent, il était très malaisé, sinon impossible, de construire un écran du type à incandescence, qui soit suffisamment mince pour satisfaire à ces exigences difficiles; une particularité importante de l'invention réside précisément en la solution de ce problème et en l'obtention, par conséquent, de résultats meilleurs au point de vue fidélité et définition, grâce à la prévision d'un écran incandescent comportant une mince couche de noir de fumée sous un filmprotecteur superficiel en tungstène ou autre matériau approprié, finement divisé.
D'une façon plus détaillée, une méthode de réalisation de l'écran 12 est la sui- vante : une feuille de nickel ou d'un autre conducteur approprié est tout d'abord recouverte d'un mince dépôt de noir de fumée sous la forme d'un film dont l'épaisseur est à peu près égale
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à 0,004". Ce revêtement peut être effectué convenablement en fumant le métal avec une bougie. la. poudre de tungstène finement divisée est ensuite déposée, sur la surface du film de noir de fumée, par secouage à travers un ou plusieurs tamis à mailles fines. Lorsque le tamis est suffisamment fin, les particules de tungstène viennent adhérer à la surface du noir de fumée, de telle façon que le film de surface ne se détériore pas, même en cas d'agitation violente.
Le support métallique, avec sa couche de noir de fumée et son film protecteur en tungstène finement divisé, est alors monté dans l'enveloppe du tube et est soumis à un dégazage aussi poussé que possible. Par suite de la faible conductibilité thermique de l'écran de noir de fumée, ce dégazage ne peut être effectué convenablement par la méthode habituelle qui emploie le chauffage par des courants vagabonds; aussi, insèret-on dans le tube un filament destiné à opérer ce dégazage. Ce filament (non représenté) peut consister en un brin de fil de tungstène de longueur appropriée ayant une épaisseur approximative de 0,001*, et s'étend jusqu'à un centimètre environ en avant de l'écran ; ce dernier est dégazé en l'utilisant comme l'anode d'une diode dont la cathode est constituée par le filament.
L'écran en noir de fumée doit recevoir environ 100 watts par centimètre carré, pour être chauffé à une température égale, voire supérieure, à la température de service maximum qu'il peut atteindre lors de son fonctionnement ultérieur. Lorsque le dégazage est fini, le filament peut être brûlé si on le désire; toutefois, s'il est laissé en place, il n'affectera pas l'image d'une manière appréciable, étant donné que sa largeur est beaucoup moindre que la largeur normale d'une ligne de balayaga dans la reproduction de l'image.
La conductibilité thermique du noir de fumée est très faible par rapport à celle du tantale, du tungstène ou du molybdène ;
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est inférieure à 1/10.000 (ce qui est de l'ordre de 10-5 calories/cm degré seconde). On a déterminé qu'un mince film de noir de fumée d'une épaisseur égale ou inférieure à 0,004", déposé sur une plaque de métal (nickel ou tantale par exemple), ne donne pas lieu à une conduction appréciable de la chaleur lorsqu'on applique à la plaque une température de 2000 C.
De plus, avec un écran 12 réalisé de la façon qui vient d'être décrite-,, on peut obtenir sur la surface une ligne de balayage de l'image d'une brillance correspondant à réchauffement à blanc, avec une très faible pénétration de la chaleur jusqu'au support métallique et avec une "dispersion" minime de la chaleur.
Le film protecteur en tungstène ou autre métal approprié, finement divisé, sert à éviter l'évaporation du noir de fumée pendant le fonctionnement, en considérant le fait que, sous un vide poussée le noir de fumée s'évapore à des températures supérieures à 2000 C. environ.
En ce. qui concerne la cathode secondaire 8, on remarquera que chaque point de l'image de température' qui s'y produit persiste à une température élevée bien que décroissante, pendant un temps appréciable (qui doit naturellement être inférieur à la période déterminée par la fréquence da la succession d'images.) après que le rayon cathodique de balayage,ayant provoqué l'augmentation de température en ce point, ait passé. Par conséquent, il y a lieu de veiller à réduire la transmission: ou "dispersion" de la chaleur d'un point à un autre de la cathode secondaire 8, de façon que cette dispersion de chaleur ne soit pas de nature à détruire les détails.
Un mode d'exécution préféré de la cathode secondaire 8 est réalisé de la façon suivante : on utilise une pellicule de nickel (ou d'un autre métal approprié se prêtant au fonctionnement dans le vide), chauffée indépendamment et ayant une surface lé- gèrement supérieure à celle de "l'image électronique" qu'elle
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doifaire apparaître, et l'on recouvre cette pellicule, sur une épaisseur de 100 microns environ, d'un mélange de carbonates. de baryum et de strontium, ce revêtement étant apporté du côté qui doit être bombardé par le canon 4. Grâce à ce recouvrement, la surface bombardée de la cathode peut, lors du fonctionnement proprement dit, avoir une température dépassant de 100 degrés environ celle du support en nickel.
Les carbonates sont ensuite réduits à l'état d'oxydesen chauffant durant un court moment à 950 C. environ, selon la technique connue. Après activation du revêtement de la cathoda, celle-ci est prête à être employée. Lors du fonctionnement, le revêtement est porté à 800 C. environ par le support en nickel chauffé indépendamment, les variations locales de température (en vue de faire apparaître "l'image électronique") en partant de cette valeur,étant créées par la bombardement dû au rayon cathodique modulé par l'image. Un mode de construction préféré de la cathode secondaire 8 à chauffàgendépendant, consiste en une grille de chauffage en fil de tungstène, serrée entre deux minces plaques en nickel et isolée de celles-ci par des disques en mica.
La Fig. 2 représente la grille da chauffage 8a et l'un des disques de mica 8b. La. Fig. 3 représente, en une coupe schématique, le montage de la cathode ; 8a est l'élément de chauffaga; 8b, les disques de mica; 8c, les plaques de nickel (les éléments de fixation ne sont pas représentés); et 8d, le revêtement prévu sur l'une de ces plaques. Une extrémité de la grille de chauffage 8a est connectée à la plaque de nickel recouverte, c'est-à-dire à la cathode proprement dite. Tout cet ensemble est monté à l'intérieur d'une monture annulaire en nickel ou dans une autre monture appropriée (non représentée).
De préférence, et avant que le revêtement 8.1 ne soit déposé, la structure de la cathode est complètement dégazée en la chauffant durant une longue période dans une ampoule séparée; elle est ensuite retirée de cette dernière, recouverte des carbonates de baryum et de strontium et scellée
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dans l'enveloppe avec laquelle elle doit être. utilisée; le revêtement est ensuite réduit à l'état d'oxydes,et finalement activé en utilisant des tensions d'anode de la manière- connue.
Il est possible, bien que non préférable, de constituer la cathode 8 en une feuille métallique d'une épaisseur d'1/10.000 de centimètre, le métal ayant une chaleur spécifique et une densité faibles, comme 0. 'est le cas pour le tungstène, le nickel, le molybdène, le tantale et le palladium. Afin d'assurer l'émission thermionique requise depuis la feuille de métal, la face de cette feuille opposée au canon électronique est recouverta d'une couche sensible au point de vue thermionique, par exemple d'une couche: monomaléculaire de caesium ou da baryum.
Dans le cas d'une cathode secondaire faite d'une feuille de tungstène, cette dernière doit tout d'abord être oxydée, par exemple au moyen d'une décharge dans l'oxygène à une pression de 2 m/m. de mercure environ, jusqu'à ce qua la face de la feuille se recouvre d'une couche d'oxyde métallique d'épaisseur appropriée, ce qui est indiqué par l'examen de la coloration. Du baryum ou du caesium est ensuite déposé sur le film de métal oxydé, en libérant le baryum ou le caesium, suivant le cas, d'un compose approprié tel que l'oxyde de baryum, ou le chlorure de caesium. Une cathade en forme de feuille., établie de cette manière, peut être soumise à un chauffage général direct au moyen d'un courant de chauffage qui la parcourt de façon à. l'amener à une température de 8000 C. environ.
Lorsqu'on utilise une cathode en feuille, celle-ci peut être obtenue par l'êvaporation du tantale ou d'un autre métal en partant d'un corps constitué par ce métal et placé sur un filament, chauffé électriquement, en tungstène ou en un métal similaire. Le métal évaporé est condansé sur un support métallique, de manière à former un dépôt sur celui-ci, ce support métallique étant ensuite éliminé de façon à ne laisser qu'une feuille. Des supports métalliques appropriés
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qui peuvent âtre utilisés dans la fabrication des feuilles de tantale par cette méthode sont, par exemple, le nickel, le zinc et le cuivre, le nickel étant préférable. On décrira maintenant une manière d'appliquer cette méthode pour obtenir la feuille.
On utilise une enveloppe en verre ayant 25 centimètres de longueur environ et comportant, à ces extrémités.des traversées scellées pour courants forts. Un filament rectiligne en tungstène est monté dans cette enveloppe et est relié électriquement à travers les scellements, la connexion se faisant, à l'une des extrémités au moins, par un support de tungstène en zigzag ou par un autre support formant ressort, afin de simplifier les opérations de soufflage du verre. la filament en tungstène peut avoir un diamètre de 20/1000" environ. Une bande de tantale, c'est-à-dire le métal qui doit servir à la formation de la feuille, ayant une largeur de 1 m/m. et une épaisseur de 2/1.000" environ, est enroulée étroitement autour du tungstène, à la manière d'un guipage ou analogue.
Un cylindre de nickel constituant la support métallique sur lequel le tantale doit être déposé, entoure le filament coaxialement et est maintenu d'une manière appropriée par les scellements. En supposant qu'une feuille de 10 cm. carrés soit nécessaire, le cylindre peut avoir un diamètre de 4 cm. environ. le cylindre est supporté et isolé, par exemple par des perles en verre, de façon qu'il ne soit pas parcouru par le courant.
Lorsque le filament de tungstène, avec son revêtement de tantale, et le cylindre, a été mis en place dans l'enveloppe, cette dernière est vidée et l'on fait passer le courant par le filament, de façon à obtenir une température de 2.000 C. environ.
Cette température est maintenue durant une demi-heure environ, afin d'éliminer les gaz occlus ; durant cette opération, l'enveloppe complète peut être cuite dans un four à une température de 400 C. à peu près. Une fois le dégazage fini, on augmente
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graduellement le courant passant par le filament jusqu'à ce que le tungstène soit à. peu près sur le point de fondra, c'est-à-dire jusqu'à ce qu'il atteigne une température de 2800 C. environ.
Bien entendu, cette température est inférieure au point de fusion du tungstène et légèrement en-dessous de celui du tantale. On verra que, pour les chiffres cités ci-dessus, un courant de filament de 30 A environ et une consommation de puissance de l'ordre de 100 watts par pouce de longueur de filament sont nécessaires. la puissance rayonnée est absorbée en grande partie par le cylindre enveloppe de nickel, dont la température augmente, par conséquent, jusqu'à ce qu'il devienne rouge sombre. Le cylindre da nickel protège accessoirement les parois de verre de l'enveloppe et les empêche de s'affaisser.
En coupant de temps en temps le courant du filament, on peut examiner l'aspect que présente l'intérieur du cylindre de nickel.
Lorsqu'une coloration commence d'apparaître sur cette surface intérieure, cela signifie que l'évaporation du tantale est amorcée, et, durant ce stade, le courant du filament doit être commandé avec prudence. La quantité de tantale enveloppant le filament à l'origine est déterminée (en la pesant) de façon à. donner le poids finalement requis pour la feuille. Par conséquent, le processus décrit plus haut est poursuivi jusqu'à ce que tout, ou pratiquement tout le tantale sa soit évaporé du filament. Lorsque le courant du filament est commandé soigneusement, il y a peu de danger que le tungstène s'évapore. On a constaté qu'on peut adopter pratiquament un poids de 20,4milligrammes de tantale par centimètre de longueur du filament.
Lorsque l'évaporation est terminée, on ouvre l'enveloppe, et le cylindre da nickel avec le tantale qui se trouve sur sa face intérieure est retiré, coupé et ensuite développe à plat, de manière à former une feuille. La feuille plate déroulée est alors immergée dans de l'eau à laquelle est ajoutée une quantité suffi-
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sante d'acide nitrique ou sulfurique ou d'un autre acide approprié, en vue d'amorcer une réaction. la solution acide doit être assez faible pour qu'un certain temps soit nécessaire pour la dissolution de la totalité du nickel; par suite du temps assez long que nécessite le processus de dissolution dans cette opération, il est recommandable de ne pas utiliser un cylindre da nickel d'épais- seur trop élevée ; uneépaisseur de d'10.000" est suffisante.
La solution acide employée ne doit pas être forte, car, dans le cas où cette solution serait trop forte, la feuille de tantale pourrait se rompre par suite d'une libération trop violente des gaz par le nickel.
Au lieu d'éliminer le nickel par un procédé chimique comme celui décrit ci-dessus, le cylindre de nickel avec le dépôt de tantale peut être utilisé en tant qu'anode dans une autre enveloppe vidée pourvue d'un filament fournissant une émission électronique. Ce filament est chauffé et l'on obtient une décharge électronique, le dispositif à décharge étant réglé de telle manière que la température de l'anode devienne suffisamment élevée pour faire évaporer le nickel, laissant ainsi la feuille de tantale.
Dans ce procédé, l'anode (nickel- tantale) doit naturellanent être disposée, de telle façon sur ses supports que la feuille de tantale restante soit convenablement supportée lorsque le nickel est évaporé. Ces supports peuvent être les mêmes que ceux qui devront être utilisés en dernier lieu pour soutenir la feuille dans le tube à rayons cathodiques auquel elle est destinée.
Il est recommandable que les supporta soient soudés à la feuille avant que le nickel ne soit éliminé, quelle que soit la méthode employée pour cette élimination. Les supports doivent être établis en fil de tantale ou de molybdène (en tantale de préférence) et la soudure entre les supports et la feuille doit naturellement être faite de manière à maintenir le contact direct entre ces éléments, de façon que l'enlèvement ou la destruction du nickel n'affecte pas les dits supports.
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Il est possible, mais, dans ce cas également, non préférable, de constituer l'anode incandescente finale 12 en une feuille métallique (tungstène, tantale ou molybdène par exemple) faite de la façon décrite ci-dessus et ayant une épaisseur de 1/10.000 de centimètre environ.
On conçoit que la quantité totale de lumière émanant de l'anode incandescente la et, par conséquent utilisable pour la projection, est fortement augmentée par suite de l'effet de retard à l'anode secondaire 8 qui fournit par voie thermionique les électrons de bombardement, c'est-à-dire, en d'autres termes, en raison du fait que l'augmentation de température qui se produit à chaque élément d'image sur la cathode secondaire, subsiste -du- rant un temps appréciable après le passage du faisceau explorateur qui l'a provoquée.
Si on la désire, l'anode incandescente 12 peut également subir un chauffage préalable, soit en y faisant passer un courant, soit en prenant des dispositions pour qu'elle reçoive une composante constante du bombardement électronique produit par la cathode secondaire.
REVENDICATIONS.
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1 - Un tube à rayons cathodiques pour la reproduction d'imagea, comportant un écran qui sert à reproduire des images au moyen de la. lanière due à. l'échauffement, caractérisé en ce que le dit échauffement est obtenu, au moins partiellement, par un bombardement électronique effectua par une électrode à émission thermionique, qui est elle-même chauffée afin de provoquer cette émission, ce dernier échauffement étant produit, au moins partiellement, par un rayon cathodique explorateur qui bombarde et, par .conséquent, chauffe la dite électrode à émission thermionique.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.