Oscillograpbe à rayons cathodiques. La présente invention a pour objet un os cillographe à rayons cathodiques.
On a déjà utilisé divers montages des élec trodes pour oscillographes cathodiques de té lévision en vue de résoudre les problèmes pra tiques suivants: a) obtenir une grande luminosité de l'é cran fluorescent; b) rendre petit et d'un diamètre constant le point bombardé par les rayons catho diques sur l'écran fluorescent; c) obtenir une grande sensibilité de dévia tion proportionnelle aux forces électriques du champ de déviation; d) moduler l'intensité des rayons cathodi ques sans influencer le diamètre du point lu minescent sur l'écran fluorescent; e) obtenir une grande solidité mécanique des électrodes pour que le fonctionnement des électrodes reste invariable après leur montage définitif à l'intérieur du tube cathodique.
On a déjà décrit un dispositif électro- optique utilisant des électrodes percées et pla cées l'une après l'autre sur la trajectoire des rayons cathodiques. Ce dispositif permet d'obtenir une grande luminosité de l'écran fluorescent et de rendre petit le point lumi neux dans les oscillographes cathodiques à vide poussé ou à gaz résiduels.
Les changements du diamètre du spot fluorescent constituent cependant un inconvé- nient, si l'on modifie l'intensité des rayons cathodiques. Pour éviter ces défauts, on peut placer sur la trajectoire des rayons cathodi ques, des diaphragmes appropriés afin que l'image d'un diaphragme soit projetée sur l'é crin fluorescent. Ce procédé permet d'obtenir théoriquement une image invariable. Mais la pratique a montré que cette image n'est pas suffisamment invariable.
La présente invention permet de suppri mer ce défaut jusqu'à une limite dépendant de la nature des lentilles électroniques.
L'oscillographe à rayons cathodiques sui vant l'invention se caractérise en ce qu'il com porte un système électrono-optique dont l'é lectrode de modulation possède les propriétés d'une électrode compensatrice de la position du foyer électronique se trouvant sur l'écran fluorescent, par exemple en produisant deux ou plusieurs champs électrono-optiques diffé rents qui agissent en deux sens opposés.
Le dessin ci-annexé représente, à titre d'exemple, plusieurs formes d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre d'abord une construction d'ampoule d'un genre connu, pour mieux faire comprendre l'invention; Les fig. 2 à 7 montrent des formes d'exé cution de l'invention, donnant la possibilité de rendre l'écran fluorescent d'une grande lu minosité grâce au nouveau dispositif optique électronique, sans grandes pertes d'intensité des rayons cathodiques et permettant d'obte nir un petit diamètre invariable du rayon ca thodique concentré sur l'écran fluorescent; Les fig. 8 et 9 montrent deux autres for mes d'exécution présentant les mêmes caracté ristiques; La fig. 10 concerne enfin une dernière forme d'exécution de l'objet de l'invention.
La fig. 1 montre une ampoule optico- électronique connue qui comporte le tube de verre 1, la cathode incandescente 2 et trois cy lindres de striction 3, 5, 7 d'après Wehnelt, qui sont polarisés par une tension négative, ce qui permet de réduire au minimum l'éner gie du réglage;
4, 6 et 8 sont les plaques d'accélération percées, 9 est l'argenture inté rieure du tube, 10 l'écran fluorescent, 11 le point lumineux produit par l'action des rayons cathodiques concentrés dans un foyer se trouvant dans le plan de l'écran fluores cent, 12 représente le rhéostat de chauffage, 13 la pile de chauffage, 14 la source de haute tension, 15 le potentiomètre, 16 la résistance du cylindre 3, 17 et 18 les résistances des pla ques 4 et 6, 19 et 20 les bornes de circuit re cevant les impulsions de l'image.
Le fonctionnement de ce dispositif est le suivant: Le cylindre 3 module soit la charge de l'espace seule, soit celle-ci en combinaison avec la concentration préalable du rayon ca thodique, produit par la cathode incan descente 2, soit enfin cette dernière seule. On peut ainsi, au lieu du cylindre 3, employer des grilles métalliques d'une forme convena ble. Le deuxième cylindre 5 donne l'image électronique du diaphragme de la plaque 4 sur la deuxième plaque 6 qui permet parfois de limiter le diamètre du rayon cathodique. Le cylindre 7 donne une deuxième image élec tronique sur l'écran fluorescent 10. On peut aussi produire directement une image de la cathode incandescente sur l'écran fluorescent.
Si l'on utilise une petite intensité des rayons cathodiques et un vide poussé, on peut admettre que les lois simples de l'optique géométrique se vérifient, c'est-à-dire que le diamètre des rayons cathodiques, concentrés sur l'écran fluorescent, reste toujours, cons tant. Mais si l'on utilise une grande intensité des rayons cathodiques dans un oscillographe à vide poussé, on observe le changement du diamètre du point lumineux 11. Cet effet est dû en outre à la force électrique répulsive en tre les électrons négatifs à l'intérieur - du rayon cathodique.
Pour éviter cet inconvénient, on a déjà proposé d'appliquer une tension auxiliaire modulée par les implusions d'image à une deuxième électrode de striction provoquant une variation opposée du diamètre du point luminescent 11. Cette méthode est excessive ment compliquée en raison de l'emploi d'un schéma spécial de compensation qui, souvent, dépend en outre également de la fréquence.
La présente invention concerne une dispo sition simple des électrodes corrigeant la va riation du diamètre, sans nécessiter l'utilisa tion d'un schéma spécial.
La fig. 2 montre une forme d'exécution d'ampoule optico-électronique établie suivant l'invention. Les électrodes de striction 3, 5 et 7 du disposition de la fig. 1, possédant une tension négative sont remplacées par une seule électrode négative 3 à champ multi ple, s'étendant sur toute la trajectoire des rayons cathodiques du système électronique, de façon que la striction des rayons cathodi ques soit contrôlée par quelques champs va riables aboutissant à une même électrode né gative de modulation.
La distribution des champs est prévue telle que la variation d'un champ donne un déplacement du foyer en opposition à celui provoqué par un champ supplémentaire. Dans le cas où les valeurs de ce déplacement du foyer par quelques champs variables sont égales et opposées, on obtient l'immobilisation du foyer dans le plan de l'é cran fluorescent. Dans ce cas, les impulsions de modulation ne peuvent modifier ni la po sition du foyer ni le diamètre du point lumi neux 11.
Il est évident que les distances entre les électrodes et les tensions auxiliaires sur les plaques d'accélération 4, 6, 8 et 21 sont choi sies en étant, par exemple, déterminées par les résistances 17, 18 et 22, de manière à compen ser la variation du diamètre du rayon catho dique sur l'écran fluorescent. On peut aussi faire varier la position de chaque branche ment sur le potentiomètre en rendant la ten sion positive ou négative par rapport à la ca thode 2.
L'une au moins des plaques, par exemple la plaque 4, peut être remplacée par une couche double électro-optique ayant un grand indice de réfraction. Dans ce cas, on monte la plaque auxiliaire 24, par exemple au voisinage de la plaque 4. Une différence con venable de tension est maintenue par la résis tance 25.
Ce dispositif donne la possibilité d'utiliser approximativement l'optique géométrique dans les milieux de réfraction d'après la loi de Helmholtz: yi <I>. ni tg</I> ui <I>=</I> y. <I>.</I> n. <I>tg</I> um où l'on a désigné par y1 la dimension de l'image de la source, n, l'indice de réfraction du milieu entou- rant la source de l'image,
ul l'angle du système optique qui se pré sents devant la source d'image, y,,, la dimension de l'image reproduite, n. l'indice de réfraction de milieu en tourant l'image reproduite, u. l'angle du système optique qui se pré sente devant l'image reproduite.
L'indice de réfraction est donné générale ment par la formule
EMI0003.0035
où: E, est la tension d'accélération du rayon cathodique provoquée par la première couche, et En, la tension d'accélération dans une deuxième couche électro-optique. Cette for mule peut, pour les grandes valeurs de n être simplifiée comme suit:
EMI0003.0044
La fig. 3 montre une autre forme d'exé- cution possédant l'avantage du montage des électrodes plus simples. Dans ce mode d'exé- cution, on remplace des cylindres concentri ques par des filets métalliques dont les fils peuvent être placés d'une manière quelconque. Ces fils peuvent, par exemple, être paral lèles ou croisés. Les distances entre les fils peuvent être différentes pour modifier les diverses parties des champs électriques.
La cathode incandescente 2 émet les rayons cathodiques sous l'influence d'une tension d'accélération du cylindre 4, en fi let métallique, muni d'un diaphragme. Le champ négatif de l'électrode 3 passe à tra vers le filet métallique du cylindre 4 et affai blit l'émission de la cathode.
Le deuxième cy lindre d'accélération 6 est placé autour du tube cylindrique 3, mais à une distance plus grande de la cathode 2. Il est également possible de changer la disposition des tubes concentriques en filet métallique dans un autre ordre.
Il en résulte une variation dou ble des champs de striction dans les diffé rentes parties du système optique.
En choisissant une tension convenable pour les cylindres 4 et 6, on peut obtenir une compensation de la variation du diamètre au point 11 pendant la modulation du rayon ca thodique. Cette disposition des cylindres en filets métalliques donne la possibilité d'ob tenir par un réglage continu deux ou plu sieurs milieux électro-optiques d'un indice de réfraction différent.
Le diamètre des rayons cathodiques traversant ce système électro-optique étant grand, leur densité, sur une grande partie de la trajectoire, reste faible, ce qui permet de réduire sensible ment l'influence des forces répulsives entre ces rayons d'une grande intensité.
La fig. 4 montre une autre disposition des électrodes simplifiée par rapport à celle de la fig. 3. Le cylindre 3 de modulation en toure l'espace entre la cathode 2 et le dia phragme d'accélération 4. 6 est un deuxième cylindre d'accélération, en filet métallique, monté à l'intérieur du cylindre 3.
Les ten sions sont réglées d'une façon quelconque -par le potentiomètre<B>15.</B>
EMI0004.0011
La <SEP> fig. <SEP> 5 <SEP> représente <SEP> une <SEP> autre <SEP> forme
<tb> d'exécution <SEP> dans <SEP> laquelle <SEP> le <SEP> cylindre <SEP> 3 <SEP> est
<tb> remplacé <SEP> par <SEP> une <SEP> chambre <SEP> percée. <SEP> portée <SEP> à
<tb> une <SEP> tension <SEP> négative <SEP> et <SEP> à <SEP> l'intérieur <SEP> de <SEP> la quelle <SEP> est <SEP> placée <SEP> une <SEP> deuxième <SEP> électrode d'accélération 4. La deuxième électrode d'ac célération 6 peut être ajoutée selon les exi gences de la pratique.
La fig. 6 donne une simplification con sidérable des électrodes, permettant de ren dre très courte la trajectoire des rayons ca thodiques à travers le système optique électronique. La cathode 2 émet des élec trons dirigés vers la plaques d'accélération 4 disposée après la plaque de modulation 3. On pratique dans la plaque de modulation 3 un trou assez grand pour que le champ positif de la plaque 4 puisse atteindre la cathode 2.
Le diamètre de la plaque 4 est plus faible que celui de la plaque 3. Par suite, le champ négatif de la plaque 3 peut également in fluencer le champ qui existe entre la première plaque 4 et la seconde plaque 6. Le trou de la plaque 6 est choisi de telle sorte que la configuration du champ soit orientée suivant un cône. La variation produite par ce champ est opposée à celle de la variation du champ de la modulation de la cathode 2.
En choisissant convenablement les diamètres des électrodes 3 et 4, la distance entre ces pla ques et l'ordre dans lequel elles sont dis posées par rapport à la tension de service, on peut régler la variation opposée au moyen de la plaque 6, ce qui donne une compensation du diamètre variable du point 11.
Tous ces dispositions des électrodes mon trent que l'électrode de modulation 3 est construite de telle sorte qu'elle donne un champ double ou plusieurs champs de stric tion dont les variations compensent le chan gement du diamètre des rayons cathodiques au point 11 sur l'écran fluorescent 10.
La fig. 7 montre un dispositif optico- électronique utilisant des filets métalliques courbés, concaves ou convexes. La cathode 2 peut avoir une forme sphérique; les élec trons sont émis dans la direction radiale.
On obtient, sous l'effet des forces électro-optiques des grilles 3. 4 et 6, une concentration des
EMI0004.0028
rayons <SEP> électroniques <SEP> sur <SEP> l'écran <SEP> fluorescent.
<tb> 1.e <SEP> système <SEP> des <SEP> grilles <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> et <SEP> 6 <SEP> et <SEP> 3a <SEP> forme
<tb> une <SEP> couche <SEP> électro-optique <SEP> à <SEP> cinq <SEP> milieux <SEP> se
<tb> trouvant <SEP> respectivement <SEP> entre <SEP> la <SEP> cathode <SEP> 2 <SEP> et la grille 3, entre les grilles 3 et 4, entre les grilles 4 et 6. entre les grilles 6 et 3a et en tre la grille 3 et l'électrode 8. L'électrode 8 forme avec l'électrode 8a un deuxième sys tème de concentration.
Le blindage intérieur 9 de l'oscillographe est subdivisé en deux, trois parties ou plus, ce qui permet d'améliorer la distribution du champ électrique devant l'écran fluorescent. On peut utiliser pour le champ de déviation des rayons cathodiques un système de bobines électromagnétiques, de plaques statiques de déviation ou un système mixte. Pour donner une petite vitesse aux rayons cathodiques dé viés, ce qui donne une grande sensibilité de déviation, on peut donner une tension fai ble à l'une des chambres entourant soit les plaques de déviation, soit l'espace dans le quel est créé un champ magnétique.
Les rayons lents déviés arrivent alors dans un champ de réaccélération.
Pour éviter la réfraction supplémentaire qui pourrait influencer la déviation linéaire des rayons cathodiques, on donne des tensions différentes au blindage subdivisé intérieur 9a, 9b et 9c.
Ces tensions sont choisies de telle manière que la, propagation des rayons catho diques déviés reste invariable dans sa direc tion, ou bien soit telle que le point lumineux sur l'écran fluorescent soit dévié propor tionnellement aux tensions ou aux courants du champ de déviation. Le champ de dévia tion est disposé, par exemple, dans l'espace, formé par le blindage 9b, mis à un potentiel faible pour augmenter la sensibilité de dévia tion. On peut également utiliser l'espace 9a dont la tension doit être plus faible que celle de la fig. 7.
La fig. 8 montre une disposition très sim ple d'un montage précis des électrodes. Le cylindre de striction 3 est fait, par exemple, au tour de précision. Les électrodes 4 et 6, séparées par un mince isolant 27 de mica ou de verre, etc., forment une couche électro- optique double.
Elles sont placées dans le cy lindre, de manière que la distance entre la cathode 2 et les électrodes 4 et 6, d'une part, et celle entre l'ouverture du cylindre 3 et les mêmes électrodes, d'autre part, puissent pro duire deux champ de striction dont les varia tions se compensent sur l'écran fluorescent 10 de l'oscillographe cathodique.
On règle également la tension sur les élec trodes 4 et 6, de telle manière que le dia mètre du spot sur l'écran fluorescent 10 reste plus petit. La tension de modulation est appliquée à la résistance 16, couplée au cy lindre 3. Pour rendre les positions des élec trodes 4 et 6 aussi précises que possible, on utilise des gabarits faits au tour avec une grande précision. En outre, on peut aussi in troduire à l'intérieur du cylindre 3 des pièces d'espacement métalliques, qui soutiennent les électrodes 4 et 6 tout en étant isolées de ces dernières d'une manière convenable. Ces piè ces restant en place font définitivement par tie de la construction.
La position exacte de la cathode est défi nie, par une ouverture de précision prévue au centre du fond formant le cylindre 3. La ca thode 2 présente la forme d'une aiguille et est introduite dans un gabarit percé qui, à son tour, est placé en permanence dans le cylin dre ouvert de l'autre côté.
La fig. 9 donne une autre construction des électrodes qui rend inutile de déterminer très exactement la position de la cathode 2. Ceci est rendu possible grâce à l'utilisation d'un jeu d'électrodes montées avec une grande pré cision à l'intérieur du cylindre de modula tion 3. L'électrode 4 sert de source d'élec trons.
La tension de modulation appliquée au cylindre 3 modifie la concentration des rayons cathodiques sur la couche électro- optique double 6, 8. Lai cathode 2 est formée comme un réflecteur. Mais on peut prendre aussi une cathode creuse ou bien en forme d'un spot. Le chauffage peut se faire indi rectement par la chaleur rayonnée ou par l'intermédiaire d'une couche isolante, par exemple en porcelaine.
Les avantages principaux des dispositions décrites sont: a) La luminosité de l'écran fluorescent est grande, tandis que le diamètre du spot fluo rescent reste petit et invariable; b) La déviation linéaire des rayons ca thodiques a une grande sensibilité; c) l'utilisation d'électrodes exactes grâce aux châssis permettant de rendre très précise la position des autres électrodes donne la pos sibilité de fabriquer en série des oscillogra phes cathodiques identiques de grande durée de service.
Comme décrit plus haut, au moins deux électrodes d'un tube à rayons cathodiques se trouvent remplacées ici par une seule élec trode à champ multiple. Il est aussi possible d'envisager une disposition, permettant d'ob tenir un faisceau cathodique bien concentré sur l'écran fluorescent, en utilisant une com binaison de champs électriques créés par des électrodes appropriées et formant l'analogue d'une lentille à indice de réfraction élevé, tout en assurant une longue durée de service à la cathode incandescente,
toujours menacée par les violents chocs des décharges électriques de haute tension appliquées d'habitude dans ce genre de tubes.
Une forme d'exécution ainsi établie est représentée à la fig. 10. Dans le tube à rayons cathodiques B, contenant la cathode C, l'a node A2, les plaques déviatrices X', X", Y', YZ et l'écran fluorescent E, est interposé en tre C et A2 un ensemble d'électrodes 1V1, <I>Al</I> et L.
L'électrode cylindrique M, percée d'un trou en son. milieu, joue le rôle de cylindre de modulation. Elle enveloppe entièrement l'électrode A' et l'espace libre entre celle-ci et l'électrode L, lesquelles électrodes sont portées de préférence au même potentiel. Ceci étant, l'ensemble se comporte de la manière suivante: les électrons traversant l'espace A'-L ne présentant aucune chute de poten tiel sont retardés, ce qui revient à augmenter l'indice du milieu électro-optique et à dimi nuer la divergence du faisceau: l'image pri maire de l'anode A' est donc très éloignée, et le spot sur E est très petit.
La divergence du faisceau entre A1 et L ne dépendant que de la répulsion mutuelle des électrons, il suf fira de choisir la distance de ces deux élec trodes, de manière à ce que cette divergence puisse être entièrement compensée par le champ concentrateur dû à M. Le faisceau peut ainsi être mis au point sur l'écran fluo rescent sans que son intensité intervienne dans la position du point de convergence.
Pour éviter l'influence des décharges vio lentes à haute tension, susceptibles d'attein dre la cathode incandescente C, celle-ci est fixée dans l'axe de l'électrode de modulation M, au moyen de deux disques de mica D', DZ qui sont invariablement reliés à cette dernière par des pièces de connexion non représentées. Ces disques forment avec le cylindre M et la première anode A' à basse tension, un espace blindé protégeant ainsi la cathode contre la plupart des décharges électriques possibles.
On prévoit également, pour compléter cette protection, de boucher le cylindre de la ca- thode C, protégeant le filament de chauffage <I>Ch</I> contre les effets mécaniques et thermi ques des décharges électriques.
Cette combinaison rend le tube cathodi que extrêmement peu sensible aux décharges électriques qui se produisent souvent dans les oscillographes cathodiques à haute tension, et augmente de la sorte la vie utile du tube.
Cathode ray oscillograpbe. The present invention relates to a cathode-ray cillograph bone.
Various assemblies of electrodes for television cathode-ray oscillographs have already been used with a view to solving the following practical problems: a) obtaining a high luminosity of the fluorescent screen; b) make the point bombarded by the cathodic rays on the fluorescent screen small and of constant diameter; c) obtain a high deflection sensitivity proportional to the electric forces of the deflection field; d) modulating the intensity of the cathode rays without influencing the diameter of the point read minescent on the fluorescent screen; e) obtaining great mechanical strength of the electrodes so that the operation of the electrodes remains invariable after their final assembly inside the cathode ray tube.
An electro-optical device has already been described using electrodes pierced and placed one after the other on the path of the cathode rays. This device makes it possible to obtain a high luminosity of the fluorescent screen and to make the light point small in high vacuum or residual gas cathode oscillographs.
Changes in the diameter of the fluorescent spot, however, are a drawback if the intensity of the cathode rays is changed. In order to avoid these defects, appropriate diaphragms can be placed on the path of the cathode rays so that the image of a diaphragm is projected onto the fluorescent hair. This process theoretically makes it possible to obtain an invariable image. But practice has shown that this image is not sufficiently invariable.
The present invention makes it possible to eliminate this defect up to a limit depending on the nature of the electronic lenses.
The cathode-ray oscillograph according to the invention is characterized in that it comprises an electron-optical system, the modulation electrode of which has the properties of an electrode compensating the position of the electronic focus located on the fluorescent screen, for example by producing two or more different electron-optical fields which act in two opposite directions.
The accompanying drawing represents, by way of example, several embodiments of the object of the invention.
Fig. 1 first shows a bulb construction of a known type, in order to better understand the invention; Figs. 2 to 7 show embodiments of the invention, giving the possibility of rendering the fluorescent screen of great lightness thanks to the new electronic optical device, without great losses of intensity of the cathode rays and making it possible to obtain a small invariable diameter of the thodic ca ray concentrated on the fluorescent screen; Figs. 8 and 9 show two other forms of execution having the same characteristics; Fig. 10 finally relates to a final embodiment of the object of the invention.
Fig. 1 shows a known optico-electronic bulb which comprises the glass tube 1, the incandescent cathode 2 and three necking cylinders 3, 5, 7 according to Wehnelt, which are polarized by a negative voltage, which makes it possible to reduce the minimum regulation energy;
4, 6 and 8 are the drilled acceleration plates, 9 is the interior silvering of the tube, 10 the fluorescent screen, 11 the light point produced by the action of cathode rays concentrated in a focal point lying in the plane of the fluorescent screen one hundred, 12 represents the heating rheostat, 13 the heating battery, 14 the high voltage source, 15 the potentiometer, 16 the resistance of cylinder 3, 17 and 18 the resistances of plates 4 and 6, 19 and 20 the circuit terminals receiving the image pulses.
The operation of this device is as follows: The cylinder 3 modulates either the space charge alone, or this in combination with the prior concentration of the thodic ca ray, produced by the incan descent cathode 2, or finally the latter alone . It is thus possible, instead of the cylinder 3, to use metal grids of a suitable shape. The second cylinder 5 gives the electronic image of the diaphragm of the plate 4 on the second plate 6 which sometimes makes it possible to limit the diameter of the cathode ray. The cylinder 7 gives a second electronic image on the fluorescent screen 10. It is also possible to produce an image of the incandescent cathode directly on the fluorescent screen.
If we use a small intensity of the cathode rays and a high vacuum, we can admit that the simple laws of geometric optics hold true, that is to say that the diameter of the cathode rays, concentrated on the screen fluorescent, always remains, constant. But if one uses a large intensity of the cathode rays in a high vacuum oscillograph, one observes the change of the diameter of the light point 11. This effect is also due to the repulsive electric force between the negative electrons inside. - of the cathode ray.
To avoid this drawback, it has already been proposed to apply an auxiliary voltage modulated by the image implusions to a second necking electrode causing an opposite variation in the diameter of the luminescent point 11. This method is excessively complicated due to the use of a special compensation scheme which often also depends on the frequency.
The present invention relates to a simple arrangement of the electrodes correcting the variation in diameter, without requiring the use of a special scheme.
Fig. 2 shows an embodiment of an optico-electronic bulb established according to the invention. The necking electrodes 3, 5 and 7 of the arrangement of FIG. 1, having a negative voltage are replaced by a single negative electrode 3 with a multipole field, extending over the entire trajectory of the cathode rays of the electronic system, so that the striction of the cathode rays is controlled by a few variable fields ending in to the same negative modulation electrode.
The distribution of the fields is provided such that the variation of a field gives a displacement of the focus in opposition to that caused by an additional field. In the case where the values of this displacement of the focus by a few variable fields are equal and opposite, the immobilization of the focus in the plane of the fluorescent screen is obtained. In this case, the modulation pulses cannot modify either the position of the focal point or the diameter of the light point 11.
It is evident that the distances between the electrodes and the auxiliary voltages on the acceleration plates 4, 6, 8 and 21 are chosen by being, for example, determined by the resistors 17, 18 and 22, so as to compensate the variation in the diameter of the cathode ray on the fluorescent screen. It is also possible to vary the position of each branch on the potentiometer by making the voltage positive or negative with respect to ca thode 2.
At least one of the plates, for example plate 4, can be replaced by an electro-optical double layer having a high refractive index. In this case, the auxiliary plate 24 is mounted, for example in the vicinity of the plate 4. A suitable voltage difference is maintained by the resistor 25.
This device makes it possible to use geometric optics approximately in refractive media according to Helmholtz's law: yi <I>. ni tg </I> ui <I> = </I> y. <I>. </I> n. <I> tg </I> um where we denote by y1 the dimension of the image of the source, n, the refractive index of the medium surrounding the source of the image,
ul the angle of the optical system in front of the image source, y ,,, the dimension of the reproduced image, n. the middle refractive index by rotating the reproduced image, u. the angle of the optical system in front of the reproduced image.
The refractive index is generally given by the formula
EMI0003.0035
where: E, is the acceleration voltage of the cathode ray caused by the first layer, and En, the acceleration voltage in a second electro-optical layer. This formula can, for large values of n, be simplified as follows:
EMI0003.0044
Fig. 3 shows another embodiment having the advantage of mounting simpler electrodes. In this embodiment, the concentric cylinders are replaced by metal threads, the wires of which can be placed in any way. These threads can, for example, be parallel or crossed. The distances between the wires can be different to modify the various parts of the electric fields.
The incandescent cathode 2 emits the cathode rays under the influence of an acceleration voltage from the cylinder 4, made of a metal net, provided with a diaphragm. The negative field of electrode 3 passes through the metal thread of cylinder 4 and weakens the emission from the cathode.
The second acceleration cylinder 6 is placed around the cylindrical tube 3, but at a greater distance from the cathode 2. It is also possible to change the arrangement of the concentric metal mesh tubes in another order.
This results in a double variation of the necking fields in the different parts of the optical system.
By choosing a suitable voltage for the cylinders 4 and 6, compensation can be obtained for the variation of the diameter at point 11 during the modulation of the thodic ac radius. This arrangement of the cylinders in metal threads gives the possibility of obtaining by a continuous adjustment two or more electro-optical media of a different refractive index.
The diameter of the cathode rays passing through this electro-optical system being large, their density, over a large part of the path, remains low, which makes it possible to significantly reduce the influence of the repulsive forces between these rays of great intensity.
Fig. 4 shows another arrangement of the electrodes simplified with respect to that of FIG. 3. The modulation cylinder 3 turns the space between the cathode 2 and the acceleration diaphragm 4. 6 is a second acceleration cylinder, made of metal mesh, mounted inside the cylinder 3.
The voltages are regulated in any way - by potentiometer <B> 15. </B>
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The <SEP> fig. <SEP> 5 <SEP> represents <SEP> one <SEP> other <SEP> shape
<tb> of execution <SEP> in <SEP> which <SEP> the <SEP> cylinder <SEP> 3 <SEP> is
<tb> replaced <SEP> by <SEP> a <SEP> chamber <SEP> pierced. <SEP> scope <SEP> to
<tb> a <SEP> voltage <SEP> negative <SEP> and <SEP> to <SEP> inside <SEP> of <SEP> which <SEP> is <SEP> placed <SEP> a <SEP> second <SEP> accelerating electrode 4. The second accelerating electrode 6 can be added according to practical requirements.
Fig. 6 gives a considerable simplification of the electrodes, making it possible to make the trajectory of the ca thodic rays through the electronic optical system very short. The cathode 2 emits electrons directed towards the acceleration plate 4 disposed after the modulation plate 3. A hole is made in the modulation plate 3 which is large enough so that the positive field of the plate 4 can reach the cathode 2.
The diameter of the plate 4 is smaller than that of the plate 3. As a result, the negative field of the plate 3 can also influence the field which exists between the first plate 4 and the second plate 6. The hole of the plate 6 is chosen such that the configuration of the field is oriented along a cone. The variation produced by this field is opposite to that of the variation in the field of the modulation of cathode 2.
By suitably choosing the diameters of the electrodes 3 and 4, the distance between these plates and the order in which they are arranged with respect to the operating voltage, the opposite variation can be adjusted by means of the plate 6, which gives a compensation for the variable diameter of point 11.
All these arrangements of the electrodes show that the modulating electrode 3 is constructed in such a way that it gives a double field or several strict fields, the variations of which compensate for the change in the diameter of the cathode rays at point 11 on the fluorescent screen 10.
Fig. 7 shows an optico-electronic device using curved, concave or convex metal threads. The cathode 2 can have a spherical shape; the electrons are emitted in the radial direction.
Under the effect of the electro-optical forces of the gates 3. 4 and 6, a concentration of
EMI0004.0028
electronic <SEP> rays <SEP> on <SEP> fluorescent <SEP> screen.
<tb> 1.e <SEP> system <SEP> of <SEP> grids <SEP> 3, <SEP> 4 <SEP> and <SEP> 6 <SEP> and <SEP> 3a <SEP> form
<tb> one <SEP> electro-optical <SEP> layer <SEP> to <SEP> five <SEP> mediums <SEP> are
<tb> finding <SEP> respectively <SEP> between <SEP> the <SEP> cathode <SEP> 2 <SEP> and grid 3, between grids 3 and 4, between grids 4 and 6.between grids 6 and 3a and between the grid 3 and the electrode 8. The electrode 8 forms with the electrode 8a a second concentration system.
The inner shield 9 of the oscillograph is subdivided into two, three or more parts, which makes it possible to improve the distribution of the electric field in front of the fluorescent screen. A system of electromagnetic coils, static deflection plates or a mixed system can be used for the deflection field of the cathode rays. To give a low speed to the deflected cathode rays, which gives a high sensitivity of deflection, one can give a low tension to one of the chambers surrounding either the deflection plates or the space in which a space is created. magnetic field.
The slow deflected rays then arrive in a re-acceleration field.
To avoid the additional refraction that could influence the linear deflection of the cathode rays, different voltages are given to the inner subdivided shield 9a, 9b and 9c.
These voltages are chosen such that the propagation of the deflected cathodic rays remains invariable in its direction, or else either such that the light point on the fluorescent screen is deflected in proportion to the voltages or to the currents of the deflection field. The deflection field is arranged, for example, in space, formed by the shielding 9b, put at a low potential to increase the deflection sensitivity. It is also possible to use the space 9a, the voltage of which must be lower than that of FIG. 7.
Fig. 8 shows a very simple arrangement of precise mounting of the electrodes. The necking cylinder 3 is made, for example, on the precision lathe. The electrodes 4 and 6, separated by a thin insulator 27 of mica or glass, etc., form a double electro-optical layer.
They are placed in the cylinder, so that the distance between cathode 2 and electrodes 4 and 6, on the one hand, and that between the opening of cylinder 3 and the same electrodes, on the other hand, can increase. to reduce two neckion fields whose variations are compensated for on the fluorescent screen 10 of the cathodic oscillograph.
The voltage on the electrodes 4 and 6 is also adjusted, so that the diameter of the spot on the fluorescent screen 10 remains smaller. The modulating voltage is applied to resistor 16, coupled to cylinder 3. In order to make the positions of electrodes 4 and 6 as precise as possible, we use templates rotated with great precision. In addition, it is also possible to introduce inside the cylinder 3 metal spacers, which support the electrodes 4 and 6 while being isolated therefrom in a suitable manner. These parts remaining in place are definitely part of the construction.
The exact position of the cathode is defined by a precision opening provided in the center of the bottom forming cylinder 3. The cathode 2 has the shape of a needle and is introduced into a drilled jig which, in turn, is permanently placed in the open cylinder on the other side.
Fig. 9 gives another construction of the electrodes which makes it unnecessary to determine very exactly the position of the cathode 2. This is made possible by the use of a set of electrodes mounted with great precision inside the cylinder of. modula tion 3. Electrode 4 serves as a source of electrons.
The modulating voltage applied to cylinder 3 changes the concentration of the cathode rays on the electro-optical double layer 6, 8. The cathode 2 is formed as a reflector. But we can also take a hollow cathode or in the form of a spot. Heating can be done indirectly by the radiated heat or by means of an insulating layer, for example porcelain.
The main advantages of the arrangements described are: a) The luminosity of the fluorescent screen is great, while the diameter of the fluorescent spot remains small and invariable; b) The linear deflection of the odic ca rays has great sensitivity; c) the use of exact electrodes thanks to the frames allowing the position of the other electrodes to be made very precise gives the pos sibility of mass production of identical cathode oscillographs with a long service life.
As described above, at least two electrodes of a cathode ray tube are here replaced by a single multiple field electrode. It is also possible to envisage an arrangement, making it possible to obtain a well-concentrated cathode beam on the fluorescent screen, using a combination of electric fields created by suitable electrodes and forming the analogue of an index lens. high refraction, while ensuring a long service life of the incandescent cathode,
always threatened by the violent shocks of high voltage electric discharges usually applied in this kind of tubes.
An embodiment thus established is shown in FIG. 10. In the cathode ray tube B, containing the cathode C, the node A2, the deflector plates X ', X ", Y', YZ and the fluorescent screen E, is interposed between C and A2 a set of electrodes 1V1, <I> Al </I> and L.
The cylindrical electrode M, pierced with a sound hole. middle, acts as a modulation cylinder. It entirely envelops the electrode A 'and the free space between the latter and the electrode L, which electrodes are preferably brought to the same potential. This being the case, the whole behaves in the following way: the electrons crossing the space A'-L showing no drop in potential are delayed, which amounts to increasing the index of the electro-optical medium and decreasing the divergence of the beam: the primary image of the anode A 'is therefore very far away, and the spot on E is very small.
Since the divergence of the beam between A1 and L depends only on the mutual repulsion of the electrons, it will suffice to choose the distance of these two electrodes, so that this divergence can be fully compensated by the concentrating field due to M. The beam can thus be focused on the fluorescent screen without its intensity intervening in the position of the point of convergence.
To avoid the influence of violent high voltage discharges, liable to reach the incandescent cathode C, the latter is fixed in the axis of the modulating electrode M, by means of two mica discs D ', DZ which are invariably connected to the latter by connecting parts not shown. These discs form with the cylinder M and the first anode A 'at low voltage, a shielded space thus protecting the cathode against most possible electric shocks.
To complete this protection, provision is also made to plug the cylinder of cathode C, protecting the heating filament <I> Ch </I> against the mechanical and thermal effects of electrical discharges.
This combination makes the cathode ray tube extremely insensitive to the electrical discharges which often occur in high voltage cathode ray oscillographs, and thereby increases the useful life of the tube.