Brevet FR2012957A1 — publié le 19700327

i "2012957 La présente invention se rapporte à un tube électronique qui comprend une enveloppe évacuée renfermant un écran luminescent et une source d'électrons afin de produire un faisceau électronique, dirigé vers l'écran, composé d'électrons ayant différentes éner-5 gies. Ii*écran comprend deux sortes de phosphore séparées de la source d'électrons par un revêtement fait d'une troisième sorte de phosphore. Certains tubes électroniques utilisent un écran composé de plusieurs sortes de phosphores afin de produire des images en différen-10 tes couleurs et dans différentes conditions de fonctionnement du tube. Ces tubes sont utilisés, entre autres dans des installations de contrôle de trafic, de surveillance militaire, d'affichage des cotations boursières, dans le traitement.des informations par ordinateur, etc. l'un des défauts des tubes de ce genre est l'absence 15 d'un système de référence ou de marquage précis pouvant être exactement rapporté à l'image visuelle. Des tentatives ont été faites pour tracer des indices sur la face du tube, mais il en résulte des marques de référence fixes qui ne peuvent pas être modifiées et qui ne constituent pas une indication de position précise de l'image en 20 raison des variations des champs■de balayage du faisceau, ainsi que des variations des dimensions physiques du tube et de sa plaque frontale. Dans ces applications, il est préférable que les marques de référence fassent partie de l'image fluorescente créée pa# le ou les faisceaux électroniques d'analyse. Dans ces conditions, les mar-25 ques de référence peuvent être modifiées et adaptées à l'application pour laquelle le tube est utilisé. Ces marques pourraient aussi être des références mobiles* dans certaines autres applications. On connaît des tubes d'affichage utilisant des écrans fluorescents formés de plusieurs couches de phosphores différents avec des 30 couches d'arrêt entre les couches de phosphores afin que chaque couche ne reçoive que des électrons dont 1*énergie est comprise entre des limites déterminées. '.Toutefois, ces écrans sont difficiles à fabriquer à cause de leur complexité. A.cela s'ajoute que les couches d'arrêt tendant à absorber une partie de II® énergie. des élee-35 trons , diminuent ainsi l'efficacité du tube. Selon l'invention, le tube électronique, tel que celui mentionné ci-dessus, comprend une première sorte de phosphores parmi deux BAD ORIGINAL 69 23308 2 20129S7 sortes iumineucence présente mis première cou leur sous 1 * excitation d * s'3.eetrons à haute énergie traversant un revêtement -dsun phosphore d'lin© troisième: sorte; la seconde sorte des deux sertes de phosphores ayant une photolumineseenee produisant une 5 seconde couleur lorequ' elle est excitée par la lumière provenant de la première sorte de phosphores; la troisième sort© de phosphores émettant mie luminescence ayant une troisième couleur lorsqu'elle est excitée par les électrons de la cource. Avec de faibles tensions d'alimentation , la troisième sorte de 10 phosphores peut être excitée pour émettre uiie lumière de la troisième couleur* Avec des tensions d'alimentation élevées, la première sorte de phosphore est excitée de façon à émettre une lumière de la première couleur ayant une courte persistance qui excite la seconde sorte de phosphore afin qu'elle émette une lumière de la seconde cou-15 leur ayant une persistance relativement longue. Ainsi» le spectateur peut distinguer différentes images d'information selon les différentes couleurs et persistances présentées. C'est ainsi, par exemple, qu'un faisceau électronique à faible énergie analysant l'écran peut produire un tracé de référence, tandis qu'un faisceau électronique PO de haute énergie psut traverser le revêtement de phosphore. et. produire uns isago en cL^ir. oînalotars ayant une persistance différente. Dans le présent mémoire descriptif, 1' expression "persistance d' vn phosphore95 entend désigner le temps nécessaire, après que l'excitation du phosphore a cessé, pour que sa luminescence décroisse à 10 25 f<> de sa luminosité initiale. l'écran du tube pourrait être formé de plusieurs couches, la première couche, supportée par le verre constituant la plaque frontale, comprenant un mélange d'une première et d'une seconde sortes de phosphores , au-dessus de laquelle une seconde couche de la tr,oisiè-30 me sorte de phosphore est formée, cette dernière présentant l'épaisseur voulue pour absorber les électrons ayant l'énergie nécessaire pour exciter la luminescence dé la troisième sorte de phosphore. Les électrons de plus haute énergie, résultant de tensions d'alimentation plus élevées? traversent la couche composée de la troisième sorte de 35 phosphore et pénétrent dans la première couche composée de la premiè re et de la seconde sortes. Ainsi, la première sorte de phosphore à courte persistance est excitée et émet de la lumière qui est absorBAD ORIGINAL 69 23308 3 2012957 bée par le seconde sorte de phosphore en produisant une émission lumineuse ayant une persistance relativement longue. l'invention comprend, en outre, un tube électronique, tel que décrit ci-dessus, dans lequel la première et la seconde sortes de 5 phosphores sont constituées par des particules différentes enrobées séparément avec la troisième sorte de phosphore, les particules de phosphore enrobées peuvent servir à former une seule couche, rendant inutile la présence de deux couches distinctes qui exigent un plus grand nombre d'étapes de fabrication. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressor- tiront de la description qui va suivre donnée uniquement à titre d' exemple nullement limitatif, en référence au dessin annexé, dans lequel: la fig.l est une coupe longitudinale d'un tube à rayons catho-15 diques comportant le nouvel écran luminescent de l'invention; la fig.2 est une coupe partielle à grande échelle de l'écran luminescent du tube de la fig.l; la fig.3 est une coupe schématique très agrandie d'une particule de phosphore enrobée de phosphore qui est utilisée dans l'écran 20 des fig.l et 2; et la fig.4 est une vue schématique analogue d'une autre sorte de particules de phosphore enrobées de phosphore utilisées dans les é-crans des fig.l et 2. La fig. 1 illustre un tube à rayons cathodiques 10 qui comprend 25 line enveloppe 11 composé d'un col 12, d'une plaque frontale 14 et d* un cône de liaison 16. Un canon à électrons 18 logé dans le col 12 est adapté à projeter un faisceau électronique 20 vers'la plaque frontale 14. Le col J2 est fermé, à l'une de ses extrémités, par un fond 22 dans lequel sont scellés un certain nombre de fils de con-30 nexion 24. Les tensions d'alimentation voulues sont appliquées au canon à électrons 18 par les fils de connexion 24 correspondants. Un revêtement conducteur 26 est apposé sur la face intérieure du cône 16 et est relié à l'une des électrodes d'accélération du canon à électrons. Un potentiel :.e haute tension approprie est appliqué au 35 revêtement 26 par un conducteur traversant le cône 16 et qui est figuré schématiquement par la flèche 28. Un collier e déviation 30 est prévu poiir dévier le faisceau électronique 20 de façon à tracer gAP ORDINAL 69 23508 4 ^012957 une trame sur la plaque frontale 14. Un écran luminescent 32 est apposé sur la face intérieure de la plaque frontale 14 de façon que le faisceau électronique 20 puisse exciter sa luminescence. La fig.2 représente plus en détail l'écran 5 luminescent 32 qui est constitué par une seule couche 40 de particules de phosphore recouvertes ou enrobées de phosphore. La couche 40 a une épaisseur sensiblement supérieure aux dimensions des particules enrobées, ce dont résulte une couche 40 d'une épaisseur correspondant à un certain nombre de particules et qui est pratiquement 10 exempte de perforations et de vides. Du fait que les dimensions d^s particules sont généralement petites, la couda.è 40 est relativem*i \ mince. Une couche métallique réfléchissante 38 en aluminium, par* e-xemple, est appliquée sur la couche de phosphore -40» La eouche 40 est constituée par un mélange de deux sortes de, 15 particules-de phosphore 50 et 54 dont chacune est entourée ou enrobé» d'ion revêtement 52 et' 56 d'une troisième sorte de. phosphore. I-a première sorte de particules de phosphore 50 est représentée sur la fig.3 et comprend -un noyau constitué par un phosphore cathodolumi-nescent à ©Œrte persistance, la persistance de la luminescence peut 20 être de l'ordre de 0,01 à 1 msec. Les particules dé phosphore 50 peuvent par exemple être constituées par un sulfure de zinc activé à 11 argent qui émet une lumière bleue et qui a une persistance d'environ 0,035 msM. Les particules 50 ont une granulométrie moyenne de l'ordre de 5 à 40 microns. En variante, le premier noyau de chaque 25 particule pourrait être constitué par un grain non-luminescent, transparent à la lumière, portant un premier revêtement du phosphore 50 et un second revêtement 52 du troisième phosphore. Le revêtement de phosphore 52 couvrant les noyaux de chacune des particules de phosphore 50 est un phosphore cathodoluminescent à per-30 sistance moyenne. La persistance de la luminescence du revêtement de . phosphore 52 est de l'ordre de 1 à 100 msec. Le revêtement 52 peut, par exemple, être constitué par du silicate de cadmium-magnésium-zinc act.iTé ou activé au manganèse et émettant une lumière rouge, qui présente une persistance d'environ 35 msec. Le revêtement de ?f- pii&fcphor-G doit se présenter sous la £orme de particules inférieures au micron. La seconde sorte de particules de phosphore 54, représentée sur BAD ORIGINAL 69 25308 5 5012957 la fig.4, comprend un noyau d'un phosphore photolumineseent à longue persistance qui est excité par l'émission du revêtement de phosphore 52. La persistance de la luminescence des particules de phosphore 54 est de l'ordre cfe 100 à 1000 msec ou plus. Les particules 5 de phosphore 54 peuvent, par exemple, être constituées par du sulfure de cadmium et de zinc activé au cuivre qui émettent une lumière jaune-verte et ont une persistance d'environ 400 msec. Les particules 54 ont généralement une granulométrie de l'ordre de 5 à 40 jl . Les particules dé phosphore 54 comportent un revêtement 56 qui est 3b 10 même que le revêtement 52 décrit ci-dessus» En variante, les secondes particules de phosphore 54 pourraient être des particules ou des grains trsâ-s^arsircs» non-luminescents, portant un premier revêtement de phosphore 54 et un second revêtement de phosphore 56. On peut faire fonctionner le tube 10 à basse ou à haute ten-15 sion en dirigeant un unique faisceau électronique alternativement sur l'écran sous la forme d'un faisceau à faible ou à haute énergie. Des moyens peuvent être prévus dans le tube 10 pour éviter une variation des dimensions de la trame. Ces moyens peuvent soit prendre la forme d'une toile métallique 54 disposée transversalémé'ht dans le cô-20 ns 16, soit celle d1 autres moyens appropriée» Lorsque l'électrode 34 est utilisée, elle est connectée au revêt-amen t 26. Le tube 10 fonctionne alors selon les principes de la post-accélération en appliquant des potentiels d'accélération bas et élevés appropriés à la couche métallique 38 au moyen d'un conducteur de traversée figu-25 ré par la flèche 36. L'écran 32 pourrait aussi être utilisé-dans un tube comportant deux canons à électrons séparés, dans"lequel le faisceau du premier canon se compose d'électrons à haute énergie; tandis que celui du second canon est constitué par des électrons ayant une énergie plus 30 faible. Ces faisceaux peuvent être Isalayés simultanément ou séparément au-dessus de l'écran, suivant un tracé donné quelconque. En fonctionnement les électrons de basse tension excitent principalement le phosphore à persistance moyenne du premier et second revêtement 52 et 56 des particules enrobées lesquelles émet-35 tent la lumière caractéristique correspondante avec la persistance qui s'y rapporte. Les électrons de haute tension excitent principalement le premier et le second noyaux des particules enrobés 50 et -1 ORIGINAL ' 69 23308 6 20129S7 54 qui émettent leur lumière caractéristique avec les persistances correspondantes. Avec les phosphores ci-dessus, la lumière "bleue émise par le noyau des particules 50 est à>sorbée par le phosphore des particules 5 54 qui, à son tour, émet une luminescence .jaune-verte ayant une longue persistance, les particules de phosphore 54 pourraient aussi -St-re excitées par les électrons de haute tension afin d'être le siège d'une luminescence ayant une grande longueur d'onde et une longue persistance» C'est ainsi, par exemple, qu'un signal provenant d'unt 10 source ayant une faible cadence de balayage, par exemple,' d'un rs^.sr panoramique (radar PPX), pourrait apparaître spus la forme d'une mage persistante grâce à l'émission des particules de -phosphore: la lumière bleue émise par les particiiles 50 attirant 1®attention sur la présence instantanée d'un signal de la source. Une marqiv? ^ 15 un dessin de référence fixe, ou mieux mobile, pourrait être préascv^é dans une troisième couleur grâce à l'émission rouge des revêtement 2 de phosphore 52 et 56, sans créer d'images persistantes que Ion* pourrait confondre avec les signaux de la source ayant une - cadence de balayage ou qui pourraient obscurcir ceux-ci. 20 Pour fabriquer l'écran 32, les deux sortes de parxicalci- -iy phosphore enrobées de phosphore pourraient être préparées .soit ,~-çr jointement, soit séparément. Un tel procédé est décrit âaae ls trer-ât des Etats-Unis d'Amérique JP 3 275 466 de JEt.D.Kell. Dans ua-ffiç-te de mise en oeuvre du procédé décrit dans ce brevet, on prépare les par-25 ticules 50 en baignant les noyaux de phosphore dans une solution v-queuse contenant un mélange absorbant, tel que la gélatine. On a-rlte le bain pour laver les particules 50 qu'on laisse ensuite se iépeser. On décante l'excès de liquide de sorte qu'une pellicule absorbante reste autour des particules. On lave ensuite les particules enrobées 30 50 dans une ou plusieurs eaux. Ensuite , on baigne les particules enrobées dans une suspension de particules ayant des dimensions inférieures au micron "du troisième phosphore 52 dispersé dans l'eau. On agite les "particules 50 dans la suspension de façon que les particules du troisième phosphore 52 se déposent et epuvrent la surface de 35 celles-ci. Les particules ainsi enrobées de phosphore sont ensuite séparées du reste de la suspension et sont lavées avec de l'eau. Ces dernières opérations peuvent être répétées pour augmenter l'épaisseur BAD ORIGINAL 69 23308 7 2012957 du revêtement ds phosphore 52 des particules 50» Après l'application finale du revêtement de phosphore, on peut faire subir au revêtement 52 un traitement final pour améliorer son adhérence. Ceci peut être fait en lavant les noyaux enrobés avec une solution de formol, 5 d'alun de chrome et de silicate de potassium. Quand le revêtement 52 est devenu assez épais, on lave les particules et on les conserve dans l'eau. On répète les étapes précédentes pour couvrir chacune des particules 54 du second phosphore avec un revêtement 56 du troisième phos-10 phore. On mélange ensuite les particules de phosphore revêtues de phosphore 50 et 54 dans les proportions désirées dans l'eau afin de former une suspension aqueuse de celles-ci. Cette suspension peut ensuite être utilisée pour déposer la couche de phosphore 40, sous la for-15 me d'une bouillie par un procédé de sédimentation. Ensuite, la couche 40 de particules de phosphore enrobées de phosphore est couchée et aluminisée de façon classique. En général, on applique une pellicule organique décomposable par la chaleur sur la couche de particules. Cette pellicule peut, par exemple, être con-20 stituée par de la nitrocellulose ou par un polymère acrylique. Une couche 38 d'aluminium est ensuite déposée ai phase de vapeur sur cette pellicule. Après cela, tout l'écran, y compris la couche d'aluminium 38, est chauffé de sorte que la pellicule se volatilise. Pendant cette étape de cuisson, la matière "crolatile de là couche de particu-25 les 40 est aussi éliminée. En variante, l'écran de phosphore 32 pourrait être formé de deux couches superposées, la première couche étant constituée par un mé- . lange de particules de phosphore 50 et 54 non-enrobées de la première et de la seconde sortes. Une seconde couche du troisième phospho-30 re, c'est à dire de celui formant les revêtements 52 et 56 décrits ci-dessus est appliquée au-dessus de la remière couche de phosphore afin de séparer celle-ci de la source dont émane le faisceau d'électrons, ie sorte que les électrons de faible énergie ne peuvent frapper que la troisième sorts de phosphore. Par contre, les électrons de 35 uaute énergie traversent seconde couche e-*: Tiennent frapper les particules de phosphore de la première couche. Pour éviter qu'il soit , - >*- nécessaire''d'utiliser des couches d'arrêt entre la première et la \ bad OR^^l 69 23308 8 2012957 seconde couches de phosphore, la seconde couche, composée de la troisième sorte de phosphore, pourrait être assez épaisse pour absorber complètement les électrons de faible énergie, de sorte que ceux-ci ne pourraient pas pénétrer dans la couche constituée par lr. première sorte de phosphore. L'écran pourrait être fabriqué,comme décrit dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N2 3 275 466 mentionné ci-dessus. Le fonctionnement de l'écran est identique à celui décrit à propos de l'écran 32 des fig.2-4. Qfhginal 69 23308 9 2012957 gBYEroiCATIONS ; 1.- Tube électronique qui comprend une enveloppe évacuée enfermant un écran luminescent et une source d'électrons pour produire des électrons, dirigée vers l'écran, ayant des énergies différentes, 5 l'écran comprenant deux sortes dé phosphores différentes séparées de la source d'électrons par un revêtement constitué par uœtroisième sorte de phosphore, caractérisé en ce que la première des deux sortes de phosphores a une fréquence de luminescence correspondant à une première couleur quand elle est excitée par des électrons de 10 haute énergie traversant le revêtement composé de la troisième sorte de phosphore, la seconde des deux sortes de phosphores ayant une fréquence de luminescence correspondant à une seconde couleur lors'-qu'elle est excitée par la lumière provenant de la première sorte de phosphores, la troisième sorte de phosphore ayant une fréquence 15 de luminescence correspondant à une troisième couleur lorsqu'elle est excitée par les électrons issus de ladite source. 2.- Tube électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première et la seconde sortes de phosphores comprennent les particules différentes enrobées séparément de la troisième sor- 20 te de phosphore. 3.- Tube électronique selon les revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la première sorte de phosphore a une luminescence présentant une courte persistance p^, la seconde sorte de phosphore ayant une luminescence présentant une longue persistance Pg, tandis 25 que la troisième sorte de phosphore a une luminescence ayant une persistance moyenne p^» 4.- Tube électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la persistance p2 est, au moins, dix fois plus longue que la persistance p1, la persistance p^ étant plus longae que la persistan- 30 ce p-^ et plus courte que la persistance p^. 5.- Tube électronique selon la revendication 1, caractérisé en ce que la persistance p^ est au moins fiix fois plus longue que la persistance p^, la persistance p^ étant, au moins, 100 fois plus longue que la persistance et au moins dix fois plus courte que la 35 persistance p^. 6.- Tube électronique selon la revendication 5, caractérisé en ce que la persistance p^ est comprise entre environ 0,C et 1 msec., BAD ORIGINAL 69 23308 10 2012957 la persistance Pg étant comprise entre environ 100 et 1000 msec., tandis que la persistance est comprise entre environ 1 et 100 ms«c. 7.- Tube électronique selon la revendication 6 caractérisé en ce que la première couleur est bleue, la troisième est rouge et la seconde couleur est jaune pour l'oeil humain. 8„- Tube électronique selon la revendication 7, caractérisé en ce que la-persistance p^ est d'environ 0,035 msec., la persistance Pg étant d'environ 400 msec, et la persistance p^ d'environ 35 msec. BAD ORIGINAL