Brevet FR2121868A1 — publié le 19720825

L'invention concerne un canon électronique destiné à un tube cathodique et constitué d'une cathode devant émettre un faisceau électronique et d'une grille de commande située près de la cathode et comportant une ouverture, ce canon convenant de préférence pour fournir un 5 faisceau électronique dont l'intensité de courant est au maximum égale à environ 10^uA. Un tel canon électronique est connu par exemple comme constituant d'un tube d'enregistrement de télévision du type "Vidicon", en particulier du type "Plumbicon". Le canon électronique connu comporte un 10 élément limiteur de courant ayant la forme d'un diaphragme. Ce dernier, qui dans le canon, est placé de préférence dans ou près de l'image cathodique, doit limiter les dimensions transversales du faisceau d'électrons. A cet effet, la dimension de l'ouverture du diaphragme est telle qu'elle n'autorise le passage que d'une faible partie du faisceau 15 électronique émis par le canon. Lorsque le diaphragme est placé dans l'image cathodique, uniquement les électrons émis dans le voisinage du centre de la cathode contribuent à la formation du faisceau électronique final. Du fait qu'à la cathode, la densité de courant des électrons de ce faisceau est pratiquement constante, on élimine du moins partielle-20 ment l'influence défavorable des aberrations de la. lentille cathodique sur les propriétés de l'image. En outre, à l'endroit où a lieu la concentration et la déflexion, le diamètre du faisceau électronique n'augmente pratiquement pas dans ce cas, lorsque l'intensité du courant de faisceau est augmentée. Lors de cette augmentation, les influences 25 défavorables d'une aberration sphérique lors de la concentration, et de défauts de déviation n'augmentent donc pratiquement pas. Le.diaphragme précité autorise par exemple le passage d'une partie de faisceau comprise entre 1 et 5^ du faisceau électronique incident. Par conséquent, à partir de la cathode jusqu'au diaphragme, l'intensité du courant de 30 faisceau dépasse jusque 100 fois l'intensité de courant du faisceau électronique avantageusement utilisé, cette dernière intensité n'atteignant au maximum que quelques^u A. Dans la région entre la cathode et le dia.phra.gme, le faisceau électronique présente sa section la plus étroite. (Cross-over). Par 35 suite d'interactions de Coulomb qui donnent lieu à. la génération d'un excès d'électrons nantis d'une énergie relativement élevée, l'inertie de décharge du courant de faisceau éprouve une influence défavorable de la part de l'intensité de courant relativement élevée dans ladite région de "cross-over". Ladite inertie se manifeste particulièrement lorsqu'il 40 s'agit de tubes de caméra dont la couche photosensible a une faible 72 01327 2121868 inertie et qui fonctionne avec un courant d'obscurité de faible intensité. De tels tubes sont par exemple le "Plumbicon" et les tubes de caméra dits S.E.C. Egalement^pour certaines applications dans la microscopie électronique, la dispersion d'énergie établie de la manière décrite ci-dessus influence défavorablement la formation de l'image. Le but de l'invention est d'éliminer cet inconvénient. A cet effet, un canon électronique du genre mentionné dans le préambule est remarquable en ce que sur la cathode, on a élaboré un élément limiteur de courant qui détermine les dimensions transversales du faisceau électronique et cela notamment de façon qu'une partie de cathode émissive, située centralement par rapport à l'ouverture de la grille de commande, présente une surface qui est inférieure à celle de ladite ouverture, la densité de courant du faisceau électronique étant ainsi pratiquement constante à la cathode. Du fait que dans un canon électronique conforme à l'invention, l'élément limiteur de courant se trouve près de l'origine du faisceau électronique, ce dernier a déjà une intensité de courant relativement faible également âaœla région où sa section est minimalef (région de cross-over). Ceci réduit considérablement la dispersion d'énergie qui^ dans ladite région}est générée par des interactions de Coulomb. Outre par ces interactions, la dispersion d'énergie des électrons est encore déterminée dans une mesure considérable par la dispersion d'énergie de ces électrons lors de leur émission. Dans le système conforme à l'invention, étant donné que la densité de courant des électrons à la cathode est pratiquement constante, l'énergie moyenne lors de l'émission est environ égale à: 2 kT, expression dans laquelle k = constante de Boltzmann, T = température de cathode en degrés Kelvin. Dans ladite région de cross-over, on peut, par l'emploi d'un diaphragme, procéder à une sélection suivant les diverses vitesses transversales des électrons lors de leur émission, de sorte qu'audit endroit, un diaphragme comportant une petite ouverture ne laisse passer que des électrons qui ont été émis quasi parallèlement à l'axe du système. Ainsi, uniquement les électrons émis perpendiculairement à la surface cathodique contribuent à la formation du faisceau électronique final. Pour l'émission des électrons qui contribuent au faisceau électronique final, l'énergie moyenne se trouve ainsi réduite à environ kT. En raison de ce que la densité de courant à la cathode, et l'intensité de courant 72 01327 2121868 du faisceau électronique final doivent rester constantes, il y a donc lieu d'agrandir la dimension de la surface cathodique émissive lorsqu'on fait appel à un diaphragme effectuant une sélection des électrons suivant leurs vitesses transversales. Du fait que le diaphragme limite l'inten-5 site de courant de cathode, la fraction d'électrons ayant une énergie relativement élevée par suite d'interactions de Coulomh, devient plus grande que la fraction qui existerait en l'absence du diaphragme, mais reste inférieure à celle :ians le canon connu. Lorsqu'il s'agit de tubes de caméra ayant un courant d'obscurité d'intensité relativement grande, 10 l'énergie de décharge de faisceau, causée par le nombre relativement petit d'électrons nantis d'une énergie élevée et générés par des interactions de Coulomb, ne joue aucun rôle. Particulièrement dans le cas d'emploi de ce genre de tubes, le fait d'utiliser le diaphragme de cross-over conduit donc à l'amélioration de ladite inertie. 1^ La description suivante, en regard du dessin annexé, le tout donné à titre d'exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La fig. 1 est une coupe longitudinale schématique d'un tube de caméra, équipé d'un canon électronique conforme à l'invention. 2o La fig. 2 est une vue en élévation de la surface émissive de la cathode du canon électronique représenté sur la fig. 1. Le tube d'enregistrement d'images de télévision, rëprésenté sur la fig. 1, comporte une enveloppe 1 en verre, une cible 2, ainsi qu'une électrode de signal 3« Dans cet ordre de succession, ces consti-25 tuants sont élaborés sur la face intérieure d'une fenêtre d'entrée 4 qui appartient à l'enveloppe 1. Cette enveloppe contient un canon électronique 5, comportant une cathode 6, une grille de commande 7, une anode d'accélération 8 ainsi qu'une anode cylindrique 9 s-'étendant sur une grande partie de la longueur du tube. Entre l'extrémité de l'électrode 30 cylindrique 9 et la cible 2 se trouve une électrode 10, en toile métallique. Par le choix judicieux des potentiels des électrodes 10 et 9» on obtient que le faisceau électronique frappe le mieux perpendiculairement possible la cible 2, également lorsque le faisceau est dévié. Pour la concentration et la déviation, on peut utiliser des bobines électro-35 magnétiques non représentées, situées à l'extérieur du tube. Dans des canons connus, un diaphragme 11, limitant le faisceau et représenté en pointillé sur la figure, est placé dans l'électrode 8. Un canon électronique conforme à l'invention n'est pas muni d'un tel diaphragme, mais il se peut qu'un diaphragme se situe dans le voisinage de l'image cathodi- 72 01327 2121868 que, ce diaphragme devant capter des électrons dispersés. Ce diaphragmej qui ne limite donc pas essentiellement le courant émis par la cathode, est par exemple le diaphragme 11, à ouverture plus grande. La cathode 6, munie d'une surface émissive limitée, a été représentée à plus grande 5 échelle sur la fig. 2. ïïn anneau non-émetteur 14 entoure une partie 13 de la cathode, cette partie servant de surface émissive lors du fonctionnement. La largeur de l'anneau 14 qui du reste ne doit pas être à symétrie de révolution, est telle que le matériau cathodique 15 à l'extérieur de l'anneau ne contribue pas à la formation du faisceau électro-10 nique final. On peut également rendre non-émetteur ledit matériau cathodique 15 par une opération appropriée. De préférence, les constituants 15, 14 et 15 se situent tous dans le même plan. Lorsque l'élément limiteur de courant est à symétrie de révolution, la surface de la région émissive 13 est la plus petite possible, et est généralement inférieure 15 à environ 257^ ùe la surface de l'ouverture circulaire dans la grille. La section la plus réduite possible de la région 13 est déterminée par le courant de faisceau désiré et par la charge cathodique maximale admissible, et est, pour des tubes de caméra, par exemple inférieure à 0,01 mm2. Les critères précités doivent être respectés également lorsque, 20 pour certaines applications, la région émissive 13 et éventuellement aussi l'ouverture de grille ne sont pas à symétrie de révolution. Lorsque par exemple il s'agit de tubes de caméra à courant d'obscurité d'intensité relativement forte, le canon préféré décrit ci-dessus est encore muni d'un diaphragme situé dans le plan du cross-over. Ce diaphragme 25 laisse passerjpar exemplejau maximum 25% du courant de cathode. Toutefois, ceci ne limite pas la surface de cathode dont l'émission contribue à la formation du faisceau électronique final. L'emploi de canons électroniques conformes à l'invention concerne en particulier des tubes d'enregistrement d'images de télévision, mais n'est pas limité à ce 30 domaine. Parmi les tubes de caméra, également^le tube équipé d'une cible à structure de mosa.ïque est à prendre en considération. 72 01327 2121868 REVENDICATIONS: 1. Canon électronique destiné à un tube cathodique et constitué d'une cathode devant émettre un faisceau électronique, d'une grille de commande située près de la cathode et comportant une ouverture, et d'un 5 élément limiteur de courant qui limite l'intensité du faisceau de préférence environ à. 10yuA au maximum, caractérisé en ce que l'élément limiteur de courant est élaboré sur la cathode, de sorte qu'à celle-ci est déterminée la section transversale du faisceau^et cela^notamment^de façon qu'une partie de cathode émissive, située centralement par rapport 10 à l'ouverture de la grille de commande, présente une surface qui est inférieure à celle de ladite ouverture, la densité de courant du faisceau électronique étant ainsi pratiquement constante à la cathode, le canon n'étant pas équipé de diaphragmes limitant la surface cathodique émissive qui contribue au courant de faisceau. 15 2. Canon électronique selon 1a. revendication 1, caractérisé en ce que la surface de la région émissive sur la cathode est inférieure à 25% de la surface de l'ouverture de la grille de commande. 3. Canon électronique selon la revendication 1 ou 2*cara.ctérisé en ce que la. section de la surface cathodique émissive est inférieure à 20 0,01 mm2. 4. Canon électronique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, exception faite de la surface cathodique émissive, tous les composants électroniques optiques sont à symétrie de révolution. 5. Canon électronique selon l'une des revendications 1 à 4» carac-25 térisé en ce que l'ouverture de la grille de commande est à symétrie de révolution et que^dans le voisinage d'une première section la plus é-troite du faisceau électronique^on a placé un diaphragme laissant passer exclusivement des électrons émis quasi perpendiculairement â partir de la surface cathodique, l'ouverture du diaphragme étant telle à ne laisser 30 passer au maximum que 25>j du faisceau électronique émis par la cathode. 6. Canon électronique selon la revendication 5» caractérisé en ce qu'au maximum, l'intensité de courant du faisceau électronique ayant pu passer le diaphragme est égale à environ 10^uA. 7. Canon électronique selon la revendication 5 ou 6, caractérisé 35 en ce que la section de la surface cathodique émissive est inférieure à 0,1 mm2 . 8. Dispositif électronique optique dans lequel le faisceau électronique est engendré par un canon électronique selon l'une des revendications 1 à 7» 72 01327 2121868 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte un tube d'enregistrement d'images de télévision.