Brevet FR2249433A1 — publié le 19750523

La présente invention concerne des tubes électroniques à image à dispositif correcteur de distorsion, Les tubes électroniques à image sont des tubes gui, selon leur type, permettent la détection, l'intensification ou la présentation d'imagez Ils possèdent en général une cathode élec troémissive qui émet des électrons en direction d'une électrode de sortie. Ceux-ci passent entre des électrodes de focalisation et d'accélération, avant d'arriver sur 11 électrode de sortie. Le grandissement local étant le rapport d'une distance élémentaire de l'image sur l'électrode de sortie, à la distance élémentaire correspondante de limage sur l'écran d'entrée , on a constaté que ces tubes présentaient une distorsion, le grandissement mesuré au centre de l'image étant différent de celui mesuré sur la périphérie. i image sur 1 électrode de sortie est alors déformée par rapport à 1 t image sur 1 écran d'entrée. I1 convientd'y remédier. Pour ce faire, plusieurs dispositifs ont déjà été utilisés. La cathode ou photocathode possède, en général, une cQur bure aidant à la focalisation du faisceau ; celle-ci crée dans limage une distorsion, appelée distorsion en "coussin", où le grandissement local augmente quant on décrit l'image du centre vers l'extérieur ; il convient donc, dans un premier temps, de choisir cette courbure de sorte qu'elle distorde le moins possible l'image, tout en conservant ses fonctions premières d'aide à la focalisation du faisceau. Ce choix est toutefois limité car il est difficile d'adapter en conséquence le système optique délivrant l'image à3a photocathode. Pour remédier à ce problème, un autre dispositif prévoit de disposer une grille plane à proximité de la photocathode, portée à un potentiel permettant d'accroitre le champ électrique et, par ce fait, de réduire la distorsion, en imposant un profil plus approprié aux équipotentielles. Un tel dispositif ne permet toutefois pas de supprimer complètement les déformations dans l'image ; d'autre part la correction étant faite très ttt sur le traient des électrons, elle amène d'autres aberrations dans l'image. L'objet de l'invention est de réaliser un tube à image com- portant un dispositif correcteur de distorsion ne présentant pas les inconvénients des solutions indiques ci-dessus. Selon l'invention, le tube à image considéré possède un dispositif correcteur de distorsion constitué essentielle-aent d'une grille de profil particulier faisant dévier principalement les électrons sur lesquels la distorsion est la plus sensible, de leurs 9ra- jectoires initiales, de manière que ce de'faut d'image soit compensé, et ceci sans création d'autres aberrations sensibles. Plus précisément l'invention concerne un tube électronique à image à dispositif correcteur de distorsion, comprenant, dans une enveloppe sous vide étanche, une photocathode émettant des électrons en direction d'une électrode de sortie, caractérisé en ce que le dispositif correcteur de distorsion est une grille de profil adapté à la distorsion à réduire, placée avent l'élec-rode de sortie et portée à un potentiel différent de celui de cette électrode. A titre d'exemples, on étudiera un tube intensificateur d'image ge de radiologie et un tube de prise de vue comportant un dispositif de l'invention pour corriger notamment un distorsion en "coussin". La description et les figures qui suivent feront apparattre d'autres caractéristiques du tube de l'invention et les avantages liés au dispositif correcteur de distorsion utilisé. - la figure 1 représente un tube de l'art antérieur à savoir un tube intensificateur d'image présentant une distorsion en "coussins". - la figure 2 représente un tube de l'invention correspondant à un tel tube de l'art antérieur. - la figure 3 représente un schéma explicatif de la correction de distorsion apportée par le dispositif correcteur u-tilisé. - la figure 4 est une autre variante possible du dispositif correcteur utilisé. - la figure 5 représente un autre tube de l'invention à savoir un tube de prise de vue. la figure 1 represente une vue schématique d'un tube intensificateur présentant une distorsion en "coussin", qui consiste en une augmentation du grandissement local quand on décrit l'image du centre, vers l'extérieur. Ce tube de révolution autour de l'axe XX, comporte une photocathode 3 de concavité tournée vers la sortie du tubes trois électrodes -5, 6 et 7 d'accélération et de focalisation et une électrode de sortie 8 constituée principalement d1un écran luminescent g appelé par la suite également écran de sortie. Les rayons X, 1 après avoir traversé l'objet 2 viennent exciter un scintillateur émettant des photons à plus grande longueur d'onde qui vont impressionner la photocathode 3 qui émet alors un faisceau d'électrons 4 accéléré et focalisé par les électrodes 5, 6 et 7. Ce faisceau vient exciter la luminescence de l'écran de sortie 9 appartenant à l'électrode 8. C'est sur cet écran que se forme l'image. Comme le montre la figure, l'angle ouverture du pinceau élémentaire d'électrons 11 qui vient former l'image d'un point sur l'écran 9 et ayant son sommet sur cet écran est très faible. Pour une distorsion en coussin" de l'image, les impacts des pinceaux élémentaires tels que 11 sur l'écran 9 s'écartent anormalement du centre de l'écran. la figure 2 représente, avec les mimes repères que précédemment, un tube de l'invention comportant un dispositif correcteur 12, qui ramène les impacts des pinceaux tels que il vers le centre de manière è compenser la distorsion. Ce dispositif correcteur est une grille introduite, près de l'écran et avant celui-ci, dans la partie terminale 10 du tube et portée à un potentiel plus élevé que celui de l'écran. Son profil est tel qu'un champ électrique ayant une composante radiale est créé. Cette composante dans le cas de la distorsion en "coussin" doit ramener les électrons vers le centre de l'image. La figure 3 est une vue grossie de Is partie terminale du tube. Le grille correctrice 12 est portée à un potentiel supérieur à celui des électrodes 7 et 8 et sa concavité est tournée vers la cathode. Les électrons arrivant dans l'espace 10 subissent une action convergente les rapprochant de l'axe du tube. Lc tension de la grille 12 étant supérieure à celle de l'électrode de sortie 8 il y a convergence après ladite grille. Si la grille est portée à un potentiel également supérieur à celui de l'électrode 7, l'action de convergence sur les pinceaux élémentaires 11 sera accentuée car elle sera déjà commencée avent la grille 12; 13 et 14 sont les lignes de force.Cette action dépend de l'angle d'incidence i du faisceau par rapport à la grille ; en effet, l'angle de convergence est égal à te = r - i , r étant l'angle de réfraction du faisceau élémentaire Il après le passage de la grille au point M , ces angles i et r étant les angles que forment en N avec le rayon de courbure de la grille des tangentes aux trajectoires incidents et réfractée. L'an- gle d'incidence dépendant de l'angle d'entrée du faisceau t et de la courbure # de la grille au point M par la relation : i = on ontient pour l'angle de convergence : 66= e = r - ç + . L'angle de réfraction r, donc l'angle de convergence, dépendent de i , du gradient du champ électrique en aval de la grille et de l'énergie des électrons incidents, soit des tensions des électrodes 7 et 8 et de la grille 12. lorsque l'angle d'entrée du faisceau o crott, l'angle de ré fraction r augmentant plus vite que , vu le choix des paramètres définissant la. grille fait précédemment, l'angle de convergence augmente. On aura donc une correction d'autant plus importante que l'on se trouve loin de l'axe. Les pinceaux élémentaires tels que il subissent donc une déviation, comme le montre la partie en pointillés et la partie en trait plein correspondante de la figure 2, et les points d'impacts primitifs de ces pinceaux sur l'écran 9 se déplacent vers le centre de l'image,d'une quantité d'autant plus grande que leur distance au centre est plus importante. En choisissant convenablement le potentiel de la grille correctrice par rapport à ceux des deux électrodes 7 et 8, ainsi que les dimensions et l'emplacement de la grille et surtout son profil, à savoir la loi de variation de la courbure ç en fonction de la distance au centre, on peut arriver à compenser exactement la distorsion. Un autre avantage du tube réside dans le fait que la correction étant faite dans une région où les faisceaux, contribuant à la formation d'un point, sont très étroits, elle n'introduit pas d'aberrations supplémentaires considérables, la grille exerçant la meme action déviatrice sur tous les électrons d'un même pinceau élémentaire. La figure 4 représente la partie terminale d'un tube de l'invention comportant une autre variante de réalisation du dispositif correcteur de distorsion, toujours dans le cas de la distorsion en "coussin". La grille 12 a dans ce cas, sa concavité tournée vers l'écran de sortie 9 et sa tension est supérieure à celle de l'élee- trode 7 et inférieure à celle de l'électrode de sortie 8. 13 et 15 désignent dans ce cas les lignes de force. La convergence des faisceaux élémentaires se fait avant et après la grille ; les électrons tendent à se rapprocher de l'axe du tube.La configuration de cette figure est moins favorable que celle de la figure 3 ; en effet, les électrons frappent la grille suivant un angle d'incidence élevé et des électrons secondaires peuvent entre émis pat celle-ci, conduisant à la formation d'images parasites. Cette configuration est cependant valable. Dans certains tubes de prise de vue, tels que le tube schémati- quement représenté sur la figure 5, présentant une section image I similaire à celle des tubes intensificateurs image qui viennent d'être décrits, on a constaté également qu'il existait une distorsion en "coussin" de l'image. La différence principale existant entre un tel tube et un tube intensifîcateur d'image est qu'ici l'électrode de sortie n'est plus un écran luminescent, mais une cible diélectrique 70, sur laquelle se forme l'image électrique par émission secondaire, adjointe à une électrode de signal 60.Ces tubes possèdent une section d'analyse A dans laquelle un canon à électrons 80 envoie un faisceau 90 balayer la cible 60 au moyen d'un ensemble de bobines déviatrices 100 et le décharger point par point, créant ainsi le courant du signal vidéo 110. Dans ces tubes la distorsion en "coue- sin" observée, peut autre corrigée comme dans le cas des tubes intensificateurs d'image en plaçant une grille 120 analogue près de la cible 70. Cette grille étant disposée à proximité du plan image,dans une région où les faisceaux contribuant à la formation d'un point, sont très droits, on peut donc faire varier localement l'angle d'incidence très rapidement sans introduire d'aberrations considérables. Les tubes à correction de distorsion décrits précédemment étaient des tubes intensificateurs de radiologie et des tubes de prise de vue dont les dispositifs correcteurs corrigeaient une distorsion en "coussin". Dans le cas d'une distorsion en "barillet", où le grandis- senent diminue quand on décrit l'image du centre vers l'extérieur, la même grille,portée à un potentiel inférieur à celui de l'c-lectrode de sortie dans le cas de la figure 3 ou à un potentiel supérieur à celui de cette électrode dans le cas de la figure 4 et dans les deux cas inférieur à celui de l'électrode 7,corrige également ce genre de dis-torsion,en déviant les pinceaux élémentaires vers I1 extérieur et ceci d'autant plus qu'ils sont loin de l'axe. Quelle que soit la distorsion affectant le tube, le choix du profil de la grille, de sa tension par rapport aux électrodes voisines, de ses dimensions et de son emplacement par rapport à l'électrode de sortie permet de la compenser. REVENDICATIONS 1. Tube électronique à image à dispositif correcteur de distorsion, comprenant, dans une enveloppe sous vide étanche, une photocathode émettant des électrons en direction d'une électrode de sortie, caractérisé en ce que le dispositif correcteur de distorsion est une grille de profil adapté à la distorsion à réduire, placée avant 11 électrode de sortie et portée à un potentiel différent de celui de cette électrode. 2. Tube à image à dispositif correcteur de distorsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille est courbe, de concavité tournée vers la photocathode, qutelle est portée à un potentiel supérieur à celui de ltélectrode de sortie et qu'elle corrige une distorsion dite "en coussin". 3. Tube à image à dispositif correcteur de distorsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille est courbe, de concavité tournée vers ltélectrode de sortie, qu'elle est portée à un potentiel inférieur à celui de cette électrode et qu'elle corrige une distorsion dite "en coussin". 4. Tube à image à dispositif correcteur de distorsion selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille est courbe, de concavité tournée vers la photocathode, qutelle est portée à un potentiel inférieur à celui de l'électrode de sortie et quelle corrige une distorsion dite "en barillet ". 5. Tube à image à dispositif correcteur de distorsion. selon la revendication 1, caractérisé en ce que la grille est courbe, de concavité tournée vers ltélectrode de sortie, qutelle est portée à un potentiel supérieur à celui de cette électrode et qu'elle corrige une distorsion dite t'en barillet".