Brevet FR2481516A1 — publié le 19811030

"Canon électronique et tube à rayons cathodiques comportant un tel canon électronique." La présente invention concerne un canon électronique ser- vant à engendrer un faisceau d'électrons, comportant une unité cathodique composée d'au moins une tige cathodique cylindrique, dont la surface terminale constitue asurfaCe émis siveetdctaamoins une partie est entourée coaxialement d'un écran de réflexion thermique dépassant l'extrémité ouverte de la tige cathodique, la tige cathodique et l'écran de ré- flexion thermique étant fixés dans un porte-cathode. L'invention est également relative à un tube à rayons cathodiques muni d'un tel canon électronique. De tels canons électroniques sont appliqués aux tubes d'images de télévision noir et blanc et couleurs, à la re- production de données, aux tubes de prise de vues et à d'autres tubes dans lesquels doit être engendré un faisceau d'électrons. Une unité cathodique de la structure décrite dans le premier alinéa est connue de la demande de brevet alle- mand mise à la disposition publique NO 1 764 047. La struc- ture décrite dans cette demande comporte une tige cathodi- que fixée par soudage par points près de son extrémité ouverte à un écran de réflexion thermique. Cet écran de ré- flexion thermique entoure coaxialement la tige cathodique et dépasse son extrémité ouverte. L'écran de réflexion ther- mique est fixé à son tour à l'aide de bande métalliques dans un portecathode. Le rendement de la cathode est augmenté par suite de la réflexion de la chaleur provenant de la ti- ge cathodique vers cette dernière à l'aide d'un écran de réflexion thermique, dont la surface intérieure est de pré - férence brillante. Toutefois, une telle structure présente également quel- ques inconvénients. Du fait que la tige cathodique est fi- xée près de l'extrémité ouverte de l'écran de réflexion thermique, la surface émissive se déplace dans la direction axiale par suite de l'échauffement de la tige cathodique et de la dilatation thermique, ce qui est indésirable, comme il sera expliqué ci-après en détail. De plus, la chaleur de de la tige cathodique circule vers l'écran de réflexion ther- mique, ce qui se traduit par l'échauffement de ce dernier. La chaleur rayonnée par la face extérieure dudit écran de réflexion thermique réduit le rendement du système. Etant donné la capacité thermique élevée du système, la durée d'échauffement de la cathode est longue. Ainsi, l'invention vise à indiquer un canon électronique muni d'une unité cathodique, dont le rendement est supérieur à celui obtenu jusqu'à présent, dont la durée d'échauffement est courte, et qui est exempt des inconvénients cités. Conformément à l'invention, un canon électronique du genre mentionné dans le premier alinéa est caractérisé en ce que la tige cathodique est suspendue librement dans l'écran de réflexion thermique à l'aide de bandes métalli- ques ou de fils métalliques fixés.à la tige cathodique près de la surface émissive et au porte-cathode. Du fait que la tige cathodique est suspendue librement dans l'écran de réflexion thermique, *'est-à-dire sans point d'appui ou point de contact dans cet écran de réflexion thermique, il ne se produit pas de transport de chaleur par conduction vers l'écran de réflexion thermique, ce qui augmente le ren- dement de l'unité cathodique. Le rendement d'une telle ca- thode es-t supérieur de 1,3X à celui obtenu sans applica- tion de l'écran de réflexion thermique. La dilatation de la tige cathodique n'exerce guère d'effet sur l'endroit de la surface émissive. La tige cathodique ne s'étendra que da- vantage dans l'écran de réflexion thermique. La dilatation des bandes ou des f ils est négligeable.Laformeduporte-oethe n'estpa oesseielle. De préfrence, le porte-cathode copte un disqedematé- nau isolant mni d 'uoeovrtLue centrale dan s aqJue est fixé unpcrte- aott cylindrique auquel sont suspendus la tige cathodique et l'écran de réflexion thermique. Une forme de réalisation préférentielle d'un canon électronique conforme à l'inven- tion est caractérisé en ce que l'extrémité du porte-catho- de cylindrique située à l'opposé de la surface émissive est fermée par une plaque métallique comportant une ouver- ture centrale dans laquelle est fixé coaxialement l'écran de réflexion thermique. Toutefois, il est également possi- ble de fixer l'écran de réflexion thermique à l'aide de ti- ges ou de bandes dans le porte-cathode cylindrique. De préférence, la tige cathodique est suspendue coaxia- lement et librement dans l'écran de réflexion thermique à l'aide de bandes ou de fils métalliques fixés à la tige ca- thodique près de la surface émissive, l'extrémité opposée étant fixée à la plaque métallique. Les bandes ou fils mé- talliques sont ainsi plus longs et présentent ainsi une lo plus grande résistance thermique totale, alors que le ren- dement de la structure est augmenté davantage. Lorsque la plaque métallique est éventuellement munie d'une partie centrale enfoncée, la longueur du porte-cathode cylindrique peut être choisie suivant les besoins. De plus, l'écran de réflexion thermique peut être sus- pendu coaxialemeht dans une ouverture d'une plaque métalli- que, cette dernière présentant au moins deux autres ouver- tures dans lesquelles sont appliquées d'une façon électro- isolante des broches porteuses à l'aide de matériau isolant. A ces broches porteuses peuvent être fixées les tiges ou bandes métalliques pour la suspension de la tige cathodique ou les bandes de connexion pour] fldechaudgedeJaoethode.Iloet possibledefixerlacathcd etl'écrandl xéflcion thehnque à l'ded'umte.Ue pJjoemzaLiqueeslecanon électronique. Dans ce cas, la plaque métallique fait office de porte-cathode. Le rendement de l'unité cathodique peut être augmenté davantage lorsque l'extrémité opposée du porte cathode cy- lindrique est également fermée par une plaque de couverture présentant une ouverture centrale que traverse la partie comportant la surface émissive de la tige cathodique. De plus, il s'est avéré particulièrement efficace d'ob- tenir une unité cathodique présentant un rendement élevé lorsque, dans un canon électronique conforme à l'invention, l'extrémité de l'écran de réflexion thermique qui se situe dans le prolongement de l'extrémité ouverte de la tige ca- thodique est au moins partiellement fermée. La description ci-après, en se référant au dessin anne- xé, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 montre en coupe un tube à rayons cathodiques muni d'un canon électronique conforme à l'invention. La figure 2 montre en coupe un canon électronique con- forme à l'invention. La figure 3 montre un détail de la figure 2. Les figures 4 et 5 montrent en coupe des formes de réa- lisation alternatives de l'unité cathodique pour canons électroniques conformes à l'invention. La figure 6 illustre un détail de la figure 3. La figure 7 montre également en coupe une forme de réa- lisation alternative d'une unité cathodique pour canons électroniques conformes à l'invention. La figure 8 montre une vue du dessous de la figure 7. La figure 9 montre en coupe une forme de réalisatlion alternative d'une unimté cathodique pour canons électroniques confmes A l'invenràn et la flVure 10 uns vue en plan de la figure 9. Ia figure 1 montre en coupe un tube à rayons cathodiques conforme A l'invention, dans ce cas un tube d'images en couleur du genre "en ligne". L'invention peut également être appliqu6e aux tubes de prise de vues, tubes d'images de telAvision noir et blanc et à d!autres tubes dans lesquels doit être engendré un faisceau d'lectrons. Dans une enveàoppe en verre 1, qui est cemposée dune fentre image 2, d'une paOie en forme d'entonnoir 3 et d'un col 4, sont disposés, dans ledit cci, trois canons électroniques 5, 6 et 7, qui engendrent respectivement les Ihisceaux d'6lectrons 8, 9 et 10. Les axes des canons 6électronique se situent dans un plan, le plan du dessin. L' axe du canon électroniqule central 6 concide pratiquement avec l'axe I du tube.Les trais canons électroniques débouchent dans le tube 16, qui se situe coaxialement dans le col 4. La fe- nêtre image 2 est munie à l'intérieur d'un grand nombre de trios de lignes luminescentes. Chaque trio comporte une ligne constituée par une substance émettant une lu- minescence verte, une ligne en une substance émettant une luminescence bleue et une ligne en une substance émettant une luminescence rouge;] Tous les trios constituent ensemble l'écran-image 12. Les lignes luminescentes s'étendent perpendiculairement au plan du dessin. Devant l'écran image est mis en place le masque d'ombre 13 dans lequel sont ménagées un très grand nombre d'ouvertures oblongues 14 que traversent les fais- ceaux d'électrons 8, 9 et 10. Les faisceaux d'électrons sont déviés dans la direction horizontale (dans le plan du des- sin) et dans la direction verticale (perpendicu]simeau plan du dessin) à travers le système de bobines de déviation 15. Les trois canons électroniques sont montés de façon que leurs axes forment un petit angle entre eux. Les faisceaux d'électrons traversent ainsi les ouvertures 14 sous un petit angle, ledit angle de sélection des couleurs, pour ne frapper chacun que les lignes luminescentes d'une seule couleur. La figure 2 représente en coupe longitudinale l'un des canons électroniques. Dans la grille 21 se trouve une unité cathodique 22. La surface émissive 23 de la cathode est constituée par une couche superficielle mince de substance émissive sur un corps émissif en tungstène im- prégné 24. Le faisceau d'électrons engendré traverse l'ou- verture 25 dans la première grille 21 et est ensuite accé- léré et focalisé à l'aide des électrodes 26, 27 et 28. Dans un tube d'image en couleur, le potentiel cathodique est de +30 volts par exemple, la première grille présente par exemple un potentiel de O volt et la deuxième grille 26 un potentiel de 1000 volts, la troisième grille 27 un po- tentiel de 6000 volts et la quatrième grille 28 un poten- tiel de 27]zV. L'effet de la première électrode de grille 21 est tributaire de la distance comprise entre la surface émissive 23 et cette électrode. C'est pour cette raison qu'il est évident que la dilatation de la tige cathodique ne peut pas influencer la distance comprise entre la ca- thode et la première grille. Evidemment, une telle unité cathodique peut également être appliquée à un canon diode (par exemple dans les tubes de prise de vues de télévision). Dans un canon diode, la cathode est suivie d'une anode sou- mise à une tension positive. De plus, dans un tel canon diode, la distance comprise entre la cathode et l'anode doit rester constante. La figure 3 représente l'unité cathodique utilisée dans le canon électronique de la figure 2. Elle comporte un ser- pentin de chauffage 31 recouvert d'oxyde d'aluminium noirci et relié aux bandes de connexion 32. La surface terminale de la tige cathodique 30 est munie d'un corps en tungstène imprégné 33 dans un support 34 et munie d'une surface émis- sive 35. La tige cathodique 30 conforme à l'invention est suspendue librement dans l'écran de réflexion thermique 27 à l'aide de fils métalliques 36. Il n'existe pas de points de contact directs entre la tige cathodique 30 et l'écran de réflexion thermique 37 ayant pour effet une conduction thermique, et, par conséquent, une perte de rendement de l'unité cathodique. Les fils métalliques 37 sont en tungs- tène-rhénium et leur diamètre est de 0,05 mm. Dans cette structure, la longueur des fils est de 2,5 mm. Le gradient de température dans les fils est maximal près de la tige cathodique. Il en résulte que les fils ne présentent qu'une mauvaise conduction de chaleur, de sorte qu'il ne se produit guère de perte de chaleur par l'intermédiaire desdits fils. L'écran de réflexion thermique 37 est fixé à l'aide d'une plaque métallique 38 munie d'une partie enfoncée centrale 39 à un porte-cathode cylindrique 40. La fixation de l'écran de réflexion thermique 37 dans la plaque 38 s'effectue de préférence à l'aide-de quelques points de soudure (réalisés à l'aide d'un laser par exem- ple) pour réduire autant que possible le contact thermique. Ce porte-cathode cylindrique 40 est entouré d'un corps cé- ramique électro-isolant 41 dans un cylindre de montage 42. Dans le corps céramique sont appliquée deux broches 43 aux- quelles sont fixées, par soudage par points, les bandes de connexion 32 pour le fil de chauffage 31. De plus, une ban- de de connexion cathodique 44 est fixée à l'unité cathodi- que. La figure 4 montre en coupe une autre forme de réalisa- tion d'une unité cathodique pour un canon électronique con- forme à l'invention. La différence avec la forme de réali- sation selon la figure 3 réside dans le fait que la plaque de fixation 50 servant à la fixation de l'écran de réfle- xion thermique ne présente pas de partie enfoncée centrale. Dans ce cas, le porte-cathode cylindrique peut être choisi plus court. L'unité cathodique est en outre munie d'une plaque de recouvrement 51 présentant une ouverture centrale 52 que traverse la tige cathodique avec le corps en tungstè- ne 33. La plaque de recouvrement 51 réduit davantage la per- te de chaleur. Les pièces non mentionnées ont déjà été dé- crites en référence à la figure 3. La forme de réalisation représentée sur la figure 5 ne diffère de celle représentée sur la figure 3 que par la fixation de la tige cathodique 30 à l'aide des fils 60, qui sont perpendiculaires au porte-cathode cylindrique 40. Les autres pièces représentées ont déjà été décrites à l'aide de la figure 3. La figure 6 montre un détail de la figure 3. En fermant partiellement l'écran de réflexion thermique 37 à l'extré- mité située dans le prolongement de l'extrémité ouverte 70 de la tige cathodique 30 à l'aide d'un bord courbé vers l'intérieur 71, par exemple on obtient que la chaleur rayon- née par l'extrémité ouverte de la tige cathodique soit éga- lement réfléchie et ne se perde pas. Ainsi, le rendement de l'unité cathodique est améliorée davantage. Cette extré- mité de l'écran de réflexion thermique peut également être fermée par une plaque présentant une ouverture centrale ou deux ouvertures que traversent les extrémités du fil de chauffage. La figure 7 représente en coupe une forme de réalisa- tion d'une unité cathodique pour un canon électronique conforme à l'invention. Elle comporte un fil de chauffage recouvert d'oxyde d'aluminium noirci 81 et relié aux bandes de connexion 82. La face terminale de la tige cathodique 83 est munie d'un corps de tungstène imprégné 84 disposé dans un support 85 et présentant une surface émissive 86. Conformément à l'invention, la tige cathodique 83 est sus- pendue librement dans l'écran de réflexion thermique cylin- drique 87 à l'aide de fils 88. Il n'existe pas de points de contact directs entre la tige cathodique 83 et l'écran de réflexion thermique 87 provoquant une conduction de chaleur vers l'écran de réflexion thermique. Les bandes de connexion 83 sont soudées à leur tour aux broches porteu- ses 89, qui sont fixées à l'aide de bouchons de verre 90 dans les ouvertures d'une plaque métallique 91. Dans une ouverture centrale de la plaque 91 est également fixé l'écran de réflexion thermique 83, de préférence par deux points de soudure 95. Dans ce cas, la plaque 91 est fixée contre une extrémité d'un porte-cathode cylindrique 92, qui est fixé à l'aide d'un anneau de verre 94 dans le ca- non électronique. L'extrémité opposée du porte-cathode cylindrique est fermée par une plaque de recouvrement 93 présentant une ouverture centrale 95 que traverse le corps en tungstène 84. Toutefois, il est également possible d'utiliser la plaque 91 pour le montage dans le canon électronique, ce qui rend le porte-cathode cylindrique 92 superflu. Les fils 88 sont fixés à la plaque 91. Toutefois, il est également possible de fixer ces fils à des broches porteuses fixées de façon analogue à celle des broches porteuses 89 à la plaque 91. La figure 8 montre une vue en dessous de la figure 7. La plaque 91 ne ferme pas entièrement le porte-cathode cylindrique 92 et est en.forme de croix. Les fils 88 sont fixés par soudage aux angles 96 de la croix. La figure 9 représente en coupe une forme de réalisa- tion d'une unité cathodique pour un canon électronique - conforme à l'invention. La face terminale de la tige ca- thodique 100 est munie d'un corps en tungstène imprégné 101 dans un support 102 et présente une surface émissive 103. Cette forme de réalisation ne montre pas de fil de chauffage. Conformément à l'invention la tige cathodique est suspendue librement dans l'écran de réflexion ther- mique cylindrique 104 à l'aide des fils 105. Entre la ti- ge cathodique 100 et l'cran de réflexion thermique 104 in n'existe pas de points de contact directs entramnaint le risque de conduction thermique vers l'écran de r6éfle- xion thermique. Dans une ouverture centrale 106 de la pla- que m6tallique 107 est fîis l'écran de réflexion thermique. Comme il ressort de la figure 10, l'ouverture 106 présente une forme telle qu'il n'existe que deux endroits de contact 108, 109 entre son bord et l'écran de réflexion thermique. A ces deux endroitas l'écran de réflexion ther- mique est fixé par soudage par points à la plaque 107. -0 REVENDICATIONS 1.- Canon électronique servant à engendrer un faisceau d'électrons, comportant une unité cathodique composée d'au moins une tige cathodique cylindrique, dont la surface termi- nale constitue la surface émissive et dont au moins une par- tie est entourée coaxialement d'un écran de réflexion ther- mique dépassant l'extrémité ouverte de la tige cathodique, la tige cathodique et l'écran de réflexion thermique étant fixés dans un portecathode, caractérisé en ce que la tige cathodique est suspendue librement dans l'écran de réflexion thermique à l'aide de bandes métalliques ou de fils métalli- ques fixés à la tige cathodique près de la surface émissive du porte-cathode. 2.- Canon électronique selon la revendication 1, ca- ractérisé en ce que le porte-cathode comporte un disque de matériau isolant muni d'une ouverture centrale dans laquelle est fixé un portecathode cylindrique auquel sont suspendus la tige cathodique et lrécran de réflexion thermique. 3.- Canon électronique selon la revendication 2, ca- ractérisé en ce que l'extrémité du porte-cathode cylindrique située à l'opposé de la surface émissive est fermée par une plaque métallique comportant une ouverture centrale dans la- quelle est fixé coaxialement l'écran de réflexion thermique. 4.- Canon électronique selon la revendication 3, ca- ractérisé en ce que la-tige cathodique est suspendue coaxia- lement et librement dans l'écran de réflexion thermique à l'aide de bandes ou de fils métalliques fixés à la tige ca- thodique près de la surface émissive, l'extrémité opposée étant fixée à la plaque métallique. 5.- Canon électronique selon l'une des revendications 3 et 4, caractérisé en ce que la plaque métallique est munie d'une partie centrale enfoncée. 6.- Canon électronique selon l'une des revendications 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que l'écran de réflexion thermi- que est appliqué coaxialement dans une ouverture d'une plaque métallique, cette dernière présentant au moins deux autres ouvertures dans lesquelles sont appliquées d'une façon il électro-isolante des broches porteuses à l'aide de matériau isolant. 7.- Canon électronique selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que l'extrémité opposée du porte-cathode cylindrique est également fermée par une plaque de recouvre- ment, qui comporte une ouverture centrale traversée par la partie de tige cathodique comportant la surface émissive. 8.- Canon électronique selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que l'extrémité de l'écran de ré- flexion thermique située dans le prolongement de l'extrémité ouverte de la tige cathodique est au moins partiellement fermée. 9.- Tube à rayons cathodiques comportant un canon électronique selon l'une des revendications 1-à 8.