Brevet FR2555809A1 — publié le 19850531

Cette invention est relative à un tube à rayons cathodiques comportant un système de canons électroniques, et elle vise plus particulièrement des en- sembles de cathodes pour un tel système de canons, dans lesquels on a prévu des rmoyens modifiant le pouvoir émissif, ces moyens n'étant cependant pas inclus dans la totalité des ensembles de cathodes. On sait qu'un tube à rayons cathodiques typique, par exemple un tube image pour la télévision en couleur, comporte un système de canons à électrons comprenant trois canons électroniques sensiblement identiques, chacun de ces canons engendrant et focalisant un faisceau électronique qui vient frapper un élé- ment luminophore de couleur différente pour chaque faisceau, disposé sur la sur- face intérieure de la plaque frontale du tube. Dans un tube électronique classique, les éléments de luminophores sont constitués de bandes ou de points émettant des lumières rouge, verte et bleue, qui sont excités de façon à émettre, par le sys- tème de canons électroniques mentionné ci-dessus. Le canon électronique qui dé- livre un faisceau électronique venant frapper l'élément luminophore émettant la lumière rouge sera appelé ci-après "canon rouge", et l'on choisira la même con- vention en ce qui concerne les deux autres canons, qui seront donc désignés "canon vert" et "canon bleu". Dans un récepteur de télévision, il est préférable que l'image apparaisse rapidement et avec les couleurs appropriées, lorsque le récepteur est mis en service. Cette aptitude est directement fonction de la vitesse ou du taux d'accrois- sement de la température de cathode du canon électronique. Certains fabricants de récepteurs exigent que la couleur initiale de l'écran (sans signal vidéo) soit blanche ou verte, plutôt que rouge, bleue ou pourpre. Un écran blanc indique qu'il existe un juste équilibre des couleurs entre les canons rouge, vert et bleu. Une couleur verte signifie que la cathode du canon vert a atteint sa température d'émis- sion avant les cathodes des canons rouge et bleu. Dans la technique antérieure, il était connu de préchauffer le filament de chauffage de la cathode pour répondre à l'exigence d'une mise en service rapide (c'est-à-dire d'une rapide apparition de l'image, lors de la mise sous tension du récepteur). Cependant, même un système de mise en service rapide ne donne pas toujours une couleur initiale d'écran blanche ou verte. Par ailleurs, les cathodes préchauffées consomment de l'énergie lorsque le récepteur de télévision n'est pas en service, ce qui fait qu'un tel système présente un rendement énergétique dé- fectueux. 2 2) - -555809 Le brevet américain n* 4 184 100 décrit un système de cathode à chauf fage indirect, du type à chauffage rapide. Ce système comporte un manchon de cathode qui est réalisé à partir d'un alliage choisi parmi des alliages à résis- tance mécanique élevée, permettant de fabriquer un manchon de cathode à pa- rois minces qui est exempt de déformation et qui possède une faible capacité thermique. Ce brevet antérieur résout le problème d'un chauffage rapide, mais il n'apporte pas une structure fournissant une couleur initiale d'écran blanche ou verte. Le brevet américain n* 4 370 588 décrit une cathode à mise en service rapide et consommant peu d'énergie. Dans ce brevet, un manchon de cathode esi noirci, et un premier élément cylindrique réflecteur est fixé sur l'extrémité su- périeure du manchon de cathode. Un second cylindre réflecteur, présentant un diamètre plus grand que le manchon de cathode, est fixé sur le manchon à l'aide d'éléments de support. Les cylindres réflecteurs réfléchissent la chaleur rayon née vers le manchon de cathode, afin de maintenir la température de cathode et raccourcir la durée de mise en service. Une telle structure ne résout pas spéci fiquement le problème d'obtenir une couleur d'écran blanche ou verte lorsque la cathode atteint la température d'émission. Comme l'indique le brevet américain n: 4 071 803, il est difficile de contrôler la variation de l'espacement cathode-grille résultant des variations de température. Un "équilibre blanc", c'est-à-dire une couleur d'écran blanche, est affecté par des variations de dimensions de l'espacement cathode-grille, si bien que, même avec des cathodes à mise en service rapide de réalisation sen- siblement identique, on ne peut pas obtenir immédiatement un "équilibre blanc", et l'image ne devient pas normale tant que les dimensions de la structure du canon électronique ne deviennent pas thermiquement stables. Etant donné qu'une couleur d'écran initiale blanche nécessite que les trois canons électroniques atteignent sensiblement simultanément la températur d'émission, il est préférable de réaliser une couleur d'écran initiale verte plu- tôt que blanche. En conséquence, cette invention a pour objet un tube à rayons catho- diques comportant un système de canons électroniques comprenant une pluralité de systèmes de cathodes, qui comprennent chacun: un manchon de cathode ayan des extrémités opposées, ce manchon de cathode étant ouvert à une extrémité et obturé à l'autre extrémité à l'aide d'une capsule comportant un revêtement 3 2555809 d'un matériau émetteur d'électrons; un filament de chauffage, disposé à l'inté- rieur dudit manchon et espacé de ce dernier, et un oeillet de cathode entourant coaxialement une partie au moins dudit manchon de cathode, ledit oeillet possé- dant une surface interne et une surface externe, ladite extrémité ouverte dudit manchon de cathode étant fixée à la surface intérieure dudit oeillet, ce tube étant caractérisé en ce qu'une portion au moins de ladite surface interne de l'un des oeillets au moins comprend des moyens modificateurs du pouvoir émissif, de manière à changer les caractéristiques d'émission d'énergie rayonnante de la- dite portion de surface interne, pour qu'elles deviennent différentes des caracté- ristiques d'une portion similaire de l'un au moins des autres oeillets. D'autres caractéristiques et avantages de cette invention ressortiront de la description faite ci-après en référence au dessin annexé, qui en illustre deux exemples de réalisation dépourvus de tout caractère limitatif. Sur le dessin: - la Figure 1 est une vue en coupe d'une partie d'un système de canons électroniques en ligne mettant en oeuvre la présente invention; et, - la Figure 2 est une vue partielle, en coupe, d'un système de canons à électrons, illustrant un second exemple de réalisation de la présente invention. En se référant à la Figure 1, on y voit une partie d'un système de canons à électrons 10, d'un type utilisé dans des tubes images pour la télévision en cou- Z0 leur. Ce système de canons 10 comprend un système de cathode centrale 12 (canon vert), un premier système de cathode extérieure 14 (canon rouge) , et un second système de cathode extérieure 16 (canon bleu). Le système de cathode centrale 12 comporte un manchon de cathode 18, fermé sur son extrémité anté- rieure par une capsule 20, pourvue d'un revêtement 22 en un matériau émettant Z5 des électrons. Un filament de chauffage 23 est monté dans le manchon de cathode 18 et est espacé de ce manchon. Le revêtement émetteur d'électrons 22 est séparé d'une première grille 28 (grille de commande), selon un espacementprédéterminé, à l'aide d'un sys- tème de montage qui comprend un oeillet de cathode centrale 24, qui entoure coaxialement au moins une partie du manchon de cathode 18. L'oeillet 24 com- porte une surface intérieure et une surface extérieure, l'extrémité ouverte du manchon de cathode 18, disposée à l'opposé, étant fixée, par exemple par sou- dure, sur la surface intérieure de l'oeillet 24. Un support de cathode centrale 26 est fixé, également par soudure, sur la surface extérieure de l'extrémité antérieure de l'oeillet central 24. De façon similaire, les premier et second systèmes de cathodes exté- rieures 14, 16 comprennent chacun un manchon de cathode 30, obturé à son extrémité antérieure par une capsule 32, munie d'un revêtement 34 en un maté- riau émettant des électrons. Un filament de chauffage 35 est monté à l'intérieur de chaque manchon de cathode 30, et il est espacé de ce dernier. Chacun des revêtements 34 émettant des électrons est maintenu selon un espacement prédé- derminé par rapport à la première grille 28, par l'intermédiaire d'un oeillet de cathode 36, qui entoure coaxialement au moins une partie de manchon de cathode 30. L'oeillet 36 possède une surface intérieure et une surface extérieure, et l'extrémité ouverte, disposée à l'opposé, du manchon de cathode 30 est fixée, par exemple par soudure, sur la surface interne de l'oeillet 36. Un support de cathode extérieur 38 est fixé, également par soudure, sur la surface extérieure de l'extrémité antérieure de l'oeillet extérieur 36. Dans le système de canons à électrons 10 selon la présente invention, les trois oeillets de cathode 24 et 36 sont réalisés à partir d'un même matériau, généralement un alliage comprenant environ 50, 5 % de nickel et environ 48 % de fer, cet alliage étant connu sous le nom d' Alliage 52. On trouvera une descrip- tion plus complète des propriétés de l'alliage 52 dans la publication américaine "American Society for Testing and Materials Standard F30". Le support de ca- thode centrale 26 et les supports des cathodes extérieures 38 sont réalisés à partir d'un acier inoxydable 305 et d'un alliage 52, respectivement, et ils se trouvent décrits dans le brevet américain n 4 468 588. Afin de faciliter un chauffage et une émission rapides du canon vert, c'est à-dire du système de cathode 12, on peut soit diminuer le pouvoir émissif du système de cathode centrale, soit augmenter le pouvoir émissif des canons rouge et bleu, c'est-à-dire des systèmes de cathodes extérieures 14 et 16, respective- ment. Dans l'exemple de réalisation préféré, le pouvoir émissif des systèmes de cathodes extérieures 14 et 16 peut être accru en oxydant les surfaces interne et externe de l'oeillet 36. Cet oeillet est réalisé à partir d'un alliage 52, qui peut être oxydé en soumettant les oeillets à une cuisson à une température de 800 C environ, pendant 10 minutes environ, dans une atmosphère d'azote (N) humide. On forme ainsi une couche d'oxyde 40 sur la surface intérieure au moins et de préférence sur les deux surfaces, intérieure et extérieure, de l'oeillet 36. Le pouvoir émissif hémisphérique total de l'oeillet 36, avant l'oxydation, est de l'ordre de 0, 35. Après l'oxydation, la surface oxydée de l'oeillet 36 présente un pouvoir émissif de l'ordre de 0, 85. L'augmentation du pouvoir émissif des oeillets extérieurs 36 augmente le transfert thermique à partir des systèmes de cathodes 14 et 16 (canons rouge et bleu), sans modifier les caractéristiques de transfert thermique du canon vert, c'est-à-dire du système de cathode centrale 12. Par conséquent, en modifiant le pouvoir émissif des deux systèmes de ca- thodes extérieures, tout en laissant sans changement le pouvoir émissif du sys- tème de cathode centrale, on diminue l'élévation de température des systèmes de cathodes extérieures 14 et 16 par rapport à l'élévation de la température du sys- tème de cathode centrale 12. Cette modification de la structure de l'oeillet aug- mente la probabilité que le canon vert, c'est-à-dire le système de cathode cen- trale, atteigne la température d'émission avant les canons rouge et bleu. On a effectué des essais pour comparer les caractéristiques d'émission de six tubes image couleur de contrôle comportant des oeillets en alliage 52 qui n'avaient pas été modifiés, à celles de six tubes d'essai dans lesquels les oeillets de cathode extérieurs 36 avaient été oxydés, comme décrit ci-dessus, pour accroître le transfert thermique à partir des canons rouge et bleu, c'est- à-dire des systèmes de cathode extérieures 14 et 16. Un seul des six tubes de contrôle a montré initialement une émission verte, alors que quatre des six tubes d'essai ont présenté initialement une émission verte. Bien qu'il était pré- férable que tous les tubes d'essai présentent une émission verte initiale, le fait que deux d'entre eux ne présentaient pas cette émission verte s'explique par des modifications incontrôlées d'autres paramètres, tels que, notamment, la résis- tance du filament de chauffage, l'introduction d'un filament de chauffage dans le manchon de cathode, des modifications thermiques inégales, ou même, éventuel- lement, des variations d'épaisseur du matériau émetteur d'électrons. On peut réaliser une variante de l'invention en utilisant un acier inoxy- dable du type 304 comme matériau pour réaliser l'oeillet central 24 et les oeillets extérieurs 36. Si l'on utilise de l'acier inoxydable, les oeillets extérieurs 36 sont oxydés en les soumettant à une cuisson pendant 10 minutes environ, à une tem- pérature de l'ordre de 1000 C, dans une atmosphère d'hydrogène humide. Le pouvoir émissif hémisphérique total des oeillets en acier inoxydable, avant leur oxydation, est d'environ 0, 29, et, après oxydation, ce pouvoir émissif a aug- menté jusqu'à une valeur d'environ 0, 85. En recouvrant, par placage, la surface intérieure de l'oeillet central 24 d'un revêtement mince 42 d'argent ayant un pouvoir émissif d'environ 0, 10, et * 6 2555809 en laissant à l'état non traité les oeillets de cathodes extérieures 36, la chaleur rayonnée par le manchon de cathode centrale 18 sera réfléchie vers le manchon de cathode, afin de permettre au système de cathode centrale 12 (canon vert) d'atteindre la température d'émission avant les systèmes de cathodes extérieures 14 et 16. Entre également dans le cadre de l'invention la caractéristique qui consiste à, simultanément, abaisser le pouvoir émissif du système de cathode centrale 12, par exemple par placage à l'argent de l'oeillet central 24, et à aug- menter le pouvoir émissif des systèmes de cathodes extérieures 14 et 16, par exemple en oxydant les oeillets extérieurs 36. Il demeure bien entendu que cette invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés ici, mais qu'elle en englobe toutes les va- riante s. 7 2555809 REVENDICATIONS I - Tube à rayons cathodiques comportant un système de canons électro- niques (10) comprenant une pluralité de systèmes de cathodes qui comprennent chacun: un manchon de cathode (18, 30) ayant des extrémités opposées, ce man- chon de cathode étant ouvert à une extrémité et obturé à l'autre extrémité à l'aide d'une capsule (20, 32) comportant un revêtement d'un matériau émetteur d'élec- trons (22, 34); un filament de chauffage (23, 35) disposé à l'intérieur dudit man- chon et espacé de ce dernier, et un oeillet de cathode (24, 36) entourant coaxiale- ment une partie au moins dudit manchon de cathode, ledit oeillet possédant une surface interne et une surface externe, ladite extrémité ouverte dudit manchon de cathode étant fixée à la surface intérieure dudit oeillet, ce tube étant caracté- risé en ce qu'une portion au moins de ladite surface interne de l'un des oeillets au moins comprend des moyens modificateurs du pouvoir émissif (40, 4Z), de manière à changer les caractéristiques d'émission d'énergie rayonnante de la- dite portion de surface interne pour qu'elles deviennent différentes des caracté- ristiques d'une portion similaire de l'un au moins des autres oeillets. 2 - Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens modifiant le pouvoir émissif consistent en un revêtement d'oxyde (40) qui est formé au moins sur la surface interne dudit oeillet de ca- thode (36) pour en accroftre le pouvoir émissif. 3 - Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens modifiant le pouvoir émissif comprennent un revêtement réflecteur (42), formé sur la surface intérieure dudit oeillet de cathode (24) pour en réduire le pouvoir émissif. Z5 4 - Tube à rayons cathodiques selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit revêtement réflecteur (42) comprend de l'argent. - Tube à rayons cathodiques qui comprend un système de canons électroniques en ligne (10) comportant un système de cathode centrale (12) disposé entre deux systèmes de cathodes extérieures (14, 16), chacun de ces systèmes de cathodes comprenant: un manchon métallique tubulaire de cathode (18, 30) ayant des extrémités opposées, ce manchon présentant une extrémité ouverte et son autre extrémité fermée par une capsule (20, 32) munie d'un matériau émetteur d'électrons (2, 34); un filament de chauffage (23, 35) disposé à l'in- térieur dudit manchon, dont il est espacé, et un oeillet métallique de cathode (24, 36) entourant coaxialement une partie au moins dudit manchon de cathode, 8 2555809 cet oeillet présentant une surface intérieure et une surface extérieure, ladite extrémité ouverte du manchon de cathode étant fixée à la surface intérieure dudit oeillet, ce tube électronique étant caractérisé en ce qu'une partie au moins de ladite surface intérieure desdits oeillets des systèmes de cathodes extérieures comprend un revêtement d'oxyde (40) pour augmenter le pouvoir émissif desdits oeillets des systèmes de cathodes extérieures. 6 - Tube à rayons cathodiques comprenant un système de canons à élec- trons en ligne (10) qui comporte un système de cathode centrale (12), disposé entre deux systèmes de cathodes extérieures (14, 16), ledit système de cathode centrale et les systèmes de cathodes extérieures comprenant chacun: un manchon de cathode métallique tubulaire (18, 30) ayant des extrémités opposées, ce man- chon comportant une extrémité ouverte et une autre extrémité fermée par une capsule (20, 32) pourvue d'un matériau émetteur d'électrons (22, 34); un filament de chauffage (23, 35) disposé à l'intérieur dudit manchon et espacé de ce dernier, et un oeillet de cathode métallique (24, 36) entourant coaxialement une partie au moins dudit manchon de cathode, ledit oeillet ayant une surface intérieure et une surface extérieure, ladite extrémité ouverte du manchon de cathode étant fixée à la surface intérieure de l'oeillet, ce tube étant caractérisé en ce qu'une partie au moins de ladite surface intérieure de l'oeillet du système de cathode centrale comporte un revêtement réflecteur d'argent (42), afin de diminuer le pouvoir émissif dudit oeillet du système de cathode centrale.