Brevet FR2559949A1 — publié le 19850823

La présente invention se rapporte aux tubes à rayorscathodiqueset concerne plus particulièrement un tube à rayons cathodiques dans lequel l'aberration de coma est réduite. La demanderesse a déjà proposé un tube à rayons cathodiques tel que représenté sur la figure 1 (demande de brevet japonais n 156.167/83). Sur la figure 1, la référence numérique 1 désigne une ampoule de verre, la référence 2 une plaque frontale, la référence 3 une surface de cible (surface de conversion photoélectrique), la référence de l'indium pour l'étan- chéité, la référence 5 un anneau métallique et la référence 6 une électrode métallique de prélèvement de signaux qui traverse la plaque frontale 2 et est en contact avec la surface de cible 3. Une électrode en treillis G6 est montée sur un support de treillis 7. L'électrode G6 est connectée à l'anneau métallique 5 par un support de treillis 7 et l'indium 4. Une tension prescrite, par exemple 1200 V est appliquée à l'élec- trode en treillis G6 par l'intermédiaire de l'anneau métallique 5. En outre, sur la figure 1, les symboles, K, G1 et G2 désignent une cathode pour constituer un canon à électrons, une première électrode de grille et une seconde électrode de grille respectivement. La-réfé- rence 8 désigne une baguette de verre pour fixer ces électrodes. Le symbole LA désigne une ouverture de limitation de faisceau. Les symboles G3, G4 et G5 désignent respectivement une troisième, une quatrième et une cinquième électrodes de grille. Ces électrodes G3-G5 sont réalisées au cours d'un processus dans lequel un métal comme le chrome ou l'aluminium est évaporé ou plaqué sur la surface intérieure de l'ampoule de verre 1 et ensuite, des configurations déterminées sont formées par découpage au laser, photogravure ou autres. Ces électrodes G3, G4 et G5 constituent l'ensemble des électrodes de foca- lisation, et l'électrode G4 sert également pour la déviation. Un anneau de céramique 11 avec une partie conduc- trice 10 formé sur sa surface est scellé par un frittage 9 à une extrémité de l'ampoule de verre 1 et l'électrode G5 est connectée à la partie conductrice 10. Cette dernière est formée par frittage d'une pâte d'argent, par exemple. Une tension prescrite, par exemple, +500V est appliquée à l'électrode G5 par l'anneau de céramique 11. Les électrodes G3 et G4 sont mises en forme comme le montre clairement le développement de la figure 2. Pour simplifier leur représentation, une partie qui n'est pas revêtue de métal est représentée par un trait noir sur la figure 2. Autrement dit, l'électrode G4 est mise en configuration de flèche, dans laquelle 4 parties d'électrodes H+, H-, V+ et V-, chacune isolée et en zig-zag sont disposées alternativement. Dans ce cas, chaque partie d'électrode est formée pour couvrir une plage angulaire de 270 par exemple. les conducteurs 12H+, (12H-), (12V+) et (12V-) provenant des parties d'électrodes H+, H-, V+ et V- sont formes sur la surface intérieure de l'ampoule de verre 1 en même temps que la mise en forme des électrodes G3 à G5, d'une manière similaire. Les conducteurs 12H+ à 12V- sont isolés et sont formés sur l'électrode G3 parallèlement à l'axe de l'enveloppe. Des parties de contact plus larges CT sont formées aux extrémités desconducteurs 12H+ à 12V-. Dans ce cas, chacun des conducteurs 12H+ à 12V- est suffisamment étroit pour ne pas perturber le champ électrique à l'intérieur de l'électrode G3. Par exemple, dans une enveloppe de 16,9 mm (circonférence de l'électrode G3=50,3 mm) la largeur de chacun des conducteurs 12H+ à 12V- est 0,6 mm. Autrement dit, la somme de chacune des surfaces des quatre conducteurs 12H+ à 12V- ne représente que 4,8% de la surface totale de la partie de l'électrode G3 comprenant les conducteurs 12H+ à 12V- (longueur d de la circonférence x de conducteur). Sur la figure 2 le symbole SL désigne une fente prévue de manière que l'électrode G3 ne s'échauffe pas quand les électrodes G1 et G2 sont chauffées par induction, à partir de - l'extérieur de l'enveloppe. Le symbole MA désigne un marquage d'angle d'alignement avec la plaque frontale. Sur la figure 1, la référence 13 désigne un ressort de contact. Une extrémité du ressorte de contact 13 est reliée par une broche 14 et une autre extrémité est en contact avec la partie de contact CT des conduc- teurs précités 12H+ à 12V-. Le ressort 13 et la broche 14 sont prévus pour chacun des conducteurs 12H+ à 12V-. Les parties d'électrodes H+ et H- qui constituent l'électrode G4 reçoivent, par les broches, les ressorts et les conducteurs 12H+, 12H- et 12V+ et 12V- une tension prescrite, par exemple une tension de dévia- tion horizontale qui varie symétriquement par rapport à 0 V. Egalement, les parties d'électrodes V+ et V- reçoivent une tension prescrite, par exemple, une tension de déviation verticale qui varie symétriquement par rapport à 0 V. Sur la figure 1, la référence 15 désigne un autre ressort de contact. Une extrémité du ressort de contact 15 est connectée à une broche 16 et son autre extrémité est en contact avec l'électrode G3 précitée. Une tension prédéterminée, par exemple, +500 V est appliquée à l'électrode G3 par la broche 16 et le ressort 15. Sur la figure 3, les surfaces équipotentielles des lentilles électrostatiques formées par les électrodes G3 à G6 sont représentées en pointillés et le faisceau d'électrons Bm est focalisé par les lentilles électro- statiques ainsi formées. L'erreur de position est corrigée par la lentille électrostatique formée entre les électrodes G5 et G6. Sur la figure 3, le potentiel représenté en pointillés ne comprend pas le champ électrique de déviation E. La déviation du faisceau d'électrons Bm est effec- tuée par le champ électrique de déviation E, en fonction de l'électrode G4. Si la distance entre l'ouverture de limitation de faisceau LA et la surface de cible 3 (longueur d'enveloppe) est représentée par 1, la longueur x de l'électrode de déviation G4 et la distance y entre l'ouverture LA de limitation de faisceau et le centre de l'électrode G4 ont les valeurs ci-après par exemple, afin d'obtenir de bonnes caractéristiques d'aberration. x= t + 2( Y=- 20 (2) Par exemple, dans une enveloppe de 16,9 mm, 1 = 46,6 mm, la longueur de l'électrode G3 (entre l'ouverture LA de limitation de faisceau et l'électrode G4) = 9,3 mm, la longueur de l'électrode G4 + 17,1 mm, la longueur de l'électrode G5 = 18,2 mm, et la distance entre l'électrode G5 et la cible = 2 mm. Si la forme du faisceau sur la surface de cible 3 est observée dans le tube analyseur d'images représenté sur la figure 1, une forme en larmes apparait comme le montrent les figures 4A et 4B sur lesquelles la forme circulaire apparaît au centre mais la distribution de densité de courant varie sous l'effet de la déviation vers la droite ou la gauche. Autrement dit, une aberration en coma est produite dans le tube analyseur d'images de la figure 1. Si cette aberration en coma est produite de façon notable, le degré de modulation est abaissé sur le côté droit de l'image et une résolution uniforme n'est pas obtenue visuellement. L'importance de l'aber- ration en coma est représentée par la distance entre le centre initial 0 du faisceau et la position réelle O' de densité maximale. En raison de ces inconvénients de la technique antérieure, un objet de l'invention est de proposer un tube à rayons cathodiques dans lequel l'aberration en commun est réduite. Pour atteindre cet objet, les conducteurs provenant des quatre parties d'électrodes d'une électrode de déviation en forme de flèches sont élargies et sont utilisées également comme des électrodes de déviation préalables qui assurent une déviation préliminaire du faisceau d'électrons afin de réduire l'aberration en coma. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels: La figure 1 est une coupe d'un exemple d'un tube analyseur d'images de la technique antérieure, La figure 2 est un développement d'une partie essentielle du tube de la figure 1, La figure 3 est un diagramme montrant la distribu- tion de potentiel dans le tube de la figure 1, La figure 4 est un diagramme montrant l'aberration de coma dans le tube de la figure 1, La figure 5 est un développement d'une partie essentielle d'un mode de réalisation de l'invention, La figure 6 est un diagramme montrant l'aberration de coma dans ce mode de réalisation, La figure 7 est un diagramme illustrant la distribu- tion de potentiel dans ce mode de réalisation, S9949 La figure 8 illustrant la distribution de poten- tiel dans ce mode de réalisation, La figure 9 est un graphe illustrant la distribution de champ horizontal dans ce mode de réalisation, La figure 10 est un développement d'une partie essentielle d'un second mode de réalisation de l'inven- tion, La figure 11 est un développement d'une partie essentielle d'un troisième mode de réalisation de l'invention, La figure 12 est un diagramme illustrant l'aberra- tion de coma dans les modes de réalisation des figures et 11, La figure 13 est un développement d'une partie essentielle d'un quatrième mode de réalisation de l'invention, et La figure 14 est un développement d'une partie essentielle d'un cinquième mode de réalisation de l'invention. Le premier mode de réalisation est un exemple d'application à un tube analyseur d'images (enveloppe de 16,9 mm) d'un type à focalisation électrostatique et déviation électrostatique (type S.S). Un canon à électrons, une surface de cible, un dispositif d'appli- cation de tension et autres sont constitués d'une manière similaire à celle de la figure 1 et la descrip- tion n'en sera pas faite. Dans ce mode de réalisation, les électrodes G3, G4 et G5 sont mises en forme comme le montre la figure 5. Sur cette figure, les parties correspondant à celles de la figure 2 sont désignées par les mêmes symboles et leur description n'en sera pas faite. Selon la figure 5, des conducteurs 12H+, 12H-, 12V+ et 12V- provenant des 4 parties d'électrodes H+, H-, V+ et V- sont formés dans la position corres- pondant respectivement au centre des parties d'électrodes H+, H-, V+ et V, dans la direction de leur circonférence, parallèlement à l'axe dans l'enveloppe. Dans ce cas, les largeurs WH+, WH-, WV+ et WV- sont égales. Chacune des largeurs WH+ à WV- est supérieure à celle indiquée sur la figure, 2. Les largeurs WH+ à WV- sont déterminées de manière que le rapport entre la somme des surfaces S des conduc- teurs 12H+ à 12V- et la surface totale SO correspondant aux conducteurs 12H+ à 12V- (longueur d du conducteur x circonférence), c'est-à-dire le rapport S/So devienne par exemple de 0,15 à 0,60. La raison pour laquelle ces largeurs sont choisises sera maintenant expliquée en regard de la figure 9. La figure 6 montre les résultats de simulation de l'aberration de coma quand le rapport de surface S/So est modifié. Dans ce cas, quand le rapport de surface S/So augmente, la surface occupée par l'électrode G3 diminue et par conséquent le rapport entre le potentiel réel produit dans la région de l'électrode G3 et la tension appliquée à l'électrode G3 devient 1-S/So quand la tension centrale appliquée à G4 est 0V. Pour que le potentiel réel de l'électrode G3 soit 500 V par exemple, la tension EG3' appliquée à l'électrode G3 doit être 500/(1-S/So). Par conséquent, quand le rapport S/So varie de O à 0,15, 0, 20, 0,28, 0,45 et 0,48, la tension EG3' appliquée à l'électrode G3 doit être respectivement +500V, +588V, +625V, +694V, +909V et +1190V. La figure 7 montre la distribution de potentiel à la partie de l'électrode G3 quand le rapport de surface S/So = 0,28 et la figure 8 montre en détail la distribution de potentiel dans la partie voisine du centre. Dans ce cas, EG3' = +700V et les conducteurs 12H+ et 12H- reçoivent respectivement une tension de plus 70V et -70V. Dans ce cas, la distribution du champ électrique horizontal Ex est celle représentée sur la figure 9 et un champ à peu près uniforme est obtenu au voisinage du centre. Etant donné que le faisceau Bm passe par la partie voisine du centre dans la région de l'électrode G3 (voir figure 3) il est soumis à une déviation par ce champ uniforme. Bien que cela n'apparaisse pas sur la figure, le champ électrique vertical produit par les conducteurs 12V+ et 12V- est également à peu près uniforme près du centre et le faisceau d'électrons Bm est soumis à une déviation par ce champ uniforme. Etant donné que la déviation préalable horizontale et verticale du faisceau d'électrons Bm est produite par les conducteurs 12H+ à 12V-, la tension de déviation appliquée entre les parties d'électrodes H+, H- et entre les parties d'électrodes V+, V- peut être plus petite quand le rapport de surface S/So augmente. Il sera supposé que la tension crête à crête de la tension de déviation Vp-p devient 119,7 V quand le rapport de surface S/So = 0. Ensuite, quand le rapport de surface S/So varie de 0,15 à 0,20, 0,28, 0,45 et 0,58 la tension Vp-p devient 117,8V, 117,2V, 116,6V, 115,1V et 113,8V respectivement. Si le rapport de surface S/So vaut 0,15, 0,20, 0,28, 0,45 et 0,58, le rapport entre le champ de dévia- tion E formé par les conducteurs 12H+, 12H-, 12V+, 12V- et le champ de déviation E formé par les parties d'électrodes H+, H-, V+, V- devient respectivement 0,2, 0,28, 0,4, 0,6 et 0,8. Si le rapport de surface S/So vaut 0, 0,15, 0,20, 0,28, 0,45 et 0,58 dans les conditions précitées, l'aberration de coma devient respectivement 6 pm, 4,2 gm, 3,5 gm, 3 gm, 2 gm et 1 gm. Il résulte de la figure 6 que lorsque le rapport de surface S/So augmente, la valeur de la tension EG3' à appliquer à l'électrode G3 augmente. Par exemple, si le rapport de surface S/So = 0,58, EG3' devient +1190V et à peu près égal à la tension de +1200V appli- quée à l'électrode en treillis G6. Par conséquent, si le rapport de surface est encore augmenté au-delà de cette valeur, des problèmes de décharge et autres peuvent apparaître. Par exemple, si le rapport de surface S/So = 0,58, l'aberration de coma devient 1 gm et il n'existe que peu d'influence de cette aber- ration. Une augmentation du rapport de surface S/So au-delà de cette valeur n'a également aucun intérêt pour réduire l'aberration de coma et elle peut au contraire augmenter cette aberration dans le sens inverse. Par conséquent, le rapport de surface S/So est inférieur à 0,60 et préférable à cet égard. Par ailleurs, les caractéristiques de résolution dans un tube analyseur d'images en noir et blanc ont été étudiées. Avec le rapport de surface S/So = 0, la résolution à la droite devient environ la moitié de celle à gauche. Avec le rapport de surface S/So=0,28, la résolution est presque égale à la droite et à la gauche. Avec le rapport de surface S/So=0,15, la résolution à la droite est d'environ 0,8 fois celle de gauche et la sensation visuelle n'est pas aussi bien assurée. Par conséquent, le rapport de surface S/So est supérieur à 0,15 et préférable sur ce plan. Sur la base de l'étude ci-dessus, et en regard de la figure 5, les largeurs WH+, WH-, WV+ et WV- des conducteurs 12H+, 12H-, 12V+ et 12V- sont déter- minées de manière que le rapport S/So soit par exemple compris entre 0,15 et 0,60. Dans une enveloppe de 16,9 mm, étant donné que la circonférence des élec- trodes est 50,3 mm, si le rapport S/So est par exemple 0,28, chacune des largeurs WH+, WH-, WV+ et WV- est 3,6 mm. De plus, sur la figure 5, les dimensions sont allongées de manière que le rapport S/So soit 0,28. A l'exception près des explications ci-dessus, la réalisation est similaire à celle de la figure 2. Dans le mode de réalisation ou les configurations des électrodes G3, G4 et G5, particulièrement des conducteurs 12H+ à 12V- sont telles que représentées sur la figure 5, la déviation préalable du faisceau d'électrons Bm est effectuée par les conducteurs 12H+ à 12V- et l'aberration de coma est nettement réduite comme le montre la figure 6. Par conséquent et à titre d'exemple, la différence de résolution entre le côté droit et le côté gauche de l'image peut être réduite et une résolution à peu près uniforme peut être obtenue dans toute l'image. En outre, la déviation préalable augmente la sensibilité de dévia- tion. Bien que les électrodes de déviation soient divisées en quatre parties d'électrodes de forme en flèche dans le mode de réalisation de la figure 5, elles pourraient être divisées en quatre parties d'électrodes en forme de feuilles. Les figures 10 et 11 représentent d'autres modes de réalisation de l'invention selon lesquels les conduc- teurs 12H+ à 12V- ont la forme de feuilles et de losanges respectivement de manière que la région de champ uniforme de déviation soit élargie. A l'exception de ceux-ci, la réalisation est semblable à celle de la figure 5. La figure 12 montre des résultats de simulation quand les conducteurs 12H+ à 12V- sont réalisés sous la forme représentée sur la figure 10 avec un rapport de surface S/So de 0,58. Dans ce cas, les résultats sont similaires à ceux obtenus avec les conducteurs 12H+ à 12V- de forme linéaire comme le montre la figure 5 (voir figure 6 pour S/So = 0,58). En outre, les dimensions de la figure 10 sont telles que le rapport de surface S/So soit 0,50 et les dimensions sur la figure 11 sont telles que le rapport de surface S/So soit 0,28. La figure 13 représente un quatrième mode de réalisation de l'invention. Dans ce cas, les conduc- teurs 12H+ à,12V- sont formés à partir des quatre parties d'électrodes H+ à V- et des prolongements 13H+ à 13V- parallèles aux conducteurs 12H+ à 12V- sont formés également à partir des quatre parties d'électrodes H+ à V-. L'électrode G3 est formée en peigne. Dans ce cas, une déviation préalable du faisceau d'électrons Bm est produite par la coopération des conducteurs 12H+ à 12V- et des prolongements 13H+ à 13V-. Par conséquent, des effets similaires peuvent être obtenus quand les prolongements 13H+ à 13V- sont formés comme le montre la figure 13 si le rapport de surface S/So (surface S comprenant la surface des prolongements 13H+ à 13V-) est choisi comme le montre la figure 5. En outre, les dimensions sur la figure 13 sont telles que le rapport des surfaces S/So soit 0,50. La figure 14 représente un cinquième mode de réalisation de l'invention. Dans ce cas, les conduc- teurs 12H+ à 12V- sont formés comme des flèches. En dehors de cela, la réalisation est similaire à celle de la figure 5. Selon la figure 14, étant donné que les conducteurs 12H+ à 12V- ont une configuration en flèche, le champ de déviation préalable est produit uniformément comme selon la figure 10, de sorte que toute déformation de la déviation peut être réduite. Des effets semblables peuvent être obtenus également dans la réalisation de la figure 14, si le rapport de surface S/So est choisi comme le montre la figure 5. Les dimensions sur la figure 14 sont telles que le rapport de surface S/So soit 0,60. Bien qu'une enveloppe d'un diamètre de 16,9 mm soit mentionnée dans les modes de réalisation ci- dessus, l'invention peut être appliquée à des envelop- pes de toutes dimensions. Bien que les électrodes G3 à G5 soient formées par dépôt sur la surface intérieure de l'ampoule de verre dans les modes ci-dessus de réalisation, l'invention peut aussi s'appliquer à des électrodes faites en tôle métallique par exemple. En outre, bien que les modes de réalisation ci-dessus soient du type à un seul potentiel, l'invention peut également s'appliquer aux types à deux potentiels. selon l'invention, et comme cela apparaît clairement dans les modes de réalisation ci-dessus, la déviation préalable du faisceau d'électrons est effectuée par des conducteurs ou autres provenant de quatre parties d'électrodes de déviation, ce qui permet de réduire nettement l'aberration de coma. Par conséquent, la différence de résolution entre le côté droit et le côté gauche de l'image peut être réduite et une résolu- tion à peu près uniforme peut être obtenue dans toute l'image. De plus, la déviation préalable améliore la sensibilité de déviation. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux modes de réali- sation décrits et illustrés à titre d'exemples nullement limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tube à rayons cathodiques, du type comportant une enveloppe (1), une source de faisceau d'électrons (K, G1, G2) positionnée à une extrémité de ladite enveloppe, une cible (3) positionnée à une autre extrémité de ladite enveloppe opposée à ladite source de faisceau d'électrons, et une lentille éLectro- statique (G3, G4, G5) positionnée entre ladite source de fais- ceau d'électrons et ladite cible, ladite lentille comprenant une première électrode cylindrique (G3) et une seconde électrode cylindrique (G4) positionnées respectivement le long du trajet dudit faisceau d'électrons pour focaliser ce faisceau d'électrons, ladite seconde électrode cylindrique G4 étant divisée en quatre électrodes de déviation configurées (H+, H-, V+, V-), chacune desdites électrodes de déviation (H+ , H-, V+, V-) comprenant un conducteur (12H+, 12H-, 12V+, 12V-) formé sur ladite première électrode cylindrique (G3) mais en étant isolé, caractérisé en ce que la partie desdits conducteurs (12H+, 12H-, 12V+, 12V-) qui est connectée à ladite seconde électrode (G4),et qui se trouve dans la région o la première électrode (G3) est positionnée, possède une surface suffisante de façon à pouvoir faire office d'élec- trodes de déviation préalable, produisant une déviation préli- minaire dudit faisceau d'électrons. 2. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, caractérisé en ce que le rapport S/So est choisi dans la plage de 0,15 à 0,60, o S est la somme de chacune des surfaces desdites parties des conducteurs (12H+, 12H, 12V+, 12V-) et So est la surface totale de ladite première électrode (G3), y compris S. 3. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite lentille électrostatique (G3, 64, G5) comporte une troisième électrode cylindrique (G5). 4. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que toutes lesdites électrodes (G3, G4, G5) y compris lesdits conducteurs (12H+, 12H-, 12V+, 12V-) constituant la lentille électrostatique sont formes sur la surface intérieure de ladite enveloppe (1). 5. Tube à rayons cathodiques selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que ladite partie desdits conducteurs (12H+, 12H-, 12V+, 12V-) est rectiligne et parallèle à l'axe de ladite enveloppe (1) (figures 5 et 13). 6. Tube à rayons cathodiques selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite partie desdits conducteurs (12H+, 12H-, 12V+, 12V-) comporte des parties en forme de feuilles (fi- gure 10). 7. Tube à rayons cathodiques selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que ladite partie desdits conducteurs (12H+, 12H-, 12V+, 12V-) comporte des parties en forme de flèche (figure 14). 8. Tube à rayons cathodiques selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que ladite partie desdits conducteurs (12H+, 12H-, 12V+, 12V-) comporte des parties en forme de losanges (figure 11).