Brevet FR2564640A1 — publié le 19851122

La présente invention concerne un tube catho- dique et est appliquée de préférence à un tube de prise de vue du type à focalisation et déviation électrostatiques par exemple. La demanderesse a déjà proposé un tube de prise de vue du type à focalisation et déviation électrostatiques (type S.S, voir la demande de brevet japonais n 156167/1983) tel que représenté sur la figure 1. Sur la figure 1, la référence 1 désigne une ampoule de verre, 2 un fond, 3 une surface cible (surface de conver- sion photoélectrique), 4 de l'indium pour la soudure à froid, 5 une ceinture métallique et 6 une électrode de prise de signal qui passe à travers le fond 2 et est en contact avec la surface cible 3. Une grille à mailles G6 est montée sur un porte-grille 7. Une tension prescrite est appliquée à l'électrode à mailles G6 à travers la ceinture métallique 5, l'indium 4 et le porte-grille 7. Les symboles K, G1 et G2 sur la figure 1 dési- gnent en outre, respectivement, une cathode constituant un canon électronique, une première grille et une seconde grille. La référence 8 désigne un verre support-enveloppe pour la fixation de ces électrodes. LA désigne un trou limiteur de faisceau. Les symboles G3, G4 et G5 désignent respective- ment une troisième, une quatrième et une cinquième grille. Les élec- trodes constituées par les grilles G3 à G5 sont réalisées par un processus dans lequel du métal tel que du chrome ou de l'aluminium est appliqué par vaporisation ou plaquage sur la surface interne de l'ampoule de verre 1 et dans lequel des motifs prescrits sont ensuite formés dans le métal déposé par enlèvement d'une partie du métal par laser, photogravure ou analogue. Les grilles G3, G4 et G5 consti- tuent le système d'électrodes de Localisation et la grille G sert en outre à la déviation. La grille G5 est soudée étanche par du verre de frittage 9 à une extrémité de l'ampoule de verre 1 et est connectée à un anneau céramique 11 sur la surface duquel est formé un élément conducteur 10. Cet élément est formé par frittage d'une pâte d'argent par exemple. Une tension prescrite est appliquée à la grille G5 à travers l'anneau céramique-11. La configuration des grilles G3 et G4 ressort clairement de la vue développée de la figure 2. Pour simplifier le dessin, les portions. non revêtues de métal (zones o le métal a été enlevé) sont indiquées par des lignes noires sur la figure 2. On y voit que le grille G4 possède un motif dit en flèches constitué de quatré éléments d'électrode H+, H-, V+ et Vde forme en zigzag, mutuellement isolés et se suivant alternativement. Dans ce cas précis, chaque élément d'électrode s'étend sur une zone angulaire de 270 par exemple. Des connexions (12H+), (12H-), (12V+) et (12V-) des éléments d'électrode H+, H-, V+ et V- sont formées sur la surface interne de l'ampoule de verre 1 en même temps que les grilles G3 à G et de façon analogue. Les connexions (12H+) à (12V-) sont isolées de la grille G3 et s'étendent parallèlement à l'axe de l'enveloppe de verre à travers cette grille. De larges parties de contact CT sont formées aux extrémités côté culot des connexions (12H+) à (12V-). Le symbole SL sur la figure 2 désigne une fente destinée à éviter le chauffage de la grille G3 lorsque les grilles G1 et G2 sont chauffées de l'extérieur de l'enveloppe en vue de la mise sous vide. MA désigne un repère pour l'angle d'alignement avec le fond du tube. La référence 13 sur la figure 1 désigne une lame-ressort de contact. Une extrémité de la lame 13 est connectée à un prolongement de broche 14 et l'autre extrémité est appliquée contre une partie de contact CT des connexions (12H+) à (12V-) précitées. Une lame 13 et un prolongement de broche 14 sont prévus pour chacune de ces connexions. Les éléments d'électrode H+ et H- de la grille G4 reçoivent à travers les broches, les lames et les connexions correspondantes une tension de déviation horizontale qui varie symétriquement par rapport à une tension prescrite. Les élé- ments d'électrode V+ et V- reçoivent de façon analogue une tension de déviation verticale variant symétriquement par rapport e la tension prescrite. Sur la figure 1, la référence 15 désigne une autre lame-ressort de contact. Une extrémité de cette lame est connectée à un prolongement de broche 16 et l'autre extrémité est appliquée contre la grille G3. Une tension prescrite est ainsi appliquée à l'électrode G3 à travers le prolongement de broche-16 et la lame 15. Sur la figure 3, les lignes en pointillé désignent les surfaces équipotentielles de lentilles électrosta- tiques formées par les grilles G3 à G6 et servant à la focalisa- tion du faisceau électronique Bm. L'erreur d'alignement (landing error) est corrigée par la lentille électrostatique formée entre les grilles G5 et G6. Le potentiel représenté par les lignes en pointillé sur la figure 3 ne tient pas compte du champ électrique de déviation E. La déviation du faisceau électronique B est effectuée par le champ électrique de déviation E au moyen de la grille G4. Selon la technique antérieure, comme représenté sur la figure 1, l'anneau céramique 11, avec l'élément conducteur 10 formé à sa surface, est soudé étanche par le verre de frittage 9 à une extrémité de l'ampoule de verre 1 en vue de l'application de la tension prescrite à la grille G5. Or, le joint fritté de l'anneau céramique 11 demande une opération d'usinage qui rend la fabrica- tion difficile. De plus, avec la disposition selon la figure 1, le potentiel de la grille G5 doit être élevé et la différence de potentiel entre les grilles G4 et G5 doit être importante pour obtenir de bonnes caractéristiques de focalisation du faisceau électronique sur la surface cible 3. Du fait que la lentille de collimation est formée entre la grille G5 et la grille à mailles G6 et en raison de la correction de l'erreur d'alignement du faisceau électronique, il faut une certaine différence de potentiel entre les électrodes G5 et G6. Compte tenu de ce qui précède, on fait fonctionner un tube cathodique de l'art antérieur en appliquant les tensions suivantes aux différentes grilles: tension EG3 de la grille G3 = 500 V G3 3 tension centrale EG4 de la grille G4 = O V, tension EG5 de la grille G5 = 500 V, tension EG6 de la grille G6 = 1160 V et tension ETA de la surface cible E = 50 V. La tension EG6 de la grille à mailles G6 devenant relativement élevée avec cette disposition, des décharges risquent de se produire entre l'électrode G6 et la cible 3, ce qui peut endommager la surface cible 3. En raison des inconvénients décrits ci-dessus de l'art antérieur, l'invention vise à procurer un tube cathodique, du type indiqué, dont la fabrication soit simplifiée et avec lequel la tension aà appliquer à la grille à mailles puisse être faible. Pour atteindre ces objectifs, un tube catho- dique selon l'invention psssède une grille-électrode à haute tension de forme cylindrique, une grille-électrode à basse tension de forme cylindrique et une grille-électrode à mailles, qui sont toutes disposées le long de la trajectoire du faisceau électronique, la lentille électrostatique de focalisation étant formée par la grille à haute tension et la grille à basse tension, la grille à basse tension agissant en outre comme grille de déviation. Un tube cathodique ainsi réalisé, selon l'inven- tion, ne comporte plus de grille G., comme le tube cathodique selon la figure 1, avec le résultat que la fabrication est simplifiée et que la tension de la grille à mailles peut être basse, de sorte que le problème de décharge est éliminé. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'un exemple de réalisation non limitatif, ainsi des dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une coupe d'un tube de prise de vue selon un exemple de l'art antérieur; la figure 2 est une vue développée d'une partie essentielle du tube de figure 1; - la figure 3 est une représentation schématique partielle illustrant la distribution de potentiel dans le tube de figure 1; - la figure 4 est une coupe d'un tube Ae prise de vue selon un mode de réalisation de l'invention; - la figure 5 est une vue développée d'une partie essentielle du tube de figure 4; - la figure 6 est une représentation schématique illustrant la distribution de potentiel dans le tube de figure 4; et - la figure 7 est un diagramme représentant des résultats de simulation obtenus avec le tube de figure 4. Un mode de réalisation de l'invention sera décrit ci-après en référence à la figure 4 pour commencer. Sur la figure 4, des éléments correspondant à ceux du tube de figure 1 sont désignés par les mêmes références et ne seront pas décrits une nouvelle fois en détail. Dans le tube selon l'invention représenté sur la figure 4, de l'indium 4 fixé dans une ceinture métallique 5 est pris entre un fond de tube 2 et une ampoule de verre 1, lesquels sont soudés ensemble de façon étanche à l'air par l'indium 4. Une grille à mailles G5 est montée sur un portegrille 7. Une tension prescrite est appliquée à la grille G5 à travers la ceinture métal- lique 5, l'indium 4 et le porte-grille 7. Les symboles G3 et G4 désignent respectivement une troisième et une quatrième grille, lesquelles constituent le système d'électrodes de focalisation; la grille G4 sert en outre à ! la déviation. Une grille G5' est connectée électriquement à la grille à mailles G5. Les grillesélectrodes G3, G4 et G5' sont réalisées par un processus dans lequel du métal tel que du chrome ou de l'aluminium est déposé par vaporisation sur la surface interne de l'ampoule de verre et dans lequel des motifs prédéterminés sont formés ensuite dans le métal déposé par enlèvement d'une partie de celui-ci au laser, par photogravure ou d'une manière analogue. La configuration des grilles G3, G4 et G5' ressort clairement de la vue développée de la figure 5. Sur celle-ci, des éléments correspondant à ceux de figure 2 sont désignés par les mêmes symboles. Dans la figure 5, l'électrode G4 possède également un motif dit en flèches comprenant quatre éléments d'électrode H+, H-, V+ et V-, de forme en zigzag et mutuellement isolés, se succédant alternativement. Des connexions (12H+), (12H-), (12V+) et (12V-) s'étendent parallèlement à l'axe de l'enveloppe en verre depuis les éléments d'électrode H+, H-, V+ et V- à travers la grille G3, en étant isolées par rapport à celle-ci et les unes par rapport aux autres. De larges parties de contact CT sont formées aux extrémités c8té culot des connexions (12H+) à (12V-). L'application de la tension aux grilles G3 et G4 s'opère comme sur le tube de figure 1. Sur la figure 6, les lignes en pointillé représentent des surfaces équipotentielles de lentilles électro- statiques formées par les grilles G3 à G5 (G5'). Le faisceau élec- tronique B est focalisé par la lentille électrostatique formée m entre les grilles G3 et G4 et l'erreur d'alignement est corrigée par la lentille électrostatique formée entre les grilles G4 et G5. Le potentiel représenté par les lignes en pointillé sur la figure 6 ne tient pas compte du champ électrique de déviation E. Dans un tube selon l'invention, comme dans l'exemple représenté, o le système d'électrodes de focalisation est formé par les grilles G3 et G4, la variation de la longueur x de la grille G3 (mesurée à partir du trou limiteur de faisceau LA jusqu'à la grille G4) et la longueur de tube Q (distance entre le trou limiteur de faisceau LA et la surface cible 3), comme indiqués sur la figure 6, provoque la variation du grossissement de projec- tion, de l'aberration et de l'erreur d'alignement. Le symbole g sur la figure 6 (ainsi que sur la figure 7) désigne le diamètre du tube. Le diagramme de la figure 7 montre des résultats de simulation du grossissement de projection, de l'aberration (Um) et de l'erreur d'alignement (rad) par rapport a une valeur prescrite de x et g dans une enveloppe de X = 12 mm par exemple, o la tension EG3 de la grille G3 est de 500 V, la tension centrale EG4 de la grille G4 possède une valeur, inférieure à EG3, choisie pour opti- miser la focalisation, la tension EG5 de la grille à mailles G5 est une tension choisie pour obtenir les meilleures caractéristiques et l'angle de divergence est 1/50 (faible avec EG3 élevée), le gra- phique ouvrant le domaine 1/12e & x ' 3/4e pour la longueur de la grille G3 et 1l _ a g 7 pour la longueur du tube. L'aberration et l'erreur d'alignement ont été relevées avec une distance de déviation de 3,3 mm du centre. Pour le bon usage en tant que tube de prise de vue, il est préférable que le grossissement de projection soit de 2 ou moins, l'aberration soit de 20/m ou moins et l'erreur d'alignement soit de 2/100 rad ou moins. Le diagramme de la figure 7 comporte pour cette raison une ligne limite a pour le grossissement de projection, une ligne limite b pour l'aberration et une ligne limite c pour l'erreur d'alignement. Il est par conséquent préférable que x et i soient choisis pour correspondre a la zone hachurée entourée par les lignes a à c sur la figure 7. Bien que le diagramme de la figure 7 montre des résultats de simulation dans une enveloppe d'un diamètre d'environ 12 mm, la plage indiquée ci-dessus pour x et t est appliquable également à d'autres diamètres. Compte tenu de ce qui précède, la longueur x de la grille G3 et la longueur du tube ú du mode de réalisation représenté sur la figure 4 ont été choisies pour tomber dans la zone hachurée de la figure 7, ce qui permet d'obtenir de bonnes caractéristiques. Le tube cathodique selon l'invention, construit comme décrit dans ce qui précède et étant du type dit bipotentiel, o le faisceau électronique Bm est focalisé par les grilles G3 et G4, ne comporte pas de grille G5 comme le tube de figure 1. Par consé- quent, des opérations d'usinage ou autres pour la mise en place d'un anneau céramique 11 par exemple en vue de l'application de la tension prescrite a la grille G5 du tube de figure 1 deviennent inu- tiles et le tube devient facile à fabriquer. Avec un tube de l'art antérieur selon la figure 1, la tension EG5 appliquée à la grille G5 est relativement élevée, ce qui oblige à appliquer à la grille à mailles G6 une tension EG6 considérablement élevée en vue de la formation de la lentille de collimation. Selon l'invention, au contraire, puisqu'il n'y a pas de grille G5 et que la tension EG4 à appliquer à la grille G4 devient nettement plus basse, la tension EG5 pour la grille à mailles G5 peut être basse. De ce fait, le problème du risque de décharges entre la grille à mailles G5 et la surface cible 3 est supprimé. De plus, comme la grille G4 du tube de l'inven- tion peut être allongée, la sensibilité de déviation peut être accrue comparativement à l'art antérieur. Bien que l'exemple décrit ici concerne l'appli- cation de l'invention à un tube de prise de vue du type à focalisa- tion et déviation électrostatiques, l'invention est appliquable non seulement à ce type de tube mais également à des tubes cathodiques tels que des tubes à mémoire ou des convertisseurs de balayage. Grâce à l'invention, comme cela ressort de ce qui précède, le nombre d'opérations est réduit et la fabrication devient nettement plus facile comparativement à l'art antérieur; de plus, la tension appliquée à la grille à mailles peut être faible, ce qui supprime le problème des décharges. De surcroît, la région de déviation peut être allongée, ce qui apporte une augmentation de la sensibilité de déviation en comparaison avec l'art antérieur. )j RÉPUBLIQUE FRAN AISE 2 564 641 INSTITUT NATIONAL DE LA PROPRIÉTÉ INDUSTRIELLE PARIS Ce numéro n'a donné lieu à aucune publication N c' ce M. REVENDICATIONS 1. Tube cathodique comprenant: a) une enveloppe (1); b) une source (K) de faisceau électronique disposée à une extrémité de l'enveloppe (1); c) une cible (3) disposée à l'autre extrémité de l'enveloppe (1), en regard de la source de faisceau électronique; d) une grille-électrode à mailles disposée devant la cible; et e) un dispositif de lentilles électrostatiques placé entre la source de faisceau électronique et la grille-électrode à mailles, caractérisé en ce le dispositif de lentilles électro- statiques comporte une grille-électrode (G3) à tension relativement haute et une grille-électrode (G4) à tension relativement basse, disposées le long de la trajectoire du faisceau électronique (Bm) pour la focalisation de ce faisceau, la grille (G4) à tension - relativement basse étant divisée en quatre motifs en flèches ou motifs en zigzag (H+, H-, V+, V-) pour la déviation du faisceau électronique (Bm). 2. Tube cathodique selon la revendication 1, o la longueur (t) entre la source (K) de faisceau électronique et la grille-électrode à mailles (G5) et la longueur (x) de la grille (G3). à tension relativement haute sont choisies de manière que le grossissement, l'aberration et l'erreur d'alignement du dispositif à lentilles électrostatiques soient inférieurs respec- tivement à 2, 20/um et 2/100 rad.