Brevet FR2647257A1 — publié le 19901123

CATHODE IMPREGNEE AVEC CAPACITE REDUITE AVEC APPLICATION AUX TUBES DE VISUALISATION DU TYPE INDEXATION DE FAISCEAU, ET TUBES ELECTRONIQUES COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne des tubes électroniques, particulièrement des tubes pour lesquels une modulation rapide du faisceau électronique est souhaitée. Dans les tubes de visualisation, par exemple, la résolution peut être limitée par la rapidité de modulation. L'invention concerne plus précisément un canon présentant une capacité réduite entre ses électrodes afin de réduire le temps nécessaire pour charger cette capacité lors de la modulation du faisceau. En effet, dans des tubes de visualisation, contrairement à d'autres tubes électroniques ou la modulation est effectué par une autre électrode du canon, le signal de modulation est généralement appliqué à la cathode qui se trouve à un potentiel voisin de zéro, les grilles du canon étant portées à une haute tension positive et continue pour la définition et itaccélération du faisceau. I1 convient donc à réduire la capacité de la cathode pour améliorer la performance du canon sous modulation, ce qui entraîne la possibilité d'une meilleure résolution pour les tubes de visualisation, particulièrement les tubes de type à indexation de faisceau, dite "beam index". Le canon à électrons comprends donc une cathode, de préférence imprégnée pour donner une forte émission électronique à une température de fonctionnement raisonnable pendant une durée de vie prolongée ; un filament résistif pour chauffer la cathode à la température requise ; et divers grilles de mise en forme, d'accélératlon, et éventuellement de focallsation de faisceau; ainsi que des supports mécaniques pour assurer la rigidité mécanique et donc la robustesse de l'ensemble, ces supports étant généralement réalisés en matériau isolant électriquement pour tenir les différentes électrodes isolées les unes des autres ; pour faciliter le montage de nombreuses pièces d'un canon à électrons, on utilise souvent des pièces qui servent uniquement pour positionner les autres pièces les unes par rapport aux autres, pour espacement, centrage, etc... Un exemple d'un canon à électrons selon l'art antérieur, utilisé dans des tubes "beam index", est montré schématiquement en coupe sur la figure 2. On y voit que la pastille émissive 2 de la cathode et le filament bispiralé 4 de chauffage sont montés solidairement avec un tube métallique 7, en regard d'une grille métallique il de formation de faisceau (grille dite "Wenhelt") ; la distance cathode-Wenhelt est déterminée lors du montage du canon par la coupelle métallique annulaire 9 qui vient s appuyer contre la Wenhelt et, à son autre extrémité, contre la bague isolante 5 qui tient le sous-ensemble cathode-tube-filament. La pastille émissive de la cathode est généralement cylindrique, d'un diamètre compris entre 1,2 et 2,5 mm. Toute la surface de la pastille est située en regard de la Wenhelt, à faible distance de celle-ci, et contribue à la capacité cathode/canon Or, en terme d'émission électronique, seule la partie de la pastille en face du trou pratiqué dans la Wenhelt, d'un diamètre généralement inférieur à 0,5 mm contribue à la formation du faisceau. Sur la figure 1, est montré schématiquement en plan et en coupe, un détail du sous-ensemble cathode-tube-filament de la figure 2, selon l'art antérieur. Les mêmes repères se réfèrent aux mêmes éléments sur toutes les figures. Sur le détail de la figure 1, on voit que le tube métallique 7, avec le filament 4 et la pastille émissive 2, est tenu au centre d'une autre pièce métallique 6, qui est à son tour tenu par la bague isolante 5 sur l'axe du canon à électrons. L'exemple d'une construction du canon à électrons selon l'art antérieur, telle que montrée sur les figures 1 et 2, montre de nombreux perfectionnements permettant d'isoler électriquement et thermiquement le sous-ensemble cathode-tube-filament à l'intérieur du canon, tout en permettant un montage précis et robuste de ce sous-ensemble dans le canon. Néanmoins, pour les tubes électroniques utilisant une modulation de faisceau d'électrons à partir d'un signal de modulation appliqué à la cathode, la construction selon l'art antérieur présente certains inconvénients, notamment en ce qui concerne la capacité de la cathode. La vitesse maximum de modulation d'un canon à électrons dépend de la capacité des électrodes auxquels le signal de modulation doit être appliqué la vitesse de modulation peut être améliorée en réduisant la capacité. Ceci est particulièrement important dans les tubes de visualisation en couleurs du type "beam index", car la résolution qui peut être obtenue dépend de la vitesse maximum de modulation praticable. Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients de l'art antérieure en réduisant la capacité du sous-ensemble cathode-filament, de façon à permettre une vitesse de modulation augmentée et éventuellement une résolution améliorée dans des tubes de visualisation en couleurs du type "beam index". Comme le montre les figures 1 et 2, la construction selon l'art antérieur fait appel à des parties métalliques qui contribuent à la capacité électrique de l'ensemble. En particulier, une capacité importante existe entre la cathode et la Wenhelt, due à leur faible séparation ; une autre contribution importante à la capacité de l'ensemble provient du tube métallique du sous-ensemble cathode-filament, due à sa surface importante. La présente invention concerne une cathode imprégnée avec capacité réduite avec application aux tubes à indexation de faisceau (dite "bean index"), caractérisé en ce que le tube, dans lequel sont montés le filament et la pastille émissive de la cathode, est constitué d'un matériau non-métallique. Selon une caractéristique importante, la pastille émissive est d'une forme particulière, qui permet de réduire de façon importante la capacité cathode-Wenhelt en éloignant des parties de la cathode qui ne sont pas utiles en formation du faisceau, à savoir les parties d'un diamètre plus important que celui du trou de Wenhelt. Selon une autre caractéristique, une seule pièce non métallique remplace le tube filament/cathode et les entretoises qui tiennent ledit tube à l'axe du canon à électrons selon l'art antérieur. Les avantages et caractéristiques de l'invention seront mieux compris grâce à la description qui suit avec ses exemples non-limitatifs des modes de réalisation, et les dessins en annexe, dont - la figure 1 déjà mentionnée, montre schématiquement en plan et en coupe un exemple de réalisation selon l'art antérieur du sous-ensemble cathode/filament avec les divers pièces pour le positionner et le tenir centré dans le canon à électrons tel que montré sur la figure 2 - la figure 2 déjà mentionnée, montre schématiquement en coupe un exemple de canon à électrons selon l'art antérieur, tel qu'utilisé pour des tubes à rayons cathodiques - la figure 3 montre schématiquement en coupe un exemple de réalisation, selon plusieurs caractéristiques de l'invention, d'un sous-ensemble cathode/filament avec pièces de positionnement non-métalliques. Dans un mode de réalisation préférée selon l'invention montrée sur la figure 3, le filament bispiralé 4 et la pastille émissive de la cathode 2 sont fixés dans une pièce en céramique 1 qui remplace le tube métallique 7 de sous ensemble cathode/filament dans l'art antérieur tel que présenté sur les figures 1 et 2, ainsi que la bague isoIante 5 sur ces mêmes figures. Selon ce mode de réalisation préférée une ligne de métallisation ou un fil conducteur 3 est appliquée sur la céramique pour assurer un contact électrique avec la pastille émissive de la cathode. Toujours dans un mode c réalisation préférée selon l'invention et montrée sur la figure 3, la pièce en céramique 1 qui tient la pastille émissive 2 et le filament 4 est d'une forme particulière, définie de façon à limiter les pertes thermiques par conduction, et à éviter qu'une métallisation de surface éventuel engendrent des courts circuits entre la cathode de le canon ; par exemple une rainure 13 est pratiquée dans la partie latérale de ladite pièce céramique, de façon à créer une zone "d'ombre" en regard de la pastille émissive, ce qui veut dire qu'une atome métallique évaporée de la -cathode ne peut tomber sur cette zone "d'ombre" en suivant une trajectoire rectiligne en l'absence de forces externes. Selon une caractéristique particulièrement importante montrée sur la figure 3, la pastille émissive 2 présente une surface réduite en regard et à proximité rapprochée de la Wenhelt (non montrée) ; cette surface réduite est obtenue par réduction du diamètre de la partie de la pastille en proximité de la Wenhelt à un diamètre comparable avec le trou de la Wenhelt, tout en laissant le diamètre de la pastille émissive inchangé dans la région de sa fixation sur le tube en céramique 1. La pastille présente donc la forme de la lettre "T" à l'envers, vu en coupe sur l'axe de symétrie de rotation. Selon une méthode de réalisation préférée, la pastille émissive 2 est fixée à ltextrémité de la céramique par brasage, avec son "téton" central en regard du trou de la Wenhelt. Le reste de la surface de la pastille est reporté le plus loin possible en arrière. Selon une variation, afin de supprimer la bague de distance habituelle 5, telle que montrée sur les figures 1 et 2, la céramique 1 peut être brasée à l'intérieur d'un cylindre métallique, lequel cylindre métallique sera soit ancré dans les éléments structurant du canon à électrons, soit soudé dans la coupelle de la Wenhelt 11 (figure 2). Dans toutes ses réalisations, l'invention permet de réduire de façon importante la capacité de la cathode par rapport au canon à a électrons, ce qui permet une modulation plus rapide du faisceau d'électrons généré par le canon. Dans certains tubes électroniques à image tels que les tubes caméra ou des tubes de visualisation à rayons cathodiques, la modulation plus rapide peut permettre une meilleure résolution d'image. REVENDICATIONS 1. Canon à électrons pour fournir un faisceau d'électrons, comprenant une cathode imprégnée (2), une ou plusieurs grille(s) (11) d'accélération, de mise en forme et éventuellement de focalisation dudit faisceau d'électrons, un filament résistif (4) pour chauffage de la cathode, ainsi que des moyens de fixation appropriés pour tenir toutes ces pièces dans une configuration d'une géométrie fixe appropriée au bon fonctionnement dudit canon à électrons, caractérisé en ce que lesdits moyens de fixation comprennent une pièce non métallique (1) dont une partie est en forme d'un tube, à l'extrémité duquel est fixé la pastille émissive de la cathode (2), et à l'intérieur dudit tube est placé ledit filament résistif (4), avec à l'extérieur dudit tube une connexion métallique ou un dépôt conducteur (3) sur la pièce non métallique pour relier la cathode à l'extérieur dudit canon à électrons, de manière à appliquer un signal de modulation à ladite cathode. 2. Canon à électrons selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite pastille émissive de la cathode (2) est d'un diamètre sensiblement réduit à son extrémité vers lesdites grilles, mais d'un diamètre plus grand à l'autre extrémité qui sera fixé sur ladite pièce non métallique (1) dont une partie est en forme d'un tube. 3. Canon à électrons selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que ladite pièce non métallique (1) dont une partie est en forme d'un tube, comprend aussi une partie en forme d'un disque troué ou d'un snneau, de façon à pouvoir s'appuyer sur la paroi interne de la première grille ou sur d'autres éléments constituant desdits moyens de fixation, pour y être fixé. 4. Tube électronique comportant un canon à électrons selon l'une des revendications 1 à 3. 5. Tube à image comportant un canon à électrons selon l'une des revendications 1 à 3. 6. Tube à rayons cathodiques à indexation de faisceau comprenant un canon à électrons selon l'une des revendications 1 à 3.