Brevet FR2660111A1 — publié le 19910927

La présente invention est relative à des canons à électrons pour des tubes à rayons cathodiques et elle concerne plus particulièrement un procédé permettant de déterminer la position optimale de localisation d'une lentille quadripolaire à l'intérieur d'un tel canon. Un canon à électrons est décrit dans le brevet US-4 731 563 délivré le 15 mars 1988 à BLOOM et al, ce canon comprenant des électrodes entre la région de formation du faisceau et la lentille de focalisation principale du canon de manière à former une lentille multipolaire dans la trajectoire de chacun des faisceaux électroniques. Lors du fonctionnement d'un tube à rayons cathodiques muni d'un tel canon, on applique une tension dynamique à l'une des électrodes formant la lentille multipolaire, ce qui affecte à la fois le champ multipolaire et le champ de focalisation du canon, produisant ainsi à la fois une correction de focalisation dynamique et une correction d'astigmatisme dynamique. Malheureusement, toute modification de la tension de focalisation provoque un décalage de la position d'un faisceau électronique sur l'écran de visualisation du tube.Un tel décalage de la position du faisceau est discuté dans le brevet US-4 520 292 délivré le 28 mai 1985 à VAN HEKKEN et al, ce brevet décrivant la solution qui consiste à utiliser une fente sur le côté de l'électrode G3 (électrode d'accélération) de la grille d'écran G2, cette fente entourant trois ouvertures ou perforations ménagées dans la grille. Les côtés de la fente affectent les lignes du champ électrostatique sur les faisceaux latéraux qui à leur tour affectent les positions des faisceaux dans la lentille de focalisation principale. Grâce à une conception et un choix appropriés de la profondeur et de la forme de la fente, il est possible de compenser le décalage de faisceaux provoqué par les variations de la tension de focalisation.Cependant, l'introduction d'une lentille quadripolaire entre la région de formation de faisceaux et la lentille de focalisation principale du canon, comme décrite dans le brevet US-4 731 563, détruit cette compensation lorsque la lentille quadripolaire n'est pas positionnée de façon correcte par rapport aux faisceaux électroniques. Par conséquent, il est nécessaire de disposer d'un procédé permettant de déterminer la position optimale d'une lentille quadripolaire dans un canon électronique sans effet, ou avec un effet minimal, sur la correction prévue dans le canon en ce qui concerne le décalage des faisceaux provoqué par des variations de la tension de focalisation. En conséquence, la présente invention concerne des perfectionnements apportés à un procédé de réalisation d'un tube à rayons cathodiques qui comporte un écran de visualisation et un canon électronique permettant d'engendrer et de diriger trois faisceaux électroniques vers l'écran. Le canon comporte une région de formation de faisceaux incluant une grille de commande et une grille d'écran. La grille d'écran comporte trois ouvertures ainsi qu'une fente qui entoure ces trois ouvertures. Le canon comporte en outre une lentille de focalisation principale avec au moins deux électrodes et une lentille quadripolaire qui est positionnée entre la région de formation de faisceaux et la lentille de focalisation principale. Les perfectionnements selon l'invention consistent à déterminer une position idéale du centre d'un faisceau électronique extérieur dans la lentille de focalisation principale, à déterminer un domaine optimal des dimensions de la fente de la grille d'écran, correspondant à la position idéale, à déterminer une trajectoire des faisceaux électroniques pour une dimension choisie dans ledit domaine optimal et à positionner le centre d'une lentille quadripolaire sur la trajectoire des faisceaux électroniques. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description faite ci-après en référence aux dessins annexés qui en illustrent un exemple de réalisation dépourvu de tout caractère limitatif. Sur les dessins - la figure 1 est une vue en plan, partiellement en coupe axiale, d'un tube à rayons cathodiques mettant en oeuvre la présente invention - la figure 2 est une vue en élévation latérale de la partie du canon à électrons qui sur la figure 1 a été représentée en traits interrompus - la figure 3 est une vue de dessus, en coupe axiale, d'une partie du canon à électrons illustré par la figure 2 - la figure 4 est une vue schématique simplifiée du canon électrons représenté sur la figure 2 et montrant la liaison électrique entre les électrodes - la figure 5 est une vue en perspective de la grille d'écran du canon à électrons représenté par la figure 2 ; - la figure 6 est un graphique illustrant la position des faisceaux sur l'écran du tube en fonction de la position des faisceaux dans la lentille de focalisation principale pour diverses tensions de focalisation ; - la figure 7 est un graphique illustrant les courbes de la position des faisceaux dans la lentille principale en fonction d'une dimension de la grille d'écran représentée sur la figure 3 et - la figure 8 est une courbe qui illustre la trajectoire d'un faisceau électronique. En se référant à la figure 1, on voit que celle-ci représente un tube rectangulaire à rayons cathodiques 10 comportant une enveloppe de verre 11, munie d'un panneau de plaque frontale rectangulaire 12 et d'un col tubulaire 14, ces deux éléments étant reliés par une partie tronconique en forme d'entonnoir rectangulaire 15. Cet entonnoir 15 est pourvu d'un revêtement conducteur interne (non représenté) qui s'étend depuis un bouton d'anode 16 jusqu'au col 14. Le panneau 12 comporte une plaque frontale d'observation 18 et un flasque périphérique ou paroi latérale 20 qui est scellé sur l'entonnoir 15 à l'aide d'une fritte de verre 17. Un écran de luminophores tricolores 22 est supporté par la surface interne de la plaque frontale 18.De préférence, l'écran 22 est un écran de lignes, les lignes de luminophores étant disposées en triades, chaque triade comportant une ligne de luminophore de chacune des trois couleurs. En variante, l'écran peut être un écran de points. Une électrode de sélection de couleurs comportant une pluralité de perforations, ou masque d'ombre, 24 est monté de façon amovible et en relation d'espacement prédéterminé par rapport à l'écran 22. Un canon à électrons perfectionné 26, représenté schématiquement sur la figure 1 par le contour en traits interrompus, est monté centralement à l'intérieur du col 14 de manière à engendrer et à diriger trois faisceaux électroniques en lignes 28 : un faisceau central et deux faisceaux latéraux ou extérieurs, le long de trajectoires convergentes au travers du masque 24 et vers l'écran 22. Le tube illustré par la figure 1 est conçu de façon à être utilisé avec un collier de déviation magnétique externe, tel que le collier 30 représenté sur le dessin au voisinage de la jonction colpartie tronconique en forme d'entonnoir. Lorsqu'il est excité le collier 30 soumet les trois faisceaux 28 à des champs magnétiques qui provoquent un balayage horizontal et vertical des faisceaux selon une trame rectangulaire sur l'écran 22. Le plan initial de déviation (pour une déviation zéro ou nulle) se situe sensiblement au milieu du collier 30. En raison des champs marginaux, la zone de déviation du tube s'étend axialement à partir du collier 30 dans la région du canon 26. Pour simplifier le dessin, la courbure réelle des trajectoires de faisceaux déviées dans la zone de déviation n'a pas été représentée sur la figure 1. Les détails de réalisation du canon à électrons 26 sont illusttrés sur les figures 2, 3, 4 et 5. Le canon 26 comprend trois cathodes en lignes espacées 34 (K) (une pour chacun des faisceaux, une seule étant représentée sur le dessin), une électrode grille de commande 36 (xi), une électrode grille d'écran 38 (G2), une électrode d'accélération 40 (G3), une première électrode de focalisation 42 (G4), une première électrode quadripolaire 43 (G5B), une seconde électrode quadripolaire et une première électrode lentille de focalisation principale combinées 44 (GST) et une seconde électrode lentille de focalisation principale 46 (G6), ces électrodes étant espacées dans l'ordre indiqué ci-dessus. Chacune des électrodes G1 à G6 comporte trois ouvertures alignées, situées à leurs extrémités de manière à permettre le passage de trois faisceaux électroniques. La lentille électrostatique de focalisation principale dans le canon 26 est formée par les parties en regard de l'électrode 44 (G5T) et de l'électrode 46 (G6). L'électrode 40 (G3) est constituée de deux éléments 48 et 50 en forme de coupe. Les extrémités ouvertes de ces éléments 48 et 50 sont fixées l'une à l'autre. La première électrode quadripolaire 43 (G5B) comprend un élément en forme de coupe profonde 52 présentant une extrémité ouverte obturée par un élément terminal en forme de coupe peu profonde 54 qui est pourvu de trois ouvertures alignées 56. Des prolongements font saillie de l'élément 54 en alignement avec les ouvertures 56. Chaque prolongement comporte deux portions de secteurs 62. Les deux portions de secteurs 62 sont situées chacune à l'opposé de l'autre et chaque portion de secteurs enveloppe sensiblement 850 de la circonférence d'un cylindre. L'électrode 44 (G5T) et l'électrode 46 (G6) sont de construction similaire en ce sens qu'elles comportent des extrémités en regard qui sont pourvues de bordures périphériques 86 et 88 respectivement et de parties perforées ménagées en retrait, par rapport aux bordures, dans des évidements importants 78 et 80 respectivement. La partie perforée de l'électrode 44 (G5T) comporte trois ouvertures alignées 82 et la partie perforée de l'électrode 46 (G6) est pourvue de trois ouvertures alignées 84. Les bordures 86 et 88 constituent les parties des électrodes 44 et 46 les plus proches l'une de l'autre et elles ont un effet prédominant sur la formation de la lentille de focalisation principale. L'extrémité de l'électrode 44 (G5T) qui est disposée en regard de l'électrode 43 (G5B) est obturée à l'aide d'une plaque 74 qui est pourvue de trois ouvertures alignées 83. Chaque ouverture comporte des prolongements qui s'détendent vers l'électrode 43 (G5B). Les prolongements de chaque ouverture 83 sont formés en deux portions de secteurs 72. Les deux portions de secteurs 72 sont situées à l'opposé l'une de l'autre et chaque portion de secteurs 72 enveloppe sensiblement 850 de la circonférence d'un cylindre. Les positions des portions de secteurs 72 ont subi une rotation de 900 à partir des positions des portions de secteurs 62 de l'électrode 43 (G5B) et les quatre portions de secteurs sont assemblées selon un mode entrelacé, sans se toucher.Bien que sur le dessin, les portions de secteurs 62 et 72 soient représentées avec des angles ou coins carrés, ces derniers peuvent être arrondis ou présenter toute autre forme. La grille de commande 36 (G1) et la grille d'écran 38 (G2) sont des plaques qui peuvent comporter des cannelures de renforcement. Chacune de ces grilles est pourvue de trois petites ouvertures alignées. Le côté de la grille d'écran 38 (G2) qui est disposé en regard de l'électrode 40 (G3) est muni d'une fente rectangulaire 92 qui entoure les trois ouvertures 91 de la grille d'écran 38 (G2), comme on peut le voir sur la figure 5. Le rale de la fente 92 est de régler les positions des faisceaux électroniques extérieurs de manière à compenser les mouvements de ces faisceaux provoqués par des variations de la tension de focalisation. Toutes les électrodes du canon 26 sont connectées soit directement soit indirectement à des tiges de support isolantes 90. Les tiges 90 peuvent s'étendre vers et supporter l'électrode 36 (G1) et l'électrode 38 (G2) ou bien ces deux électrodes peuvent être fixées à l'électrode 40 (G3) par un quelconque moyen isolant. Selon un exemple de réalisation préféré, les tiges de support sont réalisées en verre, qui a été chauffé et appliqué sur des pinces s'étendant à partir des électrodes de manière à enrober les pinces dans les tiges. Les connections électriques des électrodes sont représentées sur la figure 4. Une tension d'anode, VANODE est appliquée à l'électrode 46 (G6) qui de son côté est reliée électriquement à l'électrode 42 (G4). Une tension de focalisation modulée, VM0DF0CUS est appliquée à l'électrode 44 (G5T).Une tension de focalisation VFOCUS est appliquée à l'électrode 43 (G5B) ainsi qu a 11 électrode 40 (G3), ces deux électrodes étant électriquement interconnectées. Dans la conception et la réalisation du canon à électrons 26 décrit ci-dessus, il est important de coordonner plusieurs variables étant donné qu'une modification dans une zone du canon a un certain effet dans une autre zone de ce canon. Selon le procédé conforme à la présente invention les dimensions de la fente 92 de l'électrode 38 (G2) sont coordonnées avec la position des lentilles quadripolaires dans le canon de manière à obtenir une position axiale idéale des lentilles quadripolaires pour un jeu particulier de dimensions de fente. Dans la première étape du procédé selon la présente invention on détermine la position idéale d'un faisceau électronique extérieur dans la lentille de focalisation principale. Cette opération est réalisée en faisant fonctionner un canon électronique selon diverses tensions de focalisation et en enregistrant, pour chaque tension, les positions du faisceau sur l'écran ainsi que les positions du faisceau dans la lentille de focalisation principale. La figure 6 est un graphique sur lequel on a fait figurer les points obtenus ainsi pour neuf tensions de focalisation différentes. L'axe vertical représente la position du centre du spot du faisceau électronique sur l'écran et l'axe horizontal représente la position du centre du faisceau électronique dans la lentille de focalisation principale. Comme on peut le voir sur cette figure, tous les points sont alignés et les lignes obtenues se croisent à proximité d'un point unique. Ce point, lorsqu'il est projeté sur l'axe horizontal, représente la position idéale du faisceau dans la lentille de focalisation principale. Ensuite, on détermine un domaine dimensionnel optimal en ce qui concerne la fente de la grille d'écran, correspondant à la position idéale préalablement déterminée. Selon un mode de mise en oeuvre préféré du procédé conforme à l'invention, la longueur optimale de la fente est déterminée tout en maintenant constante la profondeur de la fente. Selon un autre mode de mise en oeuvre, la longueur de la fente peut être maintenue constante et l'on détermine la profondeur de la fente. La détermination du domaine optimal de dimensions pour la fente de la grille d'écran est réalisée en relevant les positions du centre du faisceau électronique à l'intérieur de la lentille de focalisation principale en fonction des dimensions de la longueur de la fente de la grille d'écran pour diverses tensions de focalisation différentes. Les points ainsi relevés sont représentés sur les courbes de la figure 7 sur laquelle le domaine optimal en ce qui concerne la longueur de la fente est la partie des points relevés qui est recoupée par une ligne tracée à partir de l'emplacement du faisceau idéal. Avec une dimension de longueur de fente choisie à partir du domaine optimal on peut déterminer une trajectoire de faisceaux électroniques 28. Une telle trajectoire a été relevée sur la courbe de la figure 8 sur laquelle les indications Sbfr, Slq et représentent les espacements du faisceau à partir de l'axe central longitudinal Z-Z du canon électronique, dans la région de formation du faisceau, de la lentille quadripolaire et de la lentille principale respectivement et Zlq et ZO représentent les positions de la lentille quadripolaire et de la lentille principale, respectivement, à partir des cathodes. Ainsi, étant donné les contraintes résultant du fait que les configurations structurelles des électrodes de lentille quadripolaire sont fixées, l'espacement Slq, à partir de l'axe longitudinal central Z-Z vers le centre de la lentille quadripolaire extérieure, peut être projeté sur la trajectoire du faisceau électronique, comme représenté sur le dessin, de façon à déterminer la position axiale optimisée Zlq de la lentille quadripolaire. En variante, lorsque la position de la lentille quadripolaire est fixée, on peut utiliser la figure 8 pour déterminer l'espacement approprié S de la lentille quadripolaire. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un tube à rayons cathodiques qui comporte un écran de visualisation et un canon à électrons pour engendrer et diriger trois faisceaux électroniques vers ledit écran, ledit canon comportant une région de formation de faisceaux munie d'une grille de commande et d'une grille d'écran, cette grille d'écran étant pourvue de trois ouvertures ainsi que d'une fente entourant lesdites ouvertures, une lentille de focalisation principale munie d'au moins deux électrodes et une lentille quadripolaire positionnée entre ladite région de formation de faisceaux et ladite lentille de focalisation principale, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste à - déterminer une position idéale du centre d'un faisceau électronique extérieur (28) dans la lentille de focalisation principale - déterminer un domaine optimal de dimensions pour ladite fente de grille d'écran (92) correspondant à ladite position idéale; - déterminer une trajectoire de faisceaux électroniques pour une dimension choisie à partir dudit domaine optimal et - positionner le centre d'une lentille quadripolaire sur ladite trajectoire de faisceaux électroniques. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape consistant à déterminer une position idéalevpour le centre dtun faisceau électronique extérieur (28) dans la lentille de focalisation principale est réalisée en relevant la position du centre du faisceau électronique sur l'écran (22) en fonction de la position du centre du faisceau électronique dans la lentille de focalisation principale pour diverses tensions de focalisation (VFOCUS) et en choisissant la position du centre du faisceau électronique dans la lentille de focalisation principale à l'endroit où se recoupe la majorité des points ainsi relevés. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape qui consiste à déterminer un domaine optimal de dimensions pour ladite fente de la grille d'écran (92) est réalisée en relevant la position du centre du faisceau électronique (28) à l'intérieur de la lentille de focalisation principale en fonction des dimensions de longueurs de la fente de la grille d'écran. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape qui consiste à déterminer un domaine optimal de dimensions pour la fente de ladite grille d'écran (92) est réalisée en relevant la position du centre du faisceau électronique (28) à l'intérieur de la lentille de focalisation principale en fonction des dimensions de profondeurs de ladite fente de la grille d'écran. 5. Procédé de réalisation d'un tube à rayons cathodiques qui comprend un écran de visualisation et un canon à électrons pour engendrer et diriger trois faisceaux électroniques vers ledit écran, ce canon à électrons comprenant une région de formation de faisceaux comportant une grille de commande et une grille d'écran, ladite grille d'écran étant pourvue de trois ouvertures et d'une fente entourant lesdites trois ouvertures, une lentille de focalisation principale comportant au moins deux électrodes et une lentille quadripolaire positionnée entre ladite région de formation de faisceaux et ladite lentille de focalisation principale, ce procédé étant caractérisé en ce qu il consiste à - déterminer une position idéale du centre d'un faisceau électronique extérieur (28) dans la lentille de focalisation principale en relevant la position du centre du faisceau électronique sur l'écran (22) en fonction de la position du centre du faisceau électronique dans la lentille de focalisation principale pour diverses tensions de focalisation (VFOCUS) et en choisissant la position du centre du faisceau électronique dans la lentille de focalisation principale à l'endroit où se recoupe la majorité des points ainsi relevés - déterminer un domaine optimal de dimensions pour ladite fente de la grille d'écran (92) correspondant à ladite position idéale en relevant la position du centre du faisceau électronique à l'intérieur de la lentille de focalisation principale en fonction des dimensions de longueurs de la fente de la grille d'écran - déterminer une trajectoire de faisceaux électroniques pour une dimension choisie dans ledit domaine optimal de dimensions et - localiser le centre d'une lentille quadripolaire sur ladtie trajectoire de faisceaux électroniques.