Brevet FR2682809A1 — publié le 19930423

A 4 2682809 TUBE A RAYONS CATHODIQUES A CANON A ELECTRONS AMELIORE Cette invention concerne les tubes à rayons cathodiques équipés de canons à électrons, et plus particulièrement un tube équipé d'un canon à électrons avec un signal modulé unique appliqué à deux électrodes différentes. Le Brevet U S 4 731 563, délivré à Bloom le 15 Mars 1988, révèle les caractéristiques d'un canon à électrons qui comprend des électrodes situées entre la zone de formation du faisceau et la lentille de focalisation principale du canon, pour former une lentille multipolaire dans l'espace parcouru par chaque faisceau d'électrons Lors du fonctionnement du tube, une tension dynamique est appliquée à l'une des électrodes formant la lentille multipolaire du canon, tension qui affecte à la fois le champ multipolaire et le champ de focalisation du canon, produisant ainsi, une focalisation dynamique et une correction d'astigmatisme dynamique Dans ce type de tube, l'image que forme le faisceau d'électrons sur l'écran, image encore appelée "spot", augmente de taille avec l'angle de déflexion Par exemple, un tube équipé de ce type de canon à électrons peut avoir une taille de spot à 1,5 m A, de 1,48 mm x 2,91 mm (H x V) au centre de l'écran, et une autre de 4,25 mm x 1,58 mm dans les angles de l'écran Il apparaît donc souhaitable d'apporter une amélioration à ce type de tube par le biais d'un canon à électrons avec focalisation dynamique et correction d'astigmatisme dynamique combinés, qui réduira l'élargissement du spot dans les angles de l'écran. Un tube à rayons cathodique amélioré, aux termes de cette invention, comprend un écran de visualisation et un canon à électrons chargé de générer et de diriger trois faisceaux d'électrons sur l'écran Le canon comprend un grand nombre d'électrodes et trois cathodes génératrices de faisceaux d'électrons Les électrodes forment une zone de formation de faisceau, une lentille de pré-focalisaton, une lentille quadripolaire et une lentille de focalisation principale, dans l'espace parcouru par chaque faisceau d'électrons. L'amélioration consistera à appliquer un signal modulé dynamique à l'une des électrodes qui forme la lentille quadripolaire et la lentille de focalisation principale, et à l'une des électrodes qui est adjacente à la zone de formation du faisceau et qui forme la lentille de pré-concentration. -2- -* Sur les illustrations La FIGURE 1 est une élévation horizontale, partiellement en coupe longitudinale, d'un tube à rayons cathodiques symbolisant l'invention. La FIGURE 2 est une élévation latérale, partiellement en coupe transversale, d'un canon à électrons en l'état de la technique. La FIGURE 3 est une élévation latérale, partiellement en coupe transversale, du canon à électrons de la FIGURE 1. La FIGURE 4 est une élévation latérale, partiellement en coupe transversale, de la représentation d'un second canon à électrons. La FIGURE 1 décrit un tube à rayons cathodiques rectangulaire 10 muni d'une dalle d'écran 11 comprenant un panneau à fond rectangulaire 12 et un col tubulaire 14 raccordés par un entonnoir rectangulaire 15 L'entonnoir 15 possède un revêtement conducteur interne (non visible) qui s'étend d'un bouton d'anode 16 jusqu'au col 14 La panneau 12 comprend un écran de visualisation 18 et une paroi latérale 20 qui est scellée à l'entonnoir 15 par un cordon de verre fritté 17 Un écran à phosphore tricolore 22 est déposé sur la surface interne de l'écran 18 L'écran 22 sera de préférence composé de lignes de phosphore disposées en triades, chaque triade comprenant une ligne de phosphore de chacune des trois couleurs L'écran pourra également être un écran à points Une électrode multitrous de sélection de couleurs, ou masque à trous 24 de type amovible, est montée avec un écart prédéterminé par rapport à l'écran 22 Un canon à électrons amélioré 26, indiqué schématiquement par des lignes interrompues sur la FIGURE 1, est monté centralement à l'intérieur du col 14 pour générer et diriger trois faisceaux d'électrons en ligne 28, un faisceau central et deux faisceaux latéraux ou extérieurs, le long de trajectoires convergentes, à travers le masque 24, sur l'écran 22; le canon comprend au moins six électrodes et trois cathodes, au moins deux des dites électrodes formant une zone de formation de faisceau, trois des dites électrodes formant une lentille de pré-focalisation, deux des dites électrodes formant une lentille -3- l quadripolaire et deux des dites électrodes formant une lentille de focalisation principale sur la trajectoire de chaque faisceau d'électrons. Le tube de la FIGURE i est conçu pour être utilisé avec un collier de déviation magnétique externe, semblable au collier 30 indiqué au voisinage de la jonction entre l'entonnoir et le col Lorsqu'il est activé, le collier 30 soumet les trois faisceaux 28 à des champs magnétiques qui induisent le balayage horizontal et vertical des faisceaux sur l'écran 22. Les FIGURES 2 et 3 décrivent, respectivement, un canon à électrons en l'état de la technique 25 et un canon à électron amélioré 26 Les deux canons et 26 sont semblables, à l'exception des connexions de couplage de leurs électrodes Les composants des deux canons à électrons 25 et 26 qui sont identiques sont repérés par les mêmes numéros. Les canons à électrons 25 et 26 comprennent trois cathodes en ligne espacées 34 (K) (une pour chaque faisceau, une seule étant visible) et au moins sept électrodes séparées: une électrode de grille de commande 36 (Gi), une électrode de grille-écran 38 (G 2), une électrode accélératrice 40 (G 3), une première électrode de lentille de focalisation 42 (G 4), une première électrode quadripolaire 43 (G 5 B), une seconde électrode quadripolaire et une première électrode de lentille de focalisation principale combinées 44 (G 5 T), et une seconde électrode de lentille de focalisation principale 46 (G 6), espacées dans l'ordre cité des cathodes 34 Chacune des électrodes Gi à G 6 a trois trous en ligne pour permettre le passage de trois faisceaux d'électrons. La grille de commande Gl, 36, et la grille-écran G 2, 38, sont plates et peuvent comprendre des cannelures de renforcement L'électrode G 3, 40, est formée de deux éléments en forme de coupelle fixés l'un à l'autre par leur extrémité libre Le côté de l'électrode G 3, 40, qui fait face à l'électrode G 2, 38, comporte trois petites ouvertures en ligne, et le côté de l'électrode G 3, 40, qui fait face à l'électrode G 4, 42, comporte trois ouvertures en ligne plus grandes. L'électrode G 4, 42, de forme plateau comporte trois grandes ouvertures. -4- La première électrode quadripolaire (G 5 B), 43, comprend un élément en forme de coupelle profondément creusée 52, dont l'extrémité libre est fermée par un élément d'extrémité plat 54 comportant des ouvertures Des extrusions partent de l'élément 54 en alignement avec les ouvertures Chaque extrusion comprend deux portions sectorielles 62 Les deux portions sectorielles 62 sont opposées l'une à l'autre, et chaque portion sectorielle 62 couvre environ 85 degrés de la circonférence d'un cylindre. La lentille électrostatique de focalisation principale de chaque canon à électrons est constituée par les portions se faisant face de l'électrode G 5 T, 44, et de l'électrode G 6, 46 L'électrode G 5 T, 44, et l'électrode G 6, 46, sont de configuration similaire, en ce sens qu'elles ont des extrémités face à face qui comprennent des bords périphériques, respectivement 86 et 88, et des parties comportant des ouvertures placées dans de larges évidements 86 et 88 en recul par rapport aux bords La partie comportant des ouvertures de l'électrode G 5, 44, comporte trois ouvertures en ligne 82, et la partie comporant des ouvertures de l'électrode G 6, 46, comporte trois ouvertures en ligne 84 Les bords 86 et 88 constituent les portions les plus rapprochées des deux électrodes 44 et 46 entre elles, et ont l'effet prédominant de former la lentille de concentration principale. L'extrémité de l'électrode G 5 T, 44, qui fait face à l'électrode G 5 B, -43, est fermée par une plaque 74 qui comporte trois ouvertures en ligne Chaque ouverture est caractérisée par des extrusions qui s'étendent vers l'électrode G 5 B, 43 Les extrusions de chaque ouverture sont formées de deux portions sectorielles 72 Les deux portions sectorielles 72 sont opposées l'une à l'autre, et chaque portion sectorielle couvre environ 85 degrés d'une circonférence de cylindre Les positions des portions sectorielles 72 forment un angle de 90 avec les positions des portions sectorielles 62 de l'électrode G 5 B, 43, et les quatre portions sectorielles sont assemblées sans contact et en interdigitation. Toutes les électrodes des canons 25 et 26 sont soit directement, soit indirectement, connectées à deux tiges de support isolantes (non visibles) Les tiges peuvent s'étendre jusqu'à l'électrode Gl, 36, et l'électrode G 2, 38, ou bien ces deux électrodes peuvent être fixées à l'électrode G 3, 40, par un autre -5- moyen isolant Dans la - configuration idéale, les tiges de support sont en verre chauffé et moulé sur des griffes sortant des électrodes, afin d'encastrer les griffes dans les tiges. Les liaisons électriques des électrodes du canon à électrons en l'état de la technique 25 sont décrites sur la FIGURE 2 Une tension anodique, VANODE est appliquée à l'électrode G 6, 46, et à l'électrode G 4, 42, reliées électriquement. Une tension de focalisation modulée, VF 2 +MODUATION est appliquée à l'électrode G 5 T, 44 Une tension de focalisation, VF 1 ' est appliquée à l'électrode G 5 B, 43, et à l'électrode G 3, 40, reliées électriquement Une tension grille, VG 2, est appliquée à la grille-écran G 2, 38. La liaison électrique des électrodes du canon à électrons amélioré 25 est décrite sur la FIGURE 3 Une tension anodique, VANODE est appliquée à l'électrode G 4, 42, et à l'électrode G 6, 46, connectée l'une à l'autre Une tension de focalisation modulée, VF 2 +MODULATION est appliquée à l'électrode G 5 T, 44 et à l'électrode G 3, 40, connectée l'une à l'autre Une tension de focalisation, VFî est appliquée à l'électrode G 5 B, 43 Une tension grille, VG 2, est appliquée à la grille-écran G 2, 38. La tension anodique est véhiculée dans le tube 10 via une connexion anodique qui est la borne d'anode 16 située sur l'entonnoir du tube 15 Un revêtement conducteur interne sur l'entonnoir raccorde la borne d'anode 16 au canon à électrons 26 Les tensions restantes, qui sont appliquées au canon à électrons, sont véhiculées dans le tube par le biais de fils d'amenée traversant l'embase qui ferme l'extrémité du col du tube 14. Grâce à la liaison électrique améliorée, le potentiel de la tension de focalisation modulée, VF 2 +MODULATION' est plus élevé lorsque les faisceaux sont déviés que lorsqu'il n'y a pas déflexion des faisceaux Ce potentiel plus élevé résulte d'une lentille plus forte entre les électrodes G 2 et G 3, d'une lentille plus forte entre les électrodes G 3 et G 4, et d'une lentille plus faible entre les électrodes G 5 T et G 6 Cela induit un faisceau plus petit dans la lentille de focalisation principale et dans la zone de déflexion, qui permet d'obtenir un -6- rayon plus -petit au maximum de déflexion sur l'écran du tube amélioré, par rapport au tube de l'état de la technique Le Tableau ci-dessous donne le niveau d'amélioration obtenu; dans ce Tableau, "ET" désigne le canon en l'état de la technique, "Nouveau" désigne le canon amélioré aux termes de la présente invention, et les nombres sans unité représentent le diamètre des faisceaux exprimé en millimètres On peut constater, d'après ce Tableau, que les tailles de faisceau dans les coins de l'écran, pour différents courants de faisceau, sont sensiblement moins élevées pour le Nouveau canon que pour le canon ET. TABLE Centre de l'Ecran Coins de l'Ecran Courant Horizontal Vertical Horizontal Vertical ET/Nouveau ET/Nouv ET/Nouv ET/Nouv. 0,4 m A 0,71/0,68 0,84/0,86 2,25/1,82 1, 74/1,45 0,75 m A 0,93/0,91 1,03/1,07 2, 71/2,39 1,86/1,77 1,0 m A 1,11/1,10 1,17/1,21 3,20/2,79 2,16/2,01 1,5 m A 1,48/1,45 1,58/1,62 4,25/3,72 2,91/2,71 La FIGURE 4 décrit un second canon à électrons 27 construit conformément à la présente invention La FIGURE 4 utilise les mêmes numéros que les FIGURES 2 et 3, pour signaler les éléments identiques Dans le canon à électrons 27, la tension anodique VANODE est appliquée uniquement à l'électrode G 6, 46 La tension de focalisation modulée, VF 2 +MODULATION' est appliquée uniquement à l'électrode G 5 T, 44, et à l'électrode G 3, 40, reliées électriquement La tension de focalisation, VFI' est appliquée à l'électrode G 5 B, 43 La tension grille, VG 2, est appliquée à la grille-écran G 2, 38, et à l'électrode G 4, 42, reliées électriquement. En général, dans le cadre de la présente invention, les tailles de faisceau se réduisent dans la lentille de focalisation principale, au fur et à mesure que la déviation des faisceaux augmente, du fait de la modulation qui est appliquée à la lentille de pré-focalisation Dans la première représentation du canon à -7- électrons de la FIGURE 3, o l'électrode G 4 est couplée à l'électrode G 6, les lentilles entre les électrodes G 2 et G 3, et entre les électrodes G 3 et G 4, sont caractérisées par une augmentation de leur force avec la déviation des faisceaux, Dans la seconde représentation du canon à électrons de la FIGURE 4, o l'électrode G 4 est couplée à l'électrode G 2, la lentille entre les électrodes G 2 et G 3 est également caractérisée par une augmentation de sa force avec la déviation des faisceaux; la lentille entre les électrodes G 3 et G 4 devenant plus faible au fur et à mesure de la déviation En conséquence, dans la seconde représentation, la lentille entre G 2 et G 3 doit devenir plus forte en moins de temps qu'il n'en faut à la lentille entre G 3 et G 4 pour devenir plus faible, pour obtenir la réduction souhaitée dans les tailles de faisceau Du fait de ce problème, on préférera la première configuration de la FIGURE 3, à la seconde configuration de la FIGURE 4. Bien que nous ayons décrit cette invention en considérant un canon à électrons caractérisé par une lentille quadripolaire sur la trajectoire de chaque faisceau, l'invention peut aussi s'appliquer à un tube équipé d'un canon à électrons sans lentille quadripolaire. -8- REVENDICATIONS 1 Tube à rayons cathodiques comprenant un écran de visualisation et un canon à électrons chargé de générer et de diriger trois faisceaux d'électrons sur ledit écran, ledit canon comprenant une diversité d'électrodes espacées de trois cathodes, les dites électrodes formant une zone de formation de faisceau, une lentille de pré-focalisation, une lentille quadripolaire et une lentille de focalisation principale sur la trajectoire de chaque faisceau d'électrons, et caractérisé en ce que l'on applique un signal modulé dynamique, (VF 2 +MODUA Tio N) à l'une des dites électrodes ( 44) qui forme la-dite lentille quadripolaire et ladite lentille de focalisation principale, et à l'une des dites électrodes ( 40) qui est adjacente à la zone de formation de faisceau et qui forme ladite lentille de pré-focalisation. 2 Un tube à rayons cathodiques comprenant un écran de visualisation et un canon à électrons chargé de générer et de diriger trois faisceaux d'électrons sur ledit écran, ledit canon comprenant au moins six électrodes et trois cathodes, au moins deux des dites électrodes formant une zone de formation de faisceau, trois des dites électrodes formant une lentille de pré-focalisation, deux des dites électrodes formant une lentille quadripolaire et deux des dites électrodes formant une lentille de focalisation principale sur la trajectoire de chaque faisceau d'électrons, caractérisé en que qu'on applique un signal modulé dynamique, (VF 2 +MO Du AT Io N) à l'une des dites électrodes ( 44) qui forme la-dite lentille quadripolaire et ladite lentille de focalisation principale, et à l'une des dites électrodes ( 40) qui est adjacente à la zone de formation de faisceau et qui forme ladite lentille de pré-focalisation. 3 Un tube à rayons cathodiques comprenant un écran de visualisation et un canon à électrons chargé de générer et de diriger trois faisceaux d'électrons sur ledit écran, ledit canon comprenant au moins sept électrodes séparées, Gi, G 2, G 3, G 4, G 5 B, G 5 T et G 6, distantes dans cet ordre de trois cathodes, au moins deux des dites électrodes, Gi et G 2, formant une zone de formation de faisceau, trois des dites électrodes, G 3, G 4 et G 5 B, formant une lentille de pré- focalisation, deux des dites électrodes, G 5 B et G 5 T, formant une lentille quadripolaire et deux des dites électrodes, G 5 T et G 6, - 9- formant une lentille de focalisation principale sur la trajectoire de chaque faisceau d'électrons, et caractérisé par le fait que les dites électrodes G 3 ( 40) et G 5 T ( 44) sont reliées entre elles par un premier fil d'amenée individuel dans ledit tube ( 10), ladite électrode G 2 ( 38) étant reliée à un second fil d'amenée individuel dans ledit tube, ladite électrode G 5 B ( 43) étant reliée à un troisième fil d'amenée individuel dans ledit tube, et les dites électrodes G 4 ( 42) et G 6 ( 46) étant reliées entre elles et raccordées à une connexion anodique dans ledit tube. 4 Un tube à rayons cathodiques comprenant un écran de visualisation et un canon à électrons chargé de générer et de diriger trois faisceaux d'électrons sur ledit écran, ledit canon comprenant au moins sept électrodes séparées, Gi, G 2, G 3, G 4, G 5 B, G 5 T et G 6, distantes dans cet ordre de trois cathodes, au moins deux des dites électrode, Gi et G 2, formant une zone de formation de faisceau, trois des dites électrodes, G 3, G 4 et G 5 B, formant une lentille de pré-focalisation, deux des dites électrodes, G 58 et G 5 T, formant une lentille quadripolaire et deux des dites électrodes, G 5 T et G 6, formant une lentille de focalisation principale sur la trajectoire de chaque faisceau d'électrons, et caractérisé par le fait que les dites électrodes G 3 ( 40) et G 5 T ( 44) sont reliées entre elles par un premier fil d'amenée individuel dans ledit tube ( 10) les dites électrodes G 2 ( 38) et G 4 ( 42) étant reliées et couplées à un second fil d'amenée individuel dans ledit tube, ladite électrode G 5 B ( 43) étant reliée à un troisième fil d'amenée individuel dans ledit tube, et ladite électrode G 6 ( 46) étant raccordée à une connexion anodique dans ledit tube.