Brevet FR2691577A1 — publié le 19931126

La présente invention concerne un ensemble cathode utilisé dans le canon à électrons d'un tube-image, et, plus particulièrement, l'invention vise à empêcher que des vapeurs métalliques, produites depuis le voisinage de l'émetteur, ne se propagent par le trou formé dans l'isolant cylindrique de la cathode. Le tube-image utilisé dans un récepteur de télévision est ce que l'on appelle un tube de Braun ou un tube à rayons cathodiques (CRI) Un canon à électrons et un écran de luminophores sont scellés dans un tube de verre en entonnoir (enveloppe de verre). Dans l'ensemble cathode constituant le canon à électrons, la cathode est insérée dans un trou passant d'un isolant cylindrique, par exemple de la céramique, de manière à être soutenue par le porte-manchon L'émetteur monté sur l'extrémité antérieure de la cathode est fixé, à une distance prédéterminée, sur l'électrode cylindrique de la première grille se trouvant sur l'isolant cylindrique, par exemple en céramique De plus, par chauffage et activation de l'émetteur, des électrons chauds sont émis Le faisceau électronique correspondant est accéléré et commandé de façon à converger par plusieurs électrodes cylindriques, comprenant la première grille et une deuxième grille. Lorsque l'ensemble cathode fonctionne et est amené à émettre des électrons chauds, l'oxyde qui constitue l'émetteur se décompose et du gaz est produit Alors que l'enveloppe de verre, dans laquelle est placé l'ensemble cathode, est maintenue dans un état de vide élevé, le degré de vide régnant à l'intérieur du trou passant de l'isolant cylindrique chute localement du fait du gaz produit au moment de l'acti- vation de l'oxyde, si bien que des trous ont été ménagés dans l'isolant cylindrique. En raison de l'existence de ces trous, le gaz produit dans le trou passant peut être amené à se disperser à l'intérieur de l'enveloppe de verre, et les électrons chauds peuvent être convenablement émis. Toutefois, puisque la cathode fonctionne à une température élevée proche de 1 000 C, le cylindre métallique (ci-après appelé "manchon") constituant la cathode s'échauffe, de sorte que des vapeurs métalliques sont produites De plus, ces vapeurs métalliques se répandent à l'extérieur de l'ensemble cathode par les trous ménagés dans l'isolant cylindrique Elles se déposent sur l'isolant cylindrique de l'ensemble cathode voisin. Ainsi, si les vapeurs métalliques qui se sont propagées par les trous se déposent sur la surface externe d'un isolant, par exemple en céramique, le risque existe qu'un trajet conducteur soit formé entre le porte- manchon soutenant la cathode et l'électrode cylindrique de la première grille, ou autres, sur l'élément d'écartement prévu entre le porte- manchon et l'électrode cylindrique, de sorte que le fonctionnement du canon à électrons peut être affecté. Il est vrai que, si les trous étaient faits non dans le côté long de l'isolant cylindrique, mais dans son côté court, la propagation des vapeurs métalliques par les trous ne serait pas la cause de fuites, mais, avec une telle structure, il n'est pas possible d'assurer une aire suffisante d'ouverture pour les trous et, de plus, la résistance mécanique de l'isolant cylindrique est alors diminuée, si bien que ceci ne peut pas être envisagé en pratique. L'invention a été réalisée en considération des problèmes ci-dessus exposés de la technique antérieure, et elle a pour objet d'empêcher que des vapeurs métal- liques, par exemple l'oxyde de baryum de la cathode et le nickel ou le chrome du manchon, ne se propagent à travers les trous de l'isolant cylindrique. Pour réaliser les buts ci-dessus énoncés, l'ensemble cathode selon l'invention comprend: un isolant cylindrique qui possède un trou; une cathode entourée par l'isolant et comportant un métal; et un écran protecteur disposé entre le trou et la cathode afin d'empêcher les vapeurs métalliques de se propager par le trou. De plus, pour réaliser les buts ci-dessus énoncés, le canon électron selon l'invention comprend un ensemble cathode comportant: un isolant cylindrique doté d'un trou; une cathode entourée par l'isolant et comportant un métal; un écran protecteur disposé entre le trou et la cathode afin d'empêcher les vapeurs métalliques de se propager par le trou; et plusieurs grilles. De préférence, la relation suivante est satisfaite: E B CE + C D > A D o A est la hauteur du trou, B est la hauteur de l'écran protecteur, C est la distance de l'extrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode, D est la distance entre la cathode et l'écran protecteur, et E est la distance entre la cathode et l'isolant. Lorsqu'on met en service la cathode comportant l'émetteur, l'oxyde s'active et des électrons chauds sont émis Dans le même temps, le manchon s'échauffe lui aussi jusqu'à une température élevée et des vapeurs métalliques sont produites Ces vapeurs métalliques tentent de se propager vers l'extérieur par le trou de l'isolant cylindrique, mais, avec l'ensemble cathode selon l'invention, un écran protecteur est placé entre l'émetteur et le trou, si bien que les vapeurs métalliques sont arrêtées par l'écran protecteur et ne se propagent pas à l'extérieur. En particulier, puisque l'ensemble cathode est placé dans un état de vide poussé, les vapeurs métalliques se propagent en ligne droite et, par conséquent, si lensemble cathode est constitué de façon que, lorsque la hauteur du trou est A, la hauteur de l'écran protecteur est B, la distance de l'extrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode est C, la distance entre la cathode et l'écran protecteur est D, et la distance entre la cathode et l'isolant est E, l'équation suivante soit satisfaite: E.B C E + C D > A D alors, les vapeurs métalliques seront complètement arrêtées par l'écran protecteur. La description suivante, conçue à titre d'illustration de l'invention, vise à donner une meilleure compréhension de ses caractéristiques et avantages; elle s'appuie sur les dessins annexés, parmi lesquels: la figure 1 est une vue latérale du tube-image d'un récepteur de télévision selon un mode de réalisation de l'invention; la figure 2 A est une vue de dessous d'un ensemble cathode selon un mode de réalisation de l'invention, tandis que la figure 2 B est une vue latérale de celui-ci; la figure 3 A est une vue de côté d'un ensemble cathode selon un mode de réalisation de l'invention, tandis que la figure 3 B est une vue de face de celui-ci; la figure 4 A est une vue en coupe suivant la ligne I-I de la figure 3 B, tandis que la figure 4 B est une vue en coupe suivant la ligne II- il de la figure 3 A; et la figure 5 est une vue en coupe agrandie de la figure 4 A, servant à expliciter les conditions s'appliquant aux dimensions de l'écran protecteur. Le tube-image utilisé dans un récepteur de télévision est ce qu'on appelle un tube de Braun ou un tube à rayons cathodiques (CRI) Comme représenté sur la figure 1, un canon à électrons 8 et un écran de luminophores 9 sont scellés dans un tube de verre en entonnoir (enveloppe de verre). L'enveloppe de verre 7 est constituée par une partie conique 7 a qui s'évase vers l'extérieur et une partie en col cylindrique mince 7 b, comme représenté sur la figure 1 Sur le fond de la partie conique 7 a, des luminophores sont déposés. L'unité est, dans son ensemble, placée sous vide Dans le cas d'un tubeimage couleur, trois canons à électrons sont prévus dans l'enveloppe de verre 7 De plus, un masque perforé 10 est disposé devant l'écran de luminophores 9 de manière à sélectionner les faisceaux électroniques des différentes couleurs. D'autre part, le canon à électrons 8 est constitué d'ensembles cathodes servant à émettre des électrons et de plusieurs électrodes cylindriques servant à regrouper le flux d'électrons en le faisceau électronique, à accélérer celui-ci à une vitesse élevée, et à le faire converger sur l'écran de luminophores Dans le cas d'un tube-image couleur par exemple, les trois faisceaux électroniques émis, commandés, accélérés et faits converger qui viennent des canons à électrons 8 sont déviés par un bloc de déviation 11 de manière à balayer toute la surface de l'écran de luminophores 9. Le bloc de déviation 11 est constitué de deux bobines: une bobine de déviation horizontale et une bobine de déviation verticale Par exemple, la bobine de déviation horizontale est enroulée sur l'intérieur et la bobine de déviation verticale est enroulée sur l'extérieur En particulier, dans un tube-image en ligne du type utilisé pour les récepteurs de télévision domestiques (un tube-image ayant trois canons à électrons disposés suivant une ligne latéralement orientée, servant pour la télévision en couleur), on fait largement usage d'un bloc en ligne qui possède un champ magnétique de déviation horizontale en forme de coussin et un champ magnétique de déviation verticale en forme de tonneau Ceci corrige la forme des images et améliore la précision de la convergence. Comme représenté sur les figures 2 A et 2 B, dans l'ensemble cathode constituant le canon à électrons 8, la cathode est insérée dans le trou passant de l'isolant cylindrique 3, fait par exemple de céramique, de manière à être soutenue par le porte-manchon 18 L'émetteur monté sur l'extrémité antérieure de la cathode est fixé, à une distance prédéterminée, sur l'électrode cylindrique de la première grille Gi placée sur lisolant cylindrique 3, par exemple de céramique De plus, par chauffage et activation de l'émetteur, des électrons chauds sont émis Le faisceau électronique est accéléré et commandé de façon à converger par plusieurs électrodes cylindriques, comportant la première grille Gi et une deuxième grille G 2. Lorsque l'ensemble cathode fonctionne et est amené à émettre des électrons chauds, l'oxyde constituant l'émetteur se décompose et du gaz est produit Alors que l'enveloppe de verre o est placé l'ensemble cathode est maintenue dans un état de vide poussé, le degré de vide régnant à l'intérieur du trou passant de l'isolant cylindrique chute localement en raison du gaz produit au moment de lactivation de l'oxyde, de sorte que des trous 5, que l'on peut voir sur les figures 2 A et 3 B, ont été ménagés dans l'isolant cylindrique 13 Du fait de l'existence des trous 5, le gaz produit dans le trou passant peut être amené à se disperser à l'intérieur de l'enveloppe de verre, et les électrons chauds peuvent être correctement émis. Comme représenté sur les figures 4 A et 4 B, l'ensemble cathode selon l'invention possède une cathode 2, constituée d'un émetteur 1 qui émet des électrons chauds et d'un manchon 17 comportant intérieurement un élément chauffant 16 Le manchon 17 est un corps métallique sensiblement cylindrique qui possède une partie de grand diamètre et une partie de petit diamètre A l'extrémité antérieure, est monté un émetteur 1 par l'intermédiaire d'un capuchon 20. Par exemple, l'émetteur 1 est revêtu d'un oxyde, constitué principalement d'oxyde de baryum L'émetteur 1 est chauffé à des températures de l'ordre de 750 à 800 C par l'élément chauffant et est activé, et il émet des électrons chauds. Pour fixer le manchon 17, comportant l'émetteur 1 et l'élément chauffant 16, sur l'isolant cylindrique 3, fait par exemple de céramique, on soude un porte-manchon 18 à l'isolant 3 Le porte-manchon 18 est un corps métallique tubulaire doté d'un rebord 18 a faisant fonction de bord de soudage Il présente un diamètre interne correspondant au diamètre externe de la partie de grand diamètre du manchon 17 et est inséré par-dessus le manchon 18 et fixé par soudage. D'autre part, l'isolant cylindrique 3 possède un trou passant 4 qui s'ouvre suivant la direction axiale du manchon 17 A la surface supérieure du trou passant 4, est soudée une électrode cylindrique qui constitue la première grille Gi. De plus, sur l'isolant cylindrique 3, au niveau de la circonférence externe de la première grille G 1, est soudé un élément d'écartement 19 destiné à assurer l'existence d'une certaine distance vis-à-vis d'une deuxième grille G 2 Sur la surface supérieure de l'élément d'écartement 19, une électrode cylindrique constituant la deuxième grille G 2 est fixée par soudage au laser, par exemple. Dans l'isolant cylindrique 3, fait par exemple de céramique, sont formés des trous 5 sur le côté long de celui-ci, comme on peut le voir sur les figures 2 A, 3 A et 4 A, servant à assurer la décharge, à l'extérieur, du gaz produit lors de l'activation de l'émetteur 1 Les trous 5 communiquent avec le trou passant 4 ci-dessus mentionné. Ordinairement, l'intérieur de l'enveloppe de verre du récepteur de télévision possédant l'ensemble cathode est maintenu dans un état de vide poussé, si bien qu'il est préférable de ménager des grands trous 5 dans l'isolant cylindrique 3 pour décharger le gaz de l'oxyde produit dans le trou passant 4 de l'isolant 3 vers l'extérieur, c'est-à-dire dans l'enveloppe de verre Toutefois, l'isolant doit avoir une épaisseur supérieure à 0,5 mm, et, si les dimensions des trous 5 sont fixées à des grandes dimensions, la résistance mécanique de l'isolant 3 en est affaiblie, de sorte qu'il est préférable de fixer les dimensions des ouvertures dans un intervalle o la résistance mécanique peut être assurée. De plus, comme ci-dessus mentionné, pour activer l'émetteur 1, fait par exemple d'oxyde, il est nécessaire de le chauffer jusqu'à une température élevée proche de 1 000 C à l'aide de l'élément chauffant 16, de sorte que le manchon 17 logeant l'élément chauffant 16 s'échauffe lui aussi à une température élevée pendant le fonctionnement de la cathode 2 Du fait de cet échauffement, le métal constituant le manchon 17 se vaporise et forme des vapeurs qui se propagent vers l'extérieur. Selon l'invention, on place un écran protecteur 6 à l'intérieur du trou passant 4 de l'isolant cylindrique 3 de façon que les vapeurs métalliques ne se propagent pas à l'extérieur L'écran protecteur 6 est fait en un alliage comportant du cobalt, du fer et du nickel ( 29 Ni-18 Co-Fe), et présente une épaisseur de 501 um. Comme on peut le voir sur les figures 4 A et 4 B, il est constitué d'un corps métallique tubulaire qui présente un rebord 6 a permettant de le souder au porte- manchon 18 et une partie montant suivant la direction axiale de la cathode 2 On fixe l'écran protecteur 6 au porte-manchon 18 en alignant et en soudant le rebord 18 a du porte-manchon 18 et le rebord 6 a de l'écran protecteur 6 après ou avant fixation de la cathode 2 au porte- manchon 18 et on le monte sur l'isolant cylindrique 3 dans cet état. En particulier, puisque l'intérieur de l'enveloppe de verre du tube- image de télévision comportant l'ensemble cathode se trouve dans un état de vide poussé, les vapeurs métalliques se propagent en ligne droite De ce fait, dans le mode de réalisation, on fixe la relation entre la hauteur B de l'écran protecteur 6 (B = 1,2 mm), la hauteur A du trou 5 (A = 0,6 mm, en raison de l'erreur de fabrication et de la résistance mécanique de l'isolant, même si le calcul donne A E.B C E + C D > A D ( 1) Lorsqu'il existe une erreur de fabrication et d'autres considérations de tolérance sur la hauteur B de l'écran protecteur, la hauteur A du trou, la distance C allant de l'extrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode, la distance D entre la cathode et l'écran protecteur, et la distance E entre la cathode et l'isolant, l'équation ( 2) suivante est préférable. Ainsi, en tenant compte de l'erreur de fabrication et d'autres tolérances pour chaque partie constitutive de l'ensemble cathode, on obtient: Emax-Bmin Cmax Emax + C-max Dmin 2 Amax Dmin ( 2) o la valeur minimale de la hauteur B de l'écran protecteur est Bmin, la valeur maximale de la hauteur A du trou est Amax, la valeur maximale de la distance C allant de l'extrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode est Cmax, la valeur minimale de la distance D entre la cathode et l'écran protecteur est Dmin, et la valeur maximale de la longueur E entre la cathode et l'isolant est Emax Si l'on forme l'écran protecteur 6 de façon qu'il possède une hauteur plus grande que Bmin satisfaisant l'équation ( 2), alors les vapeurs métalliques se propageant depuis le voisinage de l'émetteur peuvent être complètement arrêtées par l'écran protecteur 6. On va maintenant expliquer le mode de fonctionnement. Lorsqu'on met en service la cathode 2 possédant l'émetteur 1, l'oxyde s'active et des électrons chauds sont émis Dans le même temps, le manchon 17 s'échauffe lui aussi jusqu'à une température élevée et des vapeurs métalliques sont produites Ces vapeurs métalliques tentent de se répandre à l'extérieur par le trou de l'isolant cylindrique 3, mais, avec lensemble cathode selon l'invention, puisque l'écran protecteur 6 montant en forme de tube est placé entre l'émetteur 1 et les trous 5, les vapeurs métalliques sont arrêtées par lécran protecteur 6 et ne peuvent pas se propager à l'extérieur. En particulier, puisque l'ensemble cathode est maintenu dans un état de vide poussé, les vapeurs métalliques se propagent linéairement et, par conséquent, si l'ensemble cathode est constitué de façon que, A étant la hauteur du trou, B la hauteur de l'écran protecteur, C la distance allant de l'extrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode, D la distance entre la cathode et l'écran protec- teur, et E la distance entre la cathode et l'isolant, l'équation suivante est satisfaite: E B C E + C D > A D les vapeurs métalliques seront complètement arrêtées par l'écran protecteur 6. De cette manière, avec l'ensemble cathode du présent mode de réalisation, puisqu'il est prévu un écran protecteur dans le trou passant de l'isolant cylindrique et que la relation géométrique entre la hauteur A du trou, la hauteur B de l'écran protecteur, la distance C allant de l'extrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode, la distance D entre la cathode et l'écran protecteur, et la distance E entre la cathode et l'isolant satisfait l'équation ( 1) ou l'équation ( 2), la propagation des vapeurs métalliques du manchon venant de la cathode par le trou de l'isolant cylindrique est arrêtée par l'écran protecteur. Par conséquent, il ne se produit aucune fuite entre le porte-manchon 18 portant la cathode et l'électrode cylindrique de la première grille Gi, et autres, sur l'élément d'écartement 19 prévu entre le porte-manchon 18 et l'électrode cylin- drique. Bien entendu, l'homme de l'art sera en mesure d'imaginer, à partir du dispositif dont la description vient d'être donnée à titre simplement illustratif et nullement limitatif, diverses variantes et modifications ne sortant pas du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Ensemble cathode, caractérisé en ce qu'il comprend: un isolant cylin- drique ( 3) possédant un trou ( 5); une cathode ( 2) entourée par l'isolant et compor- tant un métal; et un écran protecteur ( 6) placé entre le trou et la cathode et destiné à empêcher que le métal évaporé ne se répande par le trou. 2 Ensemble cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écran protecteur est constitué en un alliage comportant au moins les éléments cobalt, fer et nickel. 3 Ensemble cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit isolant est fait de céramique. 4 Ensemble cathode selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il satisfait la formule suivante: E B C E + C D > A D o A définit la hauteur du trou; B définit la hauteur de l'écran protecteur; C définit la distance allant de lextrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode; D définit la distance entre la cathode et l'écran protecteur; et E définit la distance entre la cathode et l'isolant. Canon à électrons, caractérisé en ce qu'il comprend: un ensemble cathode comprenant: un isolant cylindrique ( 3) comportant un trou ( 5), une cathode ( 2) entourée par l'isolant et comportant un métal, et un écran protecteur ( 6) placé entre le trou et la cathode et destiné à empêcher que le métal évaporé ne se propage par le trou; et plusieurs grilles (Gl, G 2). 6 Canon à électrons selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit écran protecteur est constitué d'un alliage comportant au moins les éléments cobalt, fer et nickel. 7 Canon à électrons selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit isolant est fait de céramique. 8 Canon à électrons selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit ensemble cathode satisfait la formule suivante: E.B C E + C D > A D o A définit la hauteur du trou; B définit la hauteur de l'écran protecteur; C définit la distance allant de l'extrémité inférieure de l'écran protecteur à la tête de la cathode; D définit la distance entre la cathode et l'écran protecteur; et E définit la distance entre la cathode et l'isolant.