Brevet FR2724046A1 — publié le 19960301

CANON À ELECTRONS COPLANAIRE À ÉLECTRODES DE FOCALISATION AMÉLIORÉES La présente invention se rapporte à des canons à électrons tels que ceux des tubes-image cathodiques couleur, et en particulier à la structure améliorée de leurs électrodes de focalisation principale. Un canon à électrons coplanaire est un canon à électrons conçu pour produire ou émettre de préférence trois faisceaux d'électrons sur un même plan commun et pour diriger ces faisceaux selon des trajectoires convergeant en un point ou une petite surface proche de l'écran du tube-image. Le brevet U. S. Patent 4,370,592 accordé à Huges et al. le 25 janvier 1983 décrit un canon à électrons dans lequel une lentille de focalisation principale est constituée par deux électrodes de focalisation espacées. Chacune de ces électrodes de focalisation principale comprend un nombre de trous égal au nombre de faisceaux d'électrons, ainsi qu'une bordure périphérique, les bordures périphériques des deux électrodes de focalisation principale se faisant face. L'ouverture de chaque électrode de focalisation est située dans un renfoncement, en retrait par rapport à la bordure périphérique. Cette structure d'électrode produit sur la lentille de focalisation principale une variation graduelle de la tension qui a pour effet de réduire l'aberration sphérique. Le brevet U.S. Patent 4,388,552 accordé à Greninger le 14 juin 1983 décrit une modification de la forme de l'une des bordures périphériques du canon à électrons mentionné ci-dessus. Cette modification consiste pour le renfoncement de l'une au moins des électrodes à être plus large pour les trajectoires des faisceaux latéraux que pour la trajectoire du faisceau central, perpendiculairement au plan des faisceaux d'électrons coplanaires. Cette modification a pour effet de 2. redistribuer les lignes de force du champ électrostatique de la lentille de focalisation principale si bien que les tensions de focalisation des trois faisceaux s'en trouvent unifiées. Le brevet U.S. Patent 4,626,738 accordé à Gerlach le 2 décembre 1986 décrit une lentille de focalisation principale formée par deux électrodes comprenant chacune une pièce externe ovale à bordure périphérique, les bordures de ces électrodes se faisant face. Insérée à l'intérieur de chaque pièce ovale se trouve une plaque trouée dont la périphérie épouse la même forme ovale. Sur les lentilles de focalisation principale de ce type, il a été découvert qu'à moins qu'un soin extrême ne soit apporté à la fabrication du canon à électrons, la distance entre les plaques trouées et les bordures périphériques avait tendance à varier. En outre, il arrivait que les plaques trouées soient insérées légèrement en biais de sorte qu'elles n'étaient plus alignées avec les bordures périphériques. La présente invention constitue une amélioration dans la conception des électrodes de focalisation principale des canons à électrons qui utilisent ce type de plaques trouées. Le canon à électrons coplanaire amélioré qui constitue la présente invention comprend plusieurs électrodes espacées par rapport à trois cathodes. Ces électrodes constituent au moins une zone de formation de faisceau ainsi qu'une lentille de focalisation principale sur les trajectoires de trois faisceaux d'électrons un faisceau central et deux faisceaux latéraux. La lentille de focalisation principale est constituée par les parties des deux électrodes qui se font face. L'amélioration concerne les parties se faisant face des électrodes de focalisation principale, qui comprennent chacune une première pièce et une seconde pièce montée à l'intérieur de la première. Cette seconde pièce est percée de trois trous disposés sur la même ligne. La première pièce possède quatre rebords espacés sur lesquels la seconde pièce vient se fixer. 3. La FIGURE 1 est une vue latérale d'un canon à électrons incorporant un exemple de mise en oeuvre de la présente invention. La FIGURE 2 est une vue de face de la première pièce de l'électrode G5 de la figure 1 sur laquelle on aperçoit la bordure périphérique. La FIGURE 3 est une vue du dessus en coupe transversale de la première pièce de l'électrode G5 à bordure périphérique, coupée le long de la ligne 3-3 de la figure 2. La FIGURE 4 est une vue latérale en coupe transversale de la première pièce de l'électrode G5 à bordure périphérique, coupée le long de la ligne 4-4 de la figure 2. La FIGURE 5 est une vue de face de la seconde pièce de l'électrode G5 à trois trous. La FIGURE 6 est une vue du dessus de la seconde pièce de l'électrode G5 illustrée en figure 5. La FIGURE 7 est une vue latérale de la seconde pièce de l'électrode G5 illustrée en figure 5. La FIGURE 8 est une vue en perspective de la seconde pièce de l'électrode G5 à trois trous. La FIGURE 9 est une vue du dessus en coupe transversale des électrodes G5 et G6 du canon à électrons illustré en figure 1. Le canon à électrons 10 illustré en FIGURE I se compose de deux tiges de support isolantes -12- sur lesquelles sont montées diverses électrodes. Parmi ces électrodes, on compte trois cathodes coplanaires -14- disposées à égale distance les unes des autres (seule une d'entre elles est illustrée), une électrode de type grille de 4. commande -16- (G1), une électrode de type grille-écran -18- (G2), une première électrode de préfocalisation -20- (G3), une seconde électrode de préfocalisation - 22- (G4), une troisième électrode mixte jouant à la fois le rôle d'électrode de prefocalisation et de première électrode de focalisation principale -24- (G5), et une seconde électrode de focalisation principale -26- (G6), espacées le long des tiges de verre -12- dans cet ordre. Chacune de ces électrodes Gi à G6 possède trois trous en ligne en son sein ou à son extrémité pour laisser passer trois faisceaux d'électrons coplanaires. La lentille de focalisation principale du canon -10- est réalisée entre l'électrode G5 -24- et l'électrode G6 -26-. L'électrode G5 -24- est parfois désignée comme l'électrode de focalisation parce qu'on y applique une tension de focalisation, et l'électrode G6 -26- est parfois appelée électrode-anode par ce qu'on y applique une tension d'anode. L'électrode G5 -24- est constituée de deux éléments en forme de coupe -28et -30-, assemblés au niveau de leur côté ouvert. L'électrode G6 -26- est aussi constituée de deux éléments en forme de coupe -32- et -34-, également assemblés au niveau de leur côté ouvert. Une coupelle de blindage -36- est fixée sur l'élément 34 à la sortie du canon à électrons. Toutes les électrodes du canon à électrons -10- sont soit directement soit indirectement fixées aux deux tiges de support isolantes -12-. Ces tiges peuvent se prolonger pour soutenir les électrodes GI -16- et G2 - 18-, ou bien ces dernières peuvent être fixées à l'électrode G3 -20- à l'aide de quelque autre support isolant. Ces tiges de support seront de préférence faites d'un verre qu'on aura chauffé et pressé sur les pattes latérales des électrodes de façon à sceller ces dernières dans le verre. Les parties se faisant face des électrodes G5 -24- et G6 -26-, c'est-à-dire respectivement les éléments -30- et -32- sont identiques. Pour cette raison, seul l'élément -30- est décrit en détail ci-après. 5. L'élément -30- se compose de deux pièces -38- et -40-. Comme le montre les figures 2, 3 et 4, la pièce -38- a sensiblement la forme d'une coupe avec une large ouverture -42- au fond de celle-ci. Cette ouverture est allongée dans le sens du plan des faisceaux d'électrons coplanaires, et est un petit peu plus large perpendiculairement au plan des faisceaux coplanaires au niveau des trajectoires des deux faisceaux extérieurs ou latéraux. Dans l'état actuel de la technique, la forme de cette ouverture -42- est appelée "os à chien". Sur la trajectoire des faisceaux latéraux, l'ouverture -42- a une forme circulaire et de diamètre -D-, tandis que sur la trajectoire du faisceau central l'ouverture est droite, avec une largeur -W-. La longueur -L- de l'ouverture -42- est celle qui s'étend d'un bout à l'autre de l'ouverture, en traversant tous les faisceaux. L'ouverture -42- est entourée d'une bordure périphérique -45-. Les quatre coins de la pièce -38- sont contre-estampés pour former des marches ou rebords -44- aux quatre coins du côté intérieur de la pièce. La hauteur de ces marches ou rebords -44- peut être modifiée au moment du contre-estampage pour règler l'espacement entre les deux pièces -40- se faisant face dans le canon à électrons. Comme illustré aux figures 5, 6, 7 et 8, la pièce -40- est généralement une plaque plate avec un dénivelé -46- à chaque coin. La hauteur de ce dénivelé peut aussi être modifiée pour régler l'espacement entre les deux pièces -40- se faisant face dans le canon à électrons. La pièce -40- est perçée de trois trous en ligne -48-, -50- et -52- de forme non circulaire. Le trou central -50- a une forme elliptique alors que les deux trous latéraux ont une forme plus complexe: circulaire du côté intérieur et elliptique du côté extérieur. L'électrode G5 - 24 - est réalisée en posant les quatre coins dénivelés - 46 - de la pièce - 40 - sur les quatre rebords - 44 - de la pièce - 38 - et en les y soudant comme 6. illustré en figure 9, laquelle figure représente la structure d'électrodes qui constitue la lentille de focalisation principale. L'un des inconvénients de l'utilisation d'un seul renfoncement en forme d'os à chien dans l'électrode reliée à la tension d'anode (électrodeanode), comme décrit dans le brevet U.S. Patent 4,388,552 mentionné plus haut, est la très grande sensibilité de l'électrode aux variations dimensionnelles. Le TABLEAU I ci-après donne quelques exemples de variations des dimensions de l"'os à chien" à réaliser pour corriger divers ensembles d'astigmatisme (Ast.) et régler l'atterrissage naturel du faisceau (Free Beam Landing, FBL) lorsqu'il n'est soumis à aucun champ de déflexion. TABLEAU I A Ast. A Ast. Vert Rouge A FBL A L A W A D (Volts) (Volts) (mm) (mm) (mm) (mm) 100 0 -0,013 -0,038 -0,064 0 0 -0,013 -0,038 -0,013 0 0,254 -0,025 -0,038 -0,025 Comme on peut le voir dans le tableau I, les modifications structurelles de l'électrode-anode nécessaires pour corriger l'astigmatisme et l'atterrissage naturel du faisceau sont très faibles, comprises entre 0, 013 mm et 0,064 mm. Une telle précision ne peut être obtenue qu'avec un outillage et des techniques de fabrication de haute précision. Il est donc tout à fait désirable de modifier la structure du canon à électrons afin de réduire cette grande sensibilité aux variations 7. dimensionnelles. Ce problème de grande sensibilité a été résolu dans l'exemple de mise en oeuvre de la présente invention décrit ici par le fait que les parties se faisant face de l'électrode de focalisation et de l'électrode-anode ont les mêmes caractéristiques. L'électrode de focalisation est placée dans la partie convergeante de la lentille de focalisation tandis que l'électrode-anode est placée dans sa partie divergeante. Du fait de ces emplacements, les mêmes modifications effectuées sur l'électrode de focalisation et sur l'électrode-anode auront des effets opposes. Considérons, par exemple, les conditions des trois ensembles d'astigmatisme et d'atterrissage naturel du faisceau données dans le tableau I. Si l'on donne à l'électrode de focalisation une forme d"'os de chien", les modifications dimensionnelles à réaliser sur l"'os à chien" de cette électrode de focalisation pour obtenir la même correction que celle obtenue par modification de l"'os à chien" de l'électrode-anode sont données dans le tableau I. TABLEAU II A Ast. A Ast. Vert Rouge A FBL A L A W A D (Volts) (Volts) (mm) (mm) (mm) (mm) 100 0 0,013 0,025 0,051 0 0 0,0 0,025 0,0 0 0,254 0,025 0,025 0,013 En comparant les modifications dimensionnelles requises données dans les tableaux 1 et 2, il apparaît que ces modifications sont à peu près de même grandeur mais de signe inverse. Le tableau III donne les modifications dimensionnelles de 8. l'os à chien" requises pour obtenir la même correction d'astigmatisme que celle des tableaux I et II, mais dans le cas d'un canon à électrons ayant une même forme d'os à chien pour l'électrode de focalisation et l'électrode-anode. 9. TABLEAU III A Ast. A Ast. Vert Rouge AFBL AL AW AD (Volts) (Volts) (mm) (mm) (mm) (mm) 100 0 0,000 0,152 0,229 0 0 0,025 0,152 0,000 0 0,254 0,102 0,152 0,102 À la lecture de ce tableau III, il apparaît que les modifications dimensionnelles requises pour produire la même correction d'astigmatisme et d'atterrissage naturel du faisceau que précédemment sont considérablement plus grandes lorsqu'on conserve la même forme pour l'électrode de focalisation et l'électrode-anode que lorsqu'on ne modifie qu'une seule électrode. Le fait que les modifications requises soient plus grandes implique que la sensibilité aux variations dimensionnelles d'un canon à électrons ayant deux "os à chien" identiques est bien moindre que celle d'un canon à électrons n'ayant qu'un seul "os à chien". 10. REVENDICATIONS 1. Canon à électrons coplanaire a plusieurs électrodes espacées par rapport à trois cathodes, lesdites électrodes formant au minimum une zone de formation de faisceau et une lentille de focalisation principale sur les trajectoires de trois faisceaux d'électrons, l'un central et deux autres latéraux; ladite lentille de focalisation étant constituée par les parties se faisant face de deux électrodes caractérisées en ce que: lesdites parties se faisant face des deux électrodes de focalisation principale sont chacune constituées d'une première pièce (38) à une seule ouverture (42), et d'une seconde pièce (42) montée à l'intérieur de ladite première pièce et percée de trois trous en ligne (48, 50, 52), et en ce que - la première pièce est munie de quatre rebords (44) espacés sur lesquels est fixée ladite seconde pièce. 2. Canon à électrons selon la revendication I ci-dessus caractérisé en ce que ladite première pièce (38) possède une forme de coupe dont le fond est percé d'une ouverture tandis que ladite seconde pièce (40) est une plaque trouée. 3. Canon à électrons selon la revendication 2 ci-dessus caractérisée en ce que l'ouverture unique (42) de ladite pièce en forme de coupe (38) de l'une au moins des deux électrodes dites de focalisation principale (24 et 26) présente, perpendiculairement au plan desdits faisceaux d'électrons coplanaires, une plus grande largeur (W),, aux endroits des trajectoires des faisceaux latéraux qu'à l'endroit de la trajectoire du faisceau central. 11. 4. Canon à électrons selon les revendications 2 et 3 ci-dessus caractérisé en ce que les trois trous en ligne (48, 50 et 52) de ladite plaque trouée (40) ont des formes non circulaires. 5. Canon à électrons selon les revendications 2, 3 et 4 caractérisé en ce que ladite plaque trouée (40) possède quatre coins tous dénivelés (46), et est fixée par ces coins dénivelés à quatre rebords (44). 6. Canon à électrons selon la revendication 5 caractérisé en ce que lesdites première pièce (38) et seconde pièce (40) de chacune desdites parties se faisant face, des deux électrodes de focalisation principale (24, 26) ont les mêmes dimensions et la même forme.