Brevet FR2789802A1 — publié le 20000818

L'invention se rapporte à un canon à électrons pour tube à rayons cathodiques et plus particulièrement à la façon de réaliser certaines électrodes qui s'étendent le long du trajet des faisceaux d'électrons en direction de l'écran du tube. Dans un canon à électrons pour tubes à rayons cathodiques quelques pièces sont de forme allongée dans la direction du ou des faisceaux générés par une ou plusieurs cathodes. Ces formes allongées ont pour objectif de former lesdits faisceaux ou de les faire converger vers l'écran du tube. La première électrode du canon, encore appelée électrode to de contrôle peut être également de forme allongée et entourer plus ou moins totalement la ou les cathodes. Dans ce cas, la forme allongée permet le confinement de l'énergie dissipée par les filaments de cathodes pour rendre celles-ci émissives et augmente de ce fait le rendement énergétique de l'ensemble. L'électrode de contrôle G1, percée d'un ou plusieurs orifices pour le passage des faisceaux d'électrons, peut être réalisée par emboutissage profond, de manière à réaliser à partir d'une même pièce plane la surface d'électrode et sa jupe latérale. Une telle électrode G1 est par exemple illustrée par la demande de brevet néerlandais 8103395. Il est également possible de réaliser l'électrode G1 en soudant sur la partie plane percée d'orifices une jupe latérale obtenue par pliage. Ces méthodes ont montré leurs limites car l'ajustement ultérieur des modules de cathodes ne peut être effectué convenablement que si la forme et les dimensions finales de l'électrode G1 sont parfaitement contrôlées et conformes à celles prévues. Les méthodes de l'état de la technique ne permettent pas de contrôler avec suffisamment de précision la forme de l'électrode G1. Le canon à électrons selon l'invention apporte une solution à ce problème. Il comprend au moins une cathode pour émettre un faisceau d'électrons, une électrode G1 de contrôle en forme de coupelle comprenant une partie sensiblement plane pourvue d'au moins une ouverture pour le passage du faisceau d'électrons issu de la cathode et d'une jupe entourant au moins partiellement la 2 2789802 cathode, des moyens de support de la cathode pour maintenir celle-ci à une distance déterminée de l'électrode G1, caractérisés en ce que l'électrode de contrôle G1 comprend au moins trois pièces métalliques distinctes: une pièce sensiblement plane percée d'ouvertures destinées à faire face à chaque cathode. - au moins deux pièces métalliques formant la jupe latérale et entourant au moins partiellement la cathode, les deux pièces étant rendues solidaires l'une à l'autre ainsi qu'à la partie plane, par 1o exemple par soudure. L'invention présente en outre l'avantage de permettre la modification de tout canon à électrons comportant une électrode de contrôle G1 plane par addition d'une structure en deux pièces pour former une jupe latérale de confinements qui n'existaient pas sur l'électrode G1 de départ, ceci sans modification de la forme de l'électrode initiale. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description et des dessins ci-après parmi lesquels - la figure 1 est un tube à rayons cathodiques selon l'invention, - la figure 2 montre en éclaté la partie arrière d'un tube incorporant un canon selon l'état de la technique, - la figure 3 illustre un mode de réalisation par embouti profond d'une électrode G1 en forme de coupelle selon l'état de la technique, - la figure 4 est une coupe de la partie basse du canon à électrons selon l'état de la technique, - la figure 5 est une vue en éclaté d'un mode de réalisation de l'invention incluant l'électrode G1 et les supports de cathode, la figure 6 montre en perspective une électrode G1 selon l'invention. Comme illustré par la figure 1, un tube à rayons cathodiques en o30 couleurs 1 comprend une face avant 2 sur laquelle sont déposés des réseaux de matériaux luminescents 10 destinés à reproduire une image 3 2789802 colorée sous l'impact de faisceaux d'électrons 6, 7, 8 générés par un canon à électrons 5. Un masque de sélection des couleurs 11, percé de trous 12, est interposé entre le canon et la face avant afin que chaque faisceau d'électrons n'éclaire que les parties lui correspondant sur l'écran. Un système de déviation 13 des faisceaux électroniques est disposé sur le col 4 du tube afin que les faisceaux 6, 7, 8 explorent la totalité de l'écran 10. La figure 2 montre avec plus de détails un canon à électrons selon l'état de la technique. Ce canon 5 comprend trois cathodes, une cathode centrale 22 et deux latérales 21, une électrode G1 25 en forme de coupelle, et une succession d'électrodes 26, 27, 28 etc. Les électrodes sont percées de trous pour permettre le passages des faisceaux électroniques 6, 7, 8. Les électrodes sont rendues solidaires les unes aux autres grâce à des perles de verres 29 dans lesquelles sont insérées des parties métalliques 20 desdites électrodes. La figure 3 illustre un mode de réalisation par emboutissage selon l'état de la technique d'une électrode G1. L'électrode 25 est constituée d'une face plane 40 percée de trous 44, 43 pour le passage des faisceaux électroniques et d'une jupe latérale 41 sensiblement perpendiculaire à la partie plane 40. Des parties métalliques 42 font saillie pour venir s'insérer dans les perles 29. La figure 4 montre une coupe de l'ensemble cathode/G1 de la figure 3, selon un plan parallèle à l'axe Z longitudinal du tube, au niveau d'un orifice latéral 43 de G1. La cathode 50 possède des moyens de support 55, 56 à l'intérieur de G1, isolés de G1 par des parties 52 par exemple en céramique. Un filament 51 de chauffage de la cathode est électriquement alimenté à l'aide de conducteurs 53 reliés à des bornes rigides 54. Les moyens de support sont soudés à la jupe 41 de l'électrode pour solidariser la cathode à G1. La ou les cathodes doivent être rendues solidaires de l'électrode G1 de manière à ce que la position de chaque cathode et sa distance par rapport au trou de G1 lui correspondant soient très précisément fixées. Si les 4 2789802 formes et dimensions de l'électrodes G1 ne correspondent pas précisément aux formes et dimensions nominales, la soudure des modules de cathode à l'intérieur de la coupelle ne pourra s'effectuer précisément; il s'ensuivra par exemple que la surface de la cathode 50 ne soit pas disposée parfaitement face à l'ouverture 43, que la surface 40 portant les ouvertures 43, 44 soit déformée par la contrainte mécanique exercée par la soudure des supports parce que les dimensions ne correspondaient pas parfaitement. Ces problèmes peuvent être induits par la difficulté de réaliser la pièce G1 par embouti profond, méthode qui ne permet pas, dans une production en série, de maîtriser les dimensions géométriques avec une précision suffisante. Il est connu par ailleurs de réaliser une G1 en forme de coupelle par soudure sur une surface d'électrode plane 40 d'une jupe latérale 41. La surface de G1 comportant les orifices 43, 44 est une surface dont la géométrie est très critique car elle agit directement dans la zone de formation du ou des faisceaux d'électrons. La partie d'extrémité de la jupe doit avoir une géométrie parfaitement définie de manière à être adaptée à la surface de la partie plane 40 sur laquelle elle est destinée à être soudée, sans quoi elle va engendrer des contraintes mécaniques qui vont modifier les formes et dimensions nominales de G1. C'est ce qui se produit généralement lorsque la jupe 41 est un anneau embouti. L'invention propose une structure pour réaliser une jupe d'électrode permettant à ladite jupe d'être adaptée sans contrainte mécanique à tout type d'électrode sensiblement plane. La figure 5 montre en éclaté une électrode G1 et des supports de cathode selon l'invention. l'électrode 25 possède une partie sensiblement plane 61 percée d'ouvertures pour permettre le passage des faisceaux électroniques issus des cathodes. Les extrémités 63 sont destinées à être insérées dans des perles de verre assurant la rigidité du canon et le positionnement relatif des électrodes le constituant. Les supports de cathode comportent une première jupe 56 entourant la cathode et son filament, des pattes 55 isolées de la jupe par un anneau en céramique 52, et des bornes rigides 54 pour l'arrivée des fils d'alimentation des filaments. Deux pièces 60, 66 solidaires l'une de l'autre, par exemple par soudure, forment une jupe qui entoure les supports de cathode; la jupe 60, 66 peut soit entourer un seul module de cathode soit l'ensemble de trois modules dans le cas de canons en ligne pour tube à rayons cathodiques en couleurs; les supports de cathodes et la jupe 60, 66 sont solidarisés par exemple par soudure des pattes 55 à ladite jupe 60, 66, I'ensemble est alors solidarisé à l'électrode G1 par soudure de la périphérie 62 de la jupe io 60, 66 sur ladite électrode. La figure 6 montre en perspective l'électrode G1 réalisée en trois pièces métalliques: la surface d'électrode 61 sensiblement plane et percée des ouvertures 44, 43 et les deux pièces de la jupe 60, 66 soudées entre elles au niveau de leur extrémité 67 venant se recouvrir; la géométrie de la périphérie 62 de 60, 66 est adaptée de manière à venir au contact sans contrainte de la surface de 61 sensiblement plane. Les modules de cathode sont ultérieurement insérés dans cet ensemble et soudés sur la jupe 60, 66. Le fait d'avoir une jupe 60, 66 constituée d'au moins deux pièces 60 et 66, permet d'obtenir un positionnement adapté de la périphérie 62 de la jupe 60, 66 destinée à venir au contact de la surface de la pièce 61, surface sur laquelle elle va venir être soudée. Considérant l'axe Z comme axe principal du tube, I'axe X parallèle à la direction d'alignement des trous 43, 44 et l'axe Y perpendiculaire à X, le positionnement de 60 par rapport à 66 s'obtient par un écartement des deux pièces suivant la direction Y et un positionnement selon Z adapté de manière à ce que la périphérie 62 épouse sans contrainte mécanique la surface de la pièce 61. L'ensemble est solidarisé par soudure des extrémités 67 qui se recouvrent donc au moins partiellement. Le principe peut être étendu de manière simple à une jupe constituée de plus de deux pièces distinctes. De cette manière, il est 6 2789802 possible de modifier la géométrie et les dimensions de la cathode et de ses supports sans avoir à modifier la partie plane 61, portant les orifices 43, 44; cette partie 61 a des tolérances très étroites, du fait que sa géométrie détermine l'optique électronique du canon dans la zone de formation du ou des faisceaux; il en résulte une économie lors de l'adaptation de nouveaux modules de cathode à une électrode G1 existante à la fois en terme de conception de pièce et des outils de fabrication de ladite pièce. Dans un mode de réalisation avantageux, les deux parties 60 et 66 sont de géométrie et de dimension strictement identiques. Cela permet lo à la fois de réduire les coûts de fabrication et d'avoir une gestion du stock de pièces plus facile, I'électrode G1 n'étant alors constituée que de deux types de pièces différents. L'invention peut être adaptée à la réalisation de tout type d'électrode comprenant une partie plane de géométrie très critique et une partie cylindrique qui s'étend selon la direction Z suivant une longueur importante, c'est-à-dire sur une longueur égale à au moins cinq fois l'épaisseur de la partie plane, structure rendant une réalisation par embouti profond inadaptée pour l'application aux électrodes de canon à électrons. 7 2789802 REVENDICATIONS 1 - Canon à électrons (5) comprenant au moins une cathode (21, 22) pour émettre un faisceau d'électrons, une électrode G1 de contrôle en forme de coupelle, comprenant une partie sensiblement plane (25) pourvue d'au moins une ouverture (43, 44) pour le passage du faisceau d'électrons issu de la cathode et d'une jupe (60, 66) entourant au moins partiellement la cathode, des moyens de support de la cathode pour maintenir celle-ci à une distance déterminée de l'électrode G1, caractérisé en ce que l'électrode de contrôle G1 comprend au moins trois pièces métalliques distinctes: une pièce sensiblement plane (61) percée d'ouvertures (43, 44) destinées à faire face à chaque cathode. - au moins deux pièces métalliques (60, 66) formant la jupe latérale entourant au moins partiellement la cathode, les deux pièces étant rendues solidaires l'une à l'autre ainsi qu'à la partie plane, par exemple par soudure. 2 - Canon à électrons selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les extrémités (67) des deux pièces formant la jupe latérale se recouvrent au moins partiellement. 3 - Canon à électrons selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les supports de cathode sont solidaires de la jupe latérale, par exemple par soudure. 4 - Tube à rayons cathodiques comprenant un canon à électrons conforme à l'une quelconque des revendications précédentes