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Tube de Braun, destiné spécialement pour la télévision.
Il est nécessaire en télévision de produire des points d'image dont la grandeur et la forme demeurent le plus constan- tes possible., même dans le cas des plus grandes variations ae luminosité. Les méthodes les plus différentes ont été propo- sées et recnerchées pour atteindre ce but.
Il a notamment déjà été proposa d'agir par ce qu'on appelle une commande de la concentration, Cette commande de la concentration consiste essentiellement en ce qu'en changeant le potentiel du cylindre de Wehnelt, la divergence du faisceau de rayons prenant nais- sance sur la cathode est modifiée, et, aes différents cônes de rayonnement, un rayon de diamètre constant est laissa passer par intervalles à travers un diaphragme. Dans le cas d'unes
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forte tension préalable négative, les rayons cathodiques sont réunis en faisceau, de manière que le faisceau tout entier tra- verse, sans être affaiblie le trou du diaphragme formé par l'a- node.
Si le potentiel devient plus fortement positif, le dia- phragme ne laisse passer par intervalles, qu'une fraction de l'intensité lumineuse. Ce procédé suppose une émission catho- dique parfaitement uniforme. Mais comme pareille uniformité de l'émission est pratiquement même loin d'être atteinte et que le cône formé par intervalles présente une répartition d'intensité, extraordinairement irrégulière, la luminosité du point d'image ne suit que très imparfaitement les variations de la tension de commande. Le parcours des rayons dans le cas d'utilisation d'une pareille commande de la concentration est représenté sché- matiquement à la Fig.2. Ainsi qu'il est visible dans cette fi- gure, le faisceau de rayons sortant du diaphragme présente une certaine divergence, si relativement faible soit-elle.
Il se forme, par suite, sur l'écran des images, non pas un point, mais bien plus un cercle lumineux plus ou moins diffus dont les oon- tours sont vagues. Pour obtenir avec cette disposition des points d'image bien nets, il a été proposé de monter derrière l'anode formant diaphragme un cylindre de concentration complé- mentaire à tension préalable fortement négative, On pensait en utilisant un pareil cylindre, pouvoir influencer le faisceau de rayons de la façon représentée à la Fig. 3 et obtenir ainsi des points d'image bien nets et de petit diamètre. Au lieu de cela, en pratique on a obtenu aussi, avec cette disposition des taches lumineuses diffuses dont le diamètre était parfois encore plus grand que celui de celles obtenues sans l'adjonction du cylin- dre de concentration complémentaire.
D'autre part il a déjà été prévu d'utiliser pour la com- mande de l'intensité ce qu'on appelle la commande de la charge spatiale, qui correspond essentiellement à la commande par grille, connue dans les tubes électroniques. Cette commande
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présente l'inconvénient que le diamètre des points d'image va- rie essentiellement selon leur luminosité.
Les recherches qui ont conduit à la présente invention, ont montré que le cylindre de Wehnelt (1, Fig.4), combiné avec l'anode d'étirage (3) réalise dans son action un système électro- nique-optique. La distance focale de ce système est déterminée par la tension du cylindre de Wehnelt et de l'anode par rapport au rayon.
Comme, avec la commande de la charge spatiale, con- nue, les rapports de tension varient selon la tension de comman- de, la distance focale du système change continuellement de ser- te que le foyer ne tombe sur l'écran des images que dans le cas d'une luminosité déterminée de façon très précise, tandis que dans la plupart des cas il tombe devant ou derrière l'écran des images. un point d'image bien net est obtenu, mais exclusive- ment lorsque le foyer vient se placer dans le plan de l'écran des images.
L'objet de la présente invention consiste en un tube de Braun qui permet de produire des points d'image dont la gran- deur et la forme sont constantes et indépendantes de leur lumi- nosité.
Selon un autre objet de l'invention, il est possible de produire des points d'image d'une forme et d'une grandeur préa- lablement déterminées.
L'invention est exposée en détail en se référant aux des- sins annexés.
Fig.l montre un tube de Braun avec le nouveau système électronique-optique selon l'invention;
Figs. 2-5 montrent schématiquement la forme du faisceau de rayons cathodiques avec les différents modes de commande;
Fig.6 montre un montage particulier pour le tube de Braun représenté à la Fig.l;
Figs. 7 à 10 montrent une disposition particulière de la cathode;
F1g.11 montre un autre système de concentration complé-
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mentaire qui consiste en une électrode auxiliaire métallique terminant le système d'électrodes, et en une électrode appli- quée sur la paroi du tube et qui commence approximativement à la hauteur de l'électrode auxiliaire et s'étend sur environ 8-12 cm. dans l'ampoule.
L'électrode auxiliaire 30 est reliée au potentiel le plus élevé existant dans le tube (ce potentiel pouvant adéquatement être supérieur d'environ 100-250 volts au potentiel d'anode), L'électrode 29 de la paroi du tube reçoit un potentiel faiblement négatif par rapport à l'électrode 30, par exemple de 100-250 volts. Au cas où l'électrode 30 possède un potentiel supérieur à celui de l'anode, l'électrode 29 peut être reliée directement à l'anode. L'électrode 30 peut adéqua- tement être établie sous forme d'une plaque présentant une ouver ture qui correspond à la surface de sortie de la paire de pla- ques déviatrices 7. Les électrodes 30 et 29 forment ensemble un champ supplémentaire de concentration qui permet de produire des images qui sont également nettes en tous points.
Il y a lieu encore de remarquer que l'électrode 29 de la paroi du tube doit être établie suffisamment courte pour qu'el- le n'exerce aucune influence sur la position du rayon cathodique.
Lorsque l'électrode 29 est trop longue, cela conduit à un ar- rondissement des angles de l'image.
Le parcours des rayons dans le cas de la commande de la charge spatiale est représenté schématiquement à la Fig.4, la- quelle montre le parcours des rayons, primo avec un potentiel fortement négatif du cylindre de Wennelt, et secundo avec un potentiel essentiellement plus positif du cylindre de Wehnelt.
Ainsi qu'il apparaît dana cette figure, des déplacements rela- tivement grande du foyer ont lieu. De plus, on a constaté qu'un système électronique-optique consistant en un cylindre et une anode d'étirage (Fig.5) ne concentre en général pas de façon parfaite les rayons cathodiques qui pénètrent dans ce système avec une déviation relativement faible par rapport à l'axe
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(l'angle d'inclinaison peut atteindre jusqu'à environ 7 ).
Selon l'invention, le faisceau de rayons prenant naissan- ce sur la cathode est commandé par la commande de la charge spatiale. Le faisceau convergent qui en résulte est projeté à travers le trou du diaphragme formé par l'anode, et l'ouverture du diaphragme et la cathode elle-même sont reproduits en forme de point sur l'écran des images à travers un second système é- lectronique-optique (4, 5, Fig.5). La figuration de l'ouvertu- re du diaphragme d'anode - qui est extrêmement petite et mesure environ 0,5 - 1 mm. - est selon l'invention particulièrement utile.
Le parcours des rayons dans la disposition selon l'inven- tion est représenté schématiquement à la Fig.5.
On réussit notamment de cette fagon à former sur l'écran des images, une surface de grandeur et forme constantes, mais de luminosité variable, au moyen du système électronique optique à distance focale constante.
Selon l'invention, on peut en principe employer tout procé dé imaginable de commande de la charge spatiale. Il est ainsi, par exemple, possible d'employer le cylindre de Wehnelt lui-mê- me pour la commande de la charge spatiale, De même, il est tou- tefois également possible d'utiliser une grille de commande dis- posée de façon particulièrement adéquate dans l'espace obscur de la cathode elle-même - par exemple d'une cathode sans cylin- dre de protection. Le potentiel de commande peut aussi bien être appliqué à l'électrode de commande éventuellement à tension préalable qu'à la cathode d'émission constituée comme cathode équipotentielle.
Il est particulièrement adéquat, selon l'in- vention, d'utiliser des cathodes en pointe, à chauffage indi- rect, ou aussi des cathodes équipotentielles - qui possèdent une surface plane d'émission,, aussi petite que possible car ces types de cathode assurent une émission particulièrement forte et continue.
Les propriétés électroniques-optiques du système selon
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l'invention sont déterminées par la tension du second cylindre de Wehnelt ainsi que de l'anode d'accélération complémentaire par rapport au rayon, Ces tensions doivent rester absolument constantes pendant le fonctionnement. Ceci est possible sans plus avec le dispositif selon l'invention, car le potentiel du rayon est constant à cause du faible diamètre du premier dia- phragme formé par l'anode. La hauteur des potentiels à utili- ser dépend de la distance entre l'écran des images et le systè- me optique, ainsi que de la forme, grandeur et distance entre elles, des électrodes. Une fois le système d'électrodes établi. on parvient sans difficultés à régler les différentes tensions de façon que le foyer tombe dans le plan de l'écran des images.
Des essais de tubes de dimensions habituelles ont démontré que les potentiels des électrodes se situent dans les limites sui- vantes : - cylindre de commande de la charge spatiale: environ - 100 à - 200 volts; anode formant diaphragme: 300 - 400 volts; - cylindre de concentration complémentaire: + 100 à + 250 volts; anode d'accélération complémentaire: 2000 - 4000 volts.
Des formes, dimensions ou dispositions particulières des électrodes peuvent rendre nécessaire des modifications non sans importance des valeurs indiquées.
A la Fig.l est représenté à titre d'exemple un dispositif selon l'invention. Dans celui-ci, 15 désigne le pied du tube, 2 la commande de la charge spatiale (la cathode même n'est pas visible), 3 l'anode formant diaphragme avec la petite ouverture de diaphragme 17, 4 le cylindre de concentration complémentaire, 5 l'anode d'accélération complémentaire, 6 et 7 les paires de plaques de contrôle qui peuvent se trouver au même potentiel que l'anode d'accélération complémentaire. Il s'est révélé a- déquat de disposer le cylindre 4 aussi contre l'anode de dia- phrase que possible.
Au lieu du cylindre de concentration
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complémentaire on peut aussi utiliser une électrode en forme de plaque, placée entre la pré-anode et l'anode d'accélération com- plémentaire, le plus près possible de la pré-anode, Le poten- tiel de cette électrode de concentration complémentaire ne doit être que dans une faible mesure plus négatif que celui de la pré-anode, Il est adéquat, particulièrement dans ce cas, de soumettre le cylindre de Wehnelt 2 à une tension préalable qui n'est que très faiblement négative (par exemple - 5 volts).
La sensibilité de commande d'un pareil système est extraordinai- rement grande. Celui-ci n'exige pour l'entièreté de la commande entre la clarté la plus vive et l'obscurité complète qu'une ten- sion de commande d'environ 7 - 10 volts. On parvient naturelle- ment aussi à atteindre l'effet selon l'invention lorsque le cy- lindre se trouve environ à mi-distance entre la pré-anode et l'anode d'accélération complémentaire; par contre, il est désa- vantageux d'approcher ce cylindre contre l'anode d'accélération complémentaire. 10, 11, 12, 13, 16 et 18 sont des pièces de support du système, 9 est une pièce isolante, par exemple en mi- ca. La forme, la grandeur et la disposition du système et des électrodes peuvent, il va de soi, sans plus, s'écarter de la forme d'exécution représentée à titre d'exemple.
L'anode formant diaphragme peut naturellement être pour- vue d'un appendice métallique tubulaire, du côté tourné vers le cylindre de concentration complémentaire. De même, il est possible de constituer cette anode comme une anode en forme de boite. L'écran des images peut adéquatement être revêtu d'une mince couche métallique qui possède approximativement le poten- tiel de l'anode ou éventuellement un potentiel supérieur à celui de l'anode d'accélération complémentaire, Au lieu de métalliser l'écran des images lui-même, on peut aussi appliquer sur la pa- roi du tube, dans le voisinage de l'écran des images, un anneau métallique ou un revêtement métallique qui possède le potentiel indiqué plus haut.
Cette électrode auxiliaire peut aussi andéque tement être rendue d'environ 50 - 150 volts plus négative que
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l'anode d'accélération complémentaire. Au lieu de cette électro= de on peut utiliser une électrode, (de préférence en forme d'en- t onnoir), appliquée sur la paroi du tube et dont la limite arriè- re est située légèrement derrière ou environ à la même hauteur que le bord de la dernière paire de plaques déviatrices (ou d'une électrode auxiliaire terminant le système d'électrode), et qui s'étend sur environ 8-12 cm. dans l'ampoule du tube. Cet- te électrode de la paroi du tube reçoit adéquatement un poten- tiel faiblement négatif par rapport à l'anode ou l'électrode auxiliaire (30, Fig.ll).
Ainsi, par exemple, l'électrode au- xiliaire peut être d'environ 50 - 250 volts plus positive que l'anode d'accélération complémentaire, et l'électrode de la pa- roi du tube possède dans ce cas le potentiel de l'anode d'accé- lération complémentaire.
Le tube peut adéquatement fonctionner avec un remplissage de gaz, de fagon connue en soi.
Aux Fige. 2 et 3, le cylindre de commande de la concentra- tion est désigné par 1, la cathode par 2, l'anode formant dia- phragme par 3, la cylindre de concentration complémentaire par 4, l'anode d'accélération complémentaire par 5, l'écran des ima- ges par 6 et la grosseur du point d'image par 7.
Aux Figs. 4 et 5, 1 désigne le cylindre de Commande de la charge spatiale., 2 la cathode, 3 l'anode formant diaphragme, 4 le cylindre de concentration complémentaire, 5 l'anode d'accé- lération complémentaire, 8 et 9 les foyers des différents fais- ceaux de rayons.
Il est essentiel pour l'invention qu'un faisceau commandé et préalablement concentré par la commande de la charge spatiale soit concentré au moyen d'un système électronique-optique consé- cutif, de manière que le foyer de ce faisceau tomoe dans le plan de l'écran des images. Il est également important que le potentiel du faisceau pénétrant dans l'appareil électronique-q tique soit constant. Le dispositif est adéquatement calculé de
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façon que le diamètre du faisceau de rayons tombant sur l'anode formant diaphragme ne soit pas plus grand que celui (adéquate- ment très petit) de l'ouverture du diaphragme.
De plus, il est important que les tensions soient choisies de manière que l'ou- verture du diaphragme elle-même se dessine sur l'écran des images
Le maintien de la constance des tensions des deux éléments formant le système électronique-optique était basé sur l'idée que le système électronique-optique ne reproduit en tous cas pas sur l'écran des images la cathode elle-même,, mais au contrai- re l'ouverture d'anode de la pré-anode. Des recherches approfon- dies ont démontré que cette idée est exacte du moins pour des tubes qui travaillent avec de relativement faibles intensités de rayon, mais que dans le cas d'utilisation de tubes avec plus grande intensité de rayon (environ plus d' 1/2 m.A et spéciale- ment plus d' 1 m.A), des conditions essentiellement différentes apparaissent.
On a constaté que le système, avec de pareils tubes, se comporte comme si la surface rayonnante ( c' est-à-dire la surface agissant virtuellement comme un corps à rayonnement d'électrons) modifiait sa distance par rapport au système électronique-opti- que selon l'intensité du rayon, de telle façon qu'à un accrois- sement de la luminosité corresponde un éloignement apparent, et à une diminution de la luminosité un rapprochement apparent de la surface rayonnante par rapport au système électronique-opti- que supplémentaire, de sorte qu'en fait, avec de pareils tubes, l'indépendance entre la luminosité des points d'image et la net- teté de ces points n'est plus complètement conservée.
On a constaté en outre que l'effet à atteindre dépend dans une grande mesure de la pression du remplissage gazeux. Tandis que, notamment, avec des pressions de gaz de l'ordre de grandeur de 5.10-3mm, la netteté des points d'image s'accroit en allant du clair au sombre et atteint son optimum avec l'obscurité, et qu'avec des pressions de gaz de l'ordre de grandeur de 5.10- , le cas contraire se présente, c'est-à-dire donc que la netteté
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optimum est obtenue avec la plus grande clarté, la netteté des points d'image, avec des pressions de gaz d'environ 10-3mm, aug- mente en allant du clair au mi-clair, pour retomber en allant du mi-clair au sombre.
Une compensation réellement bonne semble par suite n'être possible qu'avec des pressions de gaz particu- lièrement faibles, tandis qu'avec des pressions de gaz moyennes il n'est guère possible, si l'on utilise une assez grande inten- sité de rayon, de réaliser une indépendance parfaite entre la netteté des points d'image et la luminosité. si la concentration par le vide élevé, déjà. suffisante pour que le rayon abandonne l'anode à peu près parallèlement est par exemple assez grande pour que sur une longueur de rayon de 40 cm., il se produise un accroissement du diamètre de 0,6 à environ 2 mm., ce qui correspond à un angle de divergence d'environ 0,2 , on estime alors que des traces de gaz résiduels, qui ne doivent encore avoir qu'une pression de 5.10-4mm.
ou moins, suffisent déjà. Si le remplissage gazeux est plus impor- tant, le caractère du point lumineux sur l'écran change totale- ment, Tandis que ce point, pour un vide résiduel donné, est entouré d'un cercle complètement sombre et se détache, de façon très appréciée en pratique, nettement par rapport à l'entourage (absence de halo: charge initiale négative de l'entourage du point), on provoque, en admettant un peu plus de gaz, d'abord le remplissage de ce sombre espace annulaire par de la lumière, par suite de la disparition de la charge négative autour du point ;
si l'on remplit d'encore plus de gaz (jusque environ 10-3), on obtient alors la formation d'un large halo qui provient manifes- tement de ce que déjà la diffusion, par suite de l'accroissement du nombre de chocs a pour résultat la sortie de nombreux élec- trons de dispersion hors du rayon.
Un avantage tout particulier des tubes remplis de gaz ré- siduel ainsi caractérisés, avec angles d'émergence du rayon, ayant la faible importance indiquée, et des remplissages à pres- sion d'environ 5.10-4 à 10-5 mm., réside dans la question de
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la durée possible du tube, car naturellement le nombre des ions généralement formés est déjà si minime que l'action destructrice résultant de ceux-ci est réduite de façon correspondante; un autre avantage qui est très important en pratique consiste en ce que ces tubes, en aucune circonstance, ne dorment lieu à des phénomènes de percement, car l'intensité du champ de rupture, donnée d'après la loi de Paschen est, pour les distances envisa- gées entre électrodes, déjà supérieure à celle qui peut être at- teinte au cours du fonctionnement.
Les tubes peuvent fonctionner jusque 10.000 volts. D'autres avantages peuvent encore être observés dans ce que toutes les perturbations résultant d'un rem- plissage gazeux de pression assez élevée, par exemple la forma- tion d'une croix dans le champ de l'image, ou les défauts provo- qués par un phénomène de courant de retour, ou analogues, sont réduite à de faibles proportions.
Il est essentiellement important de maintenir dans de pa- reils tubes la pression, nécesaire selon l'invention, de moins de 5.10-4 et de plus d'environ 5.10-6mm. On sait que les tubes à remplissage gazeux ont, d'une façon tout à fait générale, une tendance au durcissement pendant le fonctionnement, c'est-à-di- re à l'accroissement du vide.,, ce phénomène s'explique par le fait que les molécules de gaz se fixent sur la paroi de verre de l'enceinte et disparaissent ainsi de l'espace gazeux.
On peut selon l'invention supprimer cet inconvénient en établissant dans l'ampoule un élément ou une combinaison dent la pression de saturation, aux températures de fonctionnement, c'est-à-dire pratiquement entre environ 10 et environ 25 C, est de l'ordre de grandeur nécessaire.
Les métaux légers, tels que le caesium, le rubidium, le potassium et le sodium ainsi que les hydrites se sont révélés particulièrement appropriés dans ce but. Les éléments peuvent être constitués par des appendices qui sont formés comme des tubes capillaires ou sont reliés au tube de Braun par un tube capillaire.
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Il a été trouvé au cours des recherches qui ont mené à la présente invention, que l'effet perturbateur peut être supprimé en modifiant le potentiel du cylindre de concentration complé- mentaire en même temps que les oscillations de la tension de commande de la lumière.
On a de plus observé qu'avec des pressions extrêmement faibles (tubes dits à gaz résiduel), la tension de compensation dérivée, selon l'invention, de la tension de commande de l'image, elle-même, peut être amenée au cylindre de concentration complé- mentaire, sous une forme phasée correspondant à celle de la ten- sion de commande de la lumière, proprement dite, tandis qu'avec des tubes à remplissage gazeux dont la pression est de l'ordre de grandeur de 10-3 mm. (jusqu'environ 5.10-3 mm.), il est né- cessaire d'amener la tension de compensation au cylindre de con- centration complémentaire, avec les phases renversées, c'est-à- dire donc qu'il est nécessaire d'utiliser un dispositif inver- seur de phases.
A la Fig.6 est représenté, 4 titre d'exemple, un montage pour l'exécution du procédé selon l'invention pour le fonction- nement des tubes de Braun, Dans cette figure, 2 désigne le cy- lindre de commande de la charge spatiale, 3 la pré-anode, 4 le cylindre de concentration complémentaire et 5 l'anode d'accélé- ration complémentaire. Les tensions préalables nécessaires transmises aux résistances ou potentiomètres 19 à 22 et 24 sont produites par la batterie 18. Les résistances peuvent adéquate- ment être calculées comme ci-après: 19: - 105 ohms; 20 : - 106 ohms; 21 : - 106 ohms; 22 : - 5.105 ohms; 24: - 5.105 ohms.
La tension de commande de la lumière, figurée comme un générateur, est transmise par le condensateur 26 qui peut être calculé pour environ 0,5 m. f (3000 volts), au cylindre de concentration com- plémentaire 4 et par le potentiomètre 27 (environ 30.000 ohms) et le condensateur 25 (0,5 m. f 1 4000 volts), au cylindre de commande de la charge spatiale 2.
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Au cas ou doivent être utilisés des tubes à pression plus élevée, on peut adéquatement insérer dans le fil d'amenée au cy- lindre de concentration complémentaire 4 un dispositif inverseur de phases approprié.
Le procédé selon l'invention permet aussi, avec des tubes à
EMI13.1
Commande de la,lumière grandes intensités de rayon, d'obtenir une netteté des ointe. n'exerçant aucune influence sur laI ll.- - :te 1¯1ùl'e-
Une autre disposition selon l'invention est exposée ci- après.
Comme dit plus haut, le système (voir Fig.l) ne peut of- frir un point d'image, uniformément net pour chaque intensité lumineuse, que si la distance entre le point de l'objet (c'est- à-dire le point à reproduire) et le système est la même pour cha- que luminosité. Comme point de l'objet, on peut considérer le point de section du faisceau de rayons cathodiques, situé entre la cathode et la première anode.
La position de ce point de sec- tion est déterminée par la forme de la ligne de niveau zéro (qui correspond au parcours de la ligne du champ),, La forme de la ligne de niveau, dans le cas d'un rayon obscur, s'écarte fort de la surface de la cathode, si celle-ci a des formes usuelles. comme la ligne de niveau, dans le cas d'un rayon clair, longe la surface de la cathode, c'est-à-dire coïncide avec la surface de la cathode, et épouse dans cette position la forme de la surface de la cathode, il se produit lors du passage de l'obscurité à la clarté, un changement de forme de la ligne de niveau et par con- séquent aussi un déplacement de la position du point de l'objet, qui est dépendante - ainsi qu'il a été dit plus haut - de la forme de la surface de niveau.
Par suite, le tube de Braun n'est généralement pas à même de fournir des points d'image d'égale netteté, pour toute luminosité. Q,uoique la variation du diamè- tre du point d'image soit relativement minime lors du passage du sombre au clair, son action perturbatrice est cependant sensible,, surtout dans le cas d'utilisation des tubes pour la télévision.
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Selon l'invention, la cathode peut être conformée de tel- le manière que la surface d'émission présente une forme corres- pondant à. celle de la surface de niveau. Dans ce cas, lors du passage du sombre au clair, il ne survient aucun changement de la forme de la surface de niveau et par conséquent aussi aucun déplacement du point de l'objet.
Mais il s'est révélé que même en utilisant cette disposi- tion selon l'invention, il n'est pas possible d'obtenir des points d'image de grandeur constante. Des recherches approfon- dies ont démontré que les changements de la grandeur des points d'image, survenant avec cette disposition proviennent du fait que l'action de concentration du gaz de remplissage varie avec les différences de densité du rayon. Ainsi que les travaux de Bruche l'ont fait connaître, le rayon cathodique concentré par le remplissage gazeux n'a pas la forme d'un faisceau parallèle, mais la forme d'un faisceau ondulé dont la longueur d'onde chan- ge avec la variation de la densité du ray on, les noeuds des on- des se déplagant le long de l'axe du tube.
Ce défaut causé par la différence de l'action de concentra tion du gaz de remplissage selon les diverses intensités du ray peut, selon l'invention, être évité en choisissant la pression du gaz de remplissage et la concentration en faisceau du rayon électronique de telle manière que la longueur d'onde du faisceau de rayons (c'est-à-dire la distance entre les noeuds de ce fais- ceau) soit essentiellement plus grande que la longueur du tube.
La production de faisceaux très minces de rayons cathodi- ques, c'est-à-dire ayant une épaisseur de 1 mm. et moins, peut être réalisée avec le dispositif selon la Fig.l, qui est à la base de l'invention, de fagon simple, en choisissant judicieuse- ment la différence de potentiel entre la première et la seconde anode. On a trouvé que l'épaisseur du faisceau de rayons ca- thodiques est d'autant plus faible que la différence de tension entre la première et la seconde anode est plus grande. On arri-
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ve ainsi à produire des rayons extraordinairement minces lors- qu'on soumet la première anode à une tension de 300 volts et la seconde anode à une tension de 2000 - 3000 volts.
La tension préalable du cylindre de Wehnelt est, dans ce cas, calculée à - 50 volts, et la tension du cylindre de concentration complémen- taire à 0 volt. La tension de commande s'élevait à + 5 volts.
Les distances entre les électrodes avaient été choisies comme ci-après: cylindre de Wehnelt - première anode: 12mm; première anode - cylindre de concentration complémentai- re : 5mm; cylindre de concentration complémentaire - seconde ano- de : 20 mm; enfoncement de la cathode (c'est-à-dire la distance en profondeur entre la surface d'émission et le bord du cylindre de Wehnelt): 3,5 mm; la pression de gaz s'élevait approximativement à: 5.10-4 mm.
Les tensions optimum sont étroitement dépendantes de la distance du système et se règlent sans plus pour des systèmes donnés.
La production de minces faisceaux de rayons cathodiques est particulièrement importante lorsque sont ajoutées dans le tube des pièces du système qui produisent un fléchissement du rayon (la production d'une tension préalable, géométrique, c'est-à-dire d'un trajet du rayon, selon lequel le rayon catho- dique pénètre à l'état d'équilibre obliquement dans les systèmes de déviation), c'est-à-dire donc que des condensateurs de flé- chissement ou des systèmes à trois plaques selon les demandes de brevets allemands R. 86243 Villa 21a 1 et R. 86372 Villa 21e sont prévus.
Il est pourtant encore possible, selon l'invention, d'évi- ter ce défaut d'une autre façon,
Ainsi qu'il a été dit plus haut, il existe dans le dispos
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tif à la base du présent brevet, deux sources de défauts, qui empêchent chacune en soi la production d'un point d'image con- servant la même grandeur pour toute intensité de rayon, à savoir:
1. le déplacement du point de l'objet et
2. la différence de l'action concentratrice du remplissage gazeux selon les différentes intensités du rayon,
Il est possible selon l'invention, de compenser récipro- quement ces deux défauts.
Dans ce but, l'invention prévoit de: (a) former la cathode avec une surface d'assez faible courbure correspondant à celle de la ligne de niveau "sombre", éventuellement convexe, ou de la constituer comme une cathode plane.
La couche d'émission est appliquée sur une surface par e- xemple plane, disposée exactement perpendiculairement à l'axe du tube et symétriquement, cette surface pouvant être pourvue d'un liseré sur ses bords. Pour réaliser une couche d'émission, parfaitement plane, il est utile de prévoir dans la surface é- quipotentielle de la cathode un renfoncement que l'on remplit d'une matière à pouvoir émissif (par exemple de l'oxyde de ba- rium ou de l'oxyde de strontium ou un mélange de ces oxydes), de manière que la surface de la couche d'émission soit située exac- tement au même plan que la surface de la couche équipotentielle.
Il est possible de cette façon, d'employer des quantités consid rables du métal à pouvoir émissif élevé et d'augmenter ainsi dans une mesure importante la durée d'utilisation des cathodes.
Le renfoncement contenant la couche d'émission peut adéquatement avoir une forme rectangulaire (correspondant à la forme du point d'image à produire).
(b) choisir la pression du remplissage gazeux et la sorte de gaz de remplissage employé de manière que le gaz, avec un rayon obscur, ne soit pas à même, par suite de la faible ionisa- tion, d'opérer, sans application d'un moyen particulier, une
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concentration suffisante du faisceau, mais opère, avec une gran- de intensité de rayon, une bonne concentration (avec un remplis- sage de gaz noble d'environ 5.10-4 à 5.10-5 mm).
(c) régler le système électronique-optique de telle façon que lorsque le rayon est obscur, il se forme un point d'image net, ce qui s'obtient sans difficultés en soumettant le cylindre de concentration complémentaire à une tension préalable appropriée. si l'on augmente l'intensité du rayon, il s'opère alors un changement de la grandeur du point d'image, par suite du déplace- ment du point de l'objet par rapport au système électronique-op- tique, Mais l'effet de ce déplacement est pratiquement supprimé par l'accroissement de l'action de concentration du gaz, qui s'e- xerce en sens inverse, de sorte que la grandeur du point d'image n'est en somme pratiquement pas modifiée de façon notable.
Comme exposé plus haut, on peut trouver pour chaque pression de gaz une forme de cathode et inversément, pour chaque forme de cathode une pression de gaz avec laquelle les défauts de concen- tration occasionnés par la forme de cathode et la pression de gaz sont approximativement équivalents, de sorte qu'ils se compensent à peu près complètement.
Il est cependant très difficile de donner à une cathode, en utilisant des moyens purement mécaniques, une forme de surface, déterminée, exactement définie,
Il a été trouvé, selon l'invention, qu'en produisant un champ électrique approprié dans le voisinage immédiat de la ca- thode, on parvient à produire des surfaces d'émission (désignées dans la suite par "surfaces virtuelles de cathode") qui se com- portent exactement comme si une cathode à surface géométrique exactement définie était employée. Le champ nécessaire selon l'invention peut être produit de façons les plus variées, par exemple en appliquant une tension appropriée entre une électrode de forme annulaire, placée dans le voisinage de la surface de la cathode, et la cathode elle-même.
Comme déjà indiqué plus haut, en utilisant une forme de
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cathode, déterminée, exactement définie, le défaut de concentra- tion produit par la différence de l'action concentratrice du gaz selon les différentes intensités du rayon, ne peut être compensé qu'approximativement, mais pas de façon idéale.
Par contre, on arrive avec le dispositif selon l'invention à compenser complètement le défaut en modifiant la surface vir- tuelle de la cathode de façon correspondante à l'intensite du rayon dans chaque cas, ce qui s'effectue sans difficultés en mo- difiant de façon correspondante le champ définissant la surface virtuelle.
Ce dispositif de l'invention est expliqué plus en détail en se référant aux figures ci-après qui montrent.
Fige, 8a et 9a, les surfaces virtuelles de la cathode, réa- lisables par l'emploi de différentes tensions concentratrices;
Figs. 8b et 9b, les formes de cathode, géométriques, cor- respondant à ces surfaces virtuelles;
Fig.7, le schéma d'un tube comportant la cathode selon l'invention.
Dans ces figures, 1 désigne la cathode, 2 une électrode annulaire, de préférence de forme cylindrique, entourant concen- triquement la cathode, et 3 une source de tension.
Si l'électrode 2 est soumise à une tension préalable posi- tive par rapport à la cathode 1, il se forme alors une surface virtuelle de cathode qui présente la forme représentée à la Fig.
8a et se comporte exactement comme la cathode représentée à la Fig. 8b. Aux Figs. 9a et 9b, les conditions sont telles dans le cas représenté, que l'électrode 2 se trouve soumise à une tension préalable négative par rapport à la cathode.
Dans la Fig.7, 1 désigne la cathode, 2 l'électrode annulai- re, 5 un cylindre de Wehnelt, 6 une pré-anode, 7 et 8 le cylindre de concentration complémentaire et l'anode d'accélération complé- mentaire, formant le système électronique-optique de concentra- tion complémentaire. La tension de commande est appliquée entre
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le cylindre 5 et la cathode 1. Les tensions à appliquer aux dif- férentes électrodes peuvent être mesurées comme indiqué plus haut.
La cathode selon l'invention peut aussi être utilisée sans plus dans d'autres systèmes.
Par l'emploi de la disposition selon l'invention, on par- vient de façon simple à créer des surfaces d'émission qui se com- portent exactement comme des surfaces de cathode, géométriquement bien définies, mais qu'il est extraordinairement difficile de construire mécaniquement avec la précision nécessaire. La dispo- sition présente l'avantage supplémentaire, que la forme de la surface virtuelle peut sans difficultés être modifiée,, même dans le tube achevé, éventuellement pendant son fonctionnement.
La disposition selon l'invention doit présenter les avanta- ges essentiels suivants:
1. La commande de la luminosité et la concentration du rayon sont d'abord séparées et par conséquent tout à fait indé- pendantes l'une de l'autre.
2. L'intervalle de travail est essentiellement élargi: on arrive à commander depuis la luminosité maximum atteignabie jus- qu'à l'obscurité complète.
3, La forme du point d'image est également indépendante de la répartition de l'émission sur la catnode et par conséquent aussi de l'ancienneté de fonctionnement de la catnode, de sorte que la constance du point d'image reste maintenue durant toute la durée possible du tube.
4, Comme l'anode formant diaphragme protège la cathode con- tre l'action du champ de l'anode d'accélération complémentaire, la durée possible de la cathode est considérablement accrûe.
5. La puissance nécessaire pour la commande du tube est extraordinairement réduite.
Il est encore d'importance particulière selon l'invention d'appliquer - entre la dernière paire de plaques déviatrices et l'écran fluorescent - un autre champ de concentration qui peut être constitué par une électrode auxiliaire fortement positive,, termi-
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nant le système d'électrodes proprement dit, et par une électro- de appliquée sur la paroi du tube, de préférence en forme d'en- tonnoir et faiblement négative par rapport à cette électrode auxiliaire, Seule la disposition d'un pareil champ de concentra- tion complémentaire qui s'étend dans l'ampoule du tube de Braun, rend possible la production d'images de télévision qui présentent en tous leurs points la même netteté.
Résumé..
En résumé l'invention concerne: 1. Un tube de Braun pour la production de points d'image, nets, dont la grandeur et la luminosité ne sont pas interdépen- dantes, caractérisé en ce que: (a) on utilise un faisceau lumineux, préalablement concentré par l'emploi d'un cylindre de Wehnelt et d'une anode de protection et (b) qui est contrôlé dans son intensité par l'emploi d'une commande de charge spatiale et (c) est influencé par un système électronique-optique consé- cutif qui consiste en un cylindre de concentration complémentaire et une anode d'accélération complémentaire, dont les tensions par rapport au faisceau de rayons sont constantes et mesurées de façon appropriée, de manière que son foyer tombe sur l'écran des images (dans le plan de l'écran des images).
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.