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TUBE A VIDE ELEVE POUR BUTS DE
TELEVISION
L'invention a pour objet un tube de télévision à vide poussé dans lequel la déviation et la production du point d'image s'effectuent exclusivement à l'aide de champs électro-statiques et qui renferme toutes les électrodes donnant naissance à ces champs, de sorte que le tube est prê t à la mise en service sans autres dispositifs complémentaires extérieurs, tels que des bobines ou d'autres accessoires.
Le tube représenté à titre d'exemple, dans la figé 1 se décompose physiquement en trois parties: 1) le condenseur avec grille de commande et diaphragme: 2) la lentille de reproduction avec organe tubulaire jusqu'à l'anode et 3) deux condensateurs de déviation. Les différents éléments de ces parties sont désignés dans la Fig. 1 comme suit:
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La cathode à incandescence consisteen un bonnet 1 en métal, d'un diamètre de 2 mm., taillé parfaitement plan à son extrémité avant et présentant une encoche 2, très faible, de 0,1mm de profondeur seulement, remplie d'oxyde.
L'importance de l'encoche 2 est déterminée par le nombre de lignes désiré; le calcul exact de la grandeur de la courbe d'émission est indiqué ci-après. Le bonnet à incandescence 1 est chauffé électriquement par une spirale fendue 3, disposée à l'intérieur, On aura soin de prévoir, entre la spirale et le bonnet, un petit tube de magnésie. L'ensemble de la cathode est placé à l'intérieur d'un cylindre de commande 4, et centré avec grande précision par rapport à l'axe, au moyen d'une pièce d'ajustage cylindrique.
Le cylindre de commande 4 étant maintenu en place au moyen de 2 collets emboutis 5 et 6 sur les organes de centrage (par exemple des tubes en verre) de l'ensemble du système du tube, comporte un peu en avant de son extrémité supérieure, un diaphragme 7 à ouverture étroit et se rapprochant à une très faible distance de O,lmm. par exemple, de la tête à incandescence 1, Le cylindre dépasse le diaphragme-grille 7 d'un écart définitif 8. (comparez plus bas)*
Le rayon cathodique partant de 2 et commandé par 7 subit une concentration préliminaire sous l'aotion de 8. Il rencontre une ouverture étroite 9 d'un diaphragme à peu près de la même grandeur que la surface d'oxyde 2.
L'ouverture du diaphragme 9 consiste en un métal à haute fusion, dont le gaz a été entièrement évacué, par exemple en Molybdenite, qui est soudé pratiquement sur une plaque-support en bronze 10. Cette plaque-support 10, doit présenter une ouverture bien plus large, de sorte qu'elle ne soit pas frappée directement par des rayons cathodiques et qu'un échauffement local du bronze ne puisse pas se produire. De ce fait. l'in-
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convénient d'une évacuation ultérieure de gaz, à l'intérieur du tube,se trouve écarté.
L'ouverture du diaphragme 9, éclairé par le rayon cathodique avec une intensité variable sert maintenant d'objet optique à reproduction électronique-optique. La reproduction elle-même est effectuée par le système - également nouveau d'électrodes 11, 12, 13, 14. L'élément tubulaire 11 (bronze) sert sensiblement seulement d'écran au rayon cathodique le parcourant à l'intérieur en l'abritant contre des champs électrostatiques extérieurs. Le tube 11 présente une longueur pouvant être calculée sans autre difficulté d'après l'échelle d'agrandissement de la reproduction désirée, à une longueur totale donnée de l'ensemble du tube de télévision.
(voir ci-dessous). Le tube 11 possède une tension additionnelle positive, Inférieure à celle du diaphragme 10 ou de l'anode principale 14. A l'intérieur du tube 11, il ne s'exer ce, sur le parcours desrayons cathodiques, aucun effet de réfraction, étant donné que le diamètre du tube 11 est, suivant l'invention, grand par rapport à celui de l'ouverture du diaphrame éclairé 9. Cependant, la Société demanderesse a pu constater avec certitude qu'un tube d'un tel diamètre, présentant une tension additionnelle négative par rapport aux rayons, n'exerce pratiquement pas d'influence sur les rayons avoisinant l'axe, soit sur le faisceau de rayons principal, tandis que lesrayons de la périphérie, à forte déviation, subissent une concentration auxiliaire très désirable.
On a réussi, par exemple, à supprimer d'une façon générale et complète, toute formation de halo à l'écran lumineux en appliquant une tension additionnelle par rapport au diaphrame, comme indiqué au tube 11.
La réfraction des rayons proprement dite s'effectue à l'aide d'un diaphragme intermédiaire à grande ouvertu-
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re 12 et par une légère prolongation 13, de l'élément tubu- laire, en combinaison avec l'anode jumelée 14, placée en face de la partie avant du tube 11. La forme spéciale des électrodes représente le résultat de recherches méthodiques sur les lentilles.
Le problème résolu par la présente in- vention comporte les points suivants: Il s'agit: 1) d'exer- cer électriquement sur la lent un effet de correction sphérique, ayant une même distance focale pour les rayons de la périphérie que pour les rayons du centre du faisceau;
2) de supprimer la puissance de réfraction après le passage des électrons par l'anode principale 14. 3) de rendre pos- cible la disposition de plaques de déviation après l'anode, sans que la symétrie, de révolution de la lentille soit, de ce fait, détruite.
La lentille représentée 12, 13, 14, remplit ces conditions, pourvu que la différence de tensions entre 13 et 14, dans le sens de tensions augmentantes, soit réglée d'une façon convenable. Ce *réglage, déterminant la puis- sance de réfraction, est effectué au moyen d'un potentiomè- ' tre 16, relié extérieurement à la borne 15. Le potentio- mètre 16 est intercalé entre le potentiel de terre, se trouvant simultanément au diaphragme 10 et à l'anode 14, et le potentiel de la cathode. Par la construction des élèc- trodes de la lentille, formant écran aussi bien en avant qu'en arrière, on obtient que le champ soit limité exclusi- vement à l'espace de la lentille. La grandeur des ouvertu- resde passage ne dépasse nulle part la section maximum du faisceau.
La correction sphérique de la lentille n'est as- surée que par l'insertion du diaphr intermédiaire 12, l'arrière du tube 11. En attribuant à la largeur du bord de ce diaphragme 12 la même dimension qu'à la prolongation
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13, du tube 11, on obtient une forme des lignes de niveau' sen- siblement égale à la surface sphérique inscrite et la lentille présente une; correction sphérique, ce qui ne serait pas obtenu si l'on supprimait le diaphragme Intermédiaire 12.
Il faut ajouter que le diaphragme 12 fait simultanément office de pupille de diaphragmation de rayons de périphérie très fortement déviés. La troisième condition, c'est-à-dire la reproduction à symétrie de révolution indépendante de l'insertion des plaques de déviation en arrière de l'anode 14 est remplie en attribuant à l'anode une certaine extension en longueur à l'aide d'un petit tube 15. La pénétration des champs des plaques disposées derrière l'anode 14, dans le champ de la lentille est, de ce fait, sensiblement réduite et on obtient que le point d'Image au repos, produit par un diaphragme 9, rigoureusement circulaire, se présente également comme un point circulaire.
La déviation desrayons cathodiques est effectuée par deux plaques 16 et 17, dans la direction horizontale et 18,19 dans la direction verticale. La déviation provoque inévitablement la destruction simultanée de la netteté du point d'image au bord de celle-ci si, suivant l'usage, en reliant l'une des plaques au générateur des oscillations basculantes, l'autre plaque était mise à la terre.
Suivant l'invention, on réussit à supprimer met inconvénient qui, jusqu'à présent empéchait la construction de tubes à rayons cathodiques fonctionnant exclusivement à l'aide de moyens purement électro-statiques, par le montage des deux plaques en push-pull. A cet effet, on pis voit un dispositif à oscillations basculantes spécial, consistant par exemple en un montage à tubes amplificateurs jumelés, comme représenté dans la Figure et comportant un tube jumelé 20. Autour d'une cathode commune 21, sont disposés
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deux systèmes Indépendants à grilles-anodes 22, 23 d'un cô té et 24,25, de l'autre cô té. De simples systèmes à mono-gril- le, d'une pénétration de 2% environ, en combinaison avec un écran en forme de plaque de mica 26, suffisent absolument.
L'un des deux systèmes, l'inférieur par exemple, est relié directement au condensateur à décharges basculantes 28, chargé par l'intermédiaire de la résistance 27 et déchargé par un dispositif dit Thyratron 29. L'anode coordonnée est connectée à une résistance de travail 30, de 100*000 Ohms environ et reliée par l'intermédiaire d'un condensateur de transmission 31 à l'une des plaques de déviation 17, du tube de télévision.
Afin de récupérer, pour l'au tre plaque de déviation 16, une tension équivalente de la même hauteur, mais en phase opposée, on relie la résistance de dérivation des plaques 32 (ne dépassant pas les 100.000 Ohms) à la deu- xième @ grille de commande 22 du système sup érieur du tube d'amplification jumelée 20, tout en réduisant à l'aide d'une prise 32' la tension basculante , et cela exactement d'autant qu'elle a été amplifiée dans la moitié inférieure 24a25 du tube (1) (D = pénétration). On obtient, par consé-
D quent la tension basculante désirée renversée à la deuxième anode 22 avec sa résistance de travail 33.
Cette tension ren- versée est conduite à travers un autre condensateur de trans- mission à la deuxième plaque de déviation 16 du tube de télé- viaion, cette plaque étant également mise à la terre par l'in- termédiaire d'une résistance de dérivation 34, plus grande que 32.
Un dispositif à bascule semblable, à amplification en push-pull commande, également en push-pull, la paire avant de plaques de déviation 18,19. Il est expressément mentionné que le problème ne paraît pas pouvoir être résolu sans ce montage en push-pull. Dans ce cas, c'est-à-dire, par
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suite d'un montage simple, les défectuosités suivantes se produisent : manque de netteté du bord par suite de variations de la distance focale , et champs d'image trapézoïdal.
Ces défectuosités de l'image sont diminuées par le fonctionnement des deux plaques de déviation en push-pull. Il faut cependant veillera ce que le rapprochement réciproque des paires de plaques l'une de l'autre et de l'anode reste inférieur au double jusqu'au triple de l'ouverture des plaques, c'est-à-dire de la distance des arê tes-arrière faisant face à la cathode, des plaques de déviation de chaque paire.
Il est utile d'attribuer aux plaques une forme appropriée et de les disposer inclinées l'une vers l'autre.
On obtient, de ce fait, une sensibilité spécifique un peu plus grande (en mm, par Volt) pour une grandeur donnée de l'angle de déviation. Ensuite, la sensibilité du montage en push-pull est le double de celle d'un montage simple. c'est-à-dire qu'on peut se contenter de la moitié de la tension de la batterie anodique 35, ce qui présente un avantage évident pour les tubes à vide élevé à rayons courts, dans lesquels les plaques de déviation doivent être rapprochées autant que possible de l'écran.
On a constaté qu'il est nécessaire de prévoir une argenture 36 afin de supprimer une déviation perturbatrice des rayons par suite d'une charge des parois. L'argenture est reliée à la terre, c'est-àdire à l'anode 14, respectivement au diaphrame 10. Toutefois, suivant les expériences de la Société demanderesse, il n'est nécessaire de revê tir de cette argenture, qu'une partie de la tête du tube , de sorte qu'elle doit être étendue seulement à partir de l'anode 14 jusqu'aux plaques avant 18, 19 qui émergent déjà du col du tube et pénètrent dans sa partie évasée. Il faut attribuer à cet écran la mê me importance qu'à un écran magné-
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tique extérieur du tube formé par une armature en fer 37.
Celle-ci consiste simplement en une tôle de 1 mm. d'épaisseur par exemple et d'une bonne conductibilité magnétique. Il faut cependant qu'elle soit fermée en anneau (soudée ou étirée). Elle doit s'étendre seulement de la cathode à incandescence jusqu'à l'anode.
Il est utile de mettre également cette armature 37 à la terre. Seulement après avoir muni le tube de télévision de cette armature, il est possible de le faire fonctionner dans chaque position par rapport au champ magnétique de sorte que, de ce fait, des potentiomètres spéciaux de réglage pour le centre de l'image deviennent superflus.
Cette insensibilité aux perturbations de champ est encore favorisée, suivant l'invention, par la grande accélération préliminaire dans le diaphragme 9. La luminosité et le fonctionnement de l'ensemble du tube sont déterminés d'une façon décisive, par la conduite des rayons entre cathode et diaphragme. C'est à cet endroit qu'il faut réussir 1) à faire passer tous les électrons par l'ouverture étroite ; à les faire se précipiter dans un cône de rayons assez étroit,
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pour que, plus loin, aucune sur-diaphragmat1on$ obturatrices ne puissent se produire, ni dans la lentille, ni dans la plaque et que tous les électrons parviennent jusqu'à l'écran.
Mieux on réussira à conserver la forme du faisceau, plus on pourra rendre la déviation sensible, parce que toutes les apertures deviendront petites.
La Société demanderesse a constaté que la lentille simple de condensation 7,8, 10, telle qu'elle est représentée et qui correspond en ce qui concerne son effet exactement à la lentille principale 12,13, 14 suffit entièrement à remplir les conditions posées, mais seulement lorsque la longueur libre des rayons entre cathode et diaphragme n'est pas trop pe-
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tite. La Société demanderesse a trouvé que la, distance entre 7 et 10 doit être au moinsde 10 mm. Cette distance se calcule pratiquement en appliquant la loi dioptrique simple et en se basant sur une largeur de faisceau de grandeur désirée.
On peut, en effet, se figurer la conduite de lumière du condenseur de sorte que les rayons les plus défavorables de la périphérie de la tâche cathodique puissent se dessiner sur le bord du diaphragme. Ces rayons doivent alors passer encore par l'objectif et les plaques de déviation.
Il est évident que, lors d'une distance de 7 à 10 d'une telle grandeur et par suite de la prolongation 8 du cylindre nécessaire pour des raisons électroniques-optiques et qui occupe la moitié environ de la distance, le champ anodique aspirant les électrons s'affaiblit de plus en plus. De ce fait, il est déjà indispensable d'attribuer au diaphragme 10 une tension additionnelle positive séparée et suffisamment forte, afin d'obtenir des images lumineuses. Il peut devenir nécessaire, dans certains cas spéciaux, de prévoir un diaphragme à grille-écran 38 dans la figure représentée en pointillé, muni éventuellement d'un cylindre intermédiaire spécial 39 afin de pouvoir concilier, sans difficulté, les exigences de la conduite des rayons avec une intensité suffisante du champ anodique.
Le tableau suivant indique, à titre d'exemple, comment les dimensions d'un tel tube, conforme à l'invention, peuvent être choisies dans la pratique: tâche cathodique : 0,4 mm. émission totale maximum 800 A diaphragme-grille 7 2 mm. diamètre du bonnet à incandescence 1,8 mm #
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Distance entre le bonnet à incandescence et la grille 0,5 mm
Prolongation du cylindre 8 : 3 mm,
Distance entre le bord du cylindre et le diaphragme 7 mm.
Diamètre du diaphragme 0,4 mm, pour 180 lignes, format
14 x 18
Diamètre du diaphragme 0,5 mm, " 17 x 20
La forme de l'ouverture est reproduite d'une façon nette, on peut donc se servir également d'ouvertures carrées ou hexa- gonales.
Rendement de courant 75% avec diaphragme de 0,4 mm.
Rendement de courant 90% avec diaphragme 0,5 mm.
Longueur de l'élément tubulaire 100 mm, environ
Ouverture de la lentille 11/12 7 mm.
Prolongation de l'élément tubulaire 13 7 mm.
Diamètre de l'élément tubulaire 20 mm.
Distance entre le bord de l'élément tubulaire et l'anode 7mm
Diamètre du petit tube anodique 15 7 mm.
Longueur du petit tube anodique 15 7 mm. distance entre l'anode 15 et arêté des plaques arrière 10mm
Ouverture entre les plaques-arrière 6 : 15 mm.
Longueur des plaques-arrière 35 mm.
Ouverture de la plaque avant 6 : 20 mm.
Distance entre plaques-arrière et l'arête des plaques- avant 20 mm.
Distance entre l'anode 15 et l'écran 250 mm. tension anodique 2. 000 Volts
Puissance maximum 1 Watt
Chauffage 4 volts, 0,4 Amp. courant alternatif et continu
Tension à l'élément tubulaire 1. 500 Volts environ; variable
Sensibilité de déviation 0,5 mm. env par 1 Volt. tension de la batterie du générateur à oscilations bascu- lantes 35 800 Volts.
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Il est évident que les indications précitées ne se rapportent qu'à une forme de réalisation spéciale du tube suivant l'invention, cette dernière n'y étant nullement limitée.
Chaque élément du système sera utilement maintenu par des supports isolés, de préférence en verre, fixés à la base du tube et centrés les uns par rapport aux autres. Les différentes conduites de courant seront utilement toutes amenées à un socle fixé à la base du tube. La conduite de courant à l'armature métallique 36 s'effectue utilement - en évitant des passages spéciaux, fondus dans le verre - à l'aide de ressorts fixés au système et reliés conductivement, par exemple à l'anode. Ces ressorts peuvent simultanément servir à supporter et à fixer le système à l'intérieur de la partie cylindrique du tube et on leur donnera, à cet effet, la forme de lames courbées relativement résistantes.
Une forme de construction pratique et rationnelle d'une réalisation technique du tube, suivant l'Invention, est représentée, à titre d'exemple, dans la figure 2. Les différents éléments de construction sont désignés dans cette figure par les mêmes chiffres que dans la description précitée.