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" Ecran pour tube à rayon cathodique .
La présente invention est relative aux écrans luminescents utilisés dans les tubes à rayons cathodiques, par exemple les tubes oscilloscopes ou oscillographes ou dans les tubes enregistreurs du son ou récepteurs de télévision.
Depuis pas mal d'années, on a l'habitude de faire l'écran luminescent des oscillographes à rayons cathodiques ou appareils analogues en matières qui sont fluorescentes lorsqu' elles sont frappées par les rayons, par exemple en tungstate de calcium ou en platinooyanure de baryum, avec ou sans addition d'une matière phosphorescente , par exemple de sulfure de zinc.
Les écrans luminescents de ce genre ont l'avantage d'avoir des effets luminescents très élevés avec une faible dépense de force.
Lorsque le faisceau d'électrons porte un courant relativement faible , et se déplace à vitesse modérée , on voit nettement une
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trace sur l'écran avec un éclairage extérieur moyen. Toutefois, si l'on essaie d'augmenter l'éclairage au-delà d'une limite détermi- née très modérée , on n'obtient que des augmentations d'éclairage faibles, même pour une très grande augmentation de l'énergie utilisée ; la matière de l'écran est alors faoilement détruite par les bombardements et devient inefficace . En outre , d'habitude, la lumière de l'écran est très prononcée , en général, elle est colorée en bleu ou en vert; ceci n'est pas à souhaiter pour la télévision dans laquelle on s'efforce d'obtenir un effet esthétique déterminé.
Il est en outre connu de fabriquer un écran luminescent en appliquant sur une couche de support un dépôt de métal très finement divisé. La surface de la couche doit être portée à l'incandescence lorsqu'elle est frappée par le rayon cathodique .
L'écran présente cependant l'inconvénient qu'il ne permet d'obtenir qu'une faible intensité lumineuse et que l'éclairage remanent agit de faon nuisible .
La présente invention est relative à un écran qui présente la trace du rayon électronique sous forme d'une lumière absolument blanche ; cet écran permet des augmentations presque illimitées de puissance fournie qu'il transforme en rayonnement visible.
Quoique le procédé appliqué ici , avec une faible dépense de force , soit moins sensible que l'écran fluorescent, on a constaté que le rendement, avec une grande dépense de force , peut se rapprocher de celui de 1 écran ordinaire et peut le dépasser; de cette façon, on obtient un rendement qui est sensiblement plus élevé que dans le cas du proeédé habituel. lorsque l'on fabrique l'écran auto-luminescent suivant l'invention, il faut tenir compte du fait que les différentes petites parties de l'écran ont une capacité calorifique faible et un grand isolement calorifique. Il est en outre préférable de faire l'écran de façon telle que les pertes de chaleur des différentes
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paruiouies ae .L'écran sonv essenmellemenu .Limitées a un rayonne- ment.
La substance de l'écran est disposée de telle façon que l'on empêche une transmission de chaleur sensible vers les parties voisines de la surface , c'est-à-dire qu'elle est disposée de façon que la perte de chaleur d'un élément de la surface porté au rouge blanc par rayonnement est plus grande que la perte par conductibilité vers les éléments voisins de la surface. Ces condi tions imposées à l'écran sont remplies effectivement, dans une mesure satisfaisante , au moyen d'une feuille suffisamment mince d'un métal réfractaire à faible conductibilité calorifique , par exemple au moyen d'une feuille de molybdène , cependant, en ce cas, la luminescence est faible.
Le genre d'écran utilisé de préférence est obtenu par imprégnation d'un tissu à poil par exemple du velours de rayonne tissé serré, à poil court, au moyen de sels d'un ou de plusieurs métaux dont les oxydes sont de mauvais ±metteurs de rayons ultra-violets ou de rayons calorifiques; l'écran est alors oxyde , en brûlant la matière et en transformant les sels oxydes. Les sels de calcium, de magnésium, de thorium, de cérium, de zirconium et d'uranium sont des exemples de genres de matières qui sont utilisées pour l'imprégnation du tissu; la combinaison qui est utilisée de préférence est un mélange de thorium et d'une très faible quantité d'uranium. Les écrans de ce genre , qui sont bombardés du côté des poils et qui sont regardés de préférence du même cota , peuvent rayonner avec une consommation d'environ 2 bougies par watt.
Ces écrans, qui sont fabriqués en tissu à poil se placent entre les écrans avec une base en velours et les écrans en feuille métallique en ce qui concerne la sensibilité et la vitesse avec laquelle ils réagissent.
L'écran se caractérise par une grande solidité et a une durée relativement longue il a une résistance mécanique suffisante pour lui permettre de supporter les chocs et les vibrations en service courant et il convient pour une fabrication industrielle.
La présente invention n'est pas limitée aux formes de réali-
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sation décrites ici qui ne sont données qu'à titre d'exemples.
La figure 1 est une coupe longitudinale d'un tube oscillo- graphe ou d'un tube récepteur de télévision conforme à l'invention.
La figure 2 représente en coule partielle , à plus grande Echelle , l'écran luminescent de la figure 1.
Les figures 3 et 4 sont des coupes partielles qui représentent des variantes de l'écran selon l'invention.
La figure 5 représente un mode de projection de l'image air un écran.
La forme de réalisation de l'invention représentée sur le dessin comporte l'enveloppe courante 1 dans laquelle on a fait le vide et qui , à une extrémitê,comporte une pièce rapportée soudée par fusion 2; celle-ci porte une pointe électronique d'un genre quelconque approprié , servant à produire un rayon électronique d'une grande intensité. La cathode (non représentée) est chauffée par le courant qui arrive par les fils 4 et 5; elle émet des élec -trons qui sont attirés à travers la pièce conique 6 par une anode circulaire 7 et qui passent dans un canal prévu pour le rayon dans l'anode , de façon à constituer le rayon électronique désiré.
Deux supports 9 réunissent l'anode à des pièces longitudinales 10, qui ent de préférence une section transversale courbe, qui s'étendent sur presque toute la longueur du tube et qui , à leurs extrémités intérieures, sont fixées par soudure ou autrement à la pince annulaire 11 entourant la pièce rapportée 2 . Le fil 12 va à l'un des supports d'anode, 11 passe dans une saillie latérale spéciale obtenue par fusion 14, de façon à pouvoir appliquer à l'anode la tension positive nécessaire .
L'intensité du rayon est réglée au moyen d'une électrode de commande ou d'une grille 15 qui est montée sur le fil 16 passant dans la pièce rapportée 2.
Lessupports longitudinaux 10 portent à leurs extrémités supérieures ou éloignées une bague 17 qui porte l'écran luminescent 19. La bague 17 est en nickel, molybdène ou autre matière
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appropriée; elle est de section transversale en forme d'U;, les bras de l'U étant roulés à leurs extrémités de façon à maintenir le tissu 20 dont l'écran est fait. Ce tissu est, de préférence, un velours de soie coupé , tissé très finement et à poil court, la règle générale étant que plus le tissu est tissé finement, meilleur est l'écran. Le tissu est monté avec le côté poil 21 du côté de la pointe électronique. Il est imprégné d'un mélange de sels dont les oxydes constituent la matière émettant la lumière ou rayonnante de l'écran terminé.
Ces matières consistent de préférence en un mélange de constituants de base d'environ 99% de thorium pour 1 d'uranium. On peut ajouter à cela une faible quantité de sel d'aluminium et/ou de glucinium. Comme sels , on utilise , en général des nitrates à cause de leur grande solubilité et à cause de la facilita avec laquelle on peut les transformer en l'oxyde correspondant.
La matière est parfaitement imprégnée de la solution ,elle est complètement séchée , puis oxydée ou "brûlée" de la même façon que les manohons incandescents ordinaires. De cette façon on supprime pratiquement toute la matière primitive de l'étoffe. Il reste une carcasse de cristaux ou de partioules d'oxyde qui conserve la forme générale de la matrice originale d'étoffe. En procédant ainsi , il se produit une forte contraction, de sorte qu' une étoffe à 200 mailles avant le brûlage donne ensuite une étoffe d'oxyde à environ 500 mailles. Lorsque l'on fait l'écran, on doit laisser du jeu pour cette contraction; lors de son montage primitif la matière est très lâche .
Comme on l'a indiqué plus haut, il est possible d'utiliser différents autres oxydes et mélanges d'oxydes. Le mélange habituel pour les manchons à incandescence,fait d'oxydes de thorium et de cérium, présente l'inconvénient qu'il n'est pas stable aux bombardements car l'oxyde de thorium est réduit et l'écran devient inactif. L'oxyde de thorium pur n'est pas soumis à cette limitation, il n'est cependant pas si sensible qu'après sensibilisation
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par l'oxyde d'uranium..
Les différents autres corps cités, émettant des rayons, tels que la chaux ou oxyde de calcium, l'oxyde de zirconium, etc. fonctionnent cependant avec un rendement sensiblement plus faible que le mélange utilisé de préférence .
La pointe électronique utilisée est très efficace, elle transforme jusqu'à 80% de l'émission totale de la cathode en rapons électroniques efficaces; on peut parfaitement obtenir des rayons électroniques qui ont jusqu'à 10 milliampères. Pour la télévision, le rayon est centré par le champ magnétique qui est obtenu par passage de courait continu dans la bobine 22; la bobine 22 a le même axe que le rayon, de sorte que la totalité de l'émission électronique du rayon tombe sur l'écran sous forme d' une tache très fine ou d'une trace très fine .
Le rayon est dévié systématiquement par le champ magnétique qui est obtenu par passage d'un courant alternatif dans la bohine 24; le rayon va , par suite , d'un côté à l'autre de l'écran et ne tombe que momentanément sur une surface élémentaire déterminée.
On utilise un système de bobines analogues, perpendiculaire aux bobines 24 pour dévier le rayon dans une direction perpendiculaire cette première déviation ; on n'a pas représenté sur le dessin, pour plus de clarté , cette paire de bobines supplémentaires.
Si l'on fait passer dans le deuxième système de bobine du courant alternatif ayant une fréquence autre que celui qui passe dans les bobines 24 , la trace du rayon décrit une sur- face rectangulaire sur l'écran, chaque élément du champ étant parcouru successivement. En fonctionnement, on utilise un potentiel d'anode de 5000 & 7000 volts, de sorte qu'il y a 50 à 70 watts dans le rayon; cette énergie se fait sentir sous la forme d'échauffement de l'écran.
Comme les différentes fibres du poil 21 sont séparées des fibres voisines, la chaleur produite dans les fibres par le choc du rayon se dissipe presque complètement par rayonnement;
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la conductibilité pour aller aux fibres voisines doit se faire par la matière de l'étoffe ; elle est très faible , du fait de la faible conductibilité de l'oxyde et de sa faible section transversale , en direction perpendiculaire à celle du flux de. chaleur.
Comme , en pratique,-le rayonnement est le seul chemin per- mettant la dissipation de la chaleur et que l'on utilise une grande consommation n'énergie dans la masse extraordinairement faible de la fibre du poil, celle-ci est portée presque instan- tanément au rouge blanc. Une fois que les fibres ont été exci- tées, elles restent au rouge blanc jusqu'à ce qu'elles devien- nent de nouveau sombres du fait de la perte de chaleur par rayonnement qui s'étend sur une période beaucoup plus longue que la période d'excitation.
Lorsque l'on utilise des velours tissés trèsfin comme ma- tière de base , ces écrans sont parfaits pour l'obtention d'i- mages comportant des détails correspondant à 400 lignes, c'est- à-dire des images dans lesquelles la surface de la tache inoan- ième descente n'est que 1/160.000/de la surface de l'écran. Lorsque l'on transmet ces images à une vitesse de vingt images par se- conde , le temps pour le bombardement d'une surface élémentaire s'élève à 1/3.200.000ième de seconde et l'excitation se fait vingt fois par seconde .
Des écrans, dont l'étoffe de base est plus grossière , sont plus lents de façon correspondante, cepen -dant dans tous les cas, la période de chauffage est extraordi- nairement courte par rapport à la période de rayonnement, de sorte que l'on peut considérer que la. période de chauffage est instantanée .
Lorsque l'on remplace le tissu à poil par un tissu simple 25 (figure 3), l'écran est trop lent pour être utilisé de façon correspondante en télévision, cependant il est encore suffisam- ment rapide pour les travaux courants les plus rapides de l'os- oillographe - Lorsque l'on utilise, comme représenté sur la
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ligure 4, une feuille de métal 26 qui est montée sur une bague 17' et dont la surface intérieure est recouverte de particules d'une matière rayonnante appropriée , la chaleur de l'écran est encore plus réduite , cependant cette disposition peut être utilisée pour l'obtention de traces d'oscillographes à forme d'onde simple .
L'émission de la couche d'oxyde 27 réduit encore davantage la sensibilité de l'écran. Ces formes de réalisation ne sont par suite pas utilisées de façon générale à cause de l'énergie beaucoup plus grande qui est disponible dans l'écran du type utilisé de préférence ; on les a toutefois mentionnées ici , surtout à cause de la gradation continue des propriétés que l'on peut obtenir en utilisant, dans une mesure plus ou moins grande , les principes indiqués ici .
Il est évident que le succès ou l'insuccès d'un écran du ;enre mentionné ici dépend de la coordination correcte de la production de chaleur et de la transmission de chaleur des éléments de surface portés au blanc incandescent. L'effet de chauffage d'un rayon électronique sur l'anode est connu depuis longtemps et les tubes Roentgen modernes fonctionnent générale -ment avec des anodes incandescentes au blanc. En ce cas, le rayon tombe continuellement sur une tache et la ohaleur produite se diffuse rapidement par l'anti-cathode massive .
Par contre , dans le cas de l'écran suivant la présente invention, le rayon se déplace continuellement d'une surface élémentaire à la voisine et la matière de la masse qui se trouve à tout moment sur le parcours du rayon est si faible qu'elle est portée au blanc pratiquement instantanément. En outre , la conductibilité, par rapport aux éléments voisins, est si limitée que la surface bombardée perd sa chaleur par rayonnement avant que le blanc incandescent ait pu s'étendre de façon sensible .
Si la chaleur était amenée de façon permanente en un point , naturellement la surface illuminée s'étalerait quelle que grande
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que puisse être la résistance calorifique . Le déplacement de la. trace qui est, en fait, oontinu est, par suite , une caractéristique essentielle d'un écran de ce genre .
Dans les écrans du type à poil, l'éclairage obtenu est de l'ordre de grandeur de 2 bougiespar watt de consommation d'énergie . Avec une consommation de 70 watts, l'image de télévision , qui est produite sur un écran de ce genre ayant de 9 à 12 cm2, est si brillante que l'on ne peut pas regarder direo- tement l'écran. L'image de télévision peut, cependant, être projetée au moyen d'un système de lentilles approprié 29 sur un écran de projection ou sur une surface plane 30 (figure 5) à coefficient de réflexion élevé. Dans ces conditions, l'effet de l'éclairage obtenu est, en général, de deux à quatre fois plus grand que lorsque l'on utilise une lampe de 100 watts dans un appareil de projection cinématographique d'amateurs.
Le flux lumineux obtenu effectivement est naturellement beaucoup plus faible que celui du dispositif de projection d'amateurs; avec l'écran selon l'invention, on projette, cependant, l'image de la source lumineuse elle-même , tandis que dans le cas d'un film environ 90% de la lumière émise est absorbée par le film.
Par suite, en utilisant des écrans de ce genre , on peut projeter des images de télévision dans des locaux comportant un éclairage général assez fort et l'on peut atteindre une grandeux de 1/la à 1/2 m 2, suivant l'éclairage général et la consommation d'énergie utilisée pour le rayon électronique .
R é s u m é.
1. Ecran autoluminescent pour tubes à rayon électronique, caractérisé par le fait que l'écran est fait d'une feuille mince d'une matière à point de fusion élevé, dont les partieules ont une faible capacité calorifique et sont fortement isolêes calorifiquement.
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