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PERFECTIONNEMENTS AUX TUBES ANALYSEURS., (Inventeur : L. GUYOT,,)
La présente invention concerne un perfectionnement de l'optique électronique' des tubes analyseurs, et notamment des tubes de 'prise' @ de vues de télévision du type comportant une section de report ou de transfert d'image.
Ce type de tubes comporte, ainsi qu'il est connu, une surface photosensible donnant une image électronique de l'objet télévisé ou enregistré, ladite image électronique étant concentrée sur une cible balayée par un pinceau d'électrons où prennent naissance les signaux électriques reproduisant 1-limage électronique donnée par la photocathode. Il est de pratique courante d'utiliser, pour accélérer les électrons émis par la photocathode, un champ électrique et de concentrer les photoélectrons à l'aide d'un champ magnétique, réalisé de façon que l'image électronique soit au point sur la cible.
L'une des principales causes de mise hors d'usage du tube consiste en la destruction du centre de la photocathode par bombardement par les ions libres existants dans l'enceinte du tubeo
La présenteinvention a pour objet une optique électronique, utilisable notamment dans la partie de transfert d'image des tubes analyseurs du type cité ci-dessuso
Selon une caractéristique essentielle de l'invention,l'accélération des photoélectrons se fait en deux étapes; ils sont d'abord soumis à un gradient de potentiel très élevé au voisinage immédiat de leur point de formation (la photocathode), pour ensuite traverser une région plus étendue, où le gradient de potentiel est moins élevé et peut même changer de sens,
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mais en gardant une valeur petite devant celle qu'il avait dans la première région d'accélération.
Par suite de la vitesse acquise pendant la première phase de l'accélération, les électrons continuent à se propager dans la même direction, après avoir traversé la totalité de la deuxième région. La condition d'inversion du gradient de potentiel est essentielle, au moins dans une petite région relativement proche de la photocathode, mais pas dans son voisinage immédiat.
L'invention sera mieux comprise en se reportant à la description suivante d'un tube du type considéré comportant les perfectionnements selon l'invention, donnée à titre illustratif,sans aucun caractère limitatif quant à la portée de l'invention.
Afin de mieux faire comprendre l'invention, on a représenté sur la figure 1 un tube du type considéré et de réalisation classique à l'heure actuelleo
Le tube de prise de vues standard, du type supericonoscope, comporte une ampoule 1 présentant une partie inférieure de diamètre relativement élevé 2, surmontée d'une portion cylindrique de diamètre plus faible 3, coiffée par un deuxième ballon. L'extrémité de ce deuxième ballon est fermée par une surface transparente 7 ......., sur laquelle est déposée la photocathode 8. La verrerie porte un bras latéral 4 dans lequel est disposé le canon à électrons, non représenté sur la figure, balayant la surface de la cible 5.
Les photoélectrons émis par 8 sont généralement accélérés par la lentille électrostatique constituée par le revêtement conducteur 6 de la partie cylindrique 3 de l'enveloppe portée à un potentiel positif relativement élevé, par exemple 20000 Volts, par rapport à la photocathode dont le potentiel est défini par le dépôt conducteur 10, maintenu au poten- tiel de la masse, ainsi qu'il est figuré.
La concentration des photoélectrons est assurée par le champ magnétique dû à la bobine 9. L'expérience a montré que la plupart des ions nocifs pour la photocathode, résultant généralement du choc entre les photoélectrons et des atomes gazeux, se forment dans la région supérieure de la partie cylindrique 3 du tube. Ces ions chargés positivement sont alors soumis à un champ d'accélération les entraînant vers la photocathode.
Les tubes des figures 2,3 et 4 présentent les perfectionnements selon l'invention, destinés à refouler les ions positifs en les écartant de la photocathodeo
On remarquera, sur le tube de la figure 2, l'addition d'un man- chon cylindrique 12 autour de la partie cylindrique 3 de la verrerie por- tant l'anode accélératrice 6. Ce manchon, de verre par exemple, porte un dépôt conducteur 13 servant d'électrode. Pour reprendre les valeurs numé- riques de l'exemple de tube précédemment décrit, on suppôse la photocatho- de maintenue à un potentiel zéro et l'anode accélératrice 6 au potentiel + 20000 Volts.
Selon l'invention, l'électrode 13 est portée à un potentiel voi- sin de cette dernière valeur par excès. A titre d'exemple non limitatif, on peut, pour un type donné de tube, porter l'électrode 13 à un potentiel de 2.500 Volts. Dans ces conditions, il existe, entre 6 et 13, un gradient de potentiel positif créant un champ électrique inverse. La zone pertur- bée peut occuper un espace plus ou moins grand, suivant la géométrie du tube, et se rapprocher plus ou moins de l'axe de symétrie de l'ensemble.
On remarquera que les électrons arrivant au niveau de l'extrémi- té supérieure de l'électrode 6 ont déjà acquis une vitesse relativement élevée et, par conséquent, ne seront pas affectés par une faible modifi- cation du gradient de potentiel qui pourrait se faire sentir jusque dans la zone voisine de l'axe, à ce niveau. Au contraire, les ions positifs
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qui se sont développés dans la zone 11, par suite de leur masse élevée, ne sont pratiquement pas affectés par le champ magnétique de concentration, puisque cette action est proportionnelle à l'inverse de la masse de la particule sur laquelle agit le champ. Les ions chargés positivement, ou du moins une partie importante d'entre eux, au lieu de se diriger vers la photocathode, seront attirés par l'électrode 13.
De plus, les ions positifs, formés dans l'ampoule au-dessous du rétrécissement 3, ne pourront en aucun cas atteindre la photocathode, la distribution du champ s'y opposant.
Ainsi qu'il apparaît sur la figure 3, le rôle de l'électrode 13 peut être tenu par le diaphragme 13' existant dans les tubes supericonoscopes du type décrit dans la demande de brevet déposée le 11 Février 1953 par l'OUTILLAGE R.B.C. pour "Perfectionnements aux tubes de télévision". On rappellera que ce diaphragme a essentiellement pour objet d'assurer une séparation physique de lasec+ion de transfert d'image vis-à-vis du reste du tube.
Cette séparation joue le double rôle d'augmenter l'impédance entre la section de transfert d'image et le reste de l'ampoule, à la fois vis-à- vis des vapeurs de produits photoémissifs pendant la fabrication de la photocathode 8 et vis-à-vis des ions développés dans la partie inférieure de l'ampoule et se dirigeant vers la photocathode, Ce diaphragme a encore pour rôle d'éviter un éclairement de la cible 5 dans le cas où le tube, pendant certaines phases de son fonctionnement, reçoit des impulsions lumineuses, suivant une technique d'utilisation bien connueo Enfin,ce diaphragme peut être réalisé en matière à haute perméabilité magnétique, de façon à coopérer à l'établissement du champ magnétique de concentration des photo- électrons du aux bobines 9.
Le diaphragme 13' est constitué par un iris conducteur scellé à l'ampoule du tube et électriquement isolé de l'anode accélératrice 6 qui se trouve, de ce fait, interrompue sur une petite surface entourant le diaphragme 13'o Ainsi qu'il est représenté sur la figure, le diaphragme est porté à un potentiel positif par rapport à l'électrode accélératrice. Dans des conditions particulières d'utilisation du tube, le diaphragme est porté à 20500 Volts, l'anode 6 à 20000 Volts et l'électrode 10 au potentiel de la masse. Il se forme donc entre le diaphragme 13' et l'anode 6 un léger champ antagoniste, qui reste sans action notable sur les électrons, par suite de leur grande vitesse et de l'action du champ magnétique de concentration.
Les électrons poursuivent donc leur trajectoire de la photocathode vers la cible 5. Les ions positifs résultant du bombardement des molécules gazeuses résiduelles par les électrons ont, au voisinage de l'électrode 13', acquis une vitesse faible et sont repoussés par cette électrode maintenue à un potentiel plus positif que l'anode 6.
De même, une partie importante des ions positifs qui allaient traverser le diaphragme 13' setrouve attirée par la partie supérieure de l'électrode 6, puisque, contrairement aux électrons, il ne sont pas maintenus dans l'axe du tube par le champ magnétique de concentration.
La réalisation de la figure 4 n'impose pas l'adjonction d'électrode supplémentaire dans un tube du type supericonoscope standard. Ainsi qu'il est représenté, l'anode accélératrice 6 est constituée d'une partie inférieure 6 et d'une partie supérieure 13", isolées l'une de l'autre par une portion d'enveloppe AB, non métalliséeo La partie supérieure 13" de l'électrode accélératrice est maintenue à un potentiel positif par rapport à la partie inférieure6o Pour fixer les idées, l'électrode 6 est connectée à une source de tension positive de 2a000 Volts, l'électrode 13" à une source de tension positive de 2.500 Volts et l'électrode 10, en contact avec la photocathode, au potentiel de la masse.
L'on obtient, comme dans les réalisations précédentes, entre les électrodes 13" et 6, un renversement localisé du gradient de potentiel. L'effet de refoulement des ions est le même que celui qui vient d'être décrit.