FR2647257A1

FR2647257A1 - Impregnated cathode with reduced capacitance with application to display tubes of the beam indexation type, and electron tubes comprising such a device

Info

Publication number: FR2647257A1
Application number: FR8906576A
Authority: FR
Inventors: Jean-Pierre Barthelemy; Jean-Francois Duchene; Jean-Pierre Galves
Original assignee: Thomson Tubes Electroniques
Current assignee: Thales Electron Devices SA
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-11-23
Anticipated expiration: 2009-05-19
Also published as: FR2647257B1

Abstract

The invention relates to an impregnated cathode with reduced capacitance for application to display tubes of the beam index type, thereby allowing faster modulation of the electron beam and having favourable effects on the resolution of the tube. The capacitance of the cathode is reduced, according to the invention, in two independent ways: on the one hand, the shape of the emissive pad 2 is adapted to reduce the nonuseful emission area opposite the first grid 11; on the other hand, metal parts 7 which hold the cathode and the filament "in the prior art" are replaced with non-metallic pieces 1. The invention also relates to the tubes comprising such a device.

Description

CATHODE IMPREGNEE AVEC CAPACITE REDUITE
AVEC APPLICATION AUX TUBES DE VISUALISATION
DU TYPE INDEXATION DE FAISCEAU, ET TUBES
ELECTRONIQUES COMPRENANT UN TEL DISPOSITIF
La présente invention concerne des tubes électroniques, particulièrement des tubes pour lesquels une modulation rapide du faisceau électronique est souhaitée. Dans les tubes de visualisation, par exemple, la résolution peut être limitée par la rapidité de modulation. L'invention concerne plus précisément un canon présentant une capacité réduite entre ses électrodes afin de réduire le temps nécessaire pour charger cette capacité lors de la modulation du faisceau.IMPREGNATED CATHODE WITH REDUCED CAPACITY
WITH APPLICATION TO DISPLAY TUBES
OF THE BEAM INDEXING TYPE, AND TUBES
ELECTRONICS INCLUDING SUCH A DEVICE
The present invention relates to electron tubes, particularly tubes for which rapid modulation of the electron beam is desired. In display tubes, for example, the resolution can be limited by the speed of modulation. The invention relates more precisely to a gun having a reduced capacity between its electrodes in order to reduce the time necessary to charge this capacity during modulation of the beam.

En effet, dans des tubes de visualisation, contrairement à d'autres tubes électroniques ou la modulation est effectué par une autre électrode du canon, le signal de modulation est généralement appliqué à la cathode qui se trouve à un potentiel voisin de zéro, les grilles du canon étant portées à une haute tension positive et continue pour la définition et itaccélération du faisceau. I1 convient donc à réduire la capacité de la cathode pour améliorer la performance du canon sous modulation, ce qui entraîne la possibilité d'une meilleure résolution pour les tubes de visualisation, particulièrement les tubes de type à indexation de faisceau, dite "beam index". Indeed, in display tubes, unlike other electronic tubes where the modulation is carried out by another electrode of the gun, the modulation signal is generally applied to the cathode which is at a potential close to zero, the grids of the gun being brought to a positive and continuous high voltage for the definition and it acceleration of the beam. It is therefore appropriate to reduce the capacity of the cathode to improve the performance of the cannon under modulation, which leads to the possibility of better resolution for the viewing tubes, particularly the tubes with beam indexing type, called "beam index". .

Le canon à électrons comprends donc une cathode, de préférence imprégnée pour donner une forte émission électronique à une température de fonctionnement raisonnable pendant une durée de vie prolongée ; un filament résistif pour chauffer la cathode à la température requise ; et divers grilles de mise en forme, d'accélératlon, et éventuellement de focallsation de faisceau; ainsi que des supports mécaniques pour assurer la rigidité mécanique et donc la robustesse de l'ensemble, ces supports étant généralement réalisés en matériau isolant électriquement pour tenir les différentes électrodes isolées les unes des autres ; pour faciliter le montage de nombreuses pièces d'un canon à électrons, on utilise souvent des pièces qui servent uniquement pour positionner les autres pièces les unes par rapport aux autres, pour espacement, centrage, etc... The electron gun therefore comprises a cathode, preferably impregnated to give a strong electronic emission at a reasonable operating temperature for an extended service life; a resistive filament for heating the cathode to the required temperature; and various grids for shaping, accelerating, and possibly beam focusing; as well as mechanical supports to ensure the mechanical rigidity and therefore the robustness of the assembly, these supports generally being made of electrically insulating material to hold the different electrodes isolated from each other; To facilitate the mounting of many parts of an electron gun, parts are often used which are used only to position the other parts with respect to each other, for spacing, centering, etc.

Un exemple d'un canon à électrons selon l'art antérieur, utilisé dans des tubes "beam index", est montré schématiquement en coupe sur la figure 2. On y voit que la pastille émissive 2 de la cathode et le filament bispiralé 4 de chauffage sont montés solidairement avec un tube métallique 7, en regard d'une grille métallique il de formation de faisceau (grille dite "Wenhelt") ; la distance cathode-Wenhelt est déterminée lors du montage du canon par la coupelle métallique annulaire 9 qui vient s appuyer contre la Wenhelt et, à son autre extrémité, contre la bague isolante 5 qui tient le sous-ensemble cathode-tube-filament. An example of an electron gun according to the prior art, used in “beam index” tubes, is shown diagrammatically in section in FIG. 2. It can be seen there that the emissive patch 2 of the cathode and the two-spiral filament 4 of heaters are mounted integrally with a metal tube 7, facing a metal grid il of beam formation (so-called "Wenhelt" grid); the cathode-Wenhelt distance is determined during assembly of the barrel by the annular metal cup 9 which comes to bear against the Wenhelt and, at its other end, against the insulating ring 5 which holds the cathode-tube-filament sub-assembly.

La pastille émissive de la cathode est généralement cylindrique, d'un diamètre compris entre 1,2 et 2,5 mm. Toute la surface de la pastille est située en regard de la Wenhelt, à faible distance de celle-ci, et contribue à la capacité cathode/canon
Or, en terme d'émission électronique, seule la partie de la pastille en face du trou pratiqué dans la Wenhelt, d'un diamètre généralement inférieur à 0,5 mm contribue à la formation du faisceau.The emissive patch of the cathode is generally cylindrical, with a diameter of between 1.2 and 2.5 mm. The entire surface of the patch is located opposite the Wenhelt, a short distance from it, and contributes to the cathode / cannon capacity
However, in terms of electronic emission, only the part of the patch opposite the hole made in the Wenhelt, with a diameter generally less than 0.5 mm contributes to the formation of the beam.

Sur la figure 1, est montré schématiquement en plan et en coupe, un détail du sous-ensemble cathode-tube-filament de la figure 2, selon l'art antérieur. Les mêmes repères se réfèrent aux mêmes éléments sur toutes les figures. In Figure 1, is shown schematically in plan and in section, a detail of the cathode-tube-filament sub-assembly of Figure 2, according to the prior art. The same references refer to the same elements in all the figures.

Sur le détail de la figure 1, on voit que le tube métallique 7, avec le filament 4 et la pastille émissive 2, est tenu au centre d'une autre pièce métallique 6, qui est à son tour tenu par la bague isolante 5 sur l'axe du canon à électrons. In the detail of FIG. 1, it can be seen that the metal tube 7, with the filament 4 and the emissive patch 2, is held in the center of another metal part 6, which is in turn held by the insulating ring 5 on the axis of the electron gun.

L'exemple d'une construction du canon à électrons selon l'art antérieur, telle que montrée sur les figures 1 et 2, montre de nombreux perfectionnements permettant d'isoler électriquement et thermiquement le sous-ensemble cathode-tube-filament à l'intérieur du canon, tout en permettant un montage précis et robuste de ce sous-ensemble dans le canon. The example of a construction of the electron gun according to the prior art, as shown in FIGS. 1 and 2, shows numerous improvements making it possible to electrically and thermally isolate the cathode-tube-filament subassembly from the inside the barrel, while allowing precise and robust mounting of this sub-assembly in the barrel.

Néanmoins, pour les tubes électroniques utilisant une modulation de faisceau d'électrons à partir d'un signal de modulation appliqué à la cathode, la construction selon l'art antérieur présente certains inconvénients, notamment en ce qui concerne la capacité de la cathode. La vitesse maximum de modulation d'un canon à électrons dépend de la capacité des électrodes auxquels le signal de modulation doit être appliqué la vitesse de modulation peut être améliorée en réduisant la capacité. Ceci est particulièrement important dans les tubes de visualisation en couleurs du type "beam index", car la résolution qui peut être obtenue dépend de la vitesse maximum de modulation praticable. However, for electronic tubes using an electron beam modulation from a modulation signal applied to the cathode, the construction according to the prior art has certain drawbacks, in particular with regard to the capacity of the cathode. The maximum modulation speed of an electron gun depends on the capacity of the electrodes to which the modulation signal is to be applied. The modulation speed can be improved by reducing the capacity. This is particularly important in color display tubes of the "beam index" type, because the resolution that can be obtained depends on the maximum speed of modulation practicable.

Le but de la présente invention est donc de remédier aux inconvénients de l'art antérieure en réduisant la capacité du sous-ensemble cathode-filament, de façon à permettre une vitesse de modulation augmentée et éventuellement une résolution améliorée dans des tubes de visualisation en couleurs du type "beam index". The object of the present invention is therefore to remedy the drawbacks of the prior art by reducing the capacity of the cathode-filament sub-assembly, so as to allow an increased modulation speed and possibly an improved resolution in color display tubes. of the "beam index" type.

Comme le montre les figures 1 et 2, la construction selon l'art antérieur fait appel à des parties métalliques qui contribuent à la capacité électrique de l'ensemble. En particulier, une capacité importante existe entre la cathode et la Wenhelt, due à leur faible séparation ; une autre contribution importante à la capacité de l'ensemble provient du tube métallique du sous-ensemble cathode-filament, due à sa surface importante. As shown in Figures 1 and 2, the construction according to the prior art uses metal parts which contribute to the electrical capacity of the assembly. In particular, a large capacity exists between the cathode and the Wenhelt, due to their low separation; another important contribution to the capacity of the assembly comes from the metal tube of the cathode-filament sub-assembly, due to its large surface.

La présente invention concerne une cathode imprégnée avec capacité réduite avec application aux tubes à indexation de faisceau (dite "bean index"), caractérisé en ce que le tube, dans lequel sont montés le filament et la pastille émissive de la cathode, est constitué d'un matériau non-métallique. The present invention relates to an impregnated cathode with reduced capacity with application to beam indexing tubes (so-called "bean index"), characterized in that the tube, in which the filament and the emissive patch of the cathode are mounted, consists of '' a non-metallic material.

Selon une caractéristique importante, la pastille émissive est d'une forme particulière, qui permet de réduire de façon importante la capacité cathode-Wenhelt en éloignant des parties de la cathode qui ne sont pas utiles en formation du faisceau, à savoir les parties d'un diamètre plus important que celui du trou de Wenhelt. According to an important characteristic, the emissive pellet is of a particular shape, which makes it possible to significantly reduce the cathode-Wenhelt capacity by moving away from the parts of the cathode which are not useful in forming the beam, namely the parts of a larger diameter than that of the Wenhelt hole.

Selon une autre caractéristique, une seule pièce non métallique remplace le tube filament/cathode et les entretoises qui tiennent ledit tube à l'axe du canon à électrons selon l'art antérieur. According to another characteristic, a single non-metallic part replaces the filament / cathode tube and the spacers which hold said tube to the axis of the electron gun according to the prior art.

Les avantages et caractéristiques de l'invention seront mieux compris grâce à la description qui suit avec ses exemples non-limitatifs des modes de réalisation, et les dessins en annexe, dont
- la figure 1 déjà mentionnée, montre schématiquement en plan et en coupe un exemple de réalisation selon l'art antérieur du sous-ensemble cathode/filament avec les divers pièces pour le positionner et le tenir centré dans le canon à électrons tel que montré sur la figure 2
- la figure 2 déjà mentionnée, montre schématiquement en coupe un exemple de canon à électrons selon l'art antérieur, tel qu'utilisé pour des tubes à rayons cathodiques
- la figure 3 montre schématiquement en coupe un exemple de réalisation, selon plusieurs caractéristiques de l'invention, d'un sous-ensemble cathode/filament avec pièces de positionnement non-métalliques.The advantages and characteristics of the invention will be better understood thanks to the description which follows with its non-limiting examples of the embodiments, and the attached drawings, of which
- Figure 1 already mentioned, schematically shows in plan and in section an embodiment according to the prior art of the cathode / filament sub-assembly with the various parts to position it and keep it centered in the electron gun as shown on figure 2
- Figure 2 already mentioned, schematically shows in section an example of an electron gun according to the prior art, as used for cathode ray tubes
- Figure 3 shows schematically in section an embodiment, according to several features of the invention, of a cathode / filament sub-assembly with non-metallic positioning parts.

Dans un mode de réalisation préférée selon l'invention montrée sur la figure 3, le filament bispiralé 4 et la pastille émissive de la cathode 2 sont fixés dans une pièce en céramique 1 qui remplace le tube métallique 7 de sous ensemble cathode/filament dans l'art antérieur tel que présenté sur les figures 1 et 2, ainsi que la bague isoIante 5 sur ces mêmes figures. Selon ce mode de réalisation préférée une ligne de métallisation ou un fil conducteur 3 est appliquée sur la céramique pour assurer un contact électrique avec la pastille émissive de la cathode. In a preferred embodiment according to the invention shown in FIG. 3, the two-spiral filament 4 and the emissive patch of the cathode 2 are fixed in a ceramic piece 1 which replaces the metal tube 7 of the cathode / filament subassembly in the prior art as shown in Figures 1 and 2, as well as the insulating ring 5 in these same figures. According to this preferred embodiment, a metallization line or a conductive wire 3 is applied to the ceramic to ensure electrical contact with the emissive patch of the cathode.

Toujours dans un mode c réalisation préférée selon l'invention et montrée sur la figure 3, la pièce en céramique 1 qui tient la pastille émissive 2 et le filament 4 est d'une forme particulière, définie de façon à limiter les pertes thermiques par conduction, et à éviter qu'une métallisation de surface éventuel engendrent des courts circuits entre la cathode de le canon ; par exemple une rainure 13 est pratiquée dans la partie latérale de ladite pièce céramique, de façon à créer une zone "d'ombre" en regard de la pastille émissive, ce qui veut dire qu'une atome métallique évaporée de la -cathode ne peut tomber sur cette zone "d'ombre" en suivant une trajectoire rectiligne en l'absence de forces externes. Still in a preferred embodiment according to the invention and shown in FIG. 3, the ceramic part 1 which holds the emissive patch 2 and the filament 4 is of a particular shape, defined so as to limit the heat losses by conduction , and to avoid that any surface metallization generate short circuits between the cathode of the barrel; for example, a groove 13 is made in the lateral part of said ceramic part, so as to create a "shadow" zone facing the emissive patch, which means that a metallic atom evaporated from the cathode cannot fall on this "shadow" zone following a rectilinear trajectory in the absence of external forces.

Selon une caractéristique particulièrement importante montrée sur la figure 3, la pastille émissive 2 présente une surface réduite en regard et à proximité rapprochée de la
Wenhelt (non montrée) ; cette surface réduite est obtenue par réduction du diamètre de la partie de la pastille en proximité de la Wenhelt à un diamètre comparable avec le trou de la
Wenhelt, tout en laissant le diamètre de la pastille émissive inchangé dans la région de sa fixation sur le tube en céramique 1. La pastille présente donc la forme de la lettre "T" à l'envers, vu en coupe sur l'axe de symétrie de rotation.According to a particularly important characteristic shown in FIG. 3, the emissive patch 2 has a reduced surface facing and in close proximity to the
Wenhelt (not shown); this reduced surface is obtained by reducing the diameter of the part of the patch near the Wenhelt to a diameter comparable with the hole in the
Wenhelt, while leaving the diameter of the emissive patch unchanged in the region of its attachment to the ceramic tube 1. The patch therefore has the shape of the letter "T" upside down, seen in section on the axis of rotational symmetry.

Selon une méthode de réalisation préférée, la pastille émissive 2 est fixée à ltextrémité de la céramique par brasage, avec son "téton" central en regard du trou de la Wenhelt. According to a preferred embodiment, the emissive patch 2 is fixed to the end of the ceramic by brazing, with its central "stud" facing the hole in the Wenhelt.

Le reste de la surface de la pastille est reporté le plus loin possible en arrière. The rest of the surface of the tablet is carried as far back as possible.

Selon une variation, afin de supprimer la bague de distance habituelle 5, telle que montrée sur les figures 1 et 2, la céramique 1 peut être brasée à l'intérieur d'un cylindre métallique, lequel cylindre métallique sera soit ancré dans les éléments structurant du canon à électrons, soit soudé dans la coupelle de la Wenhelt 11 (figure 2). According to a variation, in order to eliminate the usual distance ring 5, as shown in FIGS. 1 and 2, the ceramic 1 can be brazed inside a metal cylinder, which metal cylinder will either be anchored in the structuring elements of the electron gun, or welded into the cup of the Wenhelt 11 (Figure 2).

Dans toutes ses réalisations, l'invention permet de réduire de façon importante la capacité de la cathode par rapport au canon à a électrons, ce qui permet une modulation plus rapide du faisceau d'électrons généré par le canon. Dans certains tubes électroniques à image tels que les tubes caméra ou des tubes de visualisation à rayons cathodiques, la modulation plus rapide peut permettre une meilleure résolution d'image. In all of its embodiments, the invention makes it possible to significantly reduce the capacity of the cathode relative to the electron gun, which allows faster modulation of the electron beam generated by the gun. In some electronic picture tubes such as camera tubes or cathode ray viewing tubes, the faster modulation can provide better image resolution.

Claims

1. An electron gun for providing an electron beam, comprising an impregnated cathode (2), one or more grid (s) (11) for acceleration, shaping and possibly focusing of said electron beam, a resistive filament (4) for heating the cathode, as well as suitable fixing means for holding all these parts in a configuration of a fixed geometry suitable for the proper functioning of said electron gun, characterized in that said fixing means comprise a non-metallic part (1), part of which is in the form of a tube, at the end of which the emissive patch of the cathode (2) is fixed, and inside said tube is placed said resistive filament (4), with a metallic connection or a conductive deposit (3) on the outside of said tube on the non-metallic part for connecting the cathode to the outside of said electron gun, so as to apply a modulation signal to said cathode .

2. electron gun according to claim 1, characterized in that said emissive pad of the cathode (2) is of a diameter substantially reduced at its end towards said grids, but of a larger diameter at the other end which will be fixed on said non-metallic part (1), part of which is in the form of a tube.

3. electron gun according to one of claims 1 or 2, characterized in that said non-metallic part (1), part of which is in the form of a tube, also comprises a part in the form of a perforated disc or of 'a snneau, so as to be able to bear on the internal wall of the first grid or on other elements constituting said fixing means, to be fixed there.

4. Electronic tube comprising an electron gun according to one of claims 1 to 3.

5. Image tube comprising an electron gun according to one of claims 1 to 3.

6. A beam indexing cathode ray tube comprising an electron gun according to one of claims 1 to 3.