Procédé de chauffage des électrodes d'un canon à électrons au cours de sa fabrication

Abstract

 Procédé de chauffage des premières électrodes (G₃, G_s) de lentilles électrostatiques (15, 16) de type bipotentiel d'un canon à électrons faisant partie d'un tube à rayons cathodiques, ce chauffage étant effectué lors de la fabrication du tube. Les premières électrodes (G₃ et G_s) des deux lentilles sont portées à un même potentiel et les secondes électrodes (G₄ et G₆) sont également portées à un même potentiel, de valeur différente du premier. Pour le chauffage on fait appel aux électrons produits par le canon.
Le chauffage de la première électrode (G₃, G_s) de chaque lentille (15, 16) est localisé à son extrémité (19, 23) proche de la seconde électrode - (G₄, G₆) de cette même lentille.

Description

[0001] L'invention est relative à un procédé et à un appareil pour la fabrication d'un tube à rayons cathodiques. Elle concerne plus particulièrement le chauffage d'électrodes de lentilles électrostatiques du canon à électrons, ce chauffage étant destiné à éliminer les particules gazeuses de l'ampoule sous vide.

[0002] On sait qu'un tube à rayons cathodiques, notamment un tube de télévision en couleurs, comprend au moins un canon à électrons pour exciter des matières cathodo-luminescentes sur l'écran. Ce (ou ces) canon(s) à électrons est disposé à l'arrière du tube dans une partie cylindrique rétrécie.

[0003] Un tel canon à électrons comprend une cathode émissive chauffée par un. filament et un ensemble d'électrodes, généralement appelées grilles, dont certaines constituent des lentilles électrostatiques. Cet ensemble comporte une électrode, ou Wehnelt, G, portée à un potentiel variable, habituellement négatif par rapport à la cathode, pour commander l'extraction des électrons, notamment leur quantité, une seconde électrode G₂ d'accélération du faisceau d'électrons et deux lentilles électrostatiques de concentration du faisceau.

[0004] L'invention se rapporte au cas où chaque lentille est du type bi-potentiel, la première de celles-ci comportant deux électrodes G₃ et G4 dont l'une, G₃, qui fait suite (vers l'écran) immédiatement à l'électrode G₂ est de forme allongée et est portée à un potentiel de l'ordre de + 7 KV et l'autre, G4, de forme relativement aplatie dans l'exemple, est portée à un potentiel de l'ordre de + 25 KV. La seconde lentille de concentration du faisceau est formée de deux électrodes de forme allongée dont la première, G_s, qui suit immédiatement l'électrode, G₄ est portée au même potentiel que la première électrode G₃ de la première lentille et dont la seconde, G₆, est portée au même potentiel, de l'ordre de + 25 KV, que l'électrode G4 de la première lentille.

[0005] Au cours de la fabrication du tube, après l'installation du canon et la mise sous vide de l'ampoule, on chauffe la ou les cathodes à une température supérieure à la température habituelle de fonctionnement afin de former et stabiliser le matériau formant cette cathode et on applique ensuite aux électrodes des tensions destinées à les chauffer afin de nettoyer le tube, par élimination des particules gazeuses indésirables, notamment les particules incluses dans le métal formant les électrodes, toutes ces particules étant absorbées par une pastille appelée Getter.

[0006] Il est important que ce nettoyage soit effectué de façon efficace car, dans le cas contraire, il se produit au cours du fonctionnement normal du tube, le phénomène d'"after-glow" qui se traduit par une émission lumineuse pendant un temps non négligeable après la mise hors tension du récepteur de télévision (ou autre dispositif de visualisation) équipé du tube.

[0007] L'invention résulte de la constatation que les particules responsables de ce phénomène sont surtout celles qui sont incluses dans le métal des grilles G₃ et G_s au voisinage des grilles respectivement G₄ et G₆, car, dans ces régions, le champ électrique accélérateur est de forte intensité. Il est donc nécessaire, selon l'invention, de localiser, en vue de leur nettoyage, le chauffage des grilles G₃ et G₅ en ces emplacements, c'est-à-dire à leurs extrémités voisines des grilles, respectivement G₄ et G₆.

[0008] Il est déjà connu, pour chauffer une électrode, de faire appel aux électrons produits par la cathode et donc d'appliquer une tension entre cette cathode et la grille à chauffer. Dans le mode de réalisation préféré on fait appel à ce procédé de chauffage. Mais pour localiser ce chauffage comme désiré sur une extrémité de l'électrode G₃ ou de l'électrode G_s il est nécessaire selon l'invention de prendre des dispositions particulières. Ces dernières consistent à appliquer un même potentiel négatif sur les électrodes G₄ et G₆; la valeur de ce potentiel détermine l'emplacement du chauffage. Ainsi, dans un exemple, on applique sur les grilles G₃ et G_s, qui sont électriquement reliées entre elles, un potentiel de 800 à 1000 volts et les électrodes ou grilles G₄ et G₆, qui sont également connectées électriquement entre elles, sont portées au potentiel de -1300 volts environ pour chauffer l'extrémité de la grille G₃ proche de G4 et au potentiel de -900 volts pour chauffer l'extrémité de la grille Gs proche de G_s.

[0009] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront avec la description de certains de ses modes de réalisation, celle-ci étant effectuée en se référant aux dessins ci-annexés sur lesquels :

-la figure 1 est un schéma d'un canon à électrons de tube de télévision en couleurs en cours de traitement selon l'invention, et

-la figure 2 est un schéma montrant les diverses étapes du traitement.

[0010] L'exemple que l'on va décrire en relation avec les figures se rapporte à la fabrication d'un tube de télévision en couleurs du type à masque avec trois canons à électrons. Toutefois, pour simplifier, sur la figure 1 on n'a représenté qu'un seul canon.

[0011] Ce canon comporte une cathode K émissive 10 à laquelle est associé un filament de chauffage 11, une électrode 12 ou Wehnelt G, portée à un potentiel variable, généralement négatif par rapport à celui de la cathode, pour commander l'extraction des électrons et, à la suite de cette électrode G,, une électrode G2, de référence 13, pour accélérer le faisceau.

[0012] Ces électrodes G, et G2 sont métalliques de forme aplatie avec, chacune, une ouverture de dimensions limitées pour laisser passer le faisceau.

[0013] A la suite de l'électrode 13 (G₂), dans le sens d'émission du faisceau, selon l'axe 14 du tube, le canon comporte deux lentilles électrostatiques 15 et 16 de concentration du faisceau. Chacune de celles-ci est du type bi-potentiel.

[0014] La première lentille 15 comporte une première électrode G₃, de référence 17, en forme de tube avec deux parois d'extrémités 18 et 19, l'ouverture de la paroi 18, proche de la grille G₂ étant de section inférieure à celle de l'ouverture de la paroi 19, proche de la grille G₄. La seconde électrode G₄ (20) a une forme aplatie. Son ouverture a la même section que celle de l'ouverture de la paroi 19.

[0015] La seconde lentille électrostatique 16 présente également deux électrodes dont la première G_s, faisant suite immédiatement à l'électrode G₄, a une forme tubulaire allongée, de plus grande longueur que l'électrode G₃, avec deux parois d'extrémités dont la première 22, voisine de l'électrode G4, a une ouverture de même section que celle de cette électrode G4 et dont la seconde 23 a également une ouverture de même section mais présente un décrochement 24 vers l'intérieur de la partie tubulaire 21, l'ouverture de la paroi 23 étant ainsi en retrait vers l'intérieur par rapport à l'extrémité du tube 21.

[0016] La seconde électrode G₆ de la lentille 16 a également une forme tubulaire avec une face d'extrémité 25 présentant une ouverture de même section que celle de la face 23 ; la face 25 est en retrait vers l'intérieur du tube 26 constituant l'électrode G..

[0017] Une connexion électrique 27 relie les électrodes G, et G_s. De même les électrodes G4 et G₆ sont reliées par .un conducteur électrique 28.

[0018] En fonctionnement normal les électrodes G₃ et G_s sont portées un potentiel de l'ordre de + 7000 volts tandis que les électrodes G4 et G6 sont portées à un potentiel de l'ordre de + 25 000 volts.

[0019] Lors de la fabrication du tube de télévision en couleurs, les électrodes G₃ et G₅ sont reliées à un appareil de chauffage des électrodes analogue à celui décrit dans le brevet français 83 10503 au nom de la demanderesse. Cet appareil comporte une source de tension appliquant, sur une borne 30, un potentiel de l'ordre de + 1800 volts. Cette borne 30 est reliée à l'électrode G₃ par l'intermédiaire d'une résistance 31 de valeur 38 K . La borne commune 32 à la résistance 31 et à l'électrode G3 est reliée à l'électrode G₂ par l'intermédiaire d'une résistance 33 de valeur 470 K et cette résistance est elle-même reliée à la masse par l'intermédiaire d'une résistance 34 de valeur 350 k .

[0020] Selon une disposition importante de l'invention au cours de la fabrication du tube le conducteur 28 et/ou les électrodes G4 et G₆ est relié à une borne 35 elle-même connectée à un générateur 36 qui délivre, sur cette borne 35, un potentiel négatif de valeur variable entre -900 volts et -1300 volts dans l'exemple.

[0021] Pour la formation et la stabilisation du matériau de cathode et pour le nettoyage on procède comme représenté sur la figure 2 qui montre les diverses opérations avec leurs durées respectives. On effectue tout d'abord un étincelage qui consiste à appliquer une tension élevée, comprise entre 38 kV et 52 K V, entre les grilles G₄ et G₆ et les autres grilles et la cathode qui sont à la masse. Immédiatement après cet étincelage on procède au préchauffage du filament de la cathode pendant une durée de 2 mn ; à cet effet la tension appliquée à ce filament 11 est de 9,5 volts alors que sa tension nominale est légèrement supérieure : 9, 7 volts. Après ce préchauffage on chauffe la ou les cathode(s) à une température supérieure à la température habituelle de fonctionnement afin de former et stabiliser le matériau constituant la cathode. Pour cette opération le filament est alimenté sous une tension de 11 volts pendant deux minutes. Après une période de stabilisation de 10 minutes pendant laquelle le filament est alimenté sous une tension de 9,7 volts, on procède au chauffage de la grille G₃, puis de la grille G₅ par bombardement d'électrons.

[0022] A cet effet le filament 11 est sous une tension de 9,7 volts, la cathode 10 est à la masse, sur la grille G₂ est appliqué un potentiel de l'ordre de + 400 volts et sur la grille G₃ (et donc aussi sur la grille G_s) un potentiel de l'ordre de + 800 à + 1000 volts, le potentiel de la borne 30 étant de l'ordre de 1.800 volts.

[0023] On a constaté que si les électrodes G₄ et G₆ sont en l'air, c'est-à-dire si la borne 35 n'est pas connectée à une source, les électrons atteignent l'électrode G_s au voisinage de son extrémité 22 proche de l'électrode G4. Dans ce cas c'est princi- paiement cette extrémité qui est chauffée alors que les parties les plus sensibles des électrodes G3 et G₅ sont portées à une température trop basse pour permettre l'élimination des particules nuisibles, qui sont à l'origine du phénomène d'after-glow.

[0024] Pour localiser le chauffage de l'électrode G3 (17) au voisinage de sa paroi d'extrémité 19, proche de l'électrode G₄, là où règne le champ électrique le plus intense, on applique sur la borne 35, et donc sur les électrodes G₄ (20) et G₆ (26) un potentiel de -1300 volts. Avec cette valeur de potentiel négatif l'électrode G4 constitue une barrière pour les électrons qui ne peuvent ainsi atteindre l'électrode Gs.

[0025] Pour effectuer le chauffage de l'extrémité de l'électrode G_s voisine de sa paroi 23, et donc voisine de l'électrode G₆, le potentiel appliqué sur la borne 35 est de -900 volts environ. Dans ces conditions, le potentiel négatif appliqué sur l'électrode G4 a une valeur absolue suffisamment faible pour ne pas empêcher les électrons de traverser cette électrode G₄. Ces électrons qui ont traversé l'électrode G₄ sont ensuite repoussés par ce potenteil négatif. C'est la raison pour laquelle ils peuvent atteindre l'extrémité opposée de l'électrode G_s pour la chauffer. Ces électrons sont aussi repoussés par le potentiel négatif sur l'électrode G₆.

[0026] Dans ces deux cas, c'est-à-dire avec la borne 35 au potentiel de -1300 volts puis au potentiel de -900 volts, les zones frappées par les électrons atteignent des températures de l'ordre de 800° C, suffisantes pour obtenir un dégazage de bonne qualité.

[0027] Le chauffage de la grille G3 est effectué pendant environ 10 minutes. De même la durée du chauffage de la grille G₅ est d'environ 10 minutes.

[0028] Il est à noter que la valeur de la tension appliquée sur la borne 30 ainsi que les valeurs des résistances 31 , 33 et 34 permettent, comme décrit dans le brevet français 83 10503, de s'affranchir des dispersions sur les dimensions des cathodes et grilles ou électrodes ainsi que des dispersions sur les distances entre la cathode et les diverses grilles, inévitables lors d'une fabrication en grande série. Autrement dit malgré les dispersions sur les dimensions les zones concernées des électrodes G₃ et G_s atteindront toujours au moins la température de 800° C. Il suffit, pour s'affranchir des dispersions, de choisir la tension appliquée sur la borne 30 à une valeur suffisamment élevée et de mettre en série avec le générateur relié à la borne 30 une résistance de valeur suffisamment élevée, par exemple au moins du même ordre de grandeur que la résistance dynamique moyenne entre cathode et grille G₃.

[0029] L'appareil et le procédé décrits sont particulièrement simples à mettre en oeuvre. Ils n'impliquent pas de modification importante de l'appareillage de fabrication des tubes de télévision en couleurs. Pour passer du chauffage de la grille G₃ au chauffage de la grille G_s il suffit d'effectuer une simple commutation du potentiel appliqué sur la borne 35.

Revendications

1. Procédé de chauffage des premières électrodes (G₃, G_s) de deux lentilles électrostatiques (15, 16) de type bipotentiel d'un canon à électrons faisant partie d'un tube à rayons cathodiques, ce chauffage étant effectué lors de la fabrication du tube, les premières électrodes (G₃ et G_s) de ces deux lentilles étant portées à un même potentiel et les secondes électrodes (G₄, G₆) étant également portées à un même potentiel, mais de valeur différente du premier, procédé dans lequel, pour le chauffage, on fait appel aux électrons produits par le canon, caractérisé en ce que le chauffage de la première électrode (G₃, G_s) de chaque lentille (15 , 16) est localisé à son extrémité (19, 23) proche de la seconde électrode (G₄, G₆) de cette même lentille.

2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que pour localiser le chauffage sur l'extrémité de la première électrode (G₃) de la première lentille (15) qui est voisine de la seconde électrode (G₄) de cette même lentille, on applique sur cette seconde électrode (G₄) un potentiel négatif suffisamment important en valeur absolue pour empêcher les électrons de traverser cette seconde électrode.

3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que pour localiser le chauffage sur l'extrémité de la première électrode (G_s) de la seconde lentille proche de la seconde électrode - (G,) de cette même lentille on applique sur les secondes électrodes (G4, G₆) des deux lentilles un même potentiel négatif qui, en valeur absolue, est suffisamment faible pour que les électrons puissent traverser la seconde électrode (G₄) de la première lentille mais suffisamment élevé pour que la seconde électrode de la seconde lentille repousse ces électrons.

4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que le potentiel de la première électrode - (G₃) de la première lentille étant de l'ordre de 800 à 1000 volts, le potentiel de la seconde électrode - (G₄) de cette première lentille est de l'ordre de - 1300 volts lors du chauffage de cette première électrode (G₃).

5. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que, pour le chauffage, le potentiel des premières électrodes des lentilles électrostatiques étant de l'ordre de 800 à 1000 volts, lors du chauffage de la première électrode (G_s) de la seconde lentille le potentiel appliqué sur les secondes électrodes de ces lentilles est de l'ordre de - 900 volts.

6. Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le chauffage de la première électrode de la première lentille est effectué pendant une durée d'environ 10 minutes.

7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que le chauffage de la première électrode de la seconde lentille est effectué pendant un temps de l'ordre de 10 minutes.

8. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le chauffage des premières électrodes des lentilles électrostatiques est effectué immédiatement après l'opération de formation et stabilisation du matériau de cathode du canon à électrons.

9. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on choisit les paramètres du circuit d'alimentation de façon telle que l'intensité du courant de chauffage des électrodes soit pratiquement insensible aux variations de dimensions de la cathode et des électrodes et aux variations de distances entre cathode et électrodes afin que la température atteinte par les électrodes reste supérieure à un seuil déterminé, par exemple de l'ordre de 800 ° C.

10. Procédé de chauffage des premières électrodes (G₃, G_s) de deux lentilles électrostatiques (15, 16) de type bipotentiel d'un canon à électrons faisant partie d'un tube à rayons cathodiques, ce chauffage étant effectué lors de la fabrication du tube, les premières électrodes (G3 et G_s) de ces deux lentilles étant portées à un même potentiel et les secondes électrodes (G4 et G6) étant également portées à un même potentiel, mais de valeur différente du premier, procédé dans lequel pour le chauffage, on fait appel aux électrons produits par le canon, caractérisé en ce que le chauffage de la première électrode (G,, G_s) de chaque lentille (15, 16) étant localisé à son extrémité (19, 23) proche de la seconde électrode (G₄, G,) de cette même lentille, pour localiser le chauffage sur l'extrémité de la première électrode - (G₃) de la première lentille (15) qui est voisine de la seconde électrode (G₄) de cette même lentille on applique sur cette seconde électrode (G4) un potentiel négatif suffisamment important en valeur absolue pour empêcher les électrons de traverser cette seconde électrode, et en ce que, pour localiser le chauffage sur l'extrémité de la première électrode (G_s) de la seconde lentille proche de la seconde électrode (G₆) de cette même lentille, on applique sur les secondes électrodes (G₄, G₆) des deux lentilles un même potentiel négatif qui, en valeur absolue, est suffisamment faible pour que les électrons puissent traverser la seconde électrode (G4) de la première lentille mais suffisa- ment élevé pour que le second électrode de la seconde lentille repousse les électrons.

Dessins