Procédé pour produire une image électronique et dispositif pour la mise en #uvre de ce procédé La présente invention est relative<B>à</B> un pro <B>cédé</B> pour produire une image électronique dans lequel on utilise un tube<B>à</B> faisceau cathodique se prêtant particulièrement pour l'amplification d'une image électronique.
On conneit <B>déjà</B> des procédés par lesquels on obtient une amplification d'une image élec tronique. Selon l'un de ces procédés, l'amplifi cation est accomplie au moyen d'un tube<B>à</B> rayons cathodiques pourvu de deux canons électroniques destinés<B>à</B> émettre des électrons d'une façon générale dans la même direction. Dans le chemin des faisceaux d'électrons éma nant<B>de</B> ces canons, se trouve montée une grille perforée constituée par un écran métallique de fils entourés d'un isolant. Une électrode ano dique maintenue<B>à</B> un potentiel positif plus élevé que le potentiel de grille est montée sur le côté de la grille le plus éloigné des canons <B>à</B> électrons. Un des canons émet des électrons <B>à</B> très lente vitesse, couvrant toute l'aire de la grille.
L'autre canon émet un faisceau d'élec trons concentrés de façon<B>à</B> couvrir seulement une aire élémentaire de la grille, et ces élec trons ont une vitesse suffisamment élevée de façon<B>à</B> provoquer,<B>à</B> partir de la substance iso lante couvrant la grille, une émission secon daire plus grande que l'unité, c'est-à-dire la libération de plus d'un électron secondaire par électron primaire.
Si des signaux dImage sont appliqués au second canon<B>à</B> électrons pour faire varier la vitesse d'électrons ou<B>à</B> l'écran métallique de la grille pour faire varier la dif férence<B>de</B> potentiel de la cathode du second canon<B>à</B> électrons par rapport<B>à</B> la grille, tan dis que le faisceau de ce canon balaye la grille, une charge d'image positive est produite sur la grille et varie en concordance avec les signaux d'images.
En conséquence, la variation de l'in tensité du faisceau des électrons du premier canon<B>à</B> électrons<B>à</B> travers la grille produira en fait une image électronique amplifiée. Celle- ci peut être appliquée<B>à</B> un écran de vision ou <B>à</B> d'autres dispositifs d#utJlisation.
Le dispositif tel que décrit ci-dessus néces site une vitesse relativement élevée pour le se cond canon<B>à</B> électrons ou canon d'explora tion, si bien quune émission secondaire se pro duit qui est plus grande que l'émission pri maire. De plus, le degré de charge d7image qui peut être produit sur la grille dépend large ment de la vitesse du faisceau d'exploration et de la nature<B>de</B> la surface émissive & électrons secondaires de la grille. Le tube fonctionne seu lement dans la région positive et ne sert donc qu'à réduire le nombre d7électrons passant<B>à</B> travers la grille par l'attraction des électrons par celle-ci en raison des charges positives.
De plus, la perte des charges appliquées doit se produire par le revêtement isolant des con ducteurs<B>de</B> la structure de grille, et ceci peut être contrôlé seulement par l'épaisseur du re vêtement isolant et par les propriétés diélectri ques de celui-ci.
Un autre dispositif basé sur l'emploi d'une grille d'emmagasinage a été proposé par le de mandeur et est décrit dans<B> </B> Proceedings of the Institute of Radio Engineers <B> </B> de juillet <B>1950,</B> pages 740 et.suivantes. Dans cette cons truction, une grille d'emmagasinage est cons tituée par une structure<B>à</B> mailles métalliques, revêtue sur la face la plus éloignée d'un canon <B>à</B> électrons d'un matériau diélectrique. Une électrode combinée collectrice et réflectrice est placée et fait face<B>à</B> la surface isolante.
Dans le fonctionnement, cette électrode collectrice et réflectrice est maintenue<B>à</B> un potentiel négatif pendant l'application des signaux d'images pour charger la grille, tandis que la structure supportant le matériau diélectrique se trouve<B>à</B> un potentiel positif. Les électrons émis par le canon pénètrent<B>à</B> travers les ouvertures de la grille et, en raison de l'électrode réflectrice, sont amenés<B>à</B> retourner et<B>à</B> bombarder la sur face isolante,<B>y</B> arrachant des électrons secon daires, si bien qu'une charge positive est pro duite sur le revêtement isolant, laquelle dépend des variations imparties au faisceau par les si gnaux d'images.
Ainsi, lorsque le faisceau ef fectue son mouvement de balayage, une image électro-statique positive est emmagasinée sur le revêtement isolant. Pour la reproduction de cette image, l'éleétrode collectrice est rendue positive, si bien que le faisceau, lorsqu'il ex plore la surface chargée, variera en puissance conformément<B>à</B> la charge emmagasinée de façon<B>à</B> reproduire l'image. Selon l'article sus mentionné, le faisceau peut être déconcentré pendant cette période de reproduction de façon que la surface entière de l'écran d'emmagasi nage soit couverte par le faisceau et l'image peut être reproduite toute entière sans explo ration.
On notera, dans ce cas particulier, que la charge électrostatique doit être positive. Ainsi, l'action effective de la grille de contrôle est limitée<B>à</B> la région positive. De plus, cette cons truction nécessite que le revêtement isolant soit disposé sur la face la plus éloignée du canon <B>à</B> électrons, et ceci nécessite des moyens de contrôle relativement complexes.
Le but de la présente invention est de pré voir un procédé de production d'une image électronique<B>à</B> l'aide d'un tube<B>à</B> faisceau ca thodique par lequel au moins une partie des inconvénients cités ci-dessus sont éliminés par le fait que la grille est actionnée<B>à</B> tous les ins tants dans la région négative.
Le procédé selon l'invention, dans lequel le tube<B>à</B> faisceau cathodique comprend une élec trode perforée conductrice revêtue sur une face seulement d'un matériau diélectrique, est carac térisé en ce qu'on crée une source cathodique virtuelle au voisinage de ladite surface diélec trique, en ce qu'on applique audit diélectrique une.figure de potentiel qui est négative par rap port<B>à</B> ladite cathode virtuelle, et en ce qu'on prévoit un champ de potentiel pour attirer des électrons de ladite cathode virtuelle<B>à</B> travers des perforations de ladite électrode pour pro duire une image électronique.
Grâce aux mesures prévues par l'invention le faisceau du canon<B>à</B> électrons d'exploration peut être<B>à</B> basse vitesse de façon<B>à</B> constituer une charge d'image négative sur ladite élec trode perforée qui correspond<B>à</B> la grille des dispositifs connus cités plus haut.
Le canon<B>à</B> électrons du tube peut être excité de façon que deux faisceaux d'électrons soient fournis dont l'un est concentré pour cou vrir une aire élémentaire et l'autre pour couvrir sensiblement une aire plus grande ou la sur face entière de l'électrode perforée. La partie conductrice de cette électrode composite peut être maintenue<B>à</B> un potentiel légèrement plus positif que la cathode du canon<B>à</B> électrons, la cathode du canon<B>à</B> électrons d'exploration étant négative par rapport au canon<B>à</B> électrons de surface.
Si le faisceau d'exploration est amené,<B>à</B> une plus grande vitesse si bien qu'il provoque une émission secondaire tendant<B>à</B> charger positivement la surface isolante, alors la partie conductrice de ladite électrode est maintenue<B>à</B> un potentiel légèrement négatif par rapport<B>à</B> la cathode du canon<B>à</B> électrons <B>de</B> surface totale pour assurer que la surface diélectrique reste toujours néga#ve par rapport au canon de surface.
Préférablement, des ca nons<B>à</B> électrons séparés sont utilisés pour pro duire le faisceau<B>de</B> surface entière et le faisceau d'exploration, soit simultanément ou séparément.<B>A</B> titre<B>de</B> variante, un seul canon peut être utilisé avec des contrôles variables, de façon<B>à</B> changer ses caractéristiques de fonc tionnement alternativement pour servir soit de canon d'exploration, soit de canon de surface totale.
Le second, ou canon de surface totale, peut. être amené<B>à</B> balayer la surface de la grille d'emmagasinage si cette surface entière n'est pas couverte par le faisceau. En raison es difficultés<B>à</B> obtenir un faisceau de section transversale uniforme pour la surface entière, il peut être préférable d'utiliser un faisceau qui ne couvre pas la surface entière et qui l'explore pour obtenir une plus grande uniformité de couverture moyenne de la surface de<B>1,</B> écran.
Pour obtenir une cathode virtuelle ou une source d'électrons uniforme au voisinage de la grille d'emmagasinage, une électrode collectrice peut être montée espacée de la surface isolante de celle-ci. Cette électrode collectrice peut être sous la-forme d'une maille ouverte, préférable- ment plus grossière que la maille de l'écran d'emmagasinage. Une petite différence de po tentiel prédéterminée existera entre ces<B>élé-</B> ments suivant les potentiels de polarisation et les électrons introduits dans cet espace par les canons.
Comme dispositif d'utilisation de l'image électronique formée par les électrons passant <B>à</B> travers le dispositif d'emmagasinage, on peut utiliser un écran luminescent tel qu'un écran fluorescent. Etant donné que les électrons pas sant<B>à</B> travers la maille de l'écran d7emmagasi- nage de commande couvrent une aire suhstan- tielle de l'écran luminescent, une brillance moyenne plus grande est obtenue sans nécessi ter de densités de courants excessivement éle vés par rapport<B>à</B> ce que l'on a lorsqu7un faisceau de section élémentaire est utilisé.
En conséquence, une image plus brillante conve nant pour la projection peut aisément être ob tenue. De plus, une charge d'emmagasinage re lativement faible contrôle un faisceau d'élec trons beaucoup plus grand émanant de la ca thode virtuelle, ce qui conduit<B>à</B> une amplifica tion électronique. Dans la description qui suit on exposera, <B>à</B> titre d'exemple et en regaid des dessins an nexés, comment<B>le</B> procédé selon l'invention peut être mis en #uvre. La fig. <B>1</B> est une vue en perspective par tiellement en coupe montrant un tube<B>à</B> image électronique.
La fig. 2 est une vue schématique d'une cathode de canon<B>à</B> électrons, telle que mon trée<B>à</B> la fig. <B>1.</B>
La fig. <B>3</B> est un circuit de commande pour un tube tel que celui montré<B>à</B> la fig. <B>1.</B>
La fig. 4 est un schéma montrant le fonc tionnement du tube représenté<B>à</B> la fig. <B>3.</B>
La fig. <B>5</B> est une caractéristique de fonc tionnement du tube selon la fig. <B>3.</B>
Les fig. <B>6</B> et<B>7</B> sont des variantes du tube représenté<B>à</B> la fig. <B>1.</B>
La fig. <B>8</B> est une vue schématique d'un cir cuit de commande destiné<B>à</B> actionner<B>le</B> canon de surface et le canon d'exploration alternati vement. La fig. <B>9</B> est une vue schématique d'une variante du circuit selon la fig. <B>8.</B> La fig. <B>10</B> est une vue schématique d'une autre variante du tube. La fig. <B>11</B> est une vue détaillée du canon <B>à</B> électrons utilisé dans le dispositif selon la fig. 10.
En se reportant maintenant<B>à</B> la fig. <B>1,</B> un tube construit pour des buts de test est repré senté. Le tube comprend une enveloppe<B>1</B> ayant une partie 2 d'un diamètre relativement petit et une autre partie<B>3</B> de diamètre plus grand.<B>A</B> l'une des extrémités de l'enveloppe, est monté un canon électronique 4 destiné<B>à</B> fournir deux faisceaux électroniques dont l'un est concentré de façon<B>à</B> ne couvrir qWun <B><I>élé-</I></B> ment de l'écran d'emmagasinage d'image, l'au tre fournissant un faisceau d'électrons couvrant une partie importante de la surface de celui-ci <B>à</B> moins qu'on ne puisse produire sans difficulté un faisceau dont l'intensité est assez uniforme sur une section transversale suffisamment grande pour couvrir toute la surface.
Des con nexions pour les différentes électrodes du ca non traversent la base<B>5.</B> Un revêtement con ducteur<B>6</B> est prévu<B>à</B> l'intérieur de la partie 2 de l'enveloppe pour le contrôle du faisceau, ainsi qu 'il est généralement prévu dans les tu bes<B>à</B> rayons cathodiques.<B>A</B> l'extrémité opposée de l'enveloppe<B>1,</B> on a prévu un écran<B>7</B> pour la reproduction de l'image qui peut être, par exemple, un écran fluorescent avec un revête ment de substance qui entrera en fluorescence sous le choc des électrons.
Un anneau<B>8,</B> en matière de scellement comprenant 54 % Fe, 19 % Co et 27 % Ni, sert <B>à</B> sceller l'écran fluorescent<B>7 à</B> la partie<B>3</B> de l'enveloppe. Un écran<B>à</B> ouverture<B>à</B> mailles fines<B>9</B> est monté sensiblement<B>à</B> mi-chemin entre les extrémités de la partie<B>3.</B> Cet écran peut être désigné sous le nom d'électrode collectrice et est convena blement réalisé par une méthode de revêtement électrolytique.
Cet écran peut être, par exem ple, d'approximativement <B>600</B> mailles par pouce carré<B>(6,5</B> cm-).<B>A</B> l'intérieur du tube et entre l'écran<B>9</B> et l'écran fluorescent<B>7,</B> est monté un écran d'emmagasinage de l'image 10.- Cet écran perforé peut avoir<B>1000 000</B> de per forations ou plus par pouce carré<B>(6,5</B> cm- . Dans la construction d'un tel tube, on a utilisé un écran de<B>1000</B> mailles dans lequel les ou vertures constituaient approximativement<B>60 0/0</B> de la surface de l'écran. Sur la surface de l'écran.<B>10</B> faisant face<B>à</B> l'électrode collectrice <B>9,</B> on a prévu un film mince en substance iso lante qui peut être appliqué sur celle-ci par évaporation.
Ceci peut être de n'importe quel diélectrique désirable, par exemple du quartz. L'épaisseur du film diélectrique est déterminée par le fait que la capacité électrostatique doit être relativement haute, de l'ordre de <B>0,7</B> X<B>10-9</B> farads<B>à 7</B> X<B>10-9</B> farads par centimètre carré. Ceci fournira une épaisseur de quartz de<B>5</B> microns<B>à 0,5</B> microns <B><I>(5,0</I></B> X 10-4<B>CM à</B> O#5 <I>X</I> 10-4<B>CM).</B> Ces<B>élé-</B> ments<B>9</B> et<B>10</B> sont supportés par des supports et sont reliés<B>à</B> l'extérieur par les conducteurs <B>11</B> conduisant<B>à</B> l'épaulement situé entre les parties 2 et<B>3</B> de l'enveloppe.
Dans le but<B>de</B> contrôler la focalisation des faisceaux sur les écrans<B>9</B> et<B>10</B> et l'exploration des écrans, il est prévu la bobine de focalisation magnétique 12 et les bobines de déflexion<B>13,</B> 14. Une bobine de focalisation additionnelle<B>15</B> est prévue au tour de la partie<B>3</B> de l'enveloppe entre l'élec trode<B>10</B> et l'écran fluorescent<B>7.</B> La surface intérieure de cette partie de l'enveloppe est aussi pourvue préférablement d'un revêtement conducteur<B>16</B> pour les mêmes buts que le revêtement<B>6.</B>
Le canon électronique est représenté<B>à</B> la fig,. 2. Pour le canon du faisceau élémentaire, on a prévu une cathode indirectement chauf fée<B>17</B> devant laquelle on a monté une élec trode d'accélération<B>18</B> et une électrode de fo- calisation <B>19.</B> Les éléments<B>18</B> et<B>19</B> sont pour vus d'ouvertures étroites 20 et 21 au travers desquelles se trouve dirigé le faisceau électro nique venant de la cathode<B>17.
A</B> l'intérieur de la coquille de l'élément<B>19</B> se trouve montée une seconde cathode indirectement chauffée 22 qui peut être formée par un anneau recouvert ayant une ouverture<B>23</B> en alignement avec les ouvertures 20 et 21 de façon que le faisceau étroit venant de la cathode<B>17</B> puisse passer par le centre. Un filament chauffant 24 est prévu pour chauffer la cathode<B>23</B> et une élec trode d'accélération<B>25</B> est.prévue pour diriger l'émission venant de la cathode 22 extérieure ment<B>à</B> partir du canon. Des conducteurs de sortie pour les électrodes<B>18, 19</B> et<B>25</B> sont représentés en<B>26, 27</B> et<B>28</B> respectivement.
Les électrons de la cathode<B>17</B> seront focalisés en un rayon très étroit qui peut être restreint pour ne coiivrir qu'un élément de l'image. Cepen dant, les électrons de la cathode 22 seront pro jetés en vue de couvrir une surface relative ment grande de l'image.
Dans la fig. <B>3,</B> on a représenté un circuit de commande du tube représenté dans les fig. <B>1</B> et 2. Des signaux d'entrée video sont appli qués par le condensateur<B>29 à</B> l'électrode col lectrice<B>9.</B> Une batterie de polarisation néga tive<B>30</B> est connectée<B>à</B> la cathode du canon. L'électrode<B>19</B> est au potentiel de terre ainsi qu'il est représenté. Les parties<B>17</B> et<B>18</B> du canon<B>à</B> électrons sont négatives par rapport <B>à</B> la terre et produiront un faisceau électronique de vitesse relativement basse.
La deuxième ca thode<B>23</B> sera aussi au potentiel de terre. Uëlec- trode 25 est maintenue<B>à</B> un potentiel positif par rapport<B>à</B> la cathode<B>19</B> au moyen de la batterie<B>31.</B> Le revêtement de la paroi inté rieure<B>6</B> du tube est maintenu<B>à</B> un potentiel positif moindre que celui de l'électrode<B>25</B> pour attirer les électrons dispersés.
L'électrode<B>9</B> est maintenue<B>à</B> un potentiel quelque peu positif par rapport<B>à</B> la cathode<B>23</B> mais avec un po tentiel positif moindre que les éléments<B>25</B> ou <B>6.</B> Uélectrode d'emmagasinage<B>10</B> comprend la partie métallique<B>32</B> et le revêtement isolant <B>33</B> et cette partie métallique est maintenue<B>à</B> un potentiel légèrement positif par rapport au potentiel de l'élément<B>9</B> au moyen de la source de tension réglable 34.
Cette source peut être rendue réglable en vue de fournir toute différence de potentiel désirable entre ces deux électrodes dans le but de contrôler le champ compris entre elles.
Un voltage positif est appliqué au revête ment de la paroi intérieure<B>16. A</B> titre de va riante, une électrode additionnelle polarisée positivement peut être utilisée pour accélérer les électrons passant<B>à</B> travers l'écran d'emma gasinage<B>10.</B> Les diverses bobines de focalisa- tion et de déflexion sont représentées schémati quement en 12,<B>13,</B> 14 et<B>15.</B>
De façon<B>à</B> exposer plus complètement le fonctionnement de ce tube, on se référera<B>à</B> la fig. 4 ainsi qu'à la fig. <B>3.</B> Dans la fig. 4 on a représenté<B>à</B> grande échelle une partie de l'élec trode d'emmagasinage<B>10,</B> comportant les par ties conductrices et isolantes<B>32</B> et<B>33</B> respecti vement, et une partie de l'électrode collec trice<B>9.</B> Le faisceau d'exploration est indiqué par les lignes pleines<B>35,</B> et le faisceau de sur-' face est indiqué par des lignes inclinées<B>36.</B> On peut d'abord considérer l'action du faisceau d'exploration<B>35</B> comme si le faisceau de sur face<B>36</B> était supprimé.
Lorsque le faisceau<B>35</B> est envoyé sur l'électrode<B>10,</B> une charge appa- raîÎtra sur<B>le</B> revêtement<B>33.</B> Il sera évident que la charge qui peut être établie sur ce revête ment dépendra en partie de la différence de voltage entre l'électrode<B>9</B> et Pélectrode <B>10,</B> Elle dépendra aussi de la fuite entre la surface du diélectrique et la base de métal.
Cette résis tance de fuite est symboliquement indiquée par la résistance en pointillé<B>37.</B> La constante<B>de,</B> temps de l'écran composé peut être définie par <I>RI<B>.</B></I><B> CI</B> dans laquelle RI est la résistance de fuite<B>à</B> travers<B>37,</B> et<B>CI</B> est la capacité entre les deux surfaces de<B>33.</B> Pour de bons diélec triques, la fuite<B>à</B> travers le revêtement est fai ble par rapport<B>à</B> la fuite de surface, et elle peut être négligée. La valeur convenable de cette constante de temps variera pour les diver ses applications et pourrait, par exemple, être d'environ un dixième de seconde pour la télé vision.
On. peut supposer d'abord que le faisceau d'exploration<B>35</B> frappe l'écran<B>33</B> avec une vitesse suffisante pour éjecter plus d'un élec tron secondaire par électron primaire. Lorsque ce faisceau d'exploration bombarde un<B>élé-</B> ment isolant, le courant circule dans ou hors cet élément jusqu'à ce que le voltage de<B>l'élé-</B> ment soit changé par la quantité requise pouri amener le. courant entrant dans l'élément,<B>y</B> compris le courant de fuite,<B>à</B> être égal au cou rant de sortie. Ainsi un équilibre de courant est obtenu pour certaines valeurs définies de la différence de potentiel entre l'élément isolant et l'électrode collectrice.
L'électrode collectrice <B>9</B> sera toujours maintenue<B>à</B> un potentiel quel que peu plus positif que l'élément isolant<B>33.</B> Certains des électrons du faisceau d'exploration passeront<B>à</B> travers les ouvertures dans les mailles lors de l'exploration, mais cet effet est négligeable et n'a pas de résultat appréciable sur l'image produite sur l'écran fluorescent.
Une idée de la valeur approximative de la différence de potentiel entre l'électrode collec trice<B>9</B> et l'élément isolant<B>33</B> pour une valeur particulière du courant du faisceau<B>35</B> peut être obtenue en appliquant la loi de Langmuir. Etant donné que les électrons secondaires qui quittent les éléments isolants divergent lors qu'ils quittent les éléments et suivent les trajec toires indiquées en traits interrompus<B>à</B> la fig. 4, la géométrie du champ électrostatique peut être supposée se trouver quelque part entre celle de<B> </B> sphères concentriques<B> </B> et celle de plan parallèle.
Des calculs simples, basés sur les deux types de géométrie, indiquent<B>:</B> <B>1)</B> La différence de potentiel d'équilibre<B>E</B> entre un élément isolant et l'électrode collectrice est donnée par la relation
EMI0006.0004
dans laquelle i est le courant entrant dans l'élément isolant et sortant de cet élé ment, c'est-à-dire la composante du cou rant du faisceau d'exploration qui frappe l'élément isolant.
2) La constante<B>A</B> dans l'équation<B>1)</B> est déterminée par la géométrie de la struc ture. <B>3)</B> Pour un courant i de<B>5</B> microanipères, le potentiel d'équilibre<B>E</B> se trouve entre <B>5</B> et<B>10</B> volts. On peut supposer que le courant du faisceau est tel qu'un potentiel constant<B>E</B> d'exactement <B>5</B> volts existe exactement entre le potentiel d'équilibre de l'élément isolant et l'électrode collectrice.
Si le potentiel de l'élec trode collectrice est changé par des voltages video lorsque le faisceau d'exploration explore le film isolant, une répartition ou configuration de charge sera établie, laquelle constitue une image électrostatique de l'image définie par les signaux video d'entrée. En donnant<B>à</B> la capa cité électrostatique du film isolant<B>33</B> par rap port au support métallique<B>32</B> une valeur d'ap- proximativement <B>10-8</B> farads, les charges ap procheront leur valeur d'équilibre de<B>5</B> volts.
Dans ces conditions, l'élément isolant qui est soumis au bombardement du faisceau d'explo ration prendra un potentiel négatif de<B>5</B> volts par rapport au voltage de l'électrode collec trice<B>à</B> cet instant.
Le canon de surface excité par la cathode 22 établit une charge de courant d'espace im médiatement voisine des perforations de la grille isolée d'emmagasinage<B>10 ;</B> ainsi, les élec trons de cette charge d'espace produits par le faisceau<B>36</B> circuleront<B>à</B> travers les ouvertures de l'électrode<B>10</B> avec une intensité dépendant des voltages de charge d'image établis sur cette surface. Si le courant circulant<B>à</B> travers les ouvertures de la grille<B>10</B> est représenté sur un diagramme en fonction du potentiel de<B>l'élé-</B> ment isolant<B>33,</B> une courbe caractéristique<B>38,</B> comme représenté dans la fig. <B>5,</B> sera obtenue.
On doit noter, courbe<B>39,</B> que le courant du canon de surface sera recueilli par les éléments isolants lorsque l'élément est négatif par moins de<B>0,5</B> volt. Ces électrons recueillis peuvent être évités en limitant la variation maintenant la tension de l'élément de grille<B>10 à</B> des valeurs plus négatives que<B>- 0,5</B> volts.<B>Il</B> appardit <B>dé-</B> sirable de choisir la partie de fonctionnement de la caractéristique<B>38</B> représentée dans la fig. <B>5</B> aussi longue que possible. La tension continue appliquée sur la base<B>32</B> de l'électrode <B>10</B> doit être aussi élevée que possible sans que des électrons soient attirés de l'élément isolant vers la base.
Ce potentiel peut être, par exem ple, de<B>5 à</B> 20 volts positif par rapport au po tentiel de l'électrode collectrice<B>9.</B>
Le faisceau d'électron<B>35</B> qui est utilisé pour contrôler la distribution de charge de la surface isolante<B>33</B> doit être focalisé en un point ayant les dimensions d'un élément, par exemple 0,002 pouce<B>(0,005</B> centimètre) de diamètre. Le courant du faisceau est relativement petit, par exemple de<B>10</B> microampùres, si bien que cette précision requise pour le foyer est tout <B>à</B> fait possible<B>à</B> obtenir. La focalisation de ce faisceau est convenablement obtenue en utili sant une bobine entourant la base du tube.
La fonction du canon de surface est d'éta blir une source d'électrons<B>à</B> cathode virtuelle entre l'électrode collectrice et la surface iso lante sur l'électrode<B>10.</B> La cathode virtuelle doit recouvrir une partie importante de la sur face isolante. Le faisceau de surface peut ba- layer la surface isolante simultanément avec le faisceau de contrôle. Ceci sert<B>à</B> contrôler l'uniformité de l'image finale résultante.<B>Il</B> n'est cependant pas nécessaire que le canon de surface explore la surface isolante<B>de</B> l'élec trode<B>10</B> dans la même séquence que le faisceau de contrôle, ni même qu'il balaye la surface isolante si la cathode virtuelle recouvre une partie suffisamment grande de la surface isolante ou cette surface tout entière.
Dans certaines applications, par exemple, il peut être avantageux de faire exécuter au faisceau de surface un mouvement de balayage dans une direction seulement.
<B>Il</B> peut être utile, dans certains cas, que la partie de la surface isolante qui est couverte par le faisceau de surface soit contrôlable. En se référant<B>à</B> la fig. 2, l'aire couverte sur l'écran peut être modifiée en changeant la dimension de la cathode 22, la géométrie de la structure de canon<B>à</B> électrons -ou les voltages employés. Dans un tube donné, la dimension du faisceau de surface peut être changée soit en utilisant un système de bobine de focalisation différent, soit en changeant l'ordre du foyer magnétique utilisé.
Bien que l'on ait décrit ci-dessus une forme d'exécution du procédé pour établir une image de charge électrostatique sur la couche diélec trique de l'électrode<B>10,</B> d'autres formes d'exé cution peuvent être utilisées. Dans une telle forme d'exécution, la cathode source du faisceau de contrôle<B>17</B> peut être actionnée de façon<B>à</B> être seulement un peu plus négative <B><I>(- 15 à</I> -</B> 20 volts) que la cathode de sur face 22. Le faisceau d'électrons<B>35</B> frappe alors l'élément<B>33</B> avec une vitesse qui est insuf fisante pour éjecter plus d'un électron secon daire par électron primaire. Le faisceau de contrôle, en conséquence, fournit toujours une charge négative sur l'élément isolant.
Ce faisceau de contrôle peut être modulé avec des signaux video préférablement en faisant varier le potentiel de la cathode<B>17.</B> Une image<B>à</B> charge négative est ainsi placée sur l'élément isolant. Cette charge fuira au moins en partie entre les explorations vers la plaque arrière<B>32.</B> Le temps requis pour une telle fuite de la charge est directement proportionnel<B>à</B><I>RI<B>. CI</B></I> et inversement proportionnel<B>à</B> la différence. de potentiel entre l'élément isolant<B>33</B> et son support<B>32.</B> Dans ce type de fonctionnement, la plaque arrière<B>32</B> de l'élément<B>33</B> est nor malement amenée<B>à</B> un potentiel légèrement positif par rapport<B>à</B> la cathode de surface.
La valeur de ce voltage positif détermine la bril lance moyenne de l'image.
Une troisième forme d'exécution du pro <B>cédé</B> peut être utilisée. Ce procédé est analo gue<B>à</B> la seconde forme d'exécution décrite ci- dessus, excepté que la tension de la cathode <B>17</B> est choisie suffisamment plus négative que celle de la cathode de surface, de façon<B>à</B> ob tenir un rapport d'émission secondaire de<B>l'élé-</B> ment isolant plus grand que l'unité. Le faisceau alors charge l'élément isolant positi vement au lieu d'appliquer une charge négative et la polarité de l'image électrostatique est in versée.
Dans ce cas, il est nécessaire de main tenir la plaque arrière<B>32 à</B> un potentiel<B>légè-</B> rement négatif par rapport<B>à</B> la cathode de sur face<B>23.</B> La figure de charge, cependant, se perd ou fuit vers la plaque arrière entre les explorations, d'une manière analogue<B>à</B> celle décrite dans la seconde forme d'exécution. Lorsque la plaque arrière de l'élément isolant est maintenue<B>à</B> un potentiel négatif par rap port<B>à</B> la cathode de surface, il -devient néces saire de maintenir un potentiel positif beau coup plus grand sur<B>1 '</B> e revêtement de la paroi <B>16</B> pour tirer des électrons par les ouvertures de grille.
La conversion de la figure de charge en une image électronique en tirant des électrons de la cathode virtuelle<B>à</B> travers les ouvertures est la même pour les deux formes d'exécution, ainsi qu'il a été décrit dans le premier exemple.
Bien que la structure de tube décrite ci- dessus utilise une focalisation électromagnéti que des images électroniques, il est clair que d'autres types de focalisation peuvent être uti lisés si on le désire. Dans la fig. <B>6,</B> on a montré un tube analogue<B>à</B> celui de la fig. <B>1,</B> dans le quel une focalisation électrostatique de l'image électronique est utilisée au lieu de la focalisa- tion électromagnétique.
Dans ce cas, l'électrode collectrice<B>9</B> et l'électrode d'emmagasinage<B>10</B> sont préférablement concaves vers l'écran fluorescent<B>7.</B> Un prolongement 40 est prévu sur la partie arrière de l'électrode<B>10.</B> Un revê tement de paroi 41 se trouve<B>à</B> un potentiel positif plus élevé que 40, et un potentiel encore plus élevé est appliqué<B>à</B> l'électrode 42 pourvue d'une ouverture centrale 43. Comme il est bien connu dans la technique, cette disposition d'électrode avec des voltages convenablement réglés focalisera une image électronique inversée de l'écran<B>10</B> sur l'écran lumines cent<B>7.</B>
Une version simplifiée du dispositif de fo- calisation électrostatique est montrée dans la fig. <B>7.</B> Dans cette figure, la focalisation électro statique est obtenue simplement par la dispo sition de l'écran fluorescent<B>7 à</B> une distance relativement faible de l'électrode d'emmagasi nage<B>10,</B> si bien que l'image électronique n'a pas suffisamment de temps pour s'étaler après avoir passé<B>à</B> travers les ouvertures. Ainsi, l'image sera convenablement appliquée sur l'écran fluorescent<B>7.</B> Si on le désire, un poten tiel positif peut être appliqué<B>à</B> la bague<B>8,</B> comme montré en 44.
Dans tous les dispositifs décrits jusqu'à présent, un canon commun double avec des moyens pour appliquer simultanément de l'énergie au canon d'exploration et au canon de surface, ont été représentés.<B>Il</B> est clair, ce pendant, que le tube peut être utilisé avec des moyens dans lesquels le canon de surface et le canon d'écran sont excités l'un après l'autre. Un circuit schématique pour un tube utilisant ce type de fonctionnement est représenté dans la fig. <B>8.</B> Dans cette figure, une enveloppe 45 est prévue avec deux branches<B>à</B> une extrémité, comme indiqué en 46 et en 47.
En 46 est dis posé un canon de surface qui peut comprendre une cathode<B>à</B> chauffage indirect 48, une anode 49 et une grille de contrôle<B>50,</B> le canon de surface étant disposé de façon<B>à</B> projeter le faisceau sur tout ou sur une partie substantielle des électrodes<B>9</B> et<B>10.</B> Dans la branche 46 de l'enveloppe, on a prévu un canon d'exploration normal comportant en addition une électrode de contrôle de commutation<B>51.</B> Des plaques électrostatiques<B>52, 53</B> sont prévues pour four nir les explorations normales de ligne et de trame pour les signaux d'image.
Les signaux reçus sont appliqués<B>à</B> un récepteur 54 et, de ce récepteur, les signaux video peuvent être appliqués,<B>à</B> travers un amplificateur video <B>55</B> et une résistance<B>56,</B> sur l'électrode collectrice <B>9.</B> Les signaux de synchronisation sont appli qués<B>à</B> travers le séparateur de signaux de syn chronisation<B>57</B> sur les générateurs de synchro nisation de ligne et de trame représentés en <B>58</B> et<B>59.</B> Un signal de sortie du générateur de synchronisation<B>59</B> peut être appliqué<B>à</B> la source de commutation<B>60</B> de façon<B>à</B> rendre alternativement le canon d'exploration et le canon de surface opératifs. Le canon d'explo ration aura sa gr <RTI
ID="0008.0010"> ille <B>51</B> positive pour une<B>pé-</B> riode suffisante pour explorer la surface en tière et pour produire la charge électrostatique sur l'électrode<B>10.</B> Après quoi, la grille<B>51</B> sera polarisée<B>à</B> la coupure, et la grille<B>50</B> sera ren due positive, si bien que le canon de surface peut projeter des électrons<B>à</B> travers l'électrode <B>10</B> sur l'écran d'image<B>7.</B>
En revenant maintenant<B>à</B> la fig. <B>9,</B> on<B>y</B> verra représentée schématiquement une partie du tube et le circuit de commande d'une autre forme d'exécution. Dans celle-ci, le canon d'ex ploration<B>60</B> et le canon de surface<B>23</B> sont re présentés en alignement axial, comme ceci était représenté<B>à</B> la fig. 2.
Uécran collecteur<B>9</B> et l'écran d'emmagasinage d'image<B>10</B> sont dis posés de la même manière que décrit préc6- demment. Cependant, la partie arrière métalli que<B>32</B> de l'écran<B>10</B> est maintenue négative par une batterie<B>61,</B> et, de façon analogue, l'écran<B>9</B> est maintenu négatif par une batterie <B>62.</B> Les signaux d'entrée video montrés en<B>63</B> avec les impulsions de synchronisation 64 sont appliqués par un condensateur<B>65 à</B> l'électrode arrière métallique<B>10</B> et par un condensateur <B>66 à</B> l'électrode<B>9.</B> Des commutateurs<B>67</B> et<B>68</B> sont prévus,
si bien que les signaux peuvent être appliqués<B>à</B> l'une ou aux deux électrodes <B>9</B> et<B>10.</B> Les batteries<B>61</B> et<B>62</B> sont de valeur telle que les électrodes<B>9</B> et<B>10</B> sont normale ment maintenues suffisamment négatives pour empêcher des électrons du canon de surface<B>23</B> d'atteindre ces électrodes. En même temps, une grille de contrôle<B>69,</B> placée en avant de la ca thode<B>60,</B> est maintenue<B>à</B> un potentiel positif de façon<B>à</B> permettre aux électrons du canon <B>à</B> électrons<B>60</B> de frapper le revêtement isolant <B>33</B> sur l'électrode<B>10</B> et d'extraire de celui-ci des électrons secondaires si bien qu'ils tendent <B>à</B> se déplacer dans une direction positive en concordance avec les variations des signaux d'image<B>63</B> appliqués<B>à</B> l'écran.
Les signaux de sortie de l'amplificateur video <B>70</B> sont appliqués par un séparateur de signaux de synchronisa tion et un dispositif d'inversion<B>72 à</B> la griffe <B>69.</B> Les signaux séparés et renversés<B>73</B> sont d'amplitude négative suffisante pour polariser la grille<B>69 à</B> la coupure. En même temps, les impulsions de synchronisation 64 appliquées suivant une polarité positive aux électrodes<B>10</B> et<B>9</B> sont de valeur positive suffisante pour sur monter l'effet des batteries de polarisation né gative de façon<B>à</B> permettre ainsi aux électrons du canon de surface de passer<B>à</B> travers les ouvertures des écrans vers le dispositif de re production.
Si on le désire, les impulsions de synchronisation peuvent être appliquées<B>à</B> la cathode du canon<B>à</B> électrons<B>60</B> au lieu de l'être<B>à</B> la grille de contrôle. Dans ce cas, des impulsions positives seront appliquées pour produire la coupure désirée. Le potentiel de polarisation sur l'électrode<B>10</B> est tel que même si l'émission secondaire se produit, le revêtement isolant<B>33</B> est encore actionné dans la région négative, si bien qu'aucun courant de grille n'est obtenu. Avec ce dispositif, la modu lation peut être appliquée directement sur l'écran d'emmagasinage au lieu d'être appli quée<B>à</B> l'une ou l'autre des électrodes, tel que décrit précédemment.
On notera également qu'en raison des potentiels utilisés la cons tante de temps de l'écran d'emmagasinage n'est pas critique pourvu qu'elle ne soit pas trop courte et que la perte de charge du revêtement d'emmagasinage se produise.
Dans la fig. <B>10,</B> on a montré une autre forme d'exécution qui, en pratique, a donné de bons résultats. Dans celle-ci, la cathode d'exploration 74 est pourvue d'une étroite ou verture<B>75</B> et une cathode additionnelle<B>76</B> est montée dans la cathode 74 au voisinage<B>de</B> cette ouverture. Les cathodes 74 et<B>76</B> peuvent être chauffées par le même filament<B>de</B> chauf fage.
Une troisième cathode fournissant les électrons du canon de surface est montrée en <B>77.</B> L'électrode accélératrice<B>78</B> est prévue pour les cathodes 74 et<B>76</B> et une autre élec trode accélératrice<B>79</B> est prévue pour l'ensem ble de ces canons<B>à</B> électrons<B>;</B> l'écran collecteur <B>9</B> est préférablement maintenu<B>à</B> un potentiel sensiblement égal<B>à</B> celui de l'électrode<B>79.</B> La cathode<B>76</B> est maintenue suffisamment néga- tivé par rapport<B>à</B> la cathode<B>77</B> pour qu'elle surmonte toujours l'éjection de plus d'un élec tron secondaire du revêtement<B>33 de</B> l'électrode <B>10</B> pour chaque électron arrivant sur elle.
La cathode 74 est maintenue légèrement plus né gative que la cathode du canon de surface<B>77,</B> si bien qu'elle contribuera<B>à</B> fournir une charge négative du revêtement isolant<B>33.</B> La cathode du canon de surface peut être mise au poten tiel de la terre.
Pour expliquer le principe de fonctionne ment de ce dispositif on peut considérer d'abord que le revêtement isolant<B>33</B> est initialement chargé<B>à</B> un potentiel négatif de quelques volts par rapport<B>à</B> la terre. Dans ces conditions, seuls les électrons de la cathode<B>76</B> peuvent frapper le revêtement<B>33.</B> Etant donné que les électrons de la cathode<B>76</B> frappent avec une vitesse suffisante pour éjecter plus d'un élec tron secondaire par électron primaire, et étant donné que ces électrons secondaires seront en- tramés du revêtement vers la grille-écran col lectrice<B>9,
</B> le revêtement commencera par se charger de façon positive et continuera<B>à</B> agir ainsi jusqu'à ce qu'il ait atteint un point sensi blement égal au potentiel instantané de la ca thode 74. Lorsque le potentiel du revêtement atteint celui de la cathode 74, des électrons de cette cathode arriveront sur le revêtement et l'empêcheront de devenir plus positif que le voltage instantané de cette cathode.
Cependant, le potentiel de la cathode 74 n'est pas constant mais il varie avec les signaux video d'entrée appliqués par le condensateur<B>80</B> et la résis tance<B>81.</B> Ainsi, lorsque' le faisceau issu des cathodes 74 et<B>76</B> est appliqué sur l'écran, la figure de charge sur le revêtement sera chan gée<B>à</B> chaque exploration pour correspondre aux variations instantanées, dans les explora tions vidéo.<B>Il</B> sera évident que le courant du faisceau issu de la cathode 74 doit être plus grand que le courant qui sort du revêtement par suite du bombarderrient par les électrons émanant de la cathode<B>76, y</B> compris le cou rant<B>dé,</B> fuite.
Cette condition sera généralement satisfaite en s'arrangeant pour que le faisceau issu de la cathode 74 soit au moins aussi grand que celui de la cathode<B>76.</B> On verra ainsi qu'une charge d'image sera placée sur le r<B>vê-</B> tement<B>33</B> qui contrôlera la circulation des électrons issus de la cathode<B>77</B> et allant vers le circuit d'utilisation<B>7</B> en concordance avec les signaux d'image. Dans ce cas de nouveau, la constante de temps de l'électrode<B>10</B> n'est pas critique pourvu qu'elle ne soit pas si faible qu'une perte excessive se produise. Dans la fig. <B>11,</B> le canon<B>à</B> électrons de la fig. <B>10</B> est représenté de façon plus détaillée.
La cathode 74 est établie sous forme d'un manchon ayant son extrémité pourvue d'une ouverture<B>75</B> et revêtue d'une substance émis- sive. La cathode<B>76</B> est montée<B>à</B> l'intérieur de la cathode 74 au voisinage de l'ouverture <B>75</B> et un filament de chauffage commun<B>82</B> est prévu pour chauffer cet ensemble. Préfé- rablement, un voltage négatif de<B>- 30 à<I>- 50</I></B> volts est appliqué<B>à</B> la cathode<B>76 à</B> partir de la batterie<B>83,</B> et une batterie ayant un potentiel négatif, par exemple de<B>1,5</B> volt, est connectée <B>à</B> la cathode 74.
L'électrode isolante<B>78</B> se pré sente sous la forme d'un manchon mettant sous écran le dispositif de cathodes 74 et<B>76</B> et comportant une ouverture 84 alignée avec l'ou verture<B>75.</B> La cathode de surface<B>77</B> est mon tée<B>à</B> l'intérieur d'une coquille<B>85</B> maintenue sensiblément au potentiel de la terre alors que l'anode<B>79</B> peut être maintenue<B>à</B> un potentiel positif de<B>100 à 300</B> volts.
Pour empêcher l'interaction entre les faisceaux (félectrons is sus des cathodes 74 et<B>76,</B> un prolongement de manchon<B>86</B> peut être prévu, s'étendant de l'anode<B>78</B> au bord extérieur de la cathode de surface<B>77.</B> Il est évident que dans les fonctionnements décrits les électrons de surface n'atteignent ja mais le revêtement isolant sur la grille de con trôle d'emmaaasinage car, dans toutes les con ditions de fonctionnement, le revêtement de cette grille est maintenu<B>à</B> un potentiel né gatif.
Method for producing an electronic image and device for implementing this method The present invention relates to a <B> assigned </B> process for producing an electronic image in which a device is used. Cathode beam tube <B> </B> particularly suitable for amplifying an electronic image.
Processes by which an amplification of an electronic image is obtained <B> already </B>. According to one of these methods, the amplification is accomplished by means of a <B> </B> cathode ray tube provided with two electron guns intended <B> </B> to emit electrons of a generally in the same direction. In the path of the electron beams emanating from <B> </B> these guns, a perforated grid is mounted consisting of a metallic screen of wires surrounded by an insulator. An anoid electrode held <B> at </B> a positive potential higher than the gate potential is mounted on the side of the gate farthest from the electron guns. One of the guns emits electrons <B> at </B> very slow speed, covering the entire area of the grid.
The other cannon emits a beam of electrons concentrated so as <B> to </B> cover only an elementary area of the grid, and these electrons have a sufficiently high velocity so <B> to </B> cause, <B> from </B> from the insulating substance covering the gate, a secondary emission greater than unity, i.e. the release of more than one secondary electron per primary electron .
If Image signals are applied to the second <B> electron </B> electron gun to vary the electron velocity or <B> to </B> the metal screen of the grid to vary the difference <B > of </B> potential of the cathode of the second gun <B> to </B> electrons with respect to <B> to </B> the grid, tan say that the beam of this gun sweeps the grid, a charge of The positive image is produced on the grid and varies in accordance with the image signals.
As a result, varying the beam intensity of electrons from the first <B> to </B> electron <B> to </B> gun through the grid will in fact produce an amplified electronic image. This can be applied <B> to </B> a vision screen or <B> to </B> other user devices.
The device as described above requires a relatively high speed for the conduction of an electron gun or exploration gun, so that a secondary emission occurs which is greater than the electron. primary issue. In addition, the degree of image charge that can be produced on the grid depends largely on the speed of the scanning beam and the nature <B> of </B> the emissive surface & secondary electrons of the grid. The tube operates only in the positive region and therefore serves only to reduce the number of electrons passing <B> through </B> the grid by the attraction of electrons thereto due to the positive charges.
In addition, the loss of applied loads must occur by the insulating coating of the conductors <B> of </B> the grid structure, and this can be controlled only by the thickness of the insulating coating and by the dielectric properties. ques of it.
Another device based on the use of a storage grid was proposed by the commissioner and is described in <B> </B> Proceedings of the Institute of Radio Engineers <B> </B> of July < B> 1950, </B> pages 740 ff. In this construction, a storage grid is made up of a <B> </B> metal mesh structure, coated on the far side of a <B> </B> electron gun of a dielectric material. A combined collecting and reflecting electrode is placed and faces <B> to </B> the insulating surface.
In operation, this collecting and reflecting electrode is held <B> at </B> a negative potential during the application of the image signals to charge the gate, while the structure supporting the dielectric material is <B> at </B> positive potential. The electrons emitted by the gun enter <B> to </B> through the apertures of the grid and, due to the reflective electrode, are caused <B> to </B> to return and <B> to </ B > bombard the insulating surface, <B> y </B> tearing off secondary electrons, so that a positive charge is produced on the insulating coating, which depends on the variations imparted to the beam by the image signals .
Thus, when the beam performs its scanning movement, a positive electrostatic image is stored on the insulating coating. For the reproduction of this image, the collecting electrode is made positive, so that the beam, when it explores the charged surface, will vary in power in accordance with <B> to </B> the stored charge so <B> to </B> reproduce the image. According to the aforementioned article, the beam can be deconcentrated during this reproduction period so that the entire surface of the storage screen is covered by the beam and the image can be reproduced entirely without exploitation.
It will be noted, in this particular case, that the electrostatic charge must be positive. Thus, the effective action of the control grid is limited <B> to </B> the positive region. In addition, this construction requires the insulating coating to be placed on the face furthest from the electron gun, and this requires relatively complex control means.
The object of the present invention is to provide a method for producing an electronic image <B> with </B> using a <B> with </B> thodic ca beam tube by which at least one Some of the drawbacks cited above are eliminated by the fact that the gate is operated <B> at </B> all times in the negative region.
The method according to the invention, in which the <B> to </B> cathode beam tube comprises a conductive perforated electrode coated on one side only with a dielectric material, is characterized in that a cathode source is created. in the vicinity of said dielectric surface, in that a potential figure is applied to said dielectric which is negative with respect to <B> to </B> said virtual cathode, and in that a field of potential to attract electrons from said virtual cathode <B> through </B> through perforations of said electrode to produce an electronic image.
Thanks to the measures provided for by the invention, the beam of the exploration electron gun can be <B> at </B> low speed so as to <B> to </B> constitute a charge of 'negative image on said perforated electrode which corresponds <B> to </B> the grid of the known devices mentioned above.
The <B> electron </B> gun of the tube can be excited so that two electron beams are provided one of which is concentrated to cover an elementary area and the other to cover substantially a larger area or the entire surface of the perforated electrode. The conductive part of this composite electrode can be held <B> at </B> a slightly more positive potential than the cathode of the <B> electron </B> gun, the cathode of the <B> </B> gun. exploration electrons being negative with respect to the <B> to </B> surface electron gun.
If the scanning beam is driven <B> to </B> a greater speed so that it causes a secondary emission tending <B> to </B> positively charge the insulating surface, then the conductive part of said electrode is maintained <B> at </B> a potential slightly negative with respect to <B> at </B> the cathode of the <B> </B> electron gun <B> of </B> total surface area for ensure that the dielectric surface always remains negative with respect to the surface gun.
Preferably, separate <B> </B> electron cannons are used to generate the entire surface <B> beam and the scanning beam, either simultaneously or separately. <B> A </ B> Variant <B> title </B>, a single gun can be used with variable controls, so <B> </B> change its operating characteristics alternately to serve as either an exploration gun, or a full surface barrel.
The second, or full area gun, can. be made <B> to </B> sweep the surface of the storage grid if that entire surface is not covered by the beam. Due to the difficulties <B> in </B> obtaining a beam of uniform cross section for the entire surface, it may be preferable to use a beam that does not cover the entire surface and explores it to obtain a larger <B> 1, </B> screen area average coverage uniformity.
To obtain a virtual cathode or a uniform electron source in the vicinity of the storage grid, a collecting electrode can be mounted spaced from the insulating surface thereof. This collecting electrode may be in the form of an open mesh, preferably coarser than the mesh of the storage screen. A small predetermined potential difference will exist between these <B> elements </B> according to the polarization potentials and the electrons introduced into this space by the guns.
As the device for using the electronic image formed by the electrons passing through the storage device, a luminescent screen such as a fluorescent screen can be used. Since the electrons passing <B> through </B> through the mesh of the control storage screen cover a sufficient area of the luminescent screen, a higher average brightness is obtained without the need for excessively high current densities compared to <B> </B> what one has when a beam of elementary section is used.
As a result, a brighter image suitable for projection can easily be obtained. In addition, a relatively low storage charge controls a much larger electron beam emanating from the virtual cathode, which results in <B> </B> electronic amplification. In the description which follows, it will be explained, <B> to </B> by way of example and in view of the accompanying drawings, how <B> the </B> process according to the invention can be implemented. Fig. <B> 1 </B> is a partially sectioned perspective view showing an electronic image tube <B> </B>.
Fig. 2 is a schematic view of an electron <B> </B> gun cathode, such as shown in <B> to </B> in FIG. <B> 1. </B>
Fig. <B> 3 </B> is a control circuit for a tube such as that shown <B> in </B> in fig. <B> 1. </B>
Fig. 4 is a diagram showing the operation of the tube shown <B> to </B> in FIG. <B> 3. </B>
Fig. <B> 5 </B> is an operating characteristic of the tube according to fig. <B> 3. </B>
Figs. <B> 6 </B> and <B> 7 </B> are variants of the tube shown <B> in </B> in fig. <B> 1. </B>
Fig. <B> 8 </B> is a schematic view of a control circuit designed <B> </B> to operate <B> the </B> surface gun and the exploration gun alternately. Fig. <B> 9 </B> is a schematic view of a variant of the circuit according to fig. <B> 8. </B> Fig. <B> 10 </B> is a schematic view of another variant of the tube. Fig. <B> 11 </B> is a detailed view of the <B> </B> electron gun used in the device according to fig. 10.
Referring now <B> to </B> fig. <B> 1, </B> a pipe constructed for testing purposes is shown. The tube comprises an envelope <B> 1 </B> having a part 2 of relatively small diameter and another part <B> 3 </B> of larger diameter. <B> A </B> the one of the ends of the casing is mounted an electron gun 4 intended <B> to </B> supply two electron beams, one of which is concentrated so <B> to </B> does not cover <B> < I> element of the image storage screen, the other providing an electron beam covering a significant part of its surface <B> to < / B> unless one can produce without difficulty a beam whose intensity is sufficiently uniform over a cross section large enough to cover the entire surface.
Connections for the various electrodes of the AC not pass through the base <B> 5. </B> A conductive coating <B> 6 </B> is provided <B> inside </B> the part 2 of the envelope for beam control, as is generally provided for in <B> to </B> cathode ray tubes. <B> A </B> the opposite end of the envelope < B> 1, </B> a screen <B> 7 </B> has been provided for reproducing the image which may be, for example, a fluorescent screen with a coating of substance which will fluoresce under the shock of electrons.
A <B> 8 </B> sealing ring comprising 54% Fe, 19% Co and 27% Ni, serves <B> to </B> seal the fluorescent screen <B> 7 to </ B > part <B> 3 </B> of the envelope. A screen <B> with </B> opening <B> with </B> fine mesh <B> 9 </B> is mounted substantially <B> at </B> halfway between the ends of the part < B> 3. </B> This screen may be referred to as the collector electrode and is suitably produced by an electrolytic coating method.
This screen can be, for example, approximately <B> 600 </B> meshes per square inch <B> (6.5 </B> cm-). <B> A </B> inside tube and between the screen <B> 9 </B> and the fluorescent screen <B> 7, </B> is mounted an image storage screen 10.- This perforated screen may have <B > 1,000,000 </B> holes or more per square inch <B> (6.5 </B> cm-. In the construction of such a tube, a screen of <B> 1000 </ B> mesh in which the or vertures made up approximately <B> 60 0/0 </B> of the screen surface. On the screen surface. <B> 10 </B> facing <B> at </B> the collecting electrode <B> 9, </B> there is provided a thin film of insulating substance which can be applied thereon by evaporation.
This can be any desirable dielectric, for example quartz. The thickness of the dielectric film is determined by the fact that the electrostatic capacity must be relatively high, of the order of <B> 0.7 </B> X <B> 10-9 </B> farads <B> at 7 </B> X <B> 10-9 </B> farads per square centimeter. This will provide a quartz thickness of <B> 5 </B> microns <B> to 0.5 </B> microns <B><I>(5,0</I> </B> X 10-4 <B> CM to </B> O # 5 <I> X </I> 10-4 <B> CM). </B> These <B> elements </B> elements <B> 9 </ B> and <B> 10 </B> are supported by brackets and are connected <B> to </B> outside by conductors <B> 11 </B> leading <B> to </B> the shoulder located between parts 2 and <B> 3 </B> of the casing.
In order to <B> </B> control the focusing of the beams on the screens <B> 9 </B> and <B> 10 </B> and the exploration of the screens, the focusing coil is provided magnetic 12 and the deflection coils <B> 13, </B> 14. An additional focusing coil <B> 15 </B> is provided around part <B> 3 </B> of the casing between the electrode <B> 10 </B> and the fluorescent screen <B> 7. </B> The inner surface of this part of the casing is also preferably provided with a conductive coating <B> 16 </B> for the same purposes as the <B> 6. </B> coating.
The electron gun is represented <B> to </B> in fig ,. 2. For the elementary beam gun, an indirectly heated fairy cathode <B> 17 </B> has been provided in front of which an acceleration electrode <B> 18 </B> and a fo- calisation <B> 19. </B> The elements <B> 18 </B> and <B> 19 </B> are seen from narrow openings 20 and 21 through which the electron beam coming from is directed. of cathode <B> 17.
A </B> inside the shell of element <B> 19 </B> is mounted a second indirectly heated cathode 22 which may be formed by a covered ring having an opening <B> 23 </ B > in alignment with the openings 20 and 21 so that the narrow beam coming from the cathode <B> 17 </B> can pass through the center. A heating filament 24 is provided to heat the cathode <B> 23 </B> and an acceleration electrode <B> 25 </B> is provided to direct the emission from the cathode 22 externally <B > to </B> from the cannon. Output leads for the electrodes <B> 18, 19 </B> and <B> 25 </B> are shown at <B> 26, 27 </B> and <B> 28 </B> respectively.
The electrons of the <B> 17 </B> cathode will be focused into a very narrow radius which can be restricted to coivate only one element of the image. However, electrons from cathode 22 will be projected to cover a relatively large area of the image.
In fig. <B> 3, </B> there is shown a control circuit for the tube shown in FIGS. <B> 1 </B> and 2. Video input signals are applied through capacitor <B> 29 to </B> the collecting electrode <B> 9. </B> A bias battery negative <B> 30 </B> is connected <B> to </B> the cannon cathode. The <B> 19 </B> electrode is at earth potential as shown. The <B> 17 </B> and <B> 18 </B> parts of the <B> </B> electron gun are negative to <B> </B> earth and will produce an electron beam of relatively low speed.
The second ca thode <B> 23 </B> will also be at earth potential. Electrode 25 is maintained <B> at </B> a positive potential with respect to <B> </B> cathode <B> 19 </B> by means of battery <B> 31. </ B > The coating of the inner wall <B> 6 </B> of the tube is maintained <B> at </B> a lower positive potential than that of the <B> 25 </B> electrode to attract electrons scattered.
Electrode <B> 9 </B> is held <B> at </B> a somewhat positive potential with respect to <B> </B> cathode <B> 23 </B> but with a po positive tential less than elements <B> 25 </B> or <B> 6. </B> The storage electrode <B> 10 </B> comprises the metal part <B> 32 </B> and the insulating coating <B> 33 </B> and this metallic part is maintained <B> at </B> a potential slightly positive with respect to the potential of the element <B> 9 </B> by means of the source of adjustable tension 34.
This source can be made adjustable in order to provide any desirable potential difference between these two electrodes with the aim of controlling the field between them.
A positive voltage is applied to the interior wall coating <B> 16. Alternatively, an additional positively polarized electrode can be used to accelerate the electrons passing <B> through </B> through the <B> 10 </B> storage screen. Focusing and deflection coils are shown schematically at 12, <B> 13, </B> 14 and <B> 15. </B>
In order to <B> </B> more fully explain the operation of this tube, reference will be made <B> to </B> in fig. 4 as well as in FIG. <B> 3. </B> In fig. 4 is shown <B> on a </B> large scale a part of the storage elec trode <B> 10, </B> comprising the conductive and insulating parts <B> 32 </B> and < B> 33 </B> respectively, and part of the collector electrode <B> 9. </B> The scanning beam is indicated by the solid lines <B> 35, </B> and the surface beam is indicated by inclined lines <B> 36. </B> We can first consider the action of the scanning beam <B> 35 </B> as if the surface beam <B> 36 </B> was deleted.
When the beam <B> 35 </B> is sent to the electrode <B> 10, </B> a charge will appear on the <B> the </B> coating <B> 33. </B> It will be evident that the charge which can be established on this coating will depend in part on the difference in voltage between the electrode <B> 9 </B> and the electrode <B> 10, </B> It will also depend on the voltage. leakage between the surface of the dielectric and the metal base.
This leakage resistance is symbolically indicated by the dotted resistance <B> 37. </B> The constant <B> of, </B> time of the compound screen can be defined by <I> RI <B> . </B> </I> <B> CI </B> where RI is the leakage resistance <B> at </B> through <B> 37, </B> and <B> CI </ B> is the capacitance between the two surfaces of <B> 33. </B> For good dielectrics, the <B> to </B> leakage through the coating is small compared to <B> at </ B > surface leakage, and it can be neglected. The suitable value of this time constant will vary for different applications and could, for example, be about a tenth of a second for television.
We. can first assume that the exploration beam <B> 35 </B> hits the screen <B> 33 </B> with sufficient speed to eject more than one secondary electron per primary electron. When this scanning beam bombards an insulating <B> element </B>, current flows into or out of that element until the voltage of the <B> element </B> is changed. by the quantity required to bring the. current entering the element, <B> y </B> including the leakage current, <B> to </B> equal to the output current. Thus a current balance is obtained for certain defined values of the potential difference between the insulating element and the collecting electrode.
The collector electrode <B> 9 </B> will always be held <B> at </B> a potential which is somewhat more positive than the insulating element <B> 33. </B> Some of the electrons in the beam d The exploration will pass <B> through </B> through the openings in the mesh when exploring, but this effect is negligible and has no appreciable result on the image produced on the fluorescent screen.
An idea of the approximate value of the potential difference between the collector electrode <B> 9 </B> and the insulating element <B> 33 </B> for a particular value of the beam current <B> 35 </B> can be obtained by applying Langmuir's law. Since the secondary electrons which leave the insulating elements diverge when they leave the elements and follow the paths indicated in broken lines <B> to </B> in fig. 4, the geometry of the electrostatic field can be assumed to lie somewhere between that of <B> </B> concentric spheres <B> </B> and that of the parallel plane.
Simple calculations, based on both types of geometry, indicate <B>: </B> <B> 1) </B> The difference in equilibrium potential <B> E </B> between an insulating element and the collecting electrode is given by the relation
EMI0006.0004
in which i is the current entering and leaving the insulating element, that is to say the component of the current of the exploration beam which strikes the insulating element.
2) The constant <B> A </B> in equation <B> 1) </B> is determined by the geometry of the structure. <B> 3) </B> For a current i of <B> 5 </B> microanipers, the equilibrium potential <B> E </B> is between <B> 5 </B> and < B> 10 </B> volts. We can assume that the beam current is such that a constant potential <B> E </B> of exactly <B> 5 </B> volts exists exactly between the equilibrium potential of the insulating element and l collector electrode.
If the potential of the collector electrode is changed by video voltages as the scanning beam explores the insulating film, a charge distribution or pattern will be established which constitutes an electrostatic image of the image defined by the video signals from 'Entrance. By giving <B> to </B> the electrostatic capacity of the insulating film <B> 33 </B> with respect to the metal support <B> 32 </B> a value of approximately <B> 10 -8 </B> farads, the loads will approach their equilibrium value of <B> 5 </B> volts.
Under these conditions, the insulating element which is subjected to the bombardment of the operating beam will take a negative potential of <B> 5 </B> volts with respect to the voltage of the collector electrode <B> to </ B > this moment.
The surface gun excited by cathode 22 establishes a space current charge immediately adjacent to the perforations of the insulated storage grid <B> 10; </B> thus the elec trons of this space charge produced by the beam <B> 36 </B> will circulate <B> through </B> through the openings of the electrode <B> 10 </B> with an intensity depending on the image charge voltages established on this surface . If the current flowing <B> through </B> through the openings of the gate <B> 10 </B> is represented on a diagram as a function of the potential of the <B> the </B> insulating element < B> 33, </B> a characteristic curve <B> 38, </B> as shown in fig. <B> 5, </B> will be obtained.
Note, curve <B> 39, </B> that the surface gun current will be picked up by the insulating elements when the element is negative by less than <B> 0.5 </B> volts. These collected electrons can be avoided by limiting the variation maintaining the voltage of the gate element <B> 10 to </B> values more negative than <B> - 0.5 </B> volts. <B> It </B> It is desirable <B> </B> to choose the operating part of the characteristic <B> 38 </B> shown in fig. <B> 5 </B> as long as possible. The direct voltage applied to the base <B> 32 </B> of the electrode <B> 10 </B> should be as high as possible without electrons being attracted from the insulating element to the base.
This potential can be, for example, from <B> 5 to </B> 20 volts positive with respect to the potential of the collecting electrode <B> 9. </B>
The <B> 35 </B> electron beam which is used to control the charge distribution of the <B> 33 </B> insulating surface must be focused at a point having the dimensions of an element, for example 0.002 inch <B> (0.005 </B> centimeter) in diameter. The beam current is relatively small, for example <B> 10 </B> microampires, so that this precision required for the focus is quite <B> to </B> possible <B> to </B> get. The focusing of this beam is conveniently obtained by using a coil surrounding the base of the tube.
The function of the surface gun is to establish a source of electrons <B> at </B> virtual cathode between the collecting electrode and the insulating surface on the <B> 10 </B> electrode. virtual cathode must cover a significant part of the insulating surface. The surface beam can scan the insulating surface simultaneously with the control beam. This serves <B> to </B> control the uniformity of the resulting final image. <B> It </B> is not necessary, however, for the surface gun to explore the insulating surface <B> of </ B> the <B> 10 </B> electrode in the same sequence as the control beam, or even that it scans the insulating surface if the virtual cathode covers a sufficiently large part of the insulating surface or this entire surface. whole.
In some applications, for example, it may be advantageous to cause the surface beam to scan in one direction only.
<B> It </B> may be useful in some cases for the part of the insulating surface which is covered by the surface beam to be controllable. Referring <B> to </B> in fig. 2, the area covered on the screen can be changed by changing the size of the cathode 22, the geometry of the electron gun structure - or the voltages employed. In a given tube, the dimension of the surface beam can be changed either by using a different focusing coil system or by changing the order of the magnetic focus used.
Although an embodiment of the method for establishing an electrostatic charge image on the dielectric layer of the <B> 10 electrode has been described above, </B> other embodiments can be used. In such an embodiment, the source cathode of the control beam <B> 17 </B> can be actuated so <B> to </B> be only a little more negative <B> <I> (- 15 to </I> - </B> 20 volts) than the cathode on face 22. The electron beam <B> 35 </B> then hits the element <B> 33 </B> with a speed which is insufficient to eject more than one secondary electron per primary electron. The control beam, therefore, always provides a negative charge on the insulating element.
This control beam can be modulated with video signals preferably by varying the potential of the <B> 17. </B> cathode. A negatively charged <B> </B> image is thus placed on the insulating element. This charge will leak at least in part between scans to the backplate <B> 32. </B> The time required for such a charge leak is directly proportional <B> to </B> <I> RI <B >. CI </B> </I> and inversely proportional to <B> to </B> the difference. of potential between the insulating element <B> 33 </B> and its support <B> 32. </B> In this type of operation, the rear plate <B> 32 </B> of the element <B > 33 </B> is normally brought <B> to </B> a potential slightly positive with respect to <B> </B> the surface cathode.
The value of this positive voltage determines the average brightness of the image.
A third embodiment of the <B> assigned </B> process can be used. This process is analogous <B> to </B> the second embodiment described above, except that the voltage of the cathode <B> 17 </B> is chosen sufficiently more negative than that of the cathode of surface, so <B> to </B> obtain a secondary emission ratio of <B> the insulating element </B> greater than unity. The beam then charges the insulating element positively instead of applying a negative charge and the polarity of the electrostatic image is reversed.
In this case, it is necessary to keep the rear plate <B> 32 at </B> a potential <B> slightly- </B> slightly negative with respect to <B> at </B> the cathode on the face. <B> 23. </B> The charge figure, however, gets lost or leaked towards the backplate between scans, in a manner similar <B> to </B> that described in the second embodiment . When the backplate of the insulating element is held <B> at </B> a negative potential relative to <B> at </B> the surface cathode, it becomes necessary to maintain a positive potential much. larger on <B> 1 '</B> th wall covering <B> 16 </B> to draw electrons through the gate openings.
The conversion of the charge figure to an electronic image by pulling electrons from the virtual cathode <B> to </B> through the apertures is the same for both embodiments, as described in the first example.
Although the tube structure described above uses electromagnetic focusing and electronic images, it is clear that other types of focusing can be used if desired. In fig. <B> 6, </B> a tube similar to <B> to </B> that of FIG. <B> 1, </B> in which electrostatic focusing of the electronic image is used instead of electromagnetic focusing.
In this case, the collecting electrode <B> 9 </B> and the storage electrode <B> 10 </B> are preferably concave towards the fluorescent screen <B> 7. </B> An extension 40 is provided on the rear part of the electrode <B> 10. </B> A wall covering 41 is found <B> at </B> a positive potential higher than 40, and an even higher potential is applied <B> to </B> the electrode 42 provided with a central opening 43. As is well known in the art, this electrode arrangement with suitably adjusted voltages will focus an inverted electronic image of the screen. <B> 10 </B> on the luminescent screen <B> 7. </B>
A simplified version of the electrostatic focusing device is shown in fig. <B> 7. </B> In this figure, the electrostatic focusing is obtained simply by placing the fluorescent screen <B> 7 at </B> a relatively small distance from the storage electrode <B> 10, </B> so that the electronic image does not have enough time to spread after passing <B> through </B> through the apertures. Thus, the image will be properly applied to the fluorescent screen <B> 7. </B> If desired, a positive potential can be applied <B> to </B> the ring <B> 8, < / B> as shown in 44.
In all the devices described so far, a common double gun with means for simultaneously applying energy to the exploration gun and the surface gun has been shown. <B> It </B> is clear, however, that the tube can be used with means in which the surface gun and the screen gun are excited one after the other. A schematic circuit for a tube using this type of operation is shown in fig. <B> 8. </B> In this figure, an envelope 45 is provided with two branches <B> at </B> one end, as indicated at 46 and at 47.
At 46 is arranged a surface gun which may include a <B> indirectly heated </B> cathode 48, an anode 49 and a control grid <B> 50, </B> the surface gun being disposed way <B> to </B> project the beam on all or on a substantial part of the electrodes <B> 9 </B> and <B> 10. </B> In branch 46 of the envelope, we have a normal exploration gun including, in addition, a switching control electrode <B> 51. </B> Electrostatic plates <B> 52, 53 </B> are provided to provide normal line and line explorations. frame for image signals.
The received signals are applied <B> to </B> a receiver 54 and, from this receiver, the video signals can be applied, <B> to </B> through a video amplifier <B> 55 </B> and a resistor <B> 56, </B> on the collector electrode <B> 9. </B> The synchronization signals are applied <B> to </B> through the synchronization signal separator <B > 57 </B> on the line and frame synchronization generators shown in <B> 58 </B> and <B> 59. </B> An output signal from the synchronization generator <B> 59 < / B> can be applied <B> to </B> the switch source <B> 60 </B> so as to <B> </B> make the exploration gun and surface gun alternately operative. Exploitation cannon will have its gr <RTI
ID = "0008.0010"> ille <B> 51 </B> positive for a sufficient <B> time </B> to explore the entire surface and to produce the electrostatic charge on the electrode <B> 10. </B> After this, the <B> 51 </B> grid will be polarized <B> at </B> the cutoff, and the <B> 50 </B> grid will be turned positive, so that the surface gun can project electrons <B> through </B> through electrode <B> 10 </B> onto image screen <B> 7. </B>
Returning now to <B> to </B> fig. <B> 9, </B> on <B> y </B> will see schematically represented a part of the tube and the control circuit of another embodiment. In this one, the exploration gun <B> 60 </B> and the surface gun <B> 23 </B> are shown in axial alignment, as shown <B> to </ B > fig. 2.
The collector screen <B> 9 </B> and the image storage screen <B> 10 </B> are arranged in the same manner as described above. However, the metallic rear part <B> 32 </B> of the screen <B> 10 </B> is held negative by a battery <B> 61, </B> and, similarly, the screen <B> 9 </B> is kept negative by a battery <B> 62. </B> The video input signals shown at <B> 63 </B> with the sync pulses 64 are applied by a capacitor <B> 65 at </B> the rear metal electrode <B> 10 </B> and by a capacitor <B> 66 at </B> the electrode <B> 9. </B> Switches <B> 67 </B> and <B> 68 </B> are planned,
so that the signals can be applied <B> to </B> one or both electrodes <B> 9 </B> and <B> 10. </B> The batteries <B> 61 </ B > and <B> 62 </B> are of such value that the electrodes <B> 9 </B> and <B> 10 </B> are normally kept negative enough to prevent electrons from the surface gun <B > 23 </B> reach these electrodes. At the same time, a control grid <B> 69, </B> placed in front of the code <B> 60, </B> is maintained <B> at </B> a positive potential so <B > to </B> allow electrons from the <B> </B> electron <B> 60 </B> gun to strike the insulating coating <B> 33 </B> on the electrode <B> 10 < / B> and extract secondary electrons from it so that they tend <B> to </B> move in a positive direction in accordance with the variations of the image signals <B> 63 </ B> applied <B> to </B> the screen.
The output signals of the video amplifier <B> 70 </B> are applied by a synchronizing signal splitter and a reversing device <B> 72 to </B> the shoe <B> 69. < / B> The separated and reversed signals <B> 73 </B> are of sufficient negative amplitude to bias the gate <B> 69 at </B> the cutoff. At the same time, the synchronization pulses 64 applied with a positive polarity to the electrodes <B> 10 </B> and <B> 9 </B> are of sufficient positive value to increase the effect of the negative polarization batteries. so <B> to </B> thus allow electrons from the surface gun to pass <B> through </B> through the apertures of the screens to the reproduction device.
If desired, the sync pulses can be applied <B> to </B> the cathode of the <B> </B> electron <B> 60 </B> gun instead of <B> to </B> the control grid. In this case, positive pulses will be applied to produce the desired cutoff. The bias potential on the <B> 10 </B> electrode is such that even if the secondary emission occurs, the insulating coating <B> 33 </B> is still actuated in the negative region, so that 'no gate current is obtained. With this device, the modulation can be applied directly to the storage screen instead of being applied <B> to </B> one or the other of the electrodes, as previously described.
It will also be appreciated that due to the potentials used the time constant of the storage screen is not critical as long as it is not too short and the pressure drop of the storage liner occurs.
In fig. <B> 10, </B> we have shown another form of execution which, in practice, has given good results. In this, the scanning cathode 74 is provided with a narrow or green <B> 75 </B> and an additional cathode <B> 76 </B> is mounted in the cathode 74 in the vicinity <B> of </B> this opening. Cathodes 74 and <B> 76 </B> can be heated by the same <B> </B> heating filament.
A third cathode supplying the electrons of the surface gun is shown at <B> 77. </B> The accelerating electrode <B> 78 </B> is provided for cathodes 74 and <B> 76 </B> and another accelerating electrode <B> 79 </B> is planned for all of these <B> </B> electron guns <B>; </B> the collector screen <B> 9 </ B> is preferably maintained <B> at </B> a potential substantially equal <B> to </B> that of the electrode <B> 79. </B> The cathode <B> 76 </B> is kept sufficiently negative with respect to <B> </B> the <B> 77 </B> cathode so that it always overcomes the ejection of more than one secondary elec tron from the <B> 33 coating of < / B> the <B> 10 </B> electrode for each electron arriving on it.
The cathode 74 is kept slightly more negative than the cathode of the surface gun <B> 77, </B> so that it will help <B> to </B> provide a negative charge of the insulating coating <B> 33 . </B> The cathode of the surface gun can be brought to earth potential.
To explain the operating principle of this device we can first consider that the insulating coating <B> 33 </B> is initially charged <B> to </B> a negative potential of a few volts with respect to <B> to the earth. Under these conditions, only the electrons from the <B> 76 </B> cathode can strike the <B> 33. </B> coating. Since the electrons from the <B> 76 </B> cathode strike with a speed sufficient to eject more than one secondary elec tron per primary electron, and given that these secondary electrons will be entrained from the coating towards the collector screen-grid <B> 9,
</B> the coating will begin to charge positively and will continue <B> </B> to do so until it has reached a point substantially equal to the instantaneous potential of ca thode 74. When the potential of the coating reaches that of the cathode 74, electrons of this cathode will arrive on the coating and prevent it from becoming more positive than the instantaneous voltage of this cathode.
However, the potential of cathode 74 is not constant, but it varies with the input video signals applied by capacitor <B> 80 </B> and resistor <B> 81. </B> Thus, when the beam from cathodes 74 and <B> 76 </B> is applied to the screen, the charge figure on the coating will be changed <B> at </B> each scan to correspond to the instantaneous variations, in the video explorations. <B> It </B> will be obvious that the beam current from cathode 74 must be greater than the current which leaves the coating as a result of the bombardment by electrons emanating from the cathode <B > 76, including </B> the current <B> thimble, </B> leak.
This condition will generally be satisfied by arranging for the beam from cathode 74 to be at least as large as that from cathode <B> 76. </B> It will thus be seen that an image charge will be placed on the <B> clothing </B> <B> 33 </B> which will control the circulation of electrons coming from the cathode <B> 77 </B> and going to the utilization circuit <B> 7 </B> in accordance with the image signals. In this case again, the time constant of the <B> 10 </B> electrode is not critical as long as it is not so small that excessive loss occurs. In fig. <B> 11, </B> the <B> </B> electron gun of fig. <B> 10 </B> is shown in more detail.
Cathode 74 is designed as a sleeve having its end provided with an opening <B> 75 </B> and coated with an emitting substance. Cathode <B> 76 </B> is mounted <B> inside </B> the interior of cathode 74 in the vicinity of opening <B> 75 </B> and a common heating filament <B> 82 </B> is designed to heat this set. Preferably a negative voltage of <B> - 30 to <I> - 50 </I> </B> volts is applied <B> to </B> the cathode <B> 76 to </B> from. of the battery <B> 83, </B> and a battery having a negative potential, for example of <B> 1.5 </B> volts, is connected <B> to </B> the cathode 74.
The insulating electrode <B> 78 </B> is in the form of a sleeve shielding the cathode device 74 and <B> 76 </B> and comprising an opening 84 aligned with the opening <B> 75. </B> The surface cathode <B> 77 </B> is mounted <B> inside </B> a shell <B> 85 </B> held sensibly at the earth potential while the anode <B> 79 </B> can be maintained <B> at </B> a positive potential of <B> 100 to 300 </B> volts.
To prevent the interaction between the beams (felectrons is over cathodes 74 and <B> 76, </B> a sleeve extension <B> 86 </B> may be provided, extending from the anode <B > 78 </B> at the outer edge of the surface cathode <B> 77. </B> It is obvious that in the operations described the surface electrons never reach but the insulating coating on the control grid d 'storage because, under all operating conditions, the coating of this grid is maintained <B> at </B> a negative potential.