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Ris
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Physical
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2 mm
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de 2 mm
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Molecule
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aluminium oxide
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protec
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Polymer
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Silicone
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Generic
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metal
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Publication
_________________________________________________________________
Number FR2515424A1
Family ID 29320019
Probable Assignee Philips Corp
Publication Year 1983
Title
_________________________________________________________________
FR Title TUBE A RAYONS CATHODIQUES PRESENTANT UNE BOITE AU MOINS
PARTIELLEMENT METALLIQUE ET UNE ELECTRODE SOUMISE A HAUTE TENSION PAR
RAPPORT A LADITE BOITE
Abstract
_________________________________________________________________
DANS UN TUBE A RAYONS CATHODIQUES PRESENTANT UNE BOITE METALLIQUE 1 ET
UNE ELECTRODE 3 SOUMISE A HAUTE TENSION POSITIVE, QUI EST FIXEE SUR
UNE PARTIE D'ISOLATEUR CERAMIQUE, EST PREVUE UNE PARTIE D'ISOLATEUR
CONIQUE 7 ENTOUREE D'UNE PARTIE DE PAROI, DONT AU MOINS LA SURFACE
INTERIEURE EST ISOLANTE. DANS UNE OUVERTURE 6 DE LA PARTIE DE PAROI
EST INSEREE UNE DOUILLE PROTECTRICE 9 ASSURANT LE BLINDAGE DE
L'ENDROIT DE FIXATION DE LA PARTIE D'ISOLATEUR 7 ET DE L'ELECTRODE.
Description
_________________________________________________________________
"Tube a rayons cathodiques presentant une botte au moins partiellement
metallique et une electrode soumise a haute tension par rapport a
ladite botte " L'invention concerne un tube a rayons cathodiques
presentant une boite au moins partiellement metallique et une
electrode soumise a une haute tension positive par rapport a ladite
boite, situee sur un
isolateur en ceramique, la zone de fixation etant entouree d'une
douil-
le protectrice soumise au potentiel d'electrodes.
Un tel tube a rayons cathodiques est connu du brevet britan-
nique 1,272,498, la boite etant en metal et reliee par l'intermediaire
d'un isolateur (sous forme d'un cone obtus) a une anode.
Le tube a rayons cathodiques connu presente le desavantage que les
electrons risquent d'etre emis par emission de champ a partir de la
botte metallique et d'atteindre l'anode suivant la surface de
l'isolateur Apres avoir parcouru un trajet determine, un tel electron
presente suffisamment d'energie pour degager d'autres electrons qui, a
leur tour, degagent des electrons etc, de facon a former une avalan-
che d'electrons, qui se produit suivant la surfaie de l'isolateur et
qui provoque une perturbation notable et, dans certaines conditions,
egalement la formation de gaz, voire le claquage de l'isolateur.
Cet inconvenient est evite dans un tube a rayons cathodiques selon la
demande de brevet allemand N 25 06 841 L'anode et la botte metallique
sont reliees entre elles par l'intermediaire d'un isolateur, qui
presente une enceinte sous forme d'un cone obtus qui s'agrandit dans
la direction de la cathode Dans le cas d'un isolateur presentant une
telle forme, un electron rencontre un champ electrique sur
pratiquement
toute la surface de l'isolateur, champ electrique qui provoque
l'accele-
ration de l'electron a partir de l'isolateur, c'est-a-dire par
l'inter-
mediaire d'un vide, vers l'anode, de facon a eviter, dans une forte
me-
sure, des decharges sur la surface de l'isolateur.
Toutefois, le tube a rayons cathodiques connu presente le de-
savantage que, etant donne la constante dielectrique relativement ele-
vee (environ 10) de l'isolateur ceramique, le champ electrique se con-
centre essentiellement dans l'enceinte entre l'anode et la surface
2 515424
opposee a l'anode de l'isolateur De ce fait, dans la region dans la-
quelle l'anode est connectee a l'isolateur ceramique, il se produit
des
intensifications tres elevees sur la surface de l'isolateur, qui ris-
quent de provoquer le claquage et d'autres perturbations.
Il en est de mame dans le cas de tubes a rayons cathodiques a anodes
rotatives, comme ceux decrits dans le brevet allemand 24 55 974
o un axe supportant le disque d'anode est relie rigidement a un isola-
teur thermique qui, a son tour, est relie a un rotor.
L'invention vise a fournir un tube a rayons cathodiques du genre
mentionne dans le preambule dans lequel le risque de formation
d'avalanche d'electrons sur la surface de l'isolateur est evite dans
une
forte mesure et l'intensite de champ sur la surface d'isolateur est
re-
duite Conformement a l'invention, ce but est atteint du fait qu'une
partie de paroi entourant la partie d'isolateur et reliee a ladite
par-
tie d'isolateur et a la partie metallique est munie d'une surface
inte-
rieure isolante et que la douille protectrice est inseree dans
l'ouver-
ture de la partie de paroi opposee a l'electrode sans entrer en
contact
avec ladite partie de paroi.
Conformement a l'invention, le potentiel electrique est
essentiellement reduit sur la surface d'isolateur de la partie
ceramique dans la region comprise entre l'extremite de la douille
protectrice et l'endroit de connexion avec cette partie de paroi et
notamment d'une facon pratiquement uniforme La distance d dans la
direction de l'axe du tube a rayons cathodiques entre l'extremite de
la douille protectrice et l'endroit de connexion ne doit pas etre trop
petite Elle doit satisfaire a la condition d 7 c U, U etant la tension
de fonctionnement maximale et c une constante presentant la valeur 0,1
mm/k V Afin d'obtenir une charge d'intensification aussi petite que
possible de la partie d'isolateur ceramique, la douille protectrice,
d'une facon generale une partie metallique cylindrique, ne devrait
recouvrir electriquement l'endroit de fixation de l'electrode que dans
la mesure ou celui-ci s'etend sur l'isolateur, ce qui est necessaire
pour la protection Le bord de la partie de paroi oppose a l'electrode
soumise a haute tension doit s'etendre sur au moins une distance
telle, que l'extremite inferieure de la douille protectrice-recouvrant
l'endroit de fixation de l'electrode sur la partie d'isolateur soit
inseree dans l'ouverture de la partie de paroi, cas dans lequel la
pratique a
deja revele que 2 mm suffisent a cet effet.
Sur la partie d'isolateur en ceramique, un electron arrivant
trouverait partout un champ electrique qui accelere l'electron sur la
surface d'isolateur vers l'electrode, ce qui peut aboutir, selon le
brevet allemand 25 06 841, a des perturbations du tube, mais cela
n'arrive pas du fait que cette partie de l'isolateur ceramique est
entouree de la partie de paroi de la surface interieure isolante de
laquelle pratiquement pas d'electrons ne peuvent etre emis par
emission de champ Ainsi, une conduction metallique ne peut pas etre
presente sur
la surface interieure de la partie de paroi.
La partie de paroi peut etre un corps d'isolateur separe, qui peut
etre contacte par le materiau dont est realisee la partie d'isolateur
La solution devient particulierement simple lorsque la partie de paroi
est formee par une anode metallique, dans le cas le plus avantageux
par l'ampoule metallique du tube a rayons cathodiques elle-meme qui
est munie, dans cette region, d'une couche empechant l'emission de
champ ou d'une couche de recouvrement par projection de silicone
Toutefois, la partie de paroi et la partie d'isolateur peuvent
egalement etre constituees par un seul corps d'isolateur, qui est muni
d'un enfoncement annulaire concentrique Dans ce cas, il est
particulierement avantageux lorsque la partie interieure entouree de
l'enfoncement et supportant l'electrode soumise a haute tension
depasse la partie extreme entourant l'enfoncement, de sorte que
celle-ci peut etre traitee et la fixation de l'electrode est
simplifiee.
La description ci-apres, en se referant aux dessins annexes,
le tout donne a titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre
comment l'invention peut etre realisee.
Sur la figure 1, le chiffre 1 designe l'ampoule tubulaire metallique
d'un tube a rayons cathodiques presentant une anode fixe, la cathode 2
etant reliee d'une facon non indiquee en detail a l'ampoule metallique
1 L'anode fixe 3 est reliee par l'intermediaire de l'anode de fixation
5 a un corps d'isolateur 4 qui, a son tour, est relie a l'ampoule
metallique 1 Le corps isolateur a symetrie de revolution 4 presente un
enfoncement annulaire, une rainure, un creux 6 ou autre chose de ce
genre, qui entoure la partie d'isolateur 7 et qui est enferme par une
partie de paroi exterieure 8 du corps d'isolateur La surface terminale
et la partie interieure d'isolateur 7 opposees a l'anode 3 depassent
la face terminale de la partie de paroi 8 Il en resulte l'avantage que
dans cette region, la partie d'isolateur peut facilement etre traitee
et l'anode 3 peut etre fixee simplement a l'aide
de l'anneau 5.
Une douille protectrice cylindrique 9 reliee mecaniquement et
electriquement a l'anode 3 entoure l'anode de fixation 5 et la depasse
dans la direction de l'enfoncement 6, de sorte que l'endroit de conne-
xion, qui est autrement effectif vers l'exterieur (par rapport a l'am-
poule metallique 1) entre l'anode 5 et le bord superieur de la partie
d'isolateur 7, est electriquement blinde dans une forte mesure Ce qui
importe c'est que la douille protectrice, dont le diametre interieur
est superieur de 2 mm au diametre exterieur de l'anode 5
respectivement de la partie d'isolateur 7, entre dans cette region
dans l'ouverture de la
partie de paroi 8, c'est-a-dire le bord inferieur de la douille
protec-
trice 9 doit etre situe dans un plan coupant la partie de paroi 8 En
pratique, une entree d'environ 2 mm suffit a cet effet La douille pro-
tectrice 9 peut entrer plus profondement dans l'enfoncement 6, et la
distance d comprise entre le fond de l'enfoncement 6 et le bord inte-
rieur de la douille protectrice ne doit pas devenir inferieur a la va-
leur d = c U, U etant la tension maximale du tube et c une constante,
dont la valeur est d'environ 0,1 mm/k V.
Sur l'isolateur 7 et dans ce dernier se produit une reparti-
tion de potentiel pratiquement uniforme, ce qui assure que l'intensite
de champ dans et sur la partie d'isolateur 7 n'atteint pas des valeurs
inadmissibles L'intensite de champ la plus elevee se produit dans le
vide dans la proximite du bord inferieur de la douille protectrice 9,
ce
qui n'influe pas desavantageusement sur le comportement de fonctionne-
ment du dispositif d'isolateur Lorsque les electrons atteignent la
par-
tie d'isolateur 7, ils y trouveraient une repartition de champ provo-
quant une acceleration des electrons sur la surface d'isolateur vers
l'anode 3 Ainsi, lors du fonctionnement, il ne se produit pas de per-
turbations du fait que la partie d'isolateur 7 est entouree de la
partie de paroi 8, dont ne sont emis guere d'electrons, de sorte qu'il
ne se produit pas le bombardement d'electrons inevitable pendant le
degagement
de decharge.
Pour l'amenee de la haute tension positive vers l'anode 3, une
ouverture 10, qui est conique vers l'exterieur, est menagee dans le
corps d'isolateur 4 et permet l'introduction d'une fiche a haute ten-
sion.
Le corps d'isolateur 4 est constitue par une substance cerami-
que appropriee, de preference une ceramique a base d'aluminium oxide.
Toutefois, lors de la realisation d'un corps d'isolateur ainsi forme,
realisation qui requiert un chauffage a au moins 1500 C, il peut se
pro-
duire, dans des cas defavorables, des tensions thermiques provoquant
l'eclatement de la partie de paroi 8 du corps d'isolateur 4 Pour
l'evi-
ter, il faut prendre des dispositions, ce qui rencherit la realisation
du corps d'isolateur La figure 2 represente ainsi une forme de
realisa-
tion dans laquelle la partie d'isolateur 7 et la partie de paroi 8
sont
formees par des isolateurs separes, qui peuvent egalement etre consti-
tues par une substance ceramique a base d'aluminium oxide La partie de
paroi 8, qui est sous forme d'un cylindre, est fixee sur l'ampoule
metallique 1 de la facon requise, par exemple par soudage, et sur
l'ex-
tremite interieure a l'aide d'un anneau 11 qui, lui-meme, est fixe a
la face exterieure d'une piece de raccordement annulaire 12 presentant
une section en U, l'ouverture etant en bas, dont la surface interieure
est
reliee a la partie d'isolateur 7, de facon a former un raccordement
sta-
ble metallique entre la partie de paroi 8 et la partie d'isolateur 7.
L'avantage de cette forme de realisation par rapport a celle selon la
figure 1, a savoir que la realisation des corps d'isolateur separes 7
et 8 evite des difficultes de production, est compense par
l'inconvenient de devoir appliquer des elements de fixation
additionnels 11 et 12, qui
relient la partie de paroi 8 et la partie d'isolateur 7 entre elles.
Une forme de realisation particulierement simple est represen-
tee sur la figure 3 La partie de paroi 8 comprend une partie annulaire
metallique qui, dans ce cas, constitue une partie de l'ampoule
metalli-
que 1, dont la surface interieure est munie d'une couche en verre 8,
comme il a ete indique par les traits interrompus La face inferieure
de
la partie metallique et de l'ampoule metallique presente un
retrecisse-
ment en forme de col 13, qui est relie a la partie d'isolateur 7 par
l'intermediaire de la piece de raccordement annulaire 12 Dans la
region inferieure, la partie d'isolateur 7 presente egalement un
retrecissement de sorte aue la Diece de raccordement 12 qui est en
metal, se situe dans une region qui est largement exempte de champ,
gra-
ce au bord saillant 14, ce qui evite le degagement d'electrodes par
emission de champ a partir de la partie metallique 12.
Au lieu de la couche en verre 8, une couche realisee par pro-
jection et cuisson d'une projection de silicone peut etre utilisee a
cet effet De plus, d'autres couches sont possibles Ce qui importe
c'est
que cette couche ne presente pas de connexions metalliques mais
unique-
ment des proprietes semiconductrices ou isolantes et ne se detache pas
de la partie metallique pendant le fonctionnement du tube a rayons ca-
thodiques.
La figure 4 represente une forme de realisation dans laquelle la
partie metallique 21 par rapport a laquelle l'electrode est soumise a
une haute tension positive, n'est pas l'ampoule metallique du tube a
rayons cathodiques, mais le rotor d'un tube a rayons cathodiques a
anode rotative ou une partie qui lui est reliee, qui est egalement
portee a rotation pendant le fonctionnement du tube a rayons
cathodiques a anode rotative L'electrode est constituee par le disque
d'anode ou par l'axe
23, qui lui est relie d'une facon mecaniquement ou electriquement con-
ductrice et qui est fixe sur la partie d'isolateur 7 a l'aide de l'an-
neau 5 La partie metallique 21 est reliee a un disque 15 qui,
lui-meme,
est dispose de facon a pouvoir tourner a l'aide d'un palier 16 par
rap-
port a l'ampoule du tube a rayons cathodiques non representee en
detail sur le dessin Il y a lieu de noter qu'un tube a rayons
cathodiques a anode rotative, dont l'axe anodique est relie a un
isolateur entraine, est connu du brevet allemand 24 55 974 Toutefois,
la forme du corps d'isolateur est nouvelle et correspond a la forme du
corps d'isolateur selon la figure 1, l'ouverture destinee a la fiche a
haute tension n'etant pas menagee du fait que la haute tension du
disque anodique peut etre amenee par l'intermediaire de l'extremite
opposee de l'axe, comme
il est connu du brevet allemand 24 55 974.
Dans cette forme de realisation massive, il est avantageux de
realiser un enfoncement central 17 sur l'extremite superieure de la
par-
tie d'isolateur 7, enfoncement dont la surface interieure est
metallisee et dont le fond se situe dans la region du bord inferieur
de la douille
protectrice ou au-dessous de cette derniere En l'absence de cet enfon-
cement dont la metallisation est soumise au potentiel anodique, des
plans equipotentiels s'etendraient autour de l'extremite inferieure
de la douille protectrice 9 et de l'anneau de fixation 5 vers
l'extremi-
te superieure de la partie d'isolateur 7, cas dans lequel de grandes
intensites de champ risqueraient de se produire dans l'isolateur dans
la
proximite de l'extremite inferieure de l'anneau de fixation 5 L'enfon-
cement 17 necessite des variations de potentiel o les plans equipoten-
tiels n'enferment que la partie inferieure de l'enfoncement, de facon
a
reduire l'intensite de champ dans ladite region critique.
15424
Claims
_________________________________________________________________
REVENDICATIONS
1 Tube a rayons cathodiques presentant une boite au moins
partiellement metallique et une electrode soumise a une haute tension
positive par rapport a ladite botte, situee sur un isolateur en
ceramique, la zone de fixation etant entouree d'une douille
protectrice soumise au potentiel des electrodes, caracterise en ce
qu'une partie de paroi ( 8) presentant une face interieure isolante
est appliquee autour de l'isolateur ( 7) et lui est reliee ainsi qu'a
la partie metallique de la boite ( 1) et qu'une douille protectrice (
9) est inseree dans une ouverture ( 6) de la partie de paroi opposee a
l'electrode ( 3) sans entrer en contact avec ladite partie de paroi.
2 Tube a rayons cathodiques selon la revendication 1, caracterise en
ce qu'une partie de paroi ( 8) et une partie d'isolateur ( 7)
constituent un corps d'isolateur coherent ( 4), dans lequel est
menagee une enceinte cylindrique ( 6), au centre de laquelle est
prevue la partie d'isolateur et qui est enfermee par la partie de
paroi ( 8). 3 Tube a rayons cathodiques selon la revendication 1,
caracterise en ce que la partie de paroi ( 8) est constituee par une
partie metallique sur une surface interieure de laquelle est appliquee
une couche ( 8) susceptible de supprimer l'emission de champ.
4 Tube a rayons cathodiques selon la revendication 1, caracterise en
ce qu'une partie d'isolateur ( 7) et une partie de paroi
constituent chacune un corps d'isolateur.
Tube a rayons-cathodiques selon l'une des revendications
precedentes et notamment la revendication 2, caracterise en ce qu'une
partie d'isolateur servant a la fixation de l'electrode ( 3, 23)
depasse
la partie de paroi ( 8).
6 Dispositif selon l'une des revendications precedentes, dans
lequel la partie metallique constitue la boite metallique, caracterise
en ce qu'une partie d'isolateur ( 7) sur la face situee a l'oppose de
l'electrode ( 3) presente une ouverture ( 10) destinee a une fiche a
haute tension.
2 515424
7 Tube a rayons cathodiques selon l'une des revendications pre-
cedentes, caracterise en ce que dans la partie d'isolateur est menagee
une ouverture ( 17), qui est ouverte dans la direction de l'electrode
( 23) et dont la surface est munie d'une couche conductrice soumise a
un
potentiel d'electrode ( 8).
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