[0001] La présente invention concerne un multiplicateur d'électrons à galette de microcanaux
et l'application dudit multiplicateur aux dispositifs détecteurs de radiations ou
de particules.
[0002] Lorsqu'on introduit une galette de microcanaux dans un dispositif détecteur de radiations
ou de particules, l'on se heurte à un certain nombre de difficultés. Ces difficultés
apparaissent quand on prend par exemple en considération un tube intensificateur d'image.
Un tel tube comprend généralement à l'intérieur d'une enceinte étanche au vide fermée
au moyen de fenêtres transparentes à la lumière et parallèlement à ces fenêtres une
photocathode, une galette de microcanaux et un écran fluorescent, des potentiels électriques
adéquats étant appliqués à ces différentes électrodes, la focalisation de l'image
étant du type de proximité. Un problème à résoudre concerne l'uniformité de la distance
interélectrodes de manière que la résolution spatiale de l'image amplifiée soit elle-même
uniforme dans le champ. Ce problème est d'autant plus difficile à résoudre que les
distances interélectrodes sont faibles, typiquement de quelques dizièmes de mm entre
face d'entrée de galette et photocathode et 1,5 mm entre face de sortie de galette
et écran. Si l'on parvient assez facilement à résoudre ce genre de difficulté lorsque
le diamètre du tube, donc celui de la galette, est moyen, 2 à 3 cm par exemple, il
est beaucoup plus ardu d'y parvenir lorsque le diamètre désiré est beaucoup plus grand,
par exemple de l'ordre de 4 à 6 cm. Il est alors difficile, de par l'art antérieur,
d'obtenir une galette de microcanaux de ces diamètres qui, après préparation et traitements
thermiques qu'elle doit supporter dans le bâti de pompage du tube, ne présente pas
de déformations. Ces déformations ne permettent pas de maintenir une uniformité d'écartement
entre faces de galette et électrodes en regard et donc, aussi, de résolution spatiale
sur toute l'étendue du champ.
[0003] Un autre problème à résoudre concerne l'alimentation en potentiel électrique des
faces métallisées de la galette. Les potentiels électriques, selon l'art antérieur,
sont généralement appliqués sur chaque face de la galette à l'aide de pièces métalliques
annulaires prenant appui sur la périphérie de la galette et formant ressort. L'utilisation
de tels ressorts présente l'inconvénient que la pression qu'ils exercent sur la galette
est difficile à doser si bien qu'il en résulte souvent au cours du montage, pour la
galette, des rayures dans le verre au point de contact avec le métal ou encore des
risques de félures ou de bris avec pour conséquence l'apparition de points d'amorçage
électrique. De plus, ce genre de contact interdit l'utilisation de tout dispositif
dans lequel la galette serait intégrée et qui devraient fonctionner en présence de
vibrations sévères. A la suite de ces vibrations il y aurait glissement de la galette
sur ses contacts avec abrasion des métallisations et du verre avec les mêmes conséquences
que celles citêes précédemment. Par ailleurs, la distance interélectrode se trouverait
devoir varier dans le temps de même donc que la résolution spatiale.
[0004] Le problème décrit ci-dessus apparaît aussi dans un tube à conversion de balayage
ayant un support d'électrode cible. Un tel tube est connu du brevet US 3 254 250 et
comprend une enveloppe ayant une partie tubulaire, une électrode de type plan positionnée
à l'intérieur de la partie tubulaire et perpendiculaire à l'axe de la partie tubulaire.
L'électrode est maintenue dans la partie tubulaire au moyen d'une partie annulaire
en matériau isolant, par exemple en céramique. Pour fournir le potentiel électrique
à l'électrode, des plots conducteurs électriquement fixés au support s'étendent à
travers la partie tubulaire et dans des dépressions faites dans la partie annulaire
pour supporter celle-ci et l'électrode à l'intérieur de l'enveloppe. Un revêtement
conducteur électriquement est fourni sur la partie annulaire et est en contact avec
l'électrode, et au moins un des plots du support pour effectuer un contact électrique
avec l'extérieur de l'enveloppe. Ce type de contact électrique n'est pas très adapté
dans le cas d'un tube à conversion de balayage qui devrait opérer en présence de fortes
vibrations. La conséquence de telles vibrations serait un glissement de l'électrode
sur son contact avec le support céramique revêtu, d'où abrasion du revêtement et en
conséquence la fourniture du potentiel électrique serait fortement perturbée.
[0005] L'un des buts de l'invention est d'apporter une solution aux problèmes évoqués précédemment
lors de l'utilisation et la mise en oeuvre d'une galette de microcanaux. Notamment
l'un des buts de l'invention est d'étendre l'utilisation des galettes de microcanaux
à celles de grand diamètre par exemple de l'ordre de 4 à 6 cm en leur conférant la
planéité nécessaire à l'obtention d'une grande uniformité de résolution spatiale et
par ailleurs de prévoir qu'elles puissent fonctionner en présence de vibrations sévères
des dispositifs dans lesquels elles sont incorporées.
[0006] Un autre but de l'invention est de facilité l'emploi des galettes de microcanaux.
L'utilisateur se trouve généralement, après s'être procuré une galette de microcanaux,
confronté aux difficultés de sa mise en oeuvre et de son montage dans le dispositif
où elle doit être incorporée. Selon l'invention, il est proposé que la galette soit
fournie à l'utilisateur, solidaire des moyens facilitant lors de son incorporation
dans ledit dispositif sa fixation et l'application des potentiels électriques sur
ses faces, ces moyens étant tels qu'ils permettent l'utilisateur de la galette en
présence de vibrations.
[0007] Selon l'invention un multiplicateur d'électrons du genre comportant une galette de
microcanaux à émission secondaire électronique et des moyens d'application des potentiels
électriques sur chacune des faces de ladite galette, est remarquable en ce que ladite
galette de microcanaux est scellée à un cadre métallique entourant ladite galette,
ledit cadre métallique étant constitué de deux pièces circulaires en forme d'anneaux
placées de part et d'autre de la galette, et fixées l'une sur l'autre selon une surface
plane parallèle à la galette, lesdites pièces enserrant par leurs bords intérieurs
la galette de microcanaux selon son pourtour, la métallisation sur l'une des faces
ayant un diamètre supérieur à celui du bord interne de ces pièces afin de faire contact
avec le cadre métallique, la métallisation sur l'autre face ayant un diamètre inférieur
à celui du bord interne de ces pièces et étant sur son pourtour munie de pattes rentrant
à l'intérieur d'encoches faites dans la pièce du cadre métallique située du côté de
ladite autre face, des plots métalliques de contact étant placés sur le cadre au voisinage
de ces pattes, des fils métalliques connectant électriquement lesdits plots de contact
avec lesdites pattes.
[0008] L'invention s'étend à l'incorporation de ce multiplicateur dans un dispositif détecteur
de radiations ou de particules remarquable en ce que le dispositif comprend un corps
cylindrique isolant traversé latéralement pour l'alimentation en potentiel électrique
des faces de galette par des tiges de métal, ces tiges étant réparties régulièrement
autour du cylindre sensiblement selon un plan de section, certaines de ces tiges étant
soudées rigidement audit cadre métallique sur son pourtour, les autres étant reliées
par soudure à un conducteur lui-même relié par soudure à un des plots métalliques.
[0009] L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description suivante d'un mode de
réalisation donné à titre d'exemple, ladite description étant accompagnée de dessins
qui représentent:
figure 1 : une vue en coupe transversale selon le diamètre AB de la figure 2 d'un
tube intensificateur d'image incorporant un multiplicateur d'électrons selon l'invention.
figure 2: une vue de dessous du côté sortie de galette de ce tube intensificateur
d'image.
[0010] Sur la figure 1, la partie strictement multiplicateur est entourée de la ligne irrégulière
11.
[0011] Sur la figure 2, ce multiplicateur est limité par le cercle 33.
[0012] Ce multiplicateur d'électrons est constitué de la galette à microcanaux à émission
secondaire électronique 12 munie du côté entrée des radiations ou particules de la
métallisation 13 du côté sortie de la métallisation 14. Cette galette est par exemple
circulaire. Sur la figure 2, le cercle 31 représente le contour externe de la galette
et en même temps, bien que ce ne soit pas chose obligée par l'invention, le contour
externe de la métallisation 13 de la face d'entrée de la galette. Le cercle 32 représente
la limite externe de la métallisation 14 de sortie de la galette. S'y ajoutent les
pattes telles que la 15 dont il sera parlé ultérieurement. Les pièces métalliques
constituant le cadre métallique sont les pièces 16 et 17 circulaires. Sur la figure
2, les cercles qui limitent la pièce 16 sont les cercles 33 et 34. Les cercles qui
limitent la pièce 17 sont les cercles 34 et 35. Ces pièces sont appliquées l'une sur
l'autre selon leur partie plane 18. Les pièces 16 et 17 sont maintenues en contact
à l'aide d'un certain nombre de vis telle que 2. La pièce 16 présente sur son bord
périphérique interne une encoche en forme de L 20 dans laquelle vient se placer la
galette 12. Dans les pièces 16 et 17 existent des rainures, respectivement 21 et 22
où se trouve placé le joint de soudure, par exemple un joint à l'indium. Préalablement
à la soudure les surfaces à sceller sont recouvertes des sous couches métalliques
classiques (Ni Cr, Ni, Au) d'accorchage et mouillage. Le diamètre du cercle 31 de
la métallisation 13 de la face d'entrée de la galette étant supérieur à celui du cercle
34, la pièce 16 se trouve être directement en contact avec cette métallisation. Cette
pièce 16 présente une équerre circulaire 23 sur laquelle peut être pris un contact
rigide comme il est expliqué ultérieurement. La prise de contact sur la métallisation
14 de sortie de galette s'effectue à l'aide des pattes telles que la 15 qui se trouve
placée dans l'échancrure 24 (partie non hachurée sur la figure 1) pratiquée dans la
pièce 17. Cette échancrure permet de relier d'une façon isolée électriquement la patte
telle que 15 à un plot relais 25 fixé sur la pièce 17 et isolé de celui-ci. Ce plot
est avantageusement constitué d'un bloc de verre isolant 26 surmonté d'un bloc de
métal 27 fixé à la pièce 17 par exemple par thermocompression après interposition
d'une bande de métal tel l'aluminium, entre, d'une part, la pièce 17 et le bloc 26,
à savoir la bande 28, et, d'autre part, le bloc 26 et le bloc 27 à savoir la bande
29. La liaison électrique entre patte telle que 15 et plot tel que 25 s'effectue avantageusement
à l'aide d'un ou plusieurs fils métalliques de faible section tel que 30, par exemple
de fils d'or de diamètre 30 Ilm, fixés par exemple parthermo- compression, d'une part
sur la patte 15 et d'autre part sur le bloc métallique 27. Selon le même diamètre
que la patte, la pièce 16 présente l'échancrure 36 (partie non hachurée sur la figure
1). Cette échancrure permet de prolonger la liaison électrique avec la métallisation
de sortie de galette vers l'extérieur du multiplicateur sans risque d'un court-circuit
avec la métallisation d'entrée. La prolongation s'effectue à l'aide du conducteur
tel que 10. Le matériau des pièces 16 et 17 est choisi parmi ceux dont le coefficient
de dilatation linéaire est proche de celui du verre de galette de manière que lors
de l'opération de soudure et des traitements thermiques ultérieurs, la galette ne
se déforme pas. Le matériau utilisé lors d'essais a été par exemple un alliage de
ferronickel de pourcentage fer et nickel en poids respectivement 52 et 48. Il va de
soi que d'autres matériaux peuvent être utilisés. De manière à dissiper toute tension
mécanique dans le métal, celui-ci à subi avant son utilisation un recuit de plusieurs
heures (800°C) en atmosphère réductrice puis un refroidissement très lent.
[0013] Les figures 1 et 2 montrent l'intégration d'un tel multiplicateur à l'intérieur du
tube photoélectri- que du genre intensificateur d'image. La fenêtre d'entrée est représentée
sous le repère 41. La photocathode est déposée sur la face 42. La fenêtre de sortie,
par exemple sous forme de fibres optiques, porte le repère 43. L'écran est déposé
sur la face 44 de cette fenêtre de sortie. Selon 45 est représenté le corps de tube
en forme de cylindre tronqué, le matériau constitutif de ce corps étant isolant en
verre ou céramique par exemple. Sur la figure 2, ce corps de tube apparaît selon les
cercles 46 et 47. Le multiplicateur décrit précédemment et incorporé dans ce tube
est fixé rigidement dans ce tube par l'intermédiaire du corps de tube 45. Cette fixation
rigide s'effectue au moyen d'un certain nombre de tiges métalliques telles que 48
soudées normalement à l'équerre circulaire 23 et réparties sur le pourtour du corps
de tube. Sur la figure 2, ces tiges sont au nombre de trois, à savoir 48, 49, 50.
Ces tiges traversent normalement le corps du tube et y sont soudées. Elles permettent
d'appliquer de l'extérieur le potentiel électrique adéquat sur la face d'entrée de
galette. D'autres tiges 51, 52, 53, également soudées au corps du tube, existent à
l'opposé de respectivement 48, 49, 50. ces tiges sont reliées aux plots respectivement
25, 54, 55 par l'intermédiaire des conducteurs respectivement 10, 9, 8 et permettent
l'alimentation en potentiel électrique de la face de sortie de la galette.
[0014] Il va de soi que ce multiplicateur peut être intégré dans tout autre dispositif détecteur
de radiations ou particules, sa fixation dans ce dispositif s'effectuant de la même
manière dans le corps de celui-ci.
1. Multiplicateur d'électrons du genre comportant une galette de microcanaux à émission
secondaire électronique, une face d'entrée et une face de sortie métallisées de la
galette de microcanaux, caractérisé en ce que ladite galette de microcanaux est scellée
à un cadre métallique entourant ladite galette, ledit cadre métallique étant constitué
de deux pièces circulaires en forme d'anneaux placées de part et d'autre de la galette,
et fixées l'une sur l'autre selon une surface plane parallèle à la galette, lesdites
pièces enserrant par leurs bords intérieurs la galette de microcanaux selon son pourtour,
la métallisation sur l'une des faces ayant un diamètre supérieur à celui du bord interne
de ces pièces afin de faire contact avec le cadre métallique, la métallisation sur
l'autre face ayant un diamètre inférieur à celui du bord interne de ces pièces et
étant sur son pourtour munie de pattes rentrant à l'intérieur d'encoches faites dans
la pièce du cadre métallique située du côté de ladite autre face, des plots métalliques
de contact étant placés sur le cadre au voisinage de ces pattes, des fils métalliques
connectant électriquement lesdits plots de contact avec lesdites pattes.
2. Dispositif détecteur de radiations ou de particules incorporant un multiplicateur
d'êlectrons selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif comprend
un corps cylindrique isolant traversé latéralement pour l'alimentation en potentiel
électrique des faces des galettes par des tiges de métal, ces tiges étant réparties
régulièrement autour du cylindre sensiblement selon un plan de section, certaines
de ces tiges étant soudées rigidement audit cadre métallique sur son pourtour, les
autres étant reliées par soudure à un conducteur lui-même relié par soudure à un des
plots métalliques.
3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est un tube intensificateur
d'image comportant une fenêtre d'entrée support de photocathode, une fenêtre de sortie
support d'écran, le multiplicateur étant intercalé entre photocathode et écran.
1. Elektronenvervielfacher vom Typ mit einer Mikrokanalplatte zum Emittieren sekundärer
Elektronen, mit einer metallisierten Eintrittsfläche und einer metallisierten Austrittsfläche
der Mikrokanalplatte, dadurch gekennzeichnet dass die Mikrokanalplatte mit einem die
Platte umgebenden Metallrahmen verschweisst ist, der aus zwei kreisförmigen Elementen
in Form von an beiden Seiten der Platte angeordneten Ringen besteht, die mit einer
parallel zur Platte verlaufenden, ebenen Fläche aufeinander befestigt sind, wobei
die Elemente mit ihren Innenrändern den äusseren Umfang der Mikrokanalplatte einschliessen,
wobei die Metallisierung auf einer der Flächen einen grösseren Durchmesser hat als
den des Innenrandes dieser Elemente, um den Metallrahmen zu kontaktieren, wobei die
Metallisierung auf der anderen Fläche einen kleineren Durchmesser als den des Innenrandes
dieser Elemente hat und an ihrem Umfang mit Vorsprüngen versehen ist, die in Aussparungen
greifen, die im Element des Metallrahmens an der Seite der anderen Fläche angebracht
sind, wobei Metallklötzchen auf dem Rahmen in der Nähe dieser Vorsprünge angebracht
sind und Metalldrähte diese Kontaktklötzchen mit den Vorsprüngen elektrisch verbinden.
2. Strahlungs- oder Partikeldetektor mit einem Elektronenvervielfacher nach Anspruch
1, dadurch gekennzeichnet, dass der Detektor einen seitlich durchquerten, isolierenden,
zylindrischen Körper zur Versorgung von Flächen der Platten mit elektrischer Energie
über Metallstreifen enthält, die im wesentlichen entsprechend einer Schnittfläche
in regelmässigen Abständen voneinander auf dem Zylinder angebracht sind, wobei bestimmte
Streifen auf dem Umfang mit dem Metallrahmen fest verschweisst und die anderen durch
Verschweissen an einem Leiter befestigt sind, der selbst durch Verschweissen mit einem
der Metallklötzchen verbunden ist.
3. Detektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass er eine Bildverstärkerröhre
ist, die ein die Fotokathode tragendes Eintrittsfenster sowie ein den Schirm tragendes
Austrittsfenster enthält, wobei der Vervielfacher zwischen Fotokathode und Schirm
angeordnet ist.
1. An electron multiplier of the type comprising a microchannel plate having secondary
electron emission, a metallized input face and a metallized output face, characterized
in that said channel plate is fitted in a metallic frame surrounding the said plate,
the metallic frame consisting of two circular, ring-shaped parts which are located
on both sides of the plate, and which are fixed on top of each other along a plane
parallel to the plate, the parts surrounding with their inner edges the microchannel
plate along its circumference, the metallization on one of the faces having a diameter
which exceeds that of the inner edge of the said parts, so as to contact the metallic
frame, the metallization on the other face having a diameter which is smaller than
that of the inner edge of the said parts, said metallization being provided at its
periphery with pads which engage in the interior of slots formed in the part of the
metallic frame which is situated on the side of the other face, metal contact pins
being positioned on the frame, next to the said pads, metal wires being used to establish
the electric connection between the said pins and the said pads.
2. A radiation or particle detector device comprising an electron multiplier as claimed
in Claim 1, characterized in that the device comprises an insulating cylindrical member
traversed laterally by metal rods for the supply of electrical potential of the faces
of the plates, said rods being uniformly distributed around the cylinder, substantially
along a sectional plane, some of said rods being rigidly soldered to the periphery
of said metallic frame, the others being soldered to a conductor which in its turn
is soldered to one of the metal pins.
3. A device as claimed in Claim 2, characterized in that it is an image intensifier
tube comprising an input window supporting a photocathode, an output window supporting
a screen, the multiplier being provided between the photocathode and the screen.