Dispositif de contact pour photo-cathode de tubes photoélectriques et procédé de fabrication

Abstract

 Dispositif de contact (10) pour photocathode (11) de tubes photoélectriques réalisé par dépôt métallique sur un substrat (12) destiné à recevoir ladite photocathode. Confor­mément à l'invention, le dispositif de contact (10) est cons­titué par des contacts conducteurs étroits (20) déposés sur la surface utile (21) du substrat (12).
Application aux tubes intensificateurs d'images et aux caméras à fente rapides.

Description

[0001] La présente invention concerne un dispositif de contact pour photocathode de tubes photoélectriques. Elle concerne également un procédé de fabrication d'un tel disposi­tif de contact.

[0002] L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des tubes intensificateurs d'ima­ges rapides et des tubes de caméras à balayage de fente ultra­rapides.

[0003] Le problème technique à résoudre pour tout disposi­tif de contact pour photocathode de tubes photoélectriques, et surtout pour les tubes rapides et ultrarapides, consiste à ob­tenir un réapprovisionnement rapide de la photocathode en électrons à partir de l'alimentation du tube de façon à dimi­nuer la constante de temps RC liée à la photocathode, R étant la résistance surfacique de ladite photocathode. En fonction­nement, en effet, la photocathode s'épuise assez vite en pho­toélectrons, de sorte qu'il est absolument impératif, si l'on veut travailler à des fréquences de commutation élevées, de régénérer en un temps très court les électrons de la photoca­thode. Une solution connue à ce problème technique est de réa­liser un dépôt métallique sur un substrat destiné à recevoir ladite photocathode afin de constituer une sous-couche conduc­trice semi-transparente en nickel, nickel-chrome, aluminium ou palladium par exemple. Le rendement quantique de ce dispositif de contact connu est alors limité, d'une part, par la sensibi­lité de la photocathode elle-même, et, d'autre part, par la transmission optique de l'ensemble sous-couche conductrice/­substrat. L'épaisseur de cette sous-couche est donc choisie dans le but d'assurer un compromis correct entre la résistivi­té de l'ensemble des deux couches (métal et photocathode) et la transmission optique de la sous-couche et de la photocatho­de. En d'autres termes, l'épaisseur de la sous-couche conduc­trice doit être suffisante pour que sa résistance surfacique soit assez faible (typiquement 100 à 500 Ω ), sans cependant être trop grande car, dans ce cas, le rendement quantique du dispositif serait réduit de façon inacceptable. En pratique, cette obligation de compromis ne permet pas d'obtenir un dispositif de contact tout à fait satisfaisant, notamment pour les tubes ultrarapides. Par ailleurs, ce type de dispositif de contact connu présente l'inconvénient, du fait de la relativement grande résistivité de la sous-couche conductrice, de n'injecter efficacement les électrons qu'à la périphérie de la photocathode.

[0004] Le problème technique général à résoudre par l'objet de la présente demande est de proposer un dispositif de contact pour photocathode de tubes photoélectriques réalisé par dépôt métallique sur un substrat destiné à recevoir ladite photocathode, grâce auquel on obtienne à la fois un rendement quantique élevé et une résistance surfacique faible qui permette d'injecter les électrons dans la photocathode de façon sensiblement uniforme sur toute la surface utile de la photocathode. Dans un mode de réalisation particulier où le substrat est l'extrémité d'un faisceau de fibres optiques pré­sentant des zones de verre de coeur transparentes et des zones de verre de bord opaques, on souhaite ne pas diminuer davanta­ge la transmission du dispositif déjà affectée par l'opacité des zones de verre de bord.

[0005] La solution au problème technique général posé consiste, selon la présente invention, en ce que le dispositif de contact est constitué par des contacts conducteurs étroits déposés sur la surface utile du substrat. Ainsi, en ajustant la largeur desdits contacts conducteurs étroits, on peut obte­nir la transmission globale désirée, tandis qu'en leur donnant une épaisseur suffisante, on réalise la résistance totale vou­lue. D'autre part, l'injection des électrons se fait sur l'en­semble de la surface utile de la photocathode et non préférentiellement sur le pourtour, ce qui permet de gagner en uniformité et de limiter encore le temps de réponse du fait que le temps de parcours des électrons aux différents endroits de la photocathode est réduit. Dans le mode de réalisation particulier, lesdits contacts conducteurs étroits sont des fils métalliques déposés sur les zones de verre de bord. De la sorte, la transmission initiale du dispositif, liée aux zones de verre de bord, n'est pas affectée par la présence des contacts conducteurs étroits.

[0006] Un procédé de réalisation du dispositif de contact selon l'invention met avantageusement en pratique la technique connue sous le nom de "lift off", et est remarquable en ce qu'on dépose sur ledit substrat une résine photopolymérisable qui est ensuite irradiée et développée de façon à dégager les pistes desdits contacts conducteurs étroits, et en ce qu'on dépose sur l'ensemble de la surface utile du substrat une cou­che métallique, puis que, par un traitement aux ultrasons, on élimine la résine restante ainsi que les portions de couche métallique situées en dehors desdites pistes, la photocathode étant ensuite déposée sur la surface du substrat.

[0007] La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée.

La figure 1a est une vue en coupe d'un premier dis­positif de contact pour photocathode selon l'invention.

La figure 1b est une vue de dessus du dispositif de contact de la figure 1a.

La figure 2a est une vue en coupe d'un deuxième dispositif de contact conforme à l'invention.

La figure 2b est une vue de dessus du dispositif de contact de la figure 2a.

La figure 3 illustre par des vues en coupe succes­sives un procédé de fabrication d'un dispositif de contact selon l'invention.

[0008] L'ensemble des figures 1a et 1b montre, en coupe et en vue de dessus, un dispositif de contact 10 pour photocatho­de 11 de tubes photoélectriques réalisé par dépôt métallique sur un substrat 12 destiné à recevoir ladite photocathode 11. Comme le montrent les figures 1a et 1b dans un premier mode de réalisation, le dispositif de contact 10 est constitué par des contacts conducteurs étroits 20 déposés sur la surface utile 21 du substrat 12 qui dans le cas des figures 1a et 1b est une fenêtre en verre. Ces contacts conducteurs étroits 20 sont re­liés à l'alimentation électrique du tube photoélectrique com­portant ledit dispositif de contact 10. De façon à diminuer la résistance électrique du dispositif de contact 10 et à augmen­ter la rapidité des échanges électroniques avec la photocatho­de 11, on peut donner aux contacts conducteurs étroits 20 une épaisseur sensiblement plus grande, 10 fois par exemple, que l'épaisseur des sous-couches métalliques habituellement utili­sées dans l'état de la technique et qui doivent conserver une transparence suffisante. Dans ce cas, la transmission à tra­vers les contacts conducteurs étroits 20 eux-mêmes est prati­quement nulle de sorte que la transmission optique du disposi­tif de contact est déterminée par le rapport entre la surface utile de substrat 12 occupée par lesdits contacts conducteurs étroits 20 et la surface utile de ce substrat sur laquelle ont été déposés les contacts 20. Dans le cas où, ainsi que l'indi­quent les figures 1a et 1b, les contacts conducteurs étroits 20 sont des fils parallèles équidistants, la transmission du dispositif est régie par le rapport entre la largeur 1 de ces fils et la distance D entre deux fils consécutifs. Ainsi, pour une largeur 1 de 10 µm et une distance D de 100 µm, la trans­mission optique du dispositif sera de 90%, alors que, pour les sous-couches semi-transparentes connues, elle reste de l'ordre de 60 à 70%, valeurs obtenues par exemple pour une couche de palladium de 50 Å environ d'épaisseur.

[0009] Les figures 2a et 2b illustrent un deuxième mode de réalisation d'un dispositif de contact 10 dans lequel le substrat 12 est l'extrémité d'un faisceau de fibres optiques présentant des zones de verre de coeur 22 transparentes et des zones de verre de bord 23 opaques. Dans ce mode de réalisation particulier, il est prévu que lesdits contacts conducteurs étroits 20 sont des fils métalliques déposés sur les zones de verre de bord 22. Le dispositif de contact 10 n'apporte alors aucune diminution de transmission.

[0010] La figure 3 donne les différentes étapes d'un pro­cédé de réalisation des dispositifs de contact décrits en regard des figures 1a, 1b, 2a et 2b. Selon ce dispositif, on dépose sur le substrat 12 une résine photopolymérisable 30 (a) qui est ensuite irradiée puis développée de façon à dégager les pistes 31 desdits contacts conducteurs étroits 20 (b) Dans le cas de la figure 3 où le substrat 12 est une fenêtre en verre, on utilise une résine photopolymérisable 30 positive irradiée à travers un masque reproduisant lesdites pistes 31. Par contre, si le substrat est l'extrémité d'un faisceau de fibres optiques (Figures 2a et 2b), on utilise une résine né­gative avec irradiation sans masque à travers le faisceau de fibres optiques lui-même. On dépose ensuite sur l'ensemble de la surface utile du substrat 12 une couche métallique pouvant atteindre plusieurs centaines d'angstroms d'épaisseur (c). Puis par un traitement aux ultrasons et à l'acétone connu sous le nom de procédé "lift off", on élimine la résine restante ainsi que les portions de couche métallique 32 situées en dehors desdites pistes 31 de manière à ne laisser à la surface du substrat 12 que les contacts conducteurs étroits 20 (d). Les métaux utilisés pour réaliser la couche métallique 32 sont les métaux qui permettent un bon accrochage sur le verre et qui ne polluent pas les photocathodes, à savoir l'or, le pal­ladium, le mélange nickel-chrome, etc... Dans une dernière opération (e), la photocathode est déposée à la surface du substrat 12.

Revendications

1. Dispositif de contact (10) pour photocathode (11) de tubes photoélectriques réalisé par dépôt métallique sur un substrat (12) destiné à recevoir ladite photocathode, caracté­risé en ce que le dispositif de contact (10) est constitué par des contacts conducteurs étroits (20) déposés sur la surface utile (21) du substrat (12).

2. Dispositif de contact selon la revendication 1, dans lequel le substrat (12) est une fenêtre en verre, carac­térisé en ce que lesdits contacts conducteurs étroits (20) sont des fils métalliques parallèles équidistants.

3. Dispositif de contact selon la revendication 1, dans lequel le substrat (12) est l'extrémité d'un faisceau de fibres optiques présentant des zones de verre de coeur (22) transparentes et des zones de verre de bord (23) opaques, ca­ractérisé en ce que lesdits contacts conducteurs étroits (20) sont des fils métalliques déposés sur les zones de verre de bord (23).

4. Procédé de fabrication d'un dispositif de contact selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'on dépose sur ledit substrat (12) une résine photopolymérisable (30) qui est ensuite irradiée et développée de façon à dégager les pistes (31) desdits contacts conducteurs étroits (20), et en ce qu'on dépose sur l'ensemble de la surface utile (21) du substrat (12) une couche métallique (32), puis que, par un traitement aux ultrasons, on élimine la résine restante ainsi que les portions de couche métallique situées en dehors desdi­tes pistes (31), la photocathode (11) étant ensuite déposée sur la surface du substrat (12).

5. Procédé de fabrication selon la revendication 4 d'un dispositif de contact selon la revendication 3, caracté­risé en ce que ladite résine photopolymérisable (30) est irradiée à travers les zones de verre de coeur (22).

Dessins