Brevet FR2000116A1 — publié le 19690829

fe? 00229 1 2000116 La présente invention concerne un dispositif photo-détecteur qui comprend une paroi pratiquement plane de matière transparente, rer exemple de "er-r-3, dent la face intérieure est revêtue d'une matière émettant des électrons lorsqu'elle est exposée à la lumiè-5 re. La paroi peut faire partie d'une enveloppe fermée, par exemple une ampoule en verre. Un photo-détecteur de ce type, qui peut se présenter sous forme d'un tube photo-multiplicateur, peut être considéré comme un tube électronique dans lequel la cathode est constituéepar un revêtement photo-sensible. 10 Un faisceau lumineux dirigé de l'extérieur sur le, photo-dé- tecteur doit d'abord traverser la paroi transparente avant que la lumière n'arrive sur la photo-cathode. Lorsque la lumière arrive perpendiculairement sur la paroi, line grande partie du faisceau est réfléchie par la face extérieure de la paroi et par sa face 15 iircérieure. Sa conséquence, seule une partie relativement faible du faisceau lumineux incident est utilisée pour libérer des électrons dans la couche photosensible, c'est-à-dire que le rendement devient faible. Si la lumière arrive suivant un angle d'environ 45° sur la 20 cathode, une partie du faisceau lumineux est réfléchie successivement entrées faces intérieure et extérieure de la paroi et, à chaque fois eue la lumière arrive sur la face intérieure, une partie du faisceau provoque une émission d'électrons par la cathode. Dans ce cas, le rendement est amélioré mais il est encore assez 25 faible puisqu'une partie de la lumière incidente est réfléchie par la face extérieure de la paroi du photo-détecteur l-. cause du grand angle d'incidence. Cependant, on a proposé de réduire ces pertes par réflexion en fixant, sur la face extérieure de la paroi un prisme ayant en section droite la forme d'un triangle-rec-50 tangle isocèle, et dont la face relative à l'hypoténuse de triangle-rectangle est fixée sur la paroi en un endroit placé en avant d'une zone marginale du revêtement photosensible et d'une des faces latérales du prisme orientée dans une direction opposée à l'axe du photo-détectevj?. Un faisceau lumineux peut alors traverser 55 le prisme suivant un an:le de 4-5° pour arriver sur la paroi en verre sans être réfléchi par la face extérieure de la paroi. Cependant, cette disposition présente l'inconvénient que la direction d'incidence du faisceau lumineux est parallèle à l'axe optique du photo-détecteur ou coïncide avec lui. Egalement, la face du prisme 40 qui touche la paroi ne doit pas être trop grande par rapport à 69 0022? 2000116 l'épaisseur de la paroi car, dans ce cas, une partie de la lumière serait réfléchie vers l'arrière à l'intérieur du prisme et serait perdue. En conséquence, si le prisme est réalisé suffisamment petit pour qu'aucune partie de la lumière pénétrant dans la 5 paroi ne puisse être réfléchie vers l'arrière à l'intérieur du prisme, le prisme doit présenter des dimensions suffisamment réduites pour que le diamètre maximal admissible du faisceau lumineux incident soit assez petit pour rendre le dispositif utilisable en pratique. 10 En utilisant un prisme d'une forme autre que celle décrite plus haut, on peut faire arriver le faisceau lumineux sur la paroi parallèlement à l'axe du photo-détecteur mais l'inconvénient de la très forte limitation de diamètre du faisceau subsiste. L'invention a pour objet un photo-détecteur du type dé-15 crit qui comporte des moyens permettant d'augmenter considérablement le diamètre du faisceau lumineux incident et permettant également de diriger le faisceau lumineux perpendiculairement sur la partie centrale de la paroi sur laquelle le revêtement photosensible est déposé. -20 Suivant l'invention, au moins un prisme est fixé sur la face extérieure de la paroi. La section principale du prisme a la forme d'un polygone comportant au moins deux côtés parallèles. Un premier de ces côtés parallèles est en contact avec la paroi dans une partie centrale située en avant du revêtement. Deux des cô-25 tés non-parallèles du prisme font avec les côtés parallèles des angles tels que de la lumière arrivant perpendiculairement au second côté parallèle soit en partie réfléchie par l'un des côtés non parallèles en direction de l'autre côté non parallèle et réfléchie en direction de la paroi par le côté mentionné en dernier 30 tandis qu'une autre partie de la lumière traversant perpendiculairement le dit second côté parallèle, est réfléchie par un des côtés non-parallèles directement vers la paroi de sorte que la lumière réfléchie par l'un des côtés non parallèles ainsi que la lumière réfléchie par les deux côtés non-parallèles traversent 35 la paroi suivant un an_.le d'environ 4-5°, D'autres avantages et caractéristiques de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : 40 Fig. 1 à 3 représentent trois modes de réalisation différents 69 00229 3 2000116 du dispositif photo-détecteur selon l'invention. La figure 1 représente en coupe une partie d'une enveloppe 1 d'un photo-détecteur. L'enveloppe comprend une paroi plane 2 formée d'une matière transparente et dont la face intérieure est 5 pourvue d'un revêtement 3 constitué d'une matière émettant des électrons lorsqu'elle est exposée à la lumière. Le photo-détec-teur est d'un type connu et, par conséquent, ses parties qui ne sont pas nécessaires pour la compréhension de l'invention n'ont pas été représentées sur les dessins. 10 Un prisme 4 est fixé sur une partie centrale de la face ex térieure de la paroi 2. Ce prisme a une section trapézoïdale. Les deux côtés parallèles sont désignés par 5 et 6. Le prisme 4 est fixé d'une manière connue sur la face extérieure de la paroi 2 de manière que le plus court de ses deux côtés parallèles soit en 15 contact avec la paroi. Un des deux côtés non parallèles (7) est perpendiculaire aux deux côtés parallèles tandis eue l'autre côté non parallèle (8) fait un angle de 22,5° par rapport à la perpendiculaire à la paroi. Un faisceau de"lumière 9 qui arrive à angle droit sur le côté 6 du prisme et qui touche le côté oblique 20 8 à l'intérieur du prisme est totalement réfléchi par le côté mentionné en dernier et se propage dans une direction faisant un angle de 4-5° avec la perpendiculaire à la paroi 2. Comme le montre la figure", une partie de la lumière ainsi réfléchie pénètre directement dans la paroi 2 tandis qu'une autre partie arrive sur '25 le côté 7 du prisme et est réfléchie par ce côté à l'intérieur de la paroi 2. Dans les deux cas, la lumière pénètre dans la paroi 2 suivant un cngle de 45° par rapport à celle-ci. Cependant, une partie du faisceau lumineux est réfléchie vers le haut tandis que la seconde partie est réfléchie vers le bas dans laparoi 2. La 30 lumière arrive sur la face intérieure de la paroi 2 et une partie de son énergie est consommée pour libérer des électrons du revê-tement3. Les petites flèches partant du revêtement 3 en direction du côté droit de la figure 1 symbolisent des électrons libérés de cette manière. La partie de la lumière qui n'est paqfatili-35 sée pour libérer des électrons est réfléchie par la face intérieure de la paroi 2 en direction de son côté extérieur et elle est ensuite réfléchie vers l'intérieur où elle arrive en d'autres points de la face intérieure de manière à provoquer une émission d'électrons additionnels à partir du revêtement 3- Ces réflexions 40 répétées se poursuivent en direction du bord de la paroi 2. Puis 69 00229 4 2000116 que le prisme 4 est placé au centre de la paroi 2, les réflexions se propageant vers le haut (en regardant la figure 1) et celles se propageant vers le bas sont utilisées pour libérer des électrons. Si le prisme 4 était placé dans une position adjacente au 5 bord de la paroi 2, une moitié seulement du faisceau lumineux incident 9 serait utilisée dans ce but. L'épaisseur de la paroi 2 est désignée par a sur la figure. Le côté 5 du prisme 4 qui est en contact avec la paroi 2 a une longueur égale à 2a. On voit que, si le côté 5 avait une longueur 10 supérieure à 2a, une partie de la lumière réfléchie par la face intérieure de la paroi 2 repénétrerait dans le prisme et serait perdue. Si les côtés du prisme ont les proportions relatives indiquées sur la figure, le faisceau lumineux 9 peut avoir un diamètre égal 15 à 2a flT L'épaisseur de la paroi 2, c'est-à-dire la valeur a , est classiquement d'environ 1,5 mm et par conséquent le faisceau lumineux 9 peut avoir un diamètre d'environ 4,2 mm. Ce grand diamètre du faisceau lumineux est avantageux puisqu'il peut être aisément produit à l'aide d'un système optique simple. Egalement, 20 le montage du photo-détecteur par rapport au système optique nécessite moins de précision que dans le cas où le faisceau lumineux a un petit diamètre. La distance entre les deux côtés parallèles 5 et 6 doit évidemment être au moins égale à 4a + 2a V' 2. 25 Comme le montre la figure 1, certaines parties des côtés 6 et 7 du prisme ne sont pa^utilisées pour produire l'effet désiré. Ainsi, il est possible de supprimer le coin du prisme délimité par les côtés 6 et 7 et par la ligne en tirets 10, auquel cas la section principale du prisme se présente sous forme d'un pentago-30 ne irrégulier. La figure 2 représente un mode de réalisation comprenant deux prismes disposés symétriquement par rapport à la perpendiculaire à la paroi 2. Chaque prisme a la même forme que le prisme 4 de la figure 1. Les deux prismes 4 et 4a de la figure 2 sont agencés de 35 façon que l'arête délimitée par les côtés 6 et 3 du prisme 4 soit en contact avec l'arête correspondante formée par les côtés 6a et 8a du prisme 4a . Le faisceau lumineux arrive au centre du photodétecteur. Dans la disposition représentée sur la figure 2, le diamètre du faisceau lumineux peut évideionent être augmenté jus-40 qu1 à 4a ]j 2~. 69 00229 5 2000116 Pour des raisons pratiques, il peut être avantageux de prolonger le prisme par une partie parallélépipédique, comme indiqué sur la figure 5. Cette figure, de même que la fi.vure 2, représente deux prismes 4 et 4a prolongés par des parties parallélépipé-5 diques délimitées respectivement par les côtés 6,7,11,12 et 5a, 7a, lia, 12a . Les côtés 11 et lia ont été représentés en tirets sur la figure de manière à indiquer que les parties parallélépi-pédiques peuvent être solidaires des autres parties du prisme respectif. Cependant, ces prolongements parallélépipédique's peuvent 10 également se présenter sous forme de plaques séparées. Si le dispositif comprend deux prismes comme indiqué sur la figure 5, ces plaques peuvent être réunies sous forme d'une plaque unique (la surface de contact 12 étant supprimée). Il est également possible d'utiliser un prisme à axe de sy-15 métrie, c'est-à-dire ui)forisme dont la section droite dans un plan parallèle à la paroi 2 à la forme d'un anneau. Une coupe longitudinale d'un dispositif comportant un prisme de cette forme a le même aspect que l'agencement représenté sur la figures 2 ou 3. Le prisme est de préférence formé de la même matière que la 20 paroi 2, ou tout au moins d'une matière présentant les mêmes propriétés optiques. 69 00229 6 2000116 BETEHDÏOAIIOMS 1. Dispositif photo-détecteur comprenant une paroi plane de matière transparente, et dont un côté porte un revêtement d'une matière émettant des électrons lorsqu'elles est exposée- à la lu- 5 mière, ce dispositif étant caractérisé en ce qu'au moins un prisme est fixé sur l'autre face de la paroi, la section principale du prisme ayant la forme d'un polygone comportant au moins deux côtés parallèles, un premier de ces côtés parallèles étant en contact avec la paroi dans une partie centrale située en avant du 10 revêtement et deux des côtés non parallèles du prisme faisant a-vec les côtés parallèles des angles tels que de la lumière arrivant perpendiculairement au second côté parallèle soit en partie réfléchie par l'un des côtés non parallèles en direction de l'autre côté non parallèle et réfléchie en direction de la paroi par 15 le côté mentionné en dernier tandis qu'une autre partie de la lumière traversant perpendiculairement le dit second côté parallèle est réfléchie par un des côtés non parallèles directement vers la paroi de sorte que la lumière réfléchie par l'un des côtés non parallèles ainsi que la lumière réfléchie par les deux côtés non 20 parallèles traversent la paroi suivant un -;ngle d'environ 4-5°. 2. Dispositif photo-détecteur suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la partie du prisme qui est en contact avec la paroi a une longueur égale environ au double de l'épaisseur de cette paroi. 25 3- Dispositif photo-détecteur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'un des côtés non parallèles du prisme fait un angle de 22,5° avec la perpendiculaire à la paroi tandis que l'autre côté non-parallèle fait un angle droit avec la paroi. 4. Dispositif photo-détecteur suivant la revendication 2 ou 30 3 caractérisé en ce que la distance séparant les deux côtés parallèles de la section principale du prisme est au moins égale à (4 + 2 ^ 2)a, a désignant l'épaisseur de la paroi. 5. Dispositif photo-détecteur suivant la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que la distance séparant les deux côtés parai 35 lèles de la section principale du prisme est supérieurs à (4-+2 2) a , a désignant l'épaisseur de la paroi, et en ce que la partie du prisme qui est située à une distance supérieure à (4+2\f_2)a de la paroi a une section droite rectangulaire. 6. Dispositif photo-détecteur suivant l'une des revendica-(«O tions 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend deux prismes placés è9 00229 2000116 c8te-à-côte de manière qu'un côté oblique du prisme soit tourné vers le côté correspondant de l'autre prisme. 7» Dispositif photo-détecteur suivant l'une des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le prisme présente, dans une 5 section parallèle à la paroi, un axe de symétrie.