Brevet FR2061601A1 — publié le 19710625

On sait que l'absorption photo-électrique d'une lamelle semi-conductrice, par exemple en un composé ternaire tel que le tellurure de mercure-cadmium, peut dépendre de la longueur d'onde de la radiation incidente. 3n outre, la longueur d'onde corres-5 pondant à l'absorption photo-électrique maximale varie souvent selon le point d'incidence de la radiation sur la lamelle» La présente invention repose sur l'idée d'utiliser ces caractéristiques pour réaliser un filtre photo-électrique, c'est-à-dire un filtre dont le signal de sortie électrique dépende de 10 la grandeur de l'énergie présente dans -une plage particulière du spectre de fréquences d'un faisceau rayonnant. L'invention a pour objet un filtre photo-électrique comportant au moins deux lamelles semi-conductrices paur chacune desquelles l'absorption photo-électrique provoquée par une radia-15 tion incidente de grandeur donnée atteignant la lamelle en une zone particulière, est maximale pour une longueur dronde particulière de la radiation, qui varie si le point d'incidence de la radiation sur la lamelle varie, les lamelles étant montées face à face et présentant, en ce qui concerne leurs caractéristiques 20 photo-électriques variables le long de la lamelle, un décalage longitudinal relatif tel que chacune d'elles peut exercer un effet filtrant sur une radiation frappant en un point une première des lamelles, la seconde lamelle émettant un signal électrique qui est fonction de l'énergie de la radiation traversant effecti-25 vement le filtre„ Un tel filtre (dont on décrira plus loin le principe de fonctionnement) est particulièrement indiqué pour une utilisation dans des instruments scientifiques tels que monochromateurs, dans lesquels il peut augmenter le pouvoir de séparation, et spectro-~jQ mètres. Pour une utilisation dans un mono chromât eur, par exemple, il peut comporter un écran mobile longitudinalement aux 3_amelles et gui définit une ouverture permettant à la radiation d'atteindre ladite première lamelle, tout déplacement de l'écran ayant pour effet de déplacer longitudinalement à ladite première lamel-55 le le point d'incidence de la radiation sur cette lamelle. Ainsi qu'il apparaîtra, un tel filtre peut, en fait, former un filtre passe-bande réglable. Pour une utilisation dans un spectromètre à dérivation, il peut comporter, outre l'écran, des bornes électriques de sortie associées aux deux lamelles. Pour -une utilisation 40 dans un spectromètre à corrélation, l'écran peut définir une ou 70 31677 " 2061601 plusieurs ouvertures additionnelles espacées de la première suivant la longueur des lamelles. On va maintenant décrire à titre d'exemple des filtres photo-électriques suivant l'invention, en se référant au dessin 5 annexé, sur lequel : les fig. 1 et 2 illustrent la réponse photo-électrique d'une seule lamelle de tellurure de mercure-cadmium; les fig. 3 et 4 illustrent le principe de fonctionnement de tels filtres photo-électriques, et 10 les fig. 5 et 6 concernent d'autres filtres photo-élec triques de ce genre, La fig. 1 est une vue de profil d'une lamelle en tellurure de mercure-cadmium, désignée par la. référence 1, qui peut ê-tre une lame de cristal dudit corps. La lamelle peut avoir une 13 longueur d'environ 3 111111 et une épaisseur d'environ 12,5 Des conducteurs de sortie 2 et 3 sont reliés à des bornes respectives, non représentées, situées à chaque extrémité. La lamelle 1 présente les caractéristiques photo-électriques décrites plus haut, illustrées par 1a. fig. 2. Ainsi, si 20 la lamelle 1 reçoit un faisceau rayonnant A (fig. l) tombant normalement sur sa surface, le signal électrique apparaissant entre les conducteurs 2 et 3 varie, avec la longueur d'onde de la radiation, suivant la courbe "A" de la fig. 2, sous réserve bien entendu que l'intensité de laradiation soit constante. Autrement 25 dit, l'absorption photo-électrique maximale, et ainsi le signal électrique maximal, apparaissent pour une longueur d'onde particulière de la radiation qui, dans l'exemple choisi, est immédiatement inférieur à 8 f_u Or, si une radiation de même intensité tombe en B (fig. 30 1) et non plus en A, le signal électrique apparaissant entre les conducteurs 2 et 3 varie, avec la longueur d'onde de la radiation, suivant la courbe "B" (fig. 2), sous réserve encore que l'intensité de laradiation soit constante. L'absorption photo-élec-trique maximale, et donc le signal électrique maximal, apparais-35 sent maintenant pour une longueur dronde immédiatement inférieure à 12 |i» On voit donc que, selon le point d'incidence de la radiation- le long de la lamelle 1, la longueur d'onde faisant apparaître le signal électrique maximal entre les conducteurs 2 et 3 40 varie, ainsi par conséquent que la sensibilité maximale. On cons- 70 31677 2061601 tïts en général eue cette variation est sensiblement uniforme tout le long de la lamelle. Gn va maintenant considérer 1 ' effet obtenu en superposant directement à la lamelle 1 une lamelle identique. La lamelle 5 supérieure absorbe tous les photons de le. radiation incidente, •-iont aucun n'?tteint donc la lamelle inf érieure 1. Lr= conséquence celle-ci ne fournit pas de signal électrique. Il en est ainsi ?_ue le signal électrique fourni par la lamelle supérieurs scit ou non utilisé. 0 La fig. 3 montre un agencement du genre ci-dessus, sauf qu'au lieu d'être directement superposée à la lamelle inférieure 1, la lamelle supérieure, 4, présente vers la droite un décalage longitudinal, par exemple d'environ 0,05 nnn. La référence C désigne un faisceau rayonnant tombent sur la lamelle supérieure 4. 5 oi l'on considère maintenant la. fig. 4, analogue à la fig. 2, 1a. courbe 4* représente la réponse de la lamelle 4 au faisceau C. G: voit donc que tous les rayons de longueur d'onde inférieure à 11 >j environ sont absorbés par la lamelle 4. Par conséquent, seuls les rayons de longueur d'onde supérieure attei-0 gnent la lamelle inférieure 1. le. réponse de cette lamelle au faisceau G est indiquée par le courbe 1' : seuls les rayons de longueur d'onde inférieure à l 3n conséquence, le signal électrique apparaissant entre 5 les conducteurs 2 et 3 n'est représentatif que de l'intensité de la radiation ayant, dans le faisceau C, une longueur d'onde comprise entre 11 et 12 q. Ainsi, l'agencement constitue un filtre photo-électrique passe-bande, dont la bande passante correspond à des longueurs d'onde de 11 à 12 u. û Dans l'exemple- qu'on vient de décrire, les deux lamel les 1 et 4 sont matériellement décalées l'une par rapport à l'autre, mais on conçoit que ce décalage matériel n'est pas essentiel On peut, par exemple, supprimer les extrémités qui dépassent par suite au décalage. _ja variante, on peut utiliser deux lamelles 5 non identiaues. Il est toutefois essentiel que les deux lamelles présentent, du point de vue de leurs caractéristiques photo-électriques variables longitudinalement, un décalage longitudinal relatif» La largeur de la bande passante du filtre dépend du de-0 gré de décalage et on peut donc la choisir pendant la fabrication BAD ORIGINAL 70 31677 2061601 Cette possibilité est particulièrement intéressante. Un autre aspect intéressant réside dans le fait que l'emplacement de la bande passante dans le spectre de fréquences dépend de la position occupée, suivant l'axe longitudinal de la 5 lamelle 4, par le point d'incidence du faisceau C sur cette lamelle o On peut donc modifier l'emplacement de la bande passante en modifiant simplement le point d'incidence du faisceau G sur la lamelle 4„ _-insi, la fig. 5 montre un faisceau tombant en G1 et 1s fig. 4 montre en et 1" la bande passante résultante. On so-10 tera que la largeur de celle-ci demeure constante. La fig. 5 montre un filtre photo-électrique- semblable à celui qu'on vient de décrire, mais comportant un écran 5 qui coulisse suivant les flèches 6 par rapport aux lamelles I et 4-. L'écran 5 présente en 7 une fente étroite, transversale aux la-15 melles» Il intercepte les rayons tombant sur la lamelle 4, sauf ceux atteignant l'étroite bande définie par la fente 75 comme indiqué par la flèche G» On peut ainsi incorporer le filtre à un monochromateur à exploration. Ainsi, de manière courante, la radiation émise par une source-échantillon peut être "captée", puis 20 projetée à travers la fente 7- Sn déplaçant l'écran, on explore en fait les longueurs d'onde de laradiation. Le signal de sortie apparaissent entre les conducteurs 2 et 3 est proportionnel à l'énergie présente dans les longueurs d'onde explorées à l'instant considéré„ 25 L'écran 5 peut présenter, au lieu d'une fente unique, une ou plusieurs fentes additionnelles ayant un espacement choisi. On peut alors l^utiliser dans un spectromètre à corrélation. On peut aussi l'utiliser dans un spectromètre à dérivation en munissant aussi la lamelle supérieure 4 de bornes et de conducteurs 30 électriques. Dans- ce cas, on prélève les signaux électriques émis par les deux lamelles et on les compare, l'appareil constituant un discriminateur de pente à large plage, c'est-à-dire un spectromètre à dérivationo La fig. 6 montre un filtre photo-électrique comportant 35 une troisième lamelle analogue 8, et également l'écran 5 qui présente la fente 7- La- lamelle 4 est munie de bornes électriques reliées à des conducteurs de sortie 9 et 10 qui permettent de l'utiliser comme on vient de l'exposer dans un spectromètre à dérivation. La troisième lamelle 8 assure l'interception initiale des 40 ondes courtes, ce qui rend le spectromètre plus efficace- BAD ORIGINAL 70 31677 5' 2061601 On pourra prévoir suivant les besoins d'autres combinaisons de lamelles comportent ou non des bornes électriques. Par exemple, un filtre d'interception à bande étroite peut comporter trois lamelles dont celles du dessus et du dessous présentent des 5 connexions, celle du milieu demeurant passive,. BAD ORIGINAL 70 31677 2061601 BBVENDIGA^IOB'S. 1. Filtre photo-électrique comportant au moins deux lamelles semi-conductrices d'un type connu en soi, pour chacune desquelles l'absorption photo-électrique provoquée par une radia- 5 tion incidente de grandeur donnée atteignant la lamelle en une zone particulière de sa longueur, est maximale pour une longueur d'onde particulière de la radiation, qui varie si la zone d'incidence de la radiation sur la lamelle varié, caractérisé en ce que les deux lamelles sont montées face à face et présentent, en ce 10 qui concerne leurs caractéristiques photo-électriques variables longitudinalement, un décalage longitudinal relatif tel que chacune d'elles peut exercer un effet filtrant sur une radiation frappant en un point une première lamelle, 1a. seconde lamelle é-mettant un signal électrique qui dépend de l'énergie de la radia-15 tion traversant effectivement le filtre» 2. Filtre photo-électrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que les lamelles sont en un composé ternaire. 3» Filtre photo-électrique selon la revendication 2, caractérisé en ce que les lamelles sont en tellurure de mercure-20 cadmium» 4-» Filtre photo-électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un écran mobile suivant l'axe longitudinal des lamelles et qui définit une ouverture permettant à la radiation d'atteindre ladite première 25 'lamelle, le déplacement de l'écran ayant pour effet de modifier, suivant ledit axe de la première lamelle, le point d'incidence de la radiation sur cette lamellee 5- Filtre photo-électrique selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'écran définit une ou plusieurs autres ou- 30 vertures espacées de la première suivant l'axe longitudinal des lamelles » 6= Filtre photo-électrique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les deux lamelles présentent des bornes de sortie électriques. 35 7- Monochromateur à exploration, caractérisé en ce qu' il comporte un filtre photo-électrique selon 1a. revendication 4, et un moyen propre à projeter à travers l'ouverture une radiation émanant d'une source-échantillon sur ladite première lamelle» 8. Spectromètre à dérivation, caractérisé en ce qu'il 40 comporte un filtre photo-électrique selon les revendications 4 et BAD ORIGtNÀt 70 31677 7' 2061601 6 et un moyen propre à projeter à travers l'ouverture une radiation émanant d'une source-échantillon sur ladite première lamelle„ Ço Spectromètre à corrélation, caractérisé en ce qu'il comporte un filtre photo-électrique selon la revendication 5 et 5 un moyen propre à projeter à travers les ouvertures une radiation émanant d'une source-échantillon sur ladite première lamelle» BAD ORIGINAL