Brevet FR2060265A1 — publié le 19710618

La présente invention concerne un dispositif pour la. fixation du cristal semi-conducteur d'un détecteur de rayonnements dans une enveloppe hermétique composée d'un boîtier et d'un couvercle, ledit cristal comprenant un trou sensiblement central 5 autour duquel est disposée une jonction détectrice entre deux régions de types de conduction opposés, éventuellement séparées par une région intrinsèque. On sait que les progrès réalisés dans la techhique de fabrication des matériaux.semi-conducteurs permettent d'obtenir 10 des lingots monocristallins de dimensions de plus en plus importantes : ceci est particulièrement avantageux pour l'obtention de détecteurs"semi-conducteurs à jonction détectrice formée entre deux couches coaxiales de types de conduction opposés, pour lesquels une augmentation de volume utile est toujours recherchée 15 pour en accroître l'efficacité. Le cristal de ces détecteurs peut être cylindrique, parallélépipédique ou prismatique et l'axe de ladite jonction détectricë est alors sensiblement confondu avec celui dudit cristal. Par ailleurs, on sait également que, pour faciliter le . 20 transport, le stockage et maintenir dans le temps les qualités d'un détecteur semi - conducteur, celui-ci doit être de préférence protégé par une enveloppe étanche, le mettant à l'abri de toute contamination ; ceci est d'autant plus nécessaire pour les détecteurs en germanium comportant une région intrinsèque' comprise 25 entre les couches coaxiales de types de conduction opposés et compensée au lithium, qu'ils doivent être utilisés à une température de l'ordre de celle de l'azote liquide et conservée également à très basse température. Or, l'augmentation du volume utile du cristal du 30 détecteur, donc de son poids, rend plus difficiles sa fixation et son centrage dans ladite enveloppe : en effet, le cristal a tendance soit à tourner dans celle-ci, en particulier dans le cas d'un détecteur cylindrique, soit à glisser, ce qui a généralement pour conséquence d'arracher les connexions. ,35 De plus, cette augmentation de volume et de poids du cristal du détecteur rend obligatoire d'accroître la solidité de l'enveloppe, ce qui, jusqu'à présent, a été résolu en augmentant l'épaisseur de ses parois. Celles-ci étant généralement métalliques, il se produit alors des phénomènes de rétrodiffusion ou 40 de réémission lorsque, des rayonnements frappent lesdites parois. 69 32555 2 2060265 La présente invention, pour résoudre ces problèmes, •- oncerne un dispositif auxiliaire permettant la fixation solide du cristal d'un détecteur dans son envelopppe. Selon l'invention, le dispositif pour la fixation du cristal semi-conducteur d'un détecteur de rayonnements dans une enveloppe hermétique composée d'un boîtier et d'un couvercle, ledit cristal comprenant un trou sensiblement central autour duquel est disposée une jonction détectrice entre deux régions de types de conduction opposés, éventuellement séparées par une région intrinsèque, est caractérisé en ce qu'il comporte une tige rigide solidaire du boîtier et introduite à force à l'intérieur dudit trou du cristal« Un tel dispositif de fixation est avantageux dans certaines applications particulières, notamment dans le cas où les surfaces latérales du cristal du détecteur doivent être entièrement dégagées pour permettre la réception de tous les rayonnements -quelle que soit leur orientation, par exemple dans le cas de sondes. De pluss la tige peimet d'une façon simple un centrage parfait du détecteur dans le boîtier® Par ailleurs ? ce dispositif de fixation petit être utilisé quel que soit le type de détecteur, aussi bien cylindrique, parallélépipédique et notamment à base carrée, que prismatique à base trapézoïdale et dans toutes les conditions d9environnement telles que ultra vide et basse température. De préférence, lorsque le trou traverse le cristal de part en part, la tige est tubulaire de manière, d'une part, à en réduire le poids tout en assurant une excellente rigidité et, d'autre part, pour laisser passage éventuellement à une ou plusieurs connexions. La tige peut être solidaire d'un plateau disposé orthogonalement et destiné à assurer la. fixation de 1'ensemble dans le boîtier. Cette forme de réalisation permet de ne pas effectuer le serrage du détecteur sur ses parois latérales, donc, d'une part, de dégager toute la surface desdites parois latérales et, d'autre part, d'éviter toute détérioration de la surface externe du détecteur. La tige peut également être fixée sur le fond du support du boîtier. 69 32555 3 2060265 Cette forme de réalisation présente l'avantage de réduire le poids de l'ensemble et de supprimer l'anneau ou le collier de serrage extérieur au support. La tige peut être soit métallique» soit isolante, 5 notamment en céramique. Dans le premier cas, elle peut être utilisée comme connexion en plus de son rôle.de fixation et de centrage du détecteur. Le deuxième cas est avantageux dans les applications 10 où les parties métalliques doivent être réduites au minimum pour éviter les phénomènes de rétrodiffusion. La description qui va suivre en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. 15 Les figures 1 et 2 montrent deux modes de réalisation d'un détecteur conforme à l'invention. Le cristal C^' du détecteur montré par la figure 1 comporte deux couches semi-conductrices coaxiales 1 et 2 de types de conduction opposés, séparées par une couche intrinsèque 20 3 et il est percé d'un trou central 4 dans lequel est introduite à force une tige 5a dont l'extrémité extérieure au trou 4 est solidaire d'un plateau 5b. Pour renforcer la liaison entre le cristal C^ et la tige 5a, cette dernière peut avoir une forme légèrement conique 25 ou bien encore être formée d'un tube cylindrique fendu -sur au moins une partie de sa longueur pour le rendre élastique et serré contre la couche interne 2 par un moyen approprié tel que circlips par exemple ou frettage. Avant introduction de la tige 5a dans le trou 4, on 30 dispose sur le plateau 5b un anneau 6 en matière isolante destiné à servir de cale audit détecteur. Il est à noter que cette cale n'est pas toujours nécessaire et que l^on peut l'éviter en choisissant d'une manière appropriée le diamètre du trou central 4 du détecteur et le diamètre et la conicité de la tige 5a. y35 Le cristal C^ du détecteur est maintenu par la tige 5a et le plateau 5b et l'ensemble est disposé dans un boîtier métallique 7, dont il est rendu solidaire à l'aide d'un anneau fretté 8 agencé extérieurement audit boîtier au niveau du plateau 5b qui est introduit à force dans ce dernier. 40 La tige 5a et le plateau 5b peuvent être utilisés 69 32555 4 2060265 pour assurer la liaison.électrique entre la couche interne 2 du cristal et le fil de connexion 9 soudé directement sur le boîtier 7. Dans le cas où la tige 5a et le plateau 5b sont métal-5 liques, il suffit donc de choisir un métal bon conducteur de l'électricité, par exemple de l'aluminium et, dans le cas où la tige 5a et le plateau 5b sont en matière isolante, par exemple céramique, il suffit d'en métalliser les surfaces externes avant d'introduire le cristal dans ledit boîtier, 10 La tige 5a et éventuellement le plateau 5b peuvent être de même nature que le matériau du cristal du détecteur : ce mode de réalisation présente -un intérêt particulier dans le cas où les coefficients de dilatation des divers matériaux . utilisés doivent être très voisins ,sinon identiques, pour per-15 mettre l'utilisation du détecteur dans des conditions de température difficiles. La liaison électrique avec la couche externe 1 du cristal est' assurée par une connexion 10 passant par exemple (sans contact ni avec la couche interne 2, ni avec la tige 5a.) 20 dans le trou central 4 du cristal et dans la tige 5a pour déboucher à l'extérieur du boîtier 7 à travers un passage isolant 11 agencé à cet effet dans ledit boîtier en regard de la tige 5a. Suivant les applications auxquelles est destiné le détecteur, le couvercle 12 du boîtier est choisi en métal ou 25 en matière isolante, comme il est décrit dans la demande de brevet français W° P.V. déposée ce jour à la. même heure par la Demanderesse pour "Enveloppe pour détecteur de rayonnements semi-conducteur." Le cristal C2 du détecteur montré par la figure 2 30 comporte des couches semi-conductricés 21 et 22 de types de conduction opposés et une couche intrinsèque 23. Ce cristal comporte un trou central borgne 24, la couche interne 22 enveloppant les parois de ce trou, tandis que la couche externe 21 entoure les parois du cristal C20 Celui-ci est fixé par son 35 trou central 24 sur une tige 25, par exemple métallique, de forme conique soudée ou brasée directement au boîtier 26 et introduite à force dans ledit trou 24. Comme dans le détecteur de la figure 1, la liaison électrique entre la couche 22 et le fil de connexion extérieur 40 27 soudé au boîtier 26 est assurée par la tige 25, tandis que 69 32555 5 2060265 la liaison avec la couche 21 est assurée par le fil de connexion 28 soudé d'un côté sur ladite couche-21 et traversant le support 26 par l'intermédiaire d'un passage verre-métal 29. Le couvercle 30 est choisi soit en métal, soit en 5 matière isolante selon les applications et est donc soudé par fluage au support 26 s'il est en métal ou brasé s'il est en matière isolante, par exemple en céramique. Le détecteur selon l'invention illustré par les deux exemples précédemment décrits présente l'avantage majeur de 10 dégager entièrenent les parois latérales du. détecteur et de le rendre ainsi plus efficace, notamment dans les applications où lesdités parois latérales sont soumises à des rayonnements, par exemple dans le cas des sondes. 69 32555 6 2060265 . REVENDICATIONS 1.- Dispositif pour la fixation du cristal semiconducteur d'un détecteur de rayonnements dans une enveloppe hermétique composée d'un boîtier et d'un couvercle, ledit cristal comprenant un trou sensiblement central autour duquel est disposée une jonction détectrice entre deux régions de types de conduction opposés, éventuellement séparées par une région intrinsèque, caractérisé en ce qu'il comporte une tige rigide solidaire du boîtier et introduite à force à l'intérieur dudit trou du cristal. 2.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'extrémité de la tige extérieure au trou est solidaire d'un plateau qui lui orthogonal et qui est fixé au boîtier. 3.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige est fixée sur le boîtier. 4.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige est métallique. 5.- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la tige est en matière isolante. 6.- Dispositif selon 1a. revendication 1 caractérisé en ce que la tige est tubulaire . 7.- Détecteur de rayonnements comportant, d'une part, un cristal semi-conducteur qui comprend un trou sensiblement central autour duquel est disposée une jonction détectrice entre deux régions de types de conduction opposés, éventuellement séparées par une région intrinsèque et, d'autre part, une enveloppe hermétique composée d'un boîtier et d'un couvercle dans laquelle est fixé ledit cristal au moyen d'un dispositif de fixation, caractérisé en ce que ce dispositif de fixation comporte une tige rigide solidaire du boîtier et introduite à force à l'intérieur dudit trou du cristal. 8.- Détecteur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de fixation est conforme à l'une des revendications 2 à 6. 9.- Détecteur selon la revendication 7 comportant un dispositif de fixation selon la revendication 6, et dans lequel le trou du cristal traverse celui-ci de part en part, caractérisé en ce qu9au moins une liaison électrique reliant l'une des régions du cristal à un fil de connexion du détecteur, traverse ledit trou et la tige tubulaire.