Brevet FR2133694A1 — publié le 19721201

-1- 2133694 L'invention concerne un dispositif équipe d'un tube d'intensification d'images comportant une photocathode ainsi qu'une couche luminescente appelée à capter des électrons émis par la photocathode, la face de couche luminescente, située du 5 côté de la photocathode, étant munie d'une couche de revêtement électriquement conductrice ne laissant pas passer de lumière, le dispositif comportant des moyens permettant d'établir une tension d'accélération réglable entre la photocathode et la couche de revêtement. L'invention concerne également un tube d'intensifi— 10 cation d'images utilisé dans un tel dispositif. Lors de l'emploi de dispositifs du genre spécifié ci-dessus, la possibilité du réglage de la tension à appliquer au tube est mise à profit pour le réglage de l'intensité de l'image produite par l'écran luminescent. On en profite notamment 15 lorsqu'il s'agit de reproduire des images radioscopiques et que le tubes d'intensification d'images est un tube permettant l'intensification d'images radioscopiques et est à cet effet équipé d'un écran luminescent d'entrée qui est couplé optiquement ,=à la photocathode et qui convertit les rayons X en lumière. La 20 régulation de l'intensité de l'image produite par la couche luminescente captant les électrons est importante lorsque, en vue de l'adaptation à l'oeil humain ou l'emploi d'un tube d'enregistrement d'images de télévision couplé au tube d! intensification d'images, la régulation de l'image de rayonnement captée par 25 1'intensificateur d'images est indésirable ou difficiles à réaliser, ce qui précisément est souvent le cas lorsqu'on utilise des rayons X. Lorsque l'intensité est régalée par lé réglage de la tension de régime du tube, il n'est pratiquement pas possible de laisser décroître cette tension de régime plus loin qu'environ 30 la moitié de la tension de régime nominale du tube, puisque dans ce cas, le système électronique optique ne fournit plus d'image suffisamment nette. Par l'expression "tension de régime nominale" du tube, il y a lieu d'entendre la tension d'accélération, entre la photocathode et la couche de revêtement, qui garantit la 35 formation exacte de l'image et à laquelle est accordée la construction du tube. (Configuration des électrodes, y compris la photocathode, ainsi que la couche luminescente munie de la couche de revêtement et captant les électrons). Dans les dispositifs connus appartenant au genre 40 mentionné dans le préambule, la régulation de la tension à partir 72 13008 -2- 2133694 de la tension de régime normale, jusqu'à environ la moitié de celle-ci permet d'établir un rapport d'intensité compris entre environ 1 et 1/3 de l'image de luminescence produite par les électrons,.un tel rapport étant souvent éprouvé comme étant trop 5 faible. L'invention vise une mesure qui permet d'étendre considérablement l'étendue de régulation de ladite intensité, cette mesure reposant sur l'idée que cela peut être obtenue lorsque la couche de revêtement est réalisée de telle manière que dans cette 10 couche de revêtement, les électrons arrivant à celle-ci perdent une partie de plus en plus grande de leur énergie pour une tension de régime de plus en plus réduite. Par conséquent, le dispositif conforme à l'invention est remarquable en ce que la nature du matériau constituant la couche 15 de revêtement et l'épaisseur de celle-ci sont telles qu'à une tension de régime du tùbe qui est inférieure au quart de la tension de régime nominale du1 tube, la couche de revêtement ne laisse pratiquement plus passer d'électrons qui à la couche luminescente permettent sa luminescence. 20 ' Suivant une mode de réalisation favorable du dispositif conforme à l'invention, la couche de revêtement est telle qœ la luminesceïice de la couche luminescente ne commence qu'à une tension "de régime comprise entre. 50 et 80$ de la tension de régime nominale» tin•tube d'intensification d'images, utilisé dans le 25 dispositif conforme•à l'invention et muni d'un écran d'entrée à photocath'ode et d'un écran luminescent captant .les électrons provenant de la-'cathodé, alors que la face .de cpuche luminescente, située du côté de là photocathode, est munie d'une couche de revêtement électriquement conductive ne laissant pas passer de 30 lumière, est remarquable en ce que la nature du matériau con-' stituanft la couche -de revêtement et l'épaisseur de celle-ci sont telles qu'à une tension de régime du tube qui est inférieure au quart de la tension de régime nominale du tube, la couche de - revêtemejït ne laisse pratiquement plus passer d'électrons qui, à 35 la couche luminescente^permettent sa luminescence. De préférence, .dans un tel tube d'intensification d'.images, la couche de revêtement.est telle 'que* la luminescence de la couche luminescente ne commence qu 'àr;une tension, de -régime comprise entre 50 et 80$ de la tensipn.de régime nominale du tube, Z|.q - La •description suivante, en regard du dessin annexé, 72 13008 3 2133694 le "tout donné à titre d*exemple, fera bien comprendre comment l'invention peut ftre réalisée* La figure 1 représente schéraatiquement un dispositif équipé d'un tube d'intensification d'images radioscopiques et 5 fonctionnant à tension de régime réglable. La figure 2 est un graphique qui montre la relation qui existe entre la tension de régime du tube et le degré de luminescence de la couche luminescente dans un tube d'intensification d'images radioscopiques habituel ainsi que dans des tubes d'inten-10 sification similaires conformes à l'invention lors de leur emploi dans le dispositif conforme à l'invention* Dans le dispositif représenté schématiquement sur la figure 1, après avoir traversé un objet 2 à examiner, les rayons X, émis par un tube à rayons X 1 sont captés par l'écran d'entrée 4 15 d'un tube d'intensification d'images radioscopiques 3* Cet écran 4 se trouve sur la face intérieure de la face antérieure incurvée 6 de ce tube 3 qui est muni d'une ampoule en verre 5» Ledit écran 4 est formé par une couche luminescente 7 qui est directement en contact avec le verre de la face antérieure 6, par une mince couche de séparation 20 transparente 8, et par une couche 9, constituant une photocathode sensible à la lumière de luminescence de la couche 7« A l'autre extrémité de l'ampoule 5# le tube est muni d'une fenêtre de sortie 10 sur laquelle se situe un écran de sortie 11, formé par une couche luminescente 12 dont la face située du c3té de l'écran 4 est revêtue d'une 25 couche de revêtement électriquement conductrice 13 ne laissant pas passer de lumière. L'écran de sortie 11 est entouré d'une anode 14) en forme d'entonnoir, et raccordé électriquement à celle-ci. La paroi intérieure de l'ampoule 5 est encore munie d'une électrode intermédiaire continue. 30 L'alimentation électrique du tube d'intensifi cation 3 est assurée par une source de tension 20 qui est shuntée par une résistance 21 montée en potentiomètre. L'écran de sortie 11, la photocathode 9, l'électrode intermédiaire 15» et l'anode sont raccordés audit potentiomètre, la photocathode 9 étant connectée 35 à un curseur mobile 22, alors que l'écran 11 et l'anode 14 sont connectés à un curseur mobile 23. L'électrode intermédiaire 15 est raccordée à un point fixe du potentiomètre 21, et acquiert ainsi, par rapport à la photocathode 9» un potentiel positif compris entre 200 et 250 Volts. La tension positive (tension de tube ) V 40 que l'anode 14 et l'écran 1t portent par rapport à la photocathode 72 13008 -h- 2133694 9, peut être réglée, à partir de la tension de la source - cette tension étant égale ou un peu supérieure à la tension de régime nominale V du tube d'intensification 3 - jusqu'au quart environ n de ladite tension de source. Par "tension de régime nominale 5 V " d'un tube d'intensification d'images, il y a lieu d'entendre n ici la tension qui doit être appliquée entre la photocathode et la couche luminescente captant les photo-électrons, ladite tension fournissant, pour la configuration donnée du tube, l'image électronique optique optimale de la photocathode sur la couche 10 luminescente. Par le réglage de la tension de tube V à l'aide des curseurs 22 et 23 - le curseur 22 étant appelé à adapter la différence de tension entre la photocathode 9 et l'électrode intermédiaire 15 à la tension de tube variable - on peut faire 15 varier l'intensité de l'image produite par la couche luminescente 12. Jusqu'à cet endroit de la description, le dispositif représenté sur la figure 1 ne diffère en rien des dispositifs connus. 20 Dans ces dispositifs connus, la couche de revêtement 13 sur la couche luminescente 12 est formée par une mince couche d'aluminium, déposée par évaporation ("métal backing") et ayant une épaisseur comprise entre 100 et 300 nm au maximum, l'épaisseur habituelle étant d'environ 125 nm. 25 Un premier but de l'emploi d'une telle couche, utilisée généralement aussi dans des tubes de reproduction d'images de télévision et dans d'autres tubes cathodiques à couche cathode-luminescente, est de réfléchir la lumière qui par la couche luminescente est émise vers la couche de revêtement. Un deuxième but 30 de l'emploi de ladite couche est la possibilité de dévier des électrons frappant l'écran de sortie,tandis qu'en outre, une telle couche peut être utilisée pour empêcher une interaction entre d'une part le matériau constituant la photocathode, ce matériau étant par exemple du caesium, et d'autre part le matériau con-35 stituant la couche luminescente. Une couche d'aluminium ayant l'épaisseur 300 nm précisée ci—dessus peut être traversée par des électrons dont la vitesse correspond à un potentiel compris entre 3 kV et k kV. D'une manière générale, on peut dire que la profondeur S suivant laquelle des électrons pénètrent dans un kO matériau répond à la formule COPY 72 13008 -5- 2133694 C V2 3 = f> ' expression dans laquelle: C = une constante, P = le poids spécifique du natériau constituant la couche, 5 V = la tension par laquelle les électrons sont accélérés à l'atteinte de la couche. Dans un dispositif conforme à l'invention et répondant à la figure 1, l'épaisseur de là couche de revêtement 13 dans le tube d'intensification d'images est beaucoup plus forte qu'habi-10 tuellement, la couche pouvant aussi être formée par plusieurs couches de matériaux différents. Ce qui est important c'est que cette couche de revêtement soit moins pénétrable par des électrons que la couche de revêtement habituelle, de sorte que seulement à une tension de tube supérieure à ladite tension d'accélé-15 ration comprise entre 3 kV et 4kV, les électrons provenant de la photocathode 9 puissent pénétrer à travers la couche de revêtement et donner à. la couche 12 son effet de luminescence. Conformément à l'invention, la couche 13 doit être élaborée de façon que les photo-électrons ne donnent lieu • à luminescence qu'à une tension 20 de régime V qui est égale au quart de la tension de régime nominale V ; de préférence, cette luminescence ne devrait avoir n lieu qu'à une tension de régime comprise entre 50 et 80$ de la tension de régime nominale V du tube d'intensification d'images 3- n L'effet de la mesure préconisée conformément à 25 l'invention est illustré sur la figure 2. Sur cette figure, pour des couches de revêtement à pénétrabilités différentes des photo-électrons, on montre la variation du degré de luminescence I sur l'écran de sortie en fonction de la tension de tube V, alors que chaque fois, le degré de luminescence pour la tension de 30 régime nominale V a été supposé égal à l'unité. Pour des tubes d'intensification d'images, on utilise habituellement une tension de régime nominale comprise entre 22 kV'et 25 kV. Sur la figure 2, il s'agit d'un tube intensificateur dont V = 25 kV. ° n Sur la figure 2, la courbe a se rapporte à un tube 35 intensificateur d'images radioscopiques équipé de la couche de revêtement habituelle en aluminium présentant une épaisseur comprise entre 100 et 200 nm, les courbes b, £ et d se rapportant à des tubes intensificateurs similaires équipant le dispositif conforme à l'invention. La courbe b est celle obtenue pour un 40 tube intensificateur d'images radioscopiques dans lequel la couche COPY 72 13008 -6- 2133694 de revêtement est formée par une couche d'aluminium présentant une épaisseur d'environ 1.000 nm, cette couche n'étant perméable que pour des électrons ayant subi une accélération correspondant à une tension supérieure à environ 8 kV. Les courbes c: et d sont celles obtenues pour des tubes intensificateurs dont la couche de revêtement ne devient perméable que lorsque les électrons sont accélérés à une vitesse qui correspond à une tension supérieure à environ 12,5 kV (courbe c) et 16 kV (courbe d), c'est-à-dire la moitié de la tension de régime nominale V . ^ Lors du fonctionnement d'un dispositif tel que décrit en référence à la figure 1, il est pratiquement impossible de réduire la tension de régime V à la moitié de la tension de régime nominale, si l'on veut encore disposer d'une image dont la qualité est raisonnable. Cette situation est inhérente aux propriétés électroniques optiques du tube intensificateur d'images. En interprétant ceci sur la figure 2, on peut dire que cela signifie que dans la pratique, le réglage de l'intensité sur la couche luminescente 12, établi par la variation de la tension de tube, n'est possible qu'en correspondance à la partie des courbes a, b, ^ c etc., située à droite des pointillés V = -g- V . Si par le tenne "étendue de régulation du degré de luminescence" on entend le rapport entre d'une part la luminescence à la tension de régime nominale V et d'autre part la luminescence minimale susceptible n d'être obtenue sans que la tension de régime devienne inférieure à. la moitié de la tension de régime nominale, la figure 2 illustre clairement qu'une telle étendue est d'environ trois pour le tube intensificateur connu (courbe a), alors que pour le tube intensificateur à utiliser dans le dispositif conforme à l'invention et comportant . une couche de revêtement en aluminium dont l'épaisseur est égale à 1.000 nm, ladite étendue est égale à environ dix, tandis que pour des tubes intensificateurs se rapportant aux courbes c et d, l'étendue est encore beaucoup plus grande et peut en pratique même atteindre la valeur cent. Par conséquent, la mesure préconisée par l'invention offre une possi-35 bilité de régulation beaucoup plus grande en ce qui concerne l'adaptation du degré de luminescence sur l'écran de sortie, par exemple à l'oeil humain ou à un tube d'enregistrement d'image, que cela n'est le cas avec les dispositifs connus. Puisque l'élaboration, par exemple du dépôt par évapo-ration, d'une couche de revêtement en aluminium présentant une 72 13008 -7- 2133694 épaisseur supérieure à environ 1.000 nm donne lieu â certaines difficultés, il est préférable de former d'une autre façon des couches de revêtement qui sont traversées uniquement par des électrons qui sont accélérés jusqu'à un potentiel supérieur à 5 8 kV. Il est par exemple possible d'utiliser d'autres matériaux, par exemple le titane, l'argent, le plomb et surtout l'or, alors que pour empêcher une contamination, il est souvent favorable d'utiliser une mince couche d'aluminium du côté de la photocathode et également du côté de la couche luminescente. Sril en est ainsi, 10 le revêtement comporte plusieurs couches. Comme exemple, on peut citer un revêtement formé par trois couches, à savoir une première couche d'aluminium présentant une épaisseur de 100 nm et élaborée directement sur la couche luminescente, une couche d'or ou une couche de plomb, présentant une épaisseur comprise entre 300 et 15 600 nm et élaborée sur ladite couche d'aluminium, et enfin une deuxième couche d'aluminium présentant une épaisseur par exemple égale à environ 60 nm. En guise d'un autre exemple, on peut citer une couche de titane présentant une épaisseur d'environ 120 nm, élaborée directement sur la couche luminescente, cette couche 20 de titane étant à son tour munie d'une.couche d'aluminium présentant une épaisseur d'environ 100 nm et élaborée sur la face de titane située du côté de la photocathode 9- Pour déterminer l'épaisseur d'un revêtement formé par une seule couche de par plusieurs couches, on se laisse gouverner par la considération 25 que pour l'absorption d'électrons, les épaisseurs équivalentes de différents matériaux sontsdans les rapports des valeurs inverses des poids spécifiques de ces matériaux. D'autres possibilités permettant la réalisation d'une couche de revêtement répondant à la mesure préconisée par l'invention se trouvent dans l'emploi 30 d'oxydes métalliques, par exemple le protoxyde de titane- (TiO); dont le poids spécifique est égal à 4,93 (c'est-à-dire presque le double du poids spécifique de l'aluminium) et le dioxyd© de titane, dont le poids spécifique est égale à 4,17 ou à 3? 8r4 sudLv&ii'te la modification utilisée. Une autre possibilité encore est; l'emploi 35 d'une couche en matériau luminescent, par exemple le nsême matériau que celui utilisé pour la couche luminescente 12» toutefois sans activant, de sorte que ce matériau absorbe des électrons sans émission de lumière. Comme matériau convenant àt ce sujet, on peut citer par exemple le sulfure double de zinc et de cadmium (Zn CdS) 1(.0 sans activant, le poids spécifique de ce matériau (environ 4,5) 72 1?008 -8- 2133694 étant un peu plus grand que 1,5 fols celui de l'aluminium. En guise d'exemple, on peut citer un revêtement 13 formée par deux couches dont la première se raccorde directement à la couche luminescente 12 et est formée par une couche en sulfure double de zinc et de cadmium, obtenue par "sédimentation" , l'épaisseur de cette couche étant d'environ 1.500 nm, alors que sur cette première couche, on a déposé par évaporation une couche d'aluminium présentant une épaisseur comprise entre 50 et 100 nm. 72 13008 9 2133694 BEVEEDICATIQUS: 1. Dispositif équipé d'un tube d'intensification d'images comportant une photocathode ainsi qu'une couche luminescente appelée à capter des électrons émis par la photocathode, la face 5 de couche luminescente, située du côté de la photocathode, étant munie d'une couche de revêtement électriquement conductrice ne laissant pas passer de lumière, le dispositif comportant des moyens permettant d'établir une tension d'accélération réglable entre la photocathode et la couche de revêtement, caractérisé en 10 ce que la nature du matériau constituant la couche de revêtement et l'épaisseur de celle-ci sont telles qu'à une tension de régime du tube qui est inférieure au quart de la tension de régime nominale du tube, la couche de revêtement ne laisse pratiquement plus passer d'électrons qui à la couche luminescente permettent 15 sa luminescence. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement est telle que la luminescence de la couche luminescente ne commence qu'à une tension de régime comprise entre 50 et 80% de la tension de régime nominale du tube 20 d'intensification d'images. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de revêtement est une couche d'aluminium présentant une épaisseur d'environ 1.000 nm. 4. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé 25 en ce que le revêtement est formé par plusieurs couches qui se raccordent l'une à l'autre^ et dont au moins une est métallique. 5» Dispositif selon la revendication 4-, caractérisé en ce que le revêtement est formé par deux couches d'aluminium séparées par une couche d'or. 50 6. Dispositif selon la revendication 5» caractérisé en ce que la première couche d'aluminium du revêtement élaborée sur la couche luminescente a une épaisseur d'environ 100 Dm, la couche d'or élaborée sur ladite première couche d'aluminium a une épaisseur1 comprise entre 500 et 660 nm et en ce que la deuxième couche 55 d'aluminium,située du côté de la cathode, présente une épaisseur comprise entre 50 et 100 nm. 7„ Dispositif selon la revendication 4-, caractérisé en ce qu'une couche appartenant au revêtement et se raccordant à la _ couche luminescente est formée par un matériau luminescent non 72 13008 10 2133694 activé, par exemple le sulfure double de zinc et de cadmium, qui n'émet aucune lumière lorsqu'il est traversé par des électrons provenant de la photocathode» 8» Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce 5 que le revêtement comporte une couche formée par un oxyde métallique,, 9° Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'oxyde métallique constituant ladite couche est l'oxyde de titane. 10 100 Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le revêtement est formé par au moins une couche d'aluminium et par une couche formée par un autre métal» 11 » Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ledit autre métal appartient au groupe comportant le titane, 15 l'argent et le plomb» 12. Tube d'intensification d'images destiné à être utilisé dans le dispositif selon la revendication 1, ce tube étant muni d'un écran d'entrée comportant une photocathode et un écran luminescent captant des électrons provenant de la photocathode, 20 cet écran étant formé par une couche luminescente qui du côté de la photocathode est revêtue d'une couche électriquement conductrice ne laissant pas passer de lumière, caractérisé en ce que la nature du matériau constituant la couche de revêtement et l'épaisseur de celle-ci sont telles qu'à une tension de régime 25 du tube qui est inférieure au quart de la tension de régime nominale du tube, la couche de revêtement ne laisse pratiquement plus passer d'électrons provoquant la luminescence de ladite couche » 13. Tube selon la revendication 12, caractérisé en ce que 30 la couche de revêtement est telle que la luminescence de la couche luminescente ne commence qu'à une tension de régime comprise entre 50 et 80% de la tension de régime nominale du tube d'intensification d'images. 14» Tube selon la revendication 12, caractérisé en ce que 35 la- couche de revêtement est une couche d'aluminium présentant une épaisseur d'environ 1. 000 nm<> 15. Tube selon la revendication 12, caractérisé en ce que le revêtement est formé par plusieurs couches qui se raccordent l'une à l'autre et dont au moins une est métallique» 40 16» Tube selon la revendication 15, caractérisé en ce que COPY 72 13008 n 2133694 le revêtement est formé par àeux couches d'aluminium séparées par une couche d'or. 17- Tube selon la revendication 16, caractérisé en ce que la première couche d'aluminium du revêtement élaborée sur la 5 couche luminescente a une épaisseur d'environ 100 nm, la couche d'or élaborée sur ladite première couche d'aluminium a une épaisseur comprise entre 300 et 600 nm et en ce que la deuxième couche d'aluminium, située du côté de la cathode, présente une épaisseur comprise entre 50 et 100 nm. 10 18. Tube selon la revendication 15, caractérisé en ce - qu'une couche appartenant au revêtement et se raccordant à la couche luminescente est formée par un matériau luminescent non activé, par exemple le sulfure double de zinc et de cadmium, qui n'émet aucune lumière lorsqu'il est traversé par des électrons 15 provenant de la photocathode. 19. Tube selon la revendication 15, caractérisé en ce que le revêtement comporte une couche formée par un oxyde métallique. 20o Tube selon la revendication 19 5 caractérisé en ce que 1 ' oxyde métallique constituant ladite couche est 1 ' oxyde de 20 21 « Tube selon la revendication 15, caractérisé en ce que le revêtement est formé par au moins une couche d'eLLuminium et par une couche formée par un autre métal. 22. Tube selon la revendication 21, caractérisé en ce que ledit autre métal appartient au groupe comportant le titane, 25 l'argent et le plomb. COPY