Brevet FR2130629A1 — publié le 19721103

ta présente invention se rapporte à des tubes de caméra de télévision et analogues ayant des cibles du type pyro-electrique et aux procédés de fabrication de telles cibles. La cible d'un tube de caméra est la structure sur laquelle est projeSe une image d'un sujet à transmettre et à partir de laquelle sont produits des signaux électriques, correspondant aux différents points de l'image, par exploration ou analyse de cette cible. Une telle analyse de la cible est normalement effectuée par un faisceau électronique dans la pratique actuelle, bien que des propositions aient été faites, avec certaines formes de structure de cible, pour utiliser des connexions électriques directes à des éléments de la cible et pour analyser de tels éléments par une technique d'adresse en coordonnées, similaire à celle utilisée avec les mémoires à noyau magnétique. Bien que les tubes de caméra utilisés actuellement, en général, pour la transmission d'images de télévision soient conçus pour fonctionner avec des images optiques d'un sujet à transmettre, projetées sur leurs cibles, on connatt des tubes de caméra conçus pour produire des signaux électriques provenant d'images en radiations thermiques (par exemple images en radiations infrarouges) par distinction avec les images en lumière visible. tes tubes de caméra destinés au traitement d'images en radiations thermiques seront appelés ci-après "tubes de caméra à image thermique". La présente invention se rapporte à des tubes de caméra à image thermique utilisant une matière dite 11pyro-électrique" en tant que partie active de la structure de la cible du tube.Si un corps de matière pyro-électrique est soumis à des changements de température, des changements se produiront dans la polarisation interne de la matière et ceci se traduira par des changements de conditions de charge électrique à la surface du corps. En conséquence, si une image en radiations thermiques est formée sur une mince tranche de cristal pyro-électrique, il se produira sur sa surface une image en charges électriques correspondante. Des difficultés considérables se présentent pour obtenir une cible satisfaisante pour un tube de caméra à image thermique. Rn premier lieu, il est très difficile de fabriquer une tranche suffisamment mince auto-supportante, à partir d'un cristal unique de matière pyro-électrique, et plus la surface nécessaire est grande pour une telle tranche, plus grande est la difficulté. Par exemple, la matière cristalline T.G.S (sulfate de triglycine), qui est probablement la matière convenant le mieux électriquement parmi les matières pyro-électriques est très difficile à former par des procédés de coupe mécanique ordinaires, à partir d'un cristal unique pour donner une mince tranche auto-supportante destinée à constituer une cible, principalement si la dimension de la cible requise doit être telle que la surface superficielle est de l'or- dre de 19,5 cm2 ou plus () pouces carrés).Même lorsqu'unie telle tranche est produite à partir d'un cristal unique, celle-ci est très fragile, manque de rigidité mécanique et peut se casser facilement. La présente invention cherche à surmonter ces difficultés et cherche à prévoir des procédés de fabrication perfectionnés qui se prêtent à la production en usine, et qui permettent la fabrication de cibles à image thermique de dimensions relativement grandes, d'une rigidité mécanique bonne et acceptable, et ayant une sensibilité relativement bonne. Conformément à une caractéristique de la présente invention, un procédé de fabrication d'une cible pour un tube de caméra à image thermique comprend l'étape consistant à déposer sur un substrat une matière pyro-électrique sous forme finement divisée tout en la soumettant à un champ électrique appliqué afin de produire une structure de cible constituée par ce substrat et, par une couche de matière pyro-électrique déposée sur lui, dans laquelle les dipôles des particules sont sensiblement alignés. Un procédé préféré de fabrication de cibles, conformément à la présente invention comprend les étapes consistant à former une suspension de matière pyro-électrique finement broyée dans un support liquide, à permettre aux particules de la matière en suspension de se décanter à partir du liquide pour se déposer sur un substrat, tout en étant soumises à un champ électrique appliqué dont le rôle est d'aligner les dipôles des particules, à enlever le liquide en surplus et à sécher par évaporation la boue restante déposée sur le substrat. La matière pyro-électrique préférée est le sulfate de triglycine Le substrat doit avoir une conductivité thermique faible afin que, lorsque la cible est utilisée dans un tube, le substrat ne contribue pas, de façon importante, à empêcher les images en radiations thermiques de produire de manière satisfaisante de grands changements de température dans le dépôt pyro-électrique. Le subs trat doit également avoir une conductivité thermique faible afin de ne pas transférer de la chaleur de façon importante, d'une partie du dépôt pyro-électrique à une autre, et ainsi produire des diminutions sérieuses de résolution. Une forme préférée de substrat est une mince membrane en verre, recouverte d'un mince revêtement de métal déposé, par exemple de l'or, pour établir un contact électrique avec le dépit pyro-électrique.Une membrane en verre connue sous la marque déposée "Elcon" ayant une épaisseur d'environ 5 microns et ayant un mince dépôt de matière pour électrode (par exemple de l'or) sur sa surface convient très bien. Le liquide de support dans lequel les particules finement broyées sont en suspension (dans le procédé préféré de l'invention) doit avoir une faible conductivité électrique ; il doit résister à la rupture lorsqu'il est soumis à des champs électriques relativement élevés. I1 doit être tel que la matière pyro-électrique en suspension est, de façon pratique, non soluble dans lui ; et de préférence, il doit également avoir une pression de vapeur élevée afin que l'étape de séchage par évaporation de la boue déposée soit rapide. Des liquides de support convenables sont des essences de pétrole ayant une faible température de fractionnement (de l'ordre de 1000C) par exemple de l'essence de pétrole ou de l'éther de pétrole. La grandeur du champ électrique n' est pas critique mais une grandeur satisfaisante est de tordre de 100 volts/cm. Ce champ peut être produit de manière convenable en appliquant une tension appropriée entre le revêtement métallique du substrat constituant l'électrode et une électrode à mailles fines située dans le liquide de support au-dessus du substrat et très près de lui, de sorte que lorsque des particules en suspension se décantent, celles provenant de la masse du liquide qui se trouve au-dessus des-mailles, le font en traversant les mailles et le champ électrique qui est établi entre ces mailles et le revêtement métallique du substrat formant électrode. L'électrode sous forme de mailles doit en conséquence avoir une transparence élevée aux particules de la matière pyro-électrique, de préférence une transparence de l'ordre de 80 %. Une dimension de particules convenable pour cette matière pyro-électrique est un diamètre d'environ 2 à 3 microns et une épaisseur convenable pour la couche de la matière pyro-électrique déposée est d'environ 10 microns. Expérimentalement, on a trouvé que, lors de la mise en oeuvre du procédé préféré de la présente invention (dépôt par décantation de particules de matière pyro-électrique à partir d'une suspension) il n'est pas nécessaire de prévoir une matière de liaison pour lier le dépôt au substrat et, en réalité, il est préférable de ne pas prévoir un tel liant, car on obtient une meilleure sensibilité sans liant qu'avec un liant. Des expériences montrent, de manière assez surprenante, qu'en dépit de l'absence d'un liant, la couche pyro-électrique déposée adhère fermement au substrat. La raison en est obscure et n'est pas bien comprise mais, il se peut que le fait que la décantation ait lieu sous l'influence d'un champ électrique puisse contribuer, au moins dans une certaine mesure, à la bonne adhérence surprenante de la couche déposée. La présente invention sera bien comprise à la lecture de la description suivante, faite en relation avec le dessin ci-joint qui représente, suffisamment bien pour une bonne compréhension, une façon préférée de mettre en oeuvre la présente invention. Comme le montre le dessin qui est simplement un schéma et ne prétend pas être à l'échelle, la référence 1 indique un récipient en verre ou autre matière isolante qui est ouvert sur le dessus et sur lequel est monté un tube formant siphon 2 avec un robinet 3. Une suspension de sulfate de triglycine est formée en agitant bien un mélange de particules de cette matière finement broyée dans un liquide de support tel que de l'essence de pétrole. Une dimension de particules convenable est de l'ordre de 2 à 3 microns. La suspension est versée dans le récipient. La référence 4 indique la suspension se trouvant dans le récipient. Sur le fond du récipient se trouve une membrane 5 en verre connu sous la marque "Elcon", sur la surface supérieure de laquelle (c'est-à-dire au-dessus, dans la figure) se trouve une couche d'or déposée 6. A une courte distance au-dessus du substrat constitué par la membrane avec sa couche d'or, et parallèle à elle, se trouve de fines mailles 7 ayant une transparence aux particules d'environ 80 %. Une tension continue convenable est appliquée à partir des bornes 8 entre la couche 6 et les mailles 7 pour produire un gradient de tension d'environ 100 volts/cm entre ces mailles et cette couche. Les particules peuvent se décanter à travers les mailles pour se déposer sur le substrat jusqu a ce qu une épaisseur suffisante de dépôt ait été obtenue.La tension appliquée est ensuite déconnectée et le liquide en surplus est retiré par l'inter médiaire du siphon 2 et du robinet 3, laissant une boue 9 déposée sur le substrat. Cette boue peut sécher par évaporation et donne une couche de sulfate de triglycine d'environ 10 microns d'épaissueur. La tension appliquée est maintenue jusqu'à ce que la boue soit sèche. En pratique, la membrane 5 se trouve dans un bâti de support métallique (non représenté) qui sert de bâti de support pour la cible finie et qui sert à monter cette cible dans le tube dans lequel elle doit être utilisée. Si le procédé de décantation des particules à partir du liquide de support était réalisé sans champ électrique appliqué, le dépôt se traduirait par une orientation au hasard des domaines ferro-électriques. On peut montrer que la sensibilité de la cible résultante serait alors, au maximum, réduite d'environ 60 % par comparaison à celle d'une cible par ailleurs similaire, fabriquée par des procédés connus à partir d'un cristal unique. Cependant, la cible résultante est beaucoup plus facile à fabriquer qu'une cible à cristal unique. Elle est également beaucoup plus résistante et solide mécaniquement.Le procédé de fabrication de la cible par dépôt de particules à partir d'une suspension peut être rapidement mis en pratique en usine et on pense qu'il peut être utilisé pour fabriquer de manière satisfaisante, des cibles solides de dimension relativement grande -par exemple jusqu'à 64,5 cm2 de surface (10 pouces carrés). Cependant, bien que ces avantages puissent être obtenus si le dépôt à partir de la suspension avait lieu sans champ électrique appliqué, il serait obtenu au prix de sérieuses pertes de sensibilité, par exemple de l'ordre de 60 %. En réalisant l'étape de dépôt conformément à la présente invention, tout en soumettant les particules à un champ électrique appliqué, cette perte de sensibilité est très réduite car l'action du champ est d'aligner les dipôles électriques (particules) durant le dépit.Bien sûr, du fait que les cristallites (c'est-à-dire les particules) sont initialement électriquement neutres, un moment de dipôle doit être introduit avant qu'il existe une réponse au champ. La façon la plus simple d'induire un moment de dipôle dans les particules est d'utiliser l'effet pyro-électrique lui-même en modifiant la température de la suspension -une petite modification est tout à fait suffisante. Pour empêcher la neutralisation des dipôles, il doit y avoir simplement quelques monopoles résiduels (ions) dans le liquide de support mais, avec un choix convenable de ce liquide tel que décrit précédemment, ceci ne présente pas de difficultés. L'appréciation de certaines des valeurs de mesures indiquées ci-dessus doit tenir compte du fait qu'elles proviennent de la conversion d'unités anglo-saxonnes en unités métriques. La présente invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation qui viennent d'entre décrits, elle est au contraire susceptible de variantes et de modifications qui apparaitront à l'homme de l'art. REVENDICATIONS 1 - Procédé de fabrication d'une cible pour un tube de caméra à images thermiques, caractérisé en ce qu'il comprend l'é- tape consistant à déposer une matière pyro-électrique sous forme finement divisée sur un substrat tout en la soumettant à un champ électrique appliqué afin de produire une structure de cible constituée par ce substrat et par une couche de matière pyro-électrique déposée sur lui, dans laquelle les dipôles des particules sont sensiblement alignés. 2 - Procédé de fabrication d'une cible pour un tube de caméra à images thermiques, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant, à former une suspension d'une matière pyro-électrique finement broyée dans un liquide de support, à permettre aux particules de la matière en suspension de se décanter depuis le liquide pour se déposer sur un substrat tout en étant soumises à un champ électrique appliqué qui sert à aligner les dipôles des parti- cules, à enlever le liquide en surplus et à sécher par évaporation la boue restante déposée sur le substrat. 3 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la matière pyro-électrique est du sulfate de triglycine. 4 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le substrat est une mince membrane en verre avec un mince revêtement de métal déposé sur elle, pour établir un contact électrique avec le dépôt pyro-électrique. 5 - Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que le mince revêtement de métal déposé est un revêtement en or. 6 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que la mince membrane en verre est un verre connu sous la marque déposée "Elcon" et a une épaisseur d'approximativement 5 microns. 7 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le liquide de support a une pression de vapeur élevée. 8 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que le liquide de support est constitué d'essences de pétrole à faible température de fractionnement. 9 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que la grandeur du champ électrique appliqué est de l'ordre de 100 volts/cm. 10 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 9, caractérisé en ce que le champ électrique appliqué est produit en appliquant une tension appropriée entre le revêtement métallique du substrat, constituant une électrode, et une électrode à mailles fines située dans le liquide de support au-dessus du substrat et très près de lui, de sorte que lorsque des particules en suspension se décantent, celles provenant de la masse du liquide qui est située au-dessus des mailles le font en traversant les mailles et le champ électrique qui est établi entre ces mailles et le revêtement métallique du substrat formant électrode. 11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que l'électrode sous forme de mailles a une transparence aux particules de matière pyro-électrique de l'ordre de 80 %. 12 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que la matière pyro-électrique a une dimension de particules située approximativement dans la gamme de 2 à 3 microns de diamètre. 13 - Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 12, caractérisé en ce que la matière pyro-électrique est déposée jusqu a avoir une épaisseur de l'ordre de 10 microns. 14 - Cible pour un tube de caméra à images thermiques, caractérisée en ce qu'elle est obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 13. 15 - Tube de caméra à images thermiques, caractérisé en ce qu'il comprend une cible selon la revendication 14.