Brevet FR2123546A1 — publié le 19720908

i 2123546 La présente inventioa concerne des électrodes à émission secondaire qui comprennent une matrice sous la forme d'une plaque comportant un grand nombre de canaux oblongs qui s'étendent dans le sens de l'épaisseur de cette 5 plaque, celle-ci comportant une première couche conductrice sur sa surface d'entrée et une deuxième couche conductrice séparée sur sa surface de sortie, qui fonctionnent respecti-' veinent comme recouvrement d'électrode d'entrée et comme recouvrement d'électrode de sortie. 10 Des électrodes à émission secondaire de ce genre sont notamment décrites dans les brevets "britanniques Nos 1.064.073, 1.064.074, 1.064.076, 1.090.406 et 1.154.515, tandis que des procédés de fabrication de ces plaques sont décrits dans les brevets britanniques Kos 13064.072 et 15 1.064.075. Lorsque ces dispositifs sont en fonctionnement, une différence de potentiel est appliquée entre les deux couches d'électrodes de la matrice de manière à obtenir un champ électrique servant à accélérer les électrons. Ce champ 20 présente un gradient de potentiel qui est provoqué par un courant qui circule dans les surfaces résistantes formées à l'intérieur des canaux ou par le matériau constituant la masse de la matrice. L'amplification de l'émission secondaire se fait dans les canaux» Les électrons émergents 25 peuvent être soumis à l'action d'un champ d'accélération additionnel qui peut être appliqué entre l'électrode de sortie et une cible appropriée, par exemple un écran de reproduction luminescent. La fabrication d'électrodes à émission secon-30 daire est compliquée et coûteuse en particulier lorsque les dispositifs sont destinés à la reproduction d'images. Dans ce dernier cas, les difficultés sont les plus grandes lorsqu'on doit obtenir une reproduction fidèle d'une image à demi-ton détaillée du fait qu'il est alors important de dis-35 poser non seulement d'une répartition pratiquement régulière d'un grand nombre de petits canaux, mais également un haut degré de régularité des surfaces dans les canaux distincts et un haut degré de régularité de dimension entre les canaux. Suivant un procédé connu de fabrication d'élec-40 trodes à émission secondaire, on forme un faisceau à l'aide 72 03098 2 2123546 d'un tube constitué par un matériau à résistivité supérieure à 10^ ohm/cm et le faisceau obtenu est chauffé de manière à sceller le tube qui a formé un bloc comportant des canaux, alors que les espaces intermédiaires sont remplis» Suivant 5 le brevet britannique ÏF° 1.064,072, ce procédé peut être exécuté de telle façon qu'un noyau est placé à l'intérieur de chaque tube pour empêcher la déformation de la surfaee intérieure, après quoi les noyaux sont enlevés après que le bloc avec les canaux ait été formé et que l'on ait découpé 10 ce bloc pour obtenir les matrices. Pour le noyau, on utilise un verre qui peut être éliminé par décapage. Il est avantageux d'utiliser des noyaux creux de façon à faciliter le décapage. De tels tubes avec noyau peuvent être obtenus 15 en plaçant, dans un grand tube court, un noyau s'adaptant avec précision, après quoi cet ensemble est étiré de façon à former ce que l'on appelle une "monofibre"« Des monofibres peuvent être fondues ensemble de manière à former le bloc désiré avec de petits canaux, bloc 20 à partir duquel on peut obtenir plusieurs matrices de plaque de canaux en découpant le bloc en morceaux» En général cependant, les plaques avec canaux sont élaborées en au moins deux stades, alors qu'un premier faisceau et/ou un faisceau intermédiaire sont formés et fondus ensemble et étirés pour 25 former une fibre multiple nui est utilisée pour former le bloc. Les tubes constitués par le premier faisceau, le faisceau intermédiaire ou le faisceau final peuvent être fondus ensemble à l'aide d'un émail qui a un point de fusion 30 inférieur à celui des tubes uniques ou multiples, cet émail étant placé sur le faisceau au cours d'une opération supplémentaire. Il est également possible de fondre ensemble les tubes d'un faisceau final en les plaçant dans un tube et en les chauffant dans le vide jusqu'à la température de ramol-35 lissement afin d'exercer une pression dirigée vers l'intérieur sur le faisceau. Dans le cas où le premier tube simple ou monofibre a une section circulaire, l'ensemble est basé sur une section polygonale qui est la plus économique et la mieux 40 appropriée pour obtenir un ensemble compact de tubes circulaires 72 03098 3 2123546 ou de fibres, à savoir la section hexagonale. On obtient ainsi des fibres multiples qui ont des surfaces extérieures étagées ou nervurées, qui rendent difficile la constitution précise et rapide de séries de fibres multiples. Si, par 5 contre, le tube simple ou monofibre pouvait être réalisé avec une section carrée, les fibres multiples pourraient également avoir une section carrée, auquel cas les surfaces extérieures ne seraient pas étagées ou nervurées, mais lisses de sorte que de ce fait elles pourraient être 10 combinées plus facilement en des séries précises. Un autre inconvénient des tubes ou monofibres uniques circulaires concerne la région ouverte théoriquement maximale, qui, l'épaisseur de la paroi et la déformation n'étant pas prises en considération, s'élève à environ 15 90,7 %, tandis que pour des monofibres carrées cette région ouverte serait pratiquement de 100 %, La fabrication des tubes en verre de matrice avec une section carrée est cependant plus difficile et plus coûteuse que la fabrication des tubes ronds pour des monofibres circulaires. La réalisation d'un 20 ensemble avec un noyau support qui comporte un canal dans le sens longitudinal, canal qui est ensuite éliminé,présente de grandes difficultés. La réalisation de tubes, à moins qu'elle ne soit exécutée à grande échelle, est un processus compliqué et coûteux. Ces difficultés sont encore plus grandes dans 25 le cas où l'on veut obtenir des tubes à section carrée. Le but de l'invention est de fournir un procédé ne présentant pas les difficultés précitées. L'invention concerne Tin procédé de fabrication d'électrodes à émission secondaire selon lequel ua ensemble. 30 en verre est étiré dans le sens longitudinal de façon à former des fibres à section polygonale, les fibres obtenues étant assemblées de façon à former un faisceau et éventuellement étirées de façon à former une fibre duplo et à nouveau assemblées en un faisceau et le verre du noyau étant éventuelle-35 ment éliminé de la fibre, ce procédé étant caractérisé en ce que des bandes parallèles ayant des sections qui peuvent être combinées entre elles géométriquement sont groupées de façon à former un ensemble ayant la section polygonale désirée. Ce procédé est avantageux pour réaliser des 40 tubes qui ne sont constitués que d'une sorte de verre, par 72 03098 4 2123546 exemple des tubes en verre oblongs qui de façon connue sont soumis à une réduction de surface interne dans la plaque comportant des canaux, et ce procédé présente également de grands avantages lorsqu'il est utilisé pour réaliser des 5 fibres constituées par deux ou un nombre supérieur de sortes de verre. Lors de la fabrication des fibres constituées par différentes sortes de verre, on peut d'abord former des bandes en différentes sortes de verre avant que l'ensem-10 ble ne soit groupé. Il est également possible de réaliser un ensemble avec un nombre pair de côtés de telle façon qu'une paire de bandes situées en regard l'une de l'autre diffère quant à leur constitution d'une paire de bandes correspondantes. Comme élément supplémentaire, l'ensemble peut 15 comporter un noyau de support central constitué par un barreau de verre soluble et par un canal s'étendant dans le sens longitudinal dans ce barreau, en vue de faciliter le décapage# On donne cependant en général la préférence à l'ensemble avec des îiandes support en un verre soluble sur le côté in-20 térieur de l'ensemble de telle façon qu'il subsiste un canal central pour faciliter la dissolution. Pour de nombreuses applications, il est avantageux que la section de l'ensemble soit carrée et la plupart des exemples seront basés sur une section carrée. 25 Les bandes peuvent être obtenues en coulant le verre dans un moule. Pour des bandes minces, ceci peut cependant entraîner des difficultés. Dans le cas, on peut couler un plus grand bloc, qui est ensuite scié dans le sens longitudinal de façon à obtenir des bandes ayant l'épaisseur requise. Les bandes peuvent être également obtenues par 30 extrusion. Dans le cas où l'on désire obtenir des bandes composées, la fusion peut être facilitée par pression, laminage ou par une autre opération analogue. Les différentes sortes de verre peuvent également être extrudées ensemble sous la 35 forme d'une bande double ou triple. 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. Les figures 1a à 1d illustrent les étapes succès- 72 03098 2123546 sivea de la fabrication d'une zaonofibre constituée de deux couches, avec une section carrée» Les figures 2 à 4 sont des coupes d'autres monofibres composées oui peuvent être fabriquées de la même 3 façon. Les figures 1a à 1d illustrent le procédé de fabrication de monofibres à section carrée suivant les étapes suivantes. On réalise d'abord des bandes en verre de ma-10 trice 1 et en verre de noyau 2, les épaisseurs des deux bandes ayant le rapport désiré et les surfaces des bandes étant pratiquameBt planes (figure 1a). Puis une bande de verre de matrice et une bande de verre de noyau sont fondues ensemble (figure 1b). On 15 découpe et/ou on meule ensuite des bords longitudinaux parallèles correspondants 3 sur les côtés des bandes composées (figure 1c). On groupe ensuite quatre bandes parallèles composées en vue de former un ensemble creux avec une section 20 carrée. Cet ensemble est alors étiré de manière à former la monofibre désirée. Dans cet exemple les bords 3 correspondante des bandes sont plans et sont meulés sous ion angle de 45° (figure 1d). Il est également possible de donner aux bords 3 une 25 section étagée ou courbe de façon que les bords d'une bande composée puissent s'adapter aux bords complémentaires des bandes voisines dans l'ensemble de monofibre. Dans cet exemple, la monofibre obtenue finalement comporte un noyau 2 qui est par exemple éliminé par décapage 30 après formation de la matrice. Le noyau comporte un canal dans le sens longitudinal pour faciliter le décapage. Bien que l'on donne habituellement la préférence à un noyau creux lorsque l'on utilise le décapage, on peut également éliminer par décapage un noyau massif, en particulier 35 lorsqu'on utilise corase noyau un verre avec une faible viscosité. Un tel noyau massif peut êbre constitué de sections ayant- une section triangulaire cormae le montre la figure 2, ces sections étant par exemple obtenues par extrusion. Il est également possible de rendre la section 40 de la monofibre triangulaire comme le montre la figure 3» 72 03098 6 2123546 Dans ce cas, xes angles correspondant entre eux forment un angle de 30° avec le plan du matériau des "bandes composées. De telles monofibres triangulaires peuvent être combinées de façon à former des fibres multiples à section 5 triangulaire ou hexagonale et bords lisses. Les ensembles à fibre multiple décrite ci-dessus sont généralement soumis à un deuxième traitement d'étirage de façon à obtenir une structure plus fine et mieux intégrée. Dans les exemples représentés sur les figures 10 1 à 3, le verre extérieur 1 est utilisé comme verre de matrice, c'est-à-dire qu'il fournit la structure perforée finale pour la plaque comportant les canaux. De plus, il fournit la conduction électrique nécessaire et les propriétés d'émission secondaire qui sont exigées à l'intérieur des canaux. Pour 15 certaines sortes de verres, ces propriétés nécessitent une opération supplémentaire ; ainsi le verre contenant du plomb, doit être soumis à un traitement de réduction. Les fibres composées ou fibres multiples peuvent être scellées ensemble par traitement de la surface extérieure 20 du verre de matrice 1. Ceci peut cependant être facilité en utilisant une troisième couche 4 constituée par du verre ayant un point de fusion bas (figure 4). Cette fibre peut être fabriquée de façon analogue à celle de la figure 1, excepté le fait que l'on doit utiliser trois sortes de verre 25 constituant les bandes, au lieu de deux. Les figures 5 à 8 sont des coupes qui représentent des cas plus simples pour lesquels on utilise une sorte de bande et pour lesquels un noyau porteur est prévu sous la forme d'un barreau central qui peut être massif 30 (20) ou comporter un canal pour faciliter le décapage (20A). Ces figures illustrent également le fait que les bords longitudinaux correspondants des bandes peuvent ne pas comporter d'angle 3 comme sur les figures 1 à 6. Ces bandes peuvent avoir des bords carrés en regard qui se chevauchent aux an-35 gles des ensembles (Voir bande 10 de la figure 7 et 8). Cette formation simplifiée du bord peut également être appliquée pour deux paires de bandes comme dans le dispositif de la figure 9 qui comporte une série intérieure carrée 20B qui peut former par exemple un noyau à canal susceptible 40 d'être décapé et équivalent au noyau 20A des figures 6 et 8. 72 03098 7 2123546 Des "bords carrés correspondants peuvent également être utilisés comme sur la figure 10, bien que ceci exige l'utilisation de bandes ayant deux largeurs différentes. le cas le plus simple est illustré par la figure 5 11a et 11b où l'on n'utilise qu'une sorte de verre, alors que le produit étiré résultant n'est plus constitué par une fibre composée. Il est enfin possible de réaliser un ensemble pour lequel une paire de bandes situées en regard l'une de l'autre diffère quant à ses propriétés de l'autre paire, de 10 sorte que la première paire a une résistivité supérieure à l'autre dans la matrice obtenue finalement. La différence exigée quant à la résistivité peut être obtenue par exemple en sélectionnant les verres de telle façon qu'une paire de bandes prenne une plus grande 15 conduction superficielle lors de la réduction que l'autre paire de bandes correspondantes. Sur les figures 12a., 12b et 12c sont représentées des formes de réalisation de trois variantes possibles, dans lesquelles on n'utilise qu'une paire de bandes H à ré-20 sistance élevée et une paire de bandes L à faible résistance. La conductibilité des quatre bandes est de préférence limitée aux surfaces intérieures modifiées par le processus de réduction précité. Des fibres telles que celles représentées sur 25 les figures 12 exigent que toutes les fibres soient orientées dans le même sens dans le bloc à partir duquel est sciée ensuite la matrice. Lors de l'étirage de façon à former une fibre, les dimensions sont tellement petites que cette orientation est difficile. Il peut par conséquent être avan-30 tageux de déterminer l'orientation avant l'étirage et d-î.étirer l'ensemble de différentes unités dirigées correctement pour obtenir une fibre multiple de section rectangulaire. Quelques exemples sont représentés sur les figures 13a à 13©» Dans le cas d'un processus qui est constitué 35 par deux opérations d'étirage, l'ensemble constituant la fibre multiple peut prendre une section rectangulaire de façon analogue, avant la deuxième opération d'étirage. Cela fournit une méthode simple pour l'identification des surfaces à résistance élevée et à résistance basse. 40 Les bandes du verre peuvent être combinées 72 03098 2123546 avec un ou plusieurs autres verres ou porter d'autres matériaux qui sont déposés sur celui-ci par exemple par projection ou par immersion dans un liquide comportant des particules en suspension dans un liant. 5 Comme variante de l'invention, le verre de noyau peut être remplacé par un métal ou un alliage métallique, par exemple un alliage d'environ 10 à 12 % de silicium avec 90 à 88 % d'aluminium avec un point de fusion d'environ 580°C qui est supérieur à la température de scellage mais 10 inférieur à la température d'étirage. En ce qui concerne le traitement ultérieur des fibres obtenues avec les procédés conformes à la présente invention, la figure 14 représente un bloc des fibres parallèles qui est découpé en morceaux (dans cet exemple 15 sous un angle a) de manière à obtenir un certain nombre de matrice. Le traitement normal est alors effectué de sorte que lesdits morceaux coupés, ou matrices, sont formés de façon connue de façon à obtenir des électrodes à émission 20 secondaire. Dans ce cas, les noyaux (s'ils sont présents) sont éliminés par exemple par décapage et les surfaces de canal conductrices sont obtenues par exemple par réduction chimique. Les recouvrements de l'électrode d'entrée et de l'électrode de sortie sont également formés sur les surfaces 25 de la matrice. La figure 15a représente schématiquement une coupe d'une plaque avec des canaux à section perpendiculaire et la figure 15b une plaque de canal avec canaux obliques, alors que les électrodes d'entrée sont désignées par E^ et l'électrode de sortie par Eg. 30 Des plaques comportant des canaux selon la présente invention, peuvent être utilisées dans des amplificateurs d'image, des tubes à rayons cathodiques et des tubes de prise de vues. 72 03098 2123546 REVENDICATIONS 1»- Procédé de fabrication d'électrodes à ••fission secondaire selor. lequel un ensemble en verr- est -tiré dans le sens longitudinal de façon à for-mer des fibres 5 è section polygonale, les ficres obtenues étant assemblées ça façon à former un faisceau et éventuellement étirées de façon à forner une fibre duplo et à nouveau assemblées en vn faisceau, le verre du noyau étant éventuellement éliminé de la fibre, ce procodé étant caractérisé en ce que des ban— 10 d;s parallèles ayant des sections qui peuvent être combinées entre elles"géométriquement sont groupées de façon à former un ensemble ayant la section polygonale désirée. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble comporte un nombre pair de côtés et ce 15 de telle façon qu'une paire de bandes situées en regard l'une de l'autre diffère, quant à leur constitution, d'une paire de bandes correspondantes. 3.- Procédé selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en de eue l'ensemble comporte du côté 20 intérieur des bandes de support constituées par un verre de noyau soluble. 4.- Procédé selon la revendication 3« caractérisé en ce que le verre de noyau a ls forme des bandes composées de façon à obtenir un canal central pour le décapage. 25 ■ 5*- Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 g 4, caractérisé en ce que la section de l'ensemble est carrée. 5.- Electrode à émission secondaire obtenue par la mise en oeuvre du procédé selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 5*