Brevet FR2145434A1 — publié le 19730223

La présente invention concerne le domaine de la construction des appareils, et tout particulièrement, les photorécepteurs. On connais un photorécepteur dont l'amélioration de la sensibilité est obtenue à l'aide d'un prisme droit disposé du côté de la couche photosensible (sur sa sous-couche). Ce prisme dispose d'une face d'entrée par laquelle le faisceau de lumière s'introduit dans le prisme sous un angle prédéterminé par rapport à la couche photosensible (dans le cas où l'on utilise des cellules photoélectriques ou des multiplicateurs d'électrons photoélectriques, ce sera l'angle de réflexion interne complète). Le flux réfléchi par la couche photo sensible est dirigé vers la base supérieure du prisme sous l'angle de réflexion interne complète, puis il sera à nouveau dirigé vers la couche photosensible.Après une ou plusieurs réflexions sur la couche photosensible et la base supérieure du prisme, le rayon débouche sur la face latérale de réflexion parallèle aux arêtes de la face d'entrée formant les côtés de la base du prisme. En se réfléchissant sur la face latérale, le faisceau de lumière recommence l'ensemble du cycle de réflexion sur la couche photosensible et la base supérieure du prisme en se propageant dans le même plan que pendant le premier cycle de réflexion. Le faisceau lumineux sera alors à nouveau ramené à la face d'entrée pour s'échapper du prisme. L'inconvénient de cette construction réside dans la nécessité d'utiliser une couche photosensible dont les dimensions sont sensiblement supérieures à la section du faisceau lumineux utilisé, surtout dans les cas où il faut assurer un nombre S"ffisamtimpOrtant de réflexions du faisceau sur la couche photosensible. Cet impératif impose des limitations considérables à la section du faisceau lumineux utilisé et engendre des difficultés techniques supplémentaires lorsqu'on opère avec des photorécepteurs de ce type. L'utilisation des photorécepteurs à grande superficie de la photocathode provoquera obligatoirement un accroissement de l'intensité d'émission thermique, engendrant des perturbations au cours de l'enregistrement des signaux lumineux de faible intensité. Donc, l'utilisation du photorécepteur du type men tionné n'est pas toujours justifiable. Le but de la présente invention est de remédier aux incon vénients mentionnés ci-dessus. Selon l'invention, on se propose de mettre au point un photorécepteur dont l'accroissement de la sensibilité serait réalisé à l'aide d'un prisme droit procédant à la réflexion multiple de la couche photosensible, grace à une modification de la construction du prisme droit utilisé. L'objectif proposé est atteint par le fait que, dans le photorécepteur conforme à l'invention, le prisme droit comporte au moins une face latérale de réflexion supplémentaire, tandis que l'arête de la face d'entrée, constituant le côté de la base du prisme droit, n'est pas parallèle à la première face latérale de réflexion. I1 sera avantageux d'exécuter le prisme droit à faces multiples symétriquement par rapport au plan bissecteur de l'angle dièdre formé par les faces latérales de réflexion, tandis que la hauteur h du prisme, pour une epaisseur d de la sous-couche du revêtement photosensible, sera approximativement déterminée d'après la condition :: h sots R(1 + Cos q ) tg T - où ç est l'angle d'incidence du faisceau lumineux sur la couche photosensible ; t l'angle entre deux plans consécutifs de propagation du faisceau lumineux R, le rayon de la circonférence située dans le plan de la base intérieure du prisme et dont le centre se trouve au point d'intersection du plan de la base inférieure du prisme, du plan bissecteur et du plan de propagation du faisceau lumineux traversant la face d'entrée, tandis que les arêtes de la face d'entrée et de la dernière face de réflexion sont tangentes à cette circonférence. Sur la dernière face de réflexion du prisme, il sera alors préférable d'établir un élément optique supplémentaire, afin de modifier l'orientation du flux lumineux de 1800. Le photorécepteur proposé est prévu pour l'enregistrement des faisceaux-lumineux à faible divergence, le prisme droit à faces multiples, augmentant la sensibilité du photorécepteur, pouvant être alors pratiquement utilisé dans tous les photorécepteurs fabriqués en série. Parmi les avantages conditionnant le choix du photorécep teur mentionné, on notera 1. Une haute sensibilité intégrale et spectrale à de faibles niveaux de bruit de l'émission thermique. 2. Un accroissement sensible de la section du faisceau lumineux utilisé, dont les dimensions seront d'un même ordre de grandeur que celles de la couche photosensible. 3.Lss Possibilité d'obtenir des cellules photoélectriques et des multiplicateurs d'électrons photoélectriques à rendement quantique de 356 au moins, lorsque t i 700 mm, grâce au choix optimal de l'épaisseur de la photocathode par rapport au nombre de réflexions du faisceau lumineux. 4. La possibilité de prévoir une cl aine de production pour la fabrication de photorécepteurs à rendement élevé grâce aux larges possibilités technologiques et à l'absence d'opérations supplémentaires (revêtement des faces latérales du prisme d'une couche de réflexion, etc.). 5. La possibilité d'obtenir des photorécepteurs de meilleur rendement par réflexion multiple du faisceau lumineux sur les zones les plus sensibles de la couche photosensible. Dans l'exposé qui suit, l'invention est expliquée par des exemples d'exécution avec références aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 représente le photorécepteur, faisant l'objet de la présente invention, où du côté de la couche photosensible est disposé un prisme droit avec une de ses faces biseautee (isométrie). La figure 2, idem, en vue de dessus. La figure 3,le photorécepteur proposé où du côté de la couche photosensible est disposé un prisme droit avec des éléments optiques supplémentaires (isométrie). La figure 4,idem, en vue de dessus. Comme on le voit d'après les figures 1 et 2, le photorécepteur est constitué par un prisme droit à faces multiples 1, réalisé à partir d'un matériau optique transparent, une sous-couche 2 et une couche photosensible proprement dite 3.Le prisme 1 sera placé sur la sous-couche 2 par sa base inférieure, et il est fixé à cette dernière à l'aide d'un contact optique ou de colle optique dont le coefficient de réfraction est proche de celui du matériau de la sous-couche 2 et du prisme 1, toute la surface de la base inférieure du prisme 1 devant être projetée sur la couche photosensible 3. L'une des faces du prisme 1 est biseautée sous un certain angle par rapport à la base inférieure du prisme 1 pour assurer l'introduction du faisceau lumineuxisur la couche photo sensible 3.Comme face 5 (biseautée) on peut choisir une des faces latérales quelconque du prisme 1 comportant une face latérale de réflexion contiguë. La dernière face latérale de réflexion 6 suivant le faisceau 4 est perpendiculaire au plan de propagation du faisceau lumineux 4 dirigé vers cette face 6, tandis que les autres faces sont disposées sous un certain angle par rapport au plan dans lequel le faisceau lumineux 4 se propage jusqu'à sa réflexion sur la face correspondante ; cet angle diffère alors de 90 et reste le même pour toutes les faces. De cette façon, le prisme droit à faces multiples 1 est symétrique par rapport au plan bissecteur AA de l'un des angles dièdres de réflexion, tandis que la face d'entrée 5 et la dernière face latérale de réflexion 6 sont symétriques par rapport à ce plan bissecteur AA.Le plan de propagation du faisceau 4 passe alors par les cordes de la circonférence située dans le plan de la base inférieure du prisme 1. Le centre de la circonférence mentionnée se trouve dans le plan bissecteur AA. Les arêtes de la dernière face de réflexion 6 et la face d'entrée 5,disposées sur la base inférieure du prisme 1,sont alors perpendiculaires aux cordes correspondantes de cette circpnférence, tandis que les arêtes analogues des autres faces latérales de réflexion sont tangentes à la circonférence. La hauteur h du prisme 1 est alors choisie, en prenant en considération l'épaisseur d de la sous-couche 2 de la photocathode 3, approximativement suivant la condition h St R Cos 2 . 'tg t où n est l'angie d'incidence du faisceau lumineux 4 sur la photocathode 3 l'angle entre deux plans consécutifs de propagation du faisceau 4 R, le rayon de la circonférence mentionnée plus haut n étant le nombre de réflexions du faisceau lumineux sur la couche photo sensible au cours de son passage entre deux faces latérales de réflexion consécutives dans le sens du faisceau. Le photorécepteur est disposé de telle façon que le faisceau lumineux 4 est orienté normalement à la face d'entrée 5 du prisme 1. Langle de biseautage de la face d'entrée 5, par rapport à la base inférieure du prisme 1, est choisi de telle façon que le faisceau lumineux 4 débouche sur la couche photosensible 3 (photocathode) sous l'angle de réflexion intérieure complète. Le faisceau lumineux 4 réfléchi par la photo cathode 3 est dirigé vers la base supérieure du prisme 1 et, après en être réfléchi, débouche sur la photocathode 3 pour revenir ensuite à la base supérieure, et ainsi de suite, ou pour être directement amené à l'arête'de l'angle dièdre formé par la face latérale de réflexion et la base supérieure du prisme 1 en fonction de la hauteur h du prisme 1. L'angle dièdre mentionné joue le rôle de miroir. Etant donné que le plan d'incidence du faisceau 4 n'est pas perpendiculaire à la face de réflexion latérale, le faisceau 4 commence par se réflechir sur le plan orienté sur un certain angle par rapport au plan de propagation précédent. Le faisceau 4 sera alors réfléchi de la même façon plusieurs fois, ou une seule fois sur la photocathode 3, pour déboucher sur la face latérale de réflexion suivante. L'orientation de son plan de propagation est à nouveau modifiée, et en se réfléchissant sur la photocathode 3 dans un nouveau plan, il est dirigé vers la face latérale de réflexion consécutive, et ainsi de suite. Le faisceau lumineux 4 aboutit enfin sur la dernière face de réflexion 6 qui est disposée perpendiculairement au plan d'incidence du faisceau 4. C'est pourquoi il est réfléchi de 180C et tous les cycles de réflexion sur les faces latérales et sur la photocathode 3 se reproduiront dans l'ordre jusqu'à ce que le faisceau lumineux 4 soit ramené à la face d'entrée 5 à la sortie du prisme 1. La construction décrite du prisme à faces multiples 1 sera utilisée, de préférence, dans les cas où il est nécessaire d'accroitre la sensibilité du photorécepteur en présence d'une influence peu considérable des bruits d'émission thermique (par exemple dans les cellules photoélectriques). Au cours de l'enregistrement des faisceaux lumineux de très faible intensité (lorsqu'on utilise des multiplicateurs d'électrons photo-électriques), quand le bruit de l'émission thermique limite la sensibilité du photorécepteur, il sera préférable d'appliquer la version modifiée illustree par les fig. 3 et 4. La photo cathode 3 de ce photorecepteur a des dimensions d'un même ordre que la section du faisceau lumineux utilisé 4, ce grâce à quoi l'axe de ce faisceau 4 passe toujours, au cours de toutes ses réflexions sur la cathode 3, par un même point 7. L'une des différences fondamentales de cette construction du photorécepteur, par rapport à celle mentionnée plus haut, réside dans le fait que la hauteur h de son prisme droit à faces multiples 8 est approximativement deux fois supérieure à celle de la version décrite plus haut. Dans cette version, le prisme 3 à faces multiples 8 comporte, en outre, des éléments optiques supplémentaires placés sur la face d'entrée et sur la dernière face de réflexion. L'élément optique 9, placé sur la face d'entrée 5 du prisme 8, est constitué par un prisme ou un coin en matériau optiquement transparent, et il est nécessaire pour l'introduction du faisceau lumineux 4 sur la photocathode 3. Le faisceau lumineux 4 peut être alors amené à l'élément optique 9 sous un angle quelconque par rapport à l'axe du photorécepteur, et même parallèlement à l'axe mentionné.Sur la face de sortie 6 est placé un élément optique 10, par exemple un parallélépipède, comportant un angle de réflexion dièdre droit. Comme face d'entrée 5 du prisme 8, on choisit l'une des faces latérales dont les arêtes constituent un angle maximal avec le plan de symétrie AA. La dernière face de réflexion 6, avec élément optique supplémentaire 10, sera, comme dans le cas précédent, symétrique à la face d'entrée 5 en étant disposée de l'autre côté du plan de symétrie bissecteur AA du prisme 8. Cependant, par rapport aux constructions précédèntes, la propagation du faisceau lumineux 4 s'effectue dans des plans passant par les cordes et les diamètres de la circonférence dont le centre 7' est disposé dans le plan de symétrie bissecteur du prisme 8. Les arêtes de la face d'entrée 5 et de la dernière face latérale de réflexion 6 du prisme 8, disposées dans le plan de la base inférieure, sont tangentes à la circonférence mentionnée. De cette façon, le centre 7' de la circonférence se trouve au point dtin- tersection de trois plans : la base inférieure du prisme 8, le plan bissecteur AA et le plan de propagation du faisceau lumineux 4, après le passage de la face d'entrée 5 du prisme 8, tandis que les arêtes des autres faces latérales de réflexion, disposées dans le plan de la base inférieure du prisme 8, sont perpendiculaires aux bissectrices des angles formés par la corde et le diamètre de la circonférence mentionnée, par lesquels pas sent les plans de propagation du faisceau lumineux 4 incident et réfléchi.Dans cette version, la hauteur h du prisme 8 est choisie en prenant en considération l'épaisseur d de la sous-couche 2 de la photocathode 3, d'après les conditions d'approximation suivantes : h * R(1 + CosC est l'angle d'incidence du faisceau lumineux 4 sur la photocathode 3 l'angle formé par deux plans consécutifs de propagation du faisceau lumineux 4; R, le rayon de la circonférence mentionnée plus haut. Le photorécepteur des figures 3 et 4 est disposé de telle façon que le faisceau lumineux 4, passant par l'élément optique supplémentaire 9 et la face d'entrée 5 du prisme 8, se propage dans un plan perpendiculaire à la face d'entrée 5 du prisme 8. Laxe du faisceau lumineux 4 doit passer par le point 7 de la photocathode 3, sous le centre 7' de la circonférence mentionnée plus haut, tandis que l'angle d'inclinaison de cet axe par rapport à la photocathode 3 doit correspondre à l'angle de réflexion intérieure complète du faisceau lumineux 4. Après s'être réfléchi sur la photocathode 3, le faisceau lumineux 4 débouche sur la première face latérale de réflexion. Son sens de propagation se modifie, et il se réfléchit sur la base supérieure du prisme 8 pour aboutir ensuite sur la deuxième face latérale de réflexion du prisme 8. Après avoir été réfléchi par la deuxième face, le faisceau lumineux 4 est à nouveau dirigé vers la photocathode 3. Dans ce cas, l'axe du faisceau 4 passe par le même point 7 que pendant la première réflexion sur la photocathode 3. Ensuite, le faisceau lumineux 4 réfléchi par la photo cathode 3 est dirigé vers la face latérale de réflexion consécutive qui oriente le faisceau lumineux 4 vers la base supérieure du prisme 8. Après s'être réfléchi sur la base supérieure du prisme 8, le faisceau 4 débouche sur la face latérale de réflexion consécutive pour être à nouveau dirigé vers la photocathode, de telle façon que le faisceau 4 passe par la photocathode 3 à travers le même point 7 que pendant les réflexions précédentes. Le processus de réflexion décrit du faisceau lumineux 4 sur la photocathode 3, les faces latérales de réflexion et la base supérieure du prisme 8 se prolonge jusqu'au moment où le faisceau 4 débouche sur la dernière face de réflexion 6 avec élément optique supplémentaire 10. Cet élément réfléchit le faisceau lumineux incident 4 qu'il reçoit sous un angle de 1800, après quoi 1ensemble du cycle des réflexions se reproduit dans l'ordre inverse jusqu'au moment où le faisceau lumineux 4 ressort du prisme 8 par la face d'entrée 5. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à Ceux de ses modes d'application, non plus qu'à ceux des modes de réalisation de ses diverses parties, ayant été plus spécialement envisagés elle en embrasse, au contraire, toutes les variantes. REVENDICATIONS 1. Photorécepteur où du côté de la couche photosensible est place un prisme droit en matériau optiquement transparent, dont les bases approximativement parallèles sont limitées par une surface latérale comportant une face d'entrée, par laquelle stintro- duit le faisceau lumineux, et une face de réflexion participant en commun avec la base et la couche photosensible à la réflexion du faisceau lumineux introduit, caractérisé par le fait que le prisme droit comporte au moins une face latérale de réflexion supplémentaire, tandis que l'arête de la face d'entrée 5 constituant le côté de la base du prisme droit n'est pas parallèle à la première face latérale de réflexion. 2. Photorécepteur suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que le prisme droit est symétrique par rapport au plan bissecteur AA de l'angle dièdre formé par les faces latérales de.réflexion. 3. Photorécepteur suivant les revendications 1 et 2, caractérisé par le fait que le prisme droit est doté d'un élément optique 10, monté suivant la dernière face latérale de réflexion dans le sens du faisceau 4, afin que le faisceau lumineux 4 modifie son orientation de 1800. 4. Photorecepteur suivant les revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que la hauteur h du prisme droit, pour une épaisseur d de la sous-couche 2 de la couche photosensible 3, est choisie d'après l'approximation suivante h =v R(1 + Cos ) ) tg t - d où 4 est l'angle d'incidence du faisceau lumineux 4 sur la couche photo sensible 3 J , l'angle formé par deux plans consécutifs de propa- gation du faisceau lumineux 4 R, le rayon de la circonférence située dans le plan de la base inférieure du prisme 8 dont le centre 7' se trouve au point d'intersÇtion du plan de la base inférieure du prisme 8, du plan bissecteur AA et du plan de propagation du faisceau lumineux 4 passant par la face d'entrée 5, tandis que les arêtes de la face d'entrée 5 et de la dernière face de réflexion 6 sont tangentes à cette circonférence.