Brevet FR2189867A1 — publié le 19740125

La présente invention concerne des tubes multiplicateurs d'électrons, et notamment ceux ayant des dynodes du type caisson grille. Les multiplicateurs d'électrons à dynodes du type caisson à grille sont d'un emploi fréquent dans des tubes électroniques, pour diverses applications exigeant une multiplication des électrons. Un multiplicateur d'électrons à dynodes du type caisson à grille est décrit par exemple dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique n" 2 245 il4, délivré le 17 juin 1941 à W. Shockley. Des multipiicateurs d'électrons à dynodes du type caisson a grille sont utilisés par exemple dans des tubes photomultiplicatueurs des dissecteurs d'image, des tubes analyseurs de télévision et d'autres types de tubes électroniques. La principale caractéristique structurale des multiplicateurs à dynodes du type caisson à grille est une série de dynodes décalées, en forme de caisson rectangulaire métallique. Chaque dynode comporte généralement deux grands côtés rectangulaires fermés, disposés en équerre, et deux petites plaques d'extrEmité rectangulaires et fermées, aboutant des extrémités des côtés fermés et formant ainsi un caisson rectangulaire métallique moins deux cOtés adjacents. Le caisson est habituellement réalisé dans une mince feuille de métal, tel que bronze au béryllium, et monté entre deux entretoises céramiques isolantes de dynode, adjacentes aux plaques d'extrémité. La surface interne du caisson émet des électrons secondaires. Un des côtés ouverts est muni d'une série de fils métalliques et constitue le côté grille. L'autre côté demeure ouvert.Les dynodes en caisson sont dé-calées avec des tensions positives croissantes, de sorte que les électrons pénètrent par le côté grille, puis frappent les surfaces internes de la paroi en produisant des électrons secondaires. Les électrons secondaires produits dans la dynode sont accélérés en traversant le cté ouvert, pénètrent par le coté grille de la dynode suivante, où ils sont de nouveau multipliés, et ainsi de suite jusqu'a l'anode finale, sur laquelle les électrons produits sont recueillis sous forme d'un signal. Un des problèmes posés par les multiplicateurs d'électrons à dynodes du type caisson a grille est celui de la réduction des coûts de fabrication. Un facteur essentiel de ces coûts est la complexité relative du côté grille du caisson de la dynode. La réalisation du côté grille est une opération relativement longue et coûteuse par rapport aux autres opérations de fabrication d'une dynode, car elle implique soit le bobinage d'une grille métallique sur des supports appropriés, aJsposés sur le côté grille, soit le soudage par points d'un grillage sur le côté grille. Une grille constitue en outre une structure beaucoup moins robuste que les cotés fermés et risque d'entraSner une défaillance du tube fini soumis à des vibrations intenses. Un autre problème posé par les photomultiplicateurs à dynodes du type caisson à grille réside dans la gêne que les fils de la grille apportent à la transmission des électrons. Un certain pourcentage des électrons traversant les côtés grille des dynodes en caisson aboutit sur les fils de la grille; ces électrons sont recueillis et par suite perdus pour le signal. Il est important que la transmission des électrons par la grille soit aussi élevée que possible, afin d'obtenir un gain en signal maximal. Le nouveau tube multiplicateur d'électrons comporte des dynodes du type caisson à grille, dont le côté grille comprend une seule ouverture, approximativement centrée sur ce catie. Le remplacement du côté grille à fils des structures antérieures par une simple ouverture rend la fabrication de la dynode du type caisson à grille plus facile et moins motteux. La structure en caisson de la dynode est plus robuste et la transmission des électrons par le côté grille de la dynode en caisson est augmentée, ce qui améliore les performances du tube multiplicateur d'électrons. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à l'aide de la description détaillée ci-dessous et du dessin annexé sur lequel la figure 1 représente un dissecteur d'image comportant un multiplicateur d'électrons à dynodes du type caisson à grille selon l'invention; et la figure 2 est une vue en perspective agrandie d'une des dynodes du type caisson d grille du tube de la figure 1. Le tube analyseur 10 de la figure 1, un dissecteur d'image, comporte un multiplicateur d'électrons selon l'invention, décrit à titre d'exemple. Le tube 10 comprend une ampoule allongée 12 sous vide, avec un fond transparent 14 à une extrémité et un culot 16, portant des broches 18, à l'autre extrémité. La surface interne du fond 14 porte une couche 20 constituant la photocathode. En partant de cette dernière, on trouve d'abord une électrode de déclenchement 22, puis une anode conique 23, servant à concentrer et à accélérer les électrons. L'anode 23 est suivie par un multiplicateur d'électrons 24, comprenant une première dynode 26 et une électrode de déviation 28, puis une série de dynodes multiplicatrices d'électrons 30, 32, 34 et 36, du type caisson à grille, décalées et aboutissant à une anode collectrice 38.La première dynode 26, l'électrode de déviation 28, les dynodes du type caisson à grille 30, 32, 34, 36 et l'anode 38 sont montées rigidement entre deux entretoises céramiques isolantes 40. La figure 2 représente à plus grande échelle la structure de la première dynode 30 du type caisson à grille. La dynode 30 est un caisson rectangulaire, obtenu par emboutissage d'une feuille de bronze au béryllium, d'une épaisseur d'environ 0,254 mm et du type généralement utilisé pour les dynodes. Le caisson comporte deux côtés fermés 46, deux plaques d'extrémité 48, un côté grille 50 comprenant une fente d'ouverture 52 centrée et un côté ouvert. Des pattes 54 sont prévues sur chaque plaque d'exttémité 48, pour l'insertion dans des ouvertures des entretoises céramiques 40, afin de maintenir la dynode 30 suivant l'orientation voulue. Les dimensions approximatives du caisson sont les suivantes : longueur 10,16 mm, largeur 6,35 mm et profondeur 6,35 mm. La fente 52, dont l'origine se trouve à 2,032 mm environ du côté ouvert, a une largeur d'environ 2,794 mm et une longueur de 9,4488 mm. La structure des autres dynodes 32, 34, 36 est identique à celle de la première dynode 30. Dans le tube 10 en fonctionnement, les électrons émis par la photocathode 20, sous l'action de la lumière, traversent les ouvertures de l'électrode de déclenchement 22, puis l'anode conique 23, pour atteindre la première dynode 26. Par leur impact sur la paroi interne de la première dynode 26, les électrons produisent des électrons secondaires qui traversent le côté grille 50 de la première dynode 30 du type caisson à grille, puis frappent les parois internes des côtés fermés 46. Ils sont de nouveau multipliés, traversent le cté ouvett de la première dynode 30 du type caisson à grille puis le côté grille de la dynode suivante 32, et ainsi de suite, généralement suivant les trajectoires en tirets 44, puis sont finalement collectés par l'anode 38. Les tensions typiques, appliquées aux divers composants du tube 10 pour son fonctionnement, sont indiquées sur la figure 1. Les performances du nouveau multiplicateur d'électrons sont améliorées par une grande transmission des électrons dans la fente d'ouverture unique du côté grille des dynodes. La transmission à travers la fente est voisina de 100 % et représente un progrès notable par rapport à celle du coté grille à fils. Le côté grille à fente est particulièrement robuste. La fabrication des dynodes du nouveau tube est beaucoup moins coûteuse, par suite des opérations simples de découpage, nécessaires à la production du cté grille 9 fente. La grande majorité des électrons traversant le côté grille des dynodes classiques du type caisson à grille '.2 passaient que dans une partie centrale relativement étroite. Dans le nouveau multiSlicateur, cette partie centrale du cté grille, traversée par les électrons, est définie par une fente qui s'étend pratiquement sur toute la longueur du côté grille. La fente est généralement perpendiculaire au plan contenant le vecteur somme des trajectoires électroniques dans le multiplicateur d'électrons. Une ouverture unique, définie par cette fente centrale, permet aux électrons de traverser le cOté grille sans être interceptés par les fils de la grille comme dans les tubes classiques. La conduction - continue du restant du côté grille améliore encore la caractéristique du champ électrique d'accélération. La largeur de la fente assurant une transmission maximale varie avec les tensions appliquées aux dynodes et les dimensions relatives des côtés et des plaques d'extrémité du caisson de la dynode. I1 est facile de déterminer la largeur optimale par une courte série d'essais pour une configuration et une distribution de tension particulières, mais une largeur environ égale à 0,4 fois la dimension du côté grille parallèle au grand axe de la fente convient généralement. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art au dispositif qui vient d'être décrit uniquement à titre d'exemple non limitatif, sans sortir du cadre de l'invention. Revendications 1. Tube électronique comprenant un multiplicateur d'électrons du type comportant une série décalée de dynodes en caisson surfaces internes émettant des électrons secondaires et ayant chacune un cOté ouvert, adjacent à un côté grille transmettant les électrons, ledit tube étant caractérisé en ce que le cOté grille de chaque dynode comporte une feuille de matériau conducteur, avec une seule ouverture approximativement centrée sur ce cOté. 2. Tube électronique selon revendication 1, caractérisé en ce que l'ouverture est une fente allongée, dont le grand axe est généralement perpendiculaire au plan contenant le vecteur somme des trajectoires électroniques dans la dynode considérée. 3. Tube électronique selon revendication 2, caractérisé en ce que la fente est approximativement équidistante des extrémités du cOté grille et a une largeur, perpendiculairement au grand axe, égale à 0,4 fois environ la longueur totale du cOté grille, mesurée parallèlement à ce grand axe. 4. Tube électronique selon une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque dynode est constituée par une feuille de matériau conducteur, façonnée en caisson. 5. Tube électronique selon une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le multiplicateur est disposé de façon à recevoir et à multiplier les électrons émis par une photocathode dans le tube.