Brevet FR2188154A1 — publié le 19740118

l'invention a pour objet une unité de mesure photoélectrique comprenant un photomultiplicateur, servant à la mesure de phénomènes à émissions de photons par impulsions extr8mement brèves. L'invention est utile principalement, mais non exclusivement, pour les spectrographes à lecture directe dans lesquels la mesure de la quantité de lumière de chaque raie spectrale est effectuée à l'aide de photomultiplicateurs et de circuits associés à ceux-ci. Les spectrographes classiques servent à analyser un arc ou des étincelles électriques entre une électrode et un échantillon à étudier. Dans ces conditions, les photomultiplicateurs connus conviennent bien parce que les émissions de photons se font par impulsions relativement lentes dont la durée est supérieure à 5 e s pour un temps total d'intégration de plusieurs dizaines de secondes, Le courant de crete du photomultiplicateur a une valeur assez réduite, inférieure à 100 P A0 Les appareils classiques deviennent pratiquement inutilisables quand les phénomènes ont une durée très brève, par exemple inférieure à 0,1 P So Or, de tels phénomènes se rencontrent de plus en plus fréquemment depuis que l'emploi des lasers se répand. Les impulsions des lasers, les plasmas induits par les lasers lors d'impacts sur un échantillon à analyser, les explosions de fils, et d'autres phénomènes ont une durée si courte que les photomultiplicateurs, ou les lignes -de transmission, se saturent et ne peuvent plus fournir de réponse linéaire. L'invention a pour but principal d'apporter une unité de mesure photoélectrique comprenant un photomultiplicateur qui soit exempt des inconvénients que l'on vient de mentionner et qui ne se sature pas en recevant des impulsions ayant une durée inférieure à 0,1yl s. Un autre but de l'invention est de parvenir à une unité de mesure pouvant être utilisée en association avec un spectrographe pour l'analyse des émissions lumineuses créées par un laser, On atteint ces buts, selon l'invention, ainsi que d'autres qui apparaitront plus loin, gracie à des moyens nouveaux que l'on va décrire maintenant en se référant à la figure unique annexée qui est un schéma d'une unité conforme i l'invention,comprenant un photom"Itipiicitir et associée à un électromètre0 le photomultiplicateur de l'unité représentée comprend un tube contenant une cathode photo-émissive 1, une anode 2 espacée de la cathode et un ensemble de dynodes 3 (au nombre de neuf dans cet exemple) disposées entre la cathode et l'anode. Entre la cathode et la première dynode et entre chaque paire de deux synodes, sont branchés des circuits résistancecondensateur dont les résistances sont calculées de manière qu'une répartition non linéaire des potentiels accroisse les tensions accélératrices proportionnellement à la répartition électronique relative, Les dernières synodes entre lesquelles circulent les électrons avec la densité maximum sont favorisées0 Cette disposition neutralise l'effet de la charge d'espace qui devient négligeable0 les condensateurs ont pour role de maintenir les potentiels pendant les impulsions brèves. La constance RO'a une valeur égale à 100 fois au moins la durée des impulsions. De plus, il est prévu entre la dernière dynode et l'anode 2 une différence de potentiel au moins égale à 250 V, entre la cathode 1 et l'anode 2 elle est comprise entre 800 et 2000 v selon le photomultiplicateur utilisé. Â la sortie du photomultiplicateur, juste après l'anode 2, un premier condensateur 4 est branché entre une borne 5 reliée à cette dernière et la masse 7. Après la borne 5 s'étend une ligne coaxiale 8 et, à partir de la masse 7, un conducteur de masse 9. Ces deux lignes conductrices relient le photomultiplicateur, qui est, par exemple, incorporé à un spectrographe, à un pupitre ou une console de lecture où se trouvent un amplificateur-électromètre 10 et un indicateur à lecture directe tel qu'un voltmètre numérique Ilo Avant 1'amplificateur-électromètre 10, entre la ligne 8 et le conducteur 9 est branché un second condensateur 12 qui est le condensateur d'intégration classique. On a représenté schématiquement en a une succession d'impulsions très brèves d'un faisceau 12 arrivant sur la cathode 1. À la sortie du photomultiplicateur, en 5, on obtient un courant amplifié, représenté en b. le ralle au premier condensateur 4 est primordial0 Il accumule les charges lors des impulsions, évitant ainsi une trop forte variation du potentiel anodique, Entre les impulsions, il se vide et transmet sa charge au second condensateur 12. La ligne 8 n'a donc plus à transmettre des impulsions brèves mais des "bouffées" de courant de durée suffisamment allongée et de faible amplitude La valeur du premier condensateur 1 est calculée de façon que le rapport ICg soit inférieur à 50 volts, I étant l'inten C sité moyenne en ampère d'une impulsion, T étant la durée en seconde de cette impulsion et C la valeur en farad du condensateur. REVENDICATIONS 1 - Unité de mesure photoélectrique pour mesure de phénomènes à émission de photons par impulsions extrtmement brèves comprenant un photomultiplicateur ayant une cathode, une anode espacée de la cathode, des dynodes disposées entre la cathode et l'anode, des circuits résistance-condensateur branchés entre la cathode, les dynodes et l'anode, caractérisée en ce que les circuits résistance-condensateur entre dynodes ont une constante RC égale à au moins 100 fois la durée des impulsions, les résistances de ces circuits sont déterminéespour créer entre les dynodes, de la cathode à l'anode, une répartition non-linéaire des potentiels substantiellement proportionnelle à la répartition électronique, la différence de potentiel entre la dernière dynode et l'anode étant au moins égale à 250 v, un premier condensateur est branché directement à la sortie du photomultiplicateur entre l'anode et la mbass~et yn se sQndenssataur est branche à l'entrée d'un ElectrorAtre éloigné du photomultiplicateur entre un conducteur venant du point de branchement de l'anode et du premier condensateur et un conducteur de masse. 2 - Unité de mesure selon la revendication l, caractérisée en ce que le premier condensateur a une valeur telle que le rapport - -- est inférieur à 50 volts, I étant l'intensité moyenne en ampère d'une impulsion, T étant la durée en seconde de cette impulsion et C la valeur en farad du condensateur.