Brevet FR2224862A1 — publié le 19741031

La présente invention concerne une électrode à émission secondaire comportant une pluralité de microcanaux et l'utilisation de cette électrode dans les tubes électroniques, notamment photoélectriques. De telles électrodes ont déjà fait l'objet de nombreux bre verts. Elles sont constituées de microcanaux en verre qui sont assemblés de manière à avoir leurs axes sensiblement parallèles. Les canaux sont soudés entre eux par leur surface latérale externe au cours d'un compactage et d'un chauffage portant le verre à ramollo serment. leur paroi interne présente le phénomène d'émission secondaire électronique. Ces électrodes se présentent sous forme de galette de faible épaisseur, par exemple 2 mm. Selles résultent du tronçonnage de faisceaux de canaux assemblés comme indiqué précédemment selon des plans parallèles entre eux et non parallèles aux axes des canaux. Dans les applications de ces électrodes et leur inclusion dans des tubes électroniques, leur surface est limitée0 Les raisons de cette limitation proviennent de la constitution de ces électrodes. Notamment du fait qu'elles sont constituées d'une mince plaque de verre, elles sont fragiles et possèdent une assez grande élasticité. Afin que les dispositifs construits è l'aide de telles électrodes ne soient pas sensibles aux chocs, d'une part, leur diamètre, sont maintenus faibles, de l'ordre de 2,5 cm et, d'autre part, il est prévu des fixations sur le pourtour de l'électrode empiétant considérablement sur la surface de l'électrode réduisant ainsi le rapport surface utile à surface totale de l'électrode. Cette fixation s'effectue par soudure sur les parois latérales du tube. Ces parois sont donc d'une épaisseur notable, ce qui augmente l'encom- brement du tubez l'invention présente tend à pallier ces inconvénient8. L'invention propose une électrode à microcanaux à émission secondaire fractionnée en plusieurs parties actives à l'aide de cloisons minces. Lors de l'utilisation d'une telle électrode et son inclusion dans un tube, ces cloisons se trouvent en contact avec les fen8tres dudit tube ou éventuellement servent de parois extérieures au tube0 Du fait des nombreux points de contact ou de fixation de l'électrode avec les Benetres du tube répartis sur toute sa surface, celle-ci peut titre de grande dimension tout en gardant une grande rigidité. Dans le cas où, d'autre part les canaux de l'électrode ont une forme telle que le phénomène de retour ionique vers l'entrée des canaux est éliminé, par exemple lorsqutjls ont une forme coudée obtenue selon l'invention décrite dans la demande de brevet français N0 72 02226 déposée au nom.de la demanderesse, il n'est plus nécessaire d'alimenter l'électrode à laide d'une tension électrique de plusieurs kilovolts, entre source d'électrons et ladite électrode, mais seulement à l'aide de quelques centaines de volts ou mOrne moins.De telles électrodes peuvent alorstre utilisées selon la présente invention dans des tubes photo électriques extra-plats, les fenttres de ces tubes pouvant titre minces et prenant appui sur les cloisons desdites électrodes. On peut ainsi constituer selon l'invention des tubes de grande surface utile, peu épais, pour lesquels la perte de signal par absorption optique est réduite, oe qui conduit à une amélioration de la résolution de tels tubes, ces tubes ayant par ailleurs de bonnes qualités du point de vue robustesse et présentant, du point de vue industriel, l'avantage d'être dtun montage eonsidéra- blement plus simple que ceux de l'art antérieurs Selon la présente invention, il est conçu une électrode du type galette de microcanaux à émission secondaire remarquable en ce que, dans la direction de propagation de émission secondaire, elle présente une épaisseur non uniforme et comporte des parties en creux qui sont les parties actives de l'électrode et des parties en relief ou cloisons d'égales épaisseurs non actives répar- ties de part et d'autre des faces de la galette qui cloisonnent les parties actives, certaines desdites cloisons comportant des échancrures, et en ce que les parties actives et lesdites échancrures sont recouvertes de couches électriquement conductrices, lesdites couches conductrices situées d'un mtme cssté de la galette étant, par groupe, électriquement reliées entre elles. La présente invention donne un procédé de fabrication de telles électrodes0 L'un des modes de réalisation de ce procédé consiste, à partir d'une galette de microcanaux d'dgale épaisseur, à appliquer un masque sur chaque face de la galette et à procéder à une attaque chimique des parties de la galette non protégées par le masque; selon le cas, les microcanaux sont creux du fait qu'ils le sont d'origine ou qu'ils ont subi une opération de débouchage par dissolution du verre de "coeur", ou encore ils sont bouchés; dans le cas où ils sont creux, ils sont bouchés préalablement à l'attaque chimique avec un corps résistant au produit attaque chimique, Les parties non attaquées constituent les parties en relief ou cloisons de l'électrode selon l'invention. Dans un autre mode de réalisation du procédé, une galette à faces planes est déplacée perpendiculairement à une meule diamantée circulaire et successivement suivant différentes directions parallèles au plan de ladite meule, la distance de l'axe de rotation de la meule à la face attaquée étant constante de manière à enlever la matière suivant des bandes et à laisser subsister des cloisons en surépaisseur entre lesdites bandes0 Un autre mode de réalisation du procédé consiste à rapporter par soudure sur chaque face d'une galette à faces sensiblement parallèles, des bandes de verre de manière à créer les parties en relief non actives de l'életrode. Les canaux des parties en creux de la galette subissent, si besoin est, les opérations de débouchage classiques en présence de masques sur les parties en relief, les mimes parties en creux étant ensuite recouvertes dune couche conductrice par procédé d'évaporation, par exemple, s'effectuant en présence des masques. L'invention concerne encore l'utilisation de telles électrodes dans des tubes électroniques, par exemple dans un tube photoélectrique intensificateur d'image, remarquable en ce qu'il comporte une telle électrode avec des fenêtres d'entrée et de sortie appliquées en de nombreux points sur chacune des faces de ladite électrode par l'intermédiaire des cloisons constituées comme il est indiqué précédemment0 Dans une forme plus particulière de l'invention, la galette est du type à microcanaux coudés, 11 épaisseur du tube étant alors considérablement réduite0 L'inventfon sera mieux comprise à la suite de la description suivante de quelques modes de réalisation donnés à titre d'exemple non limitatif, accompagnée des dessins qui représentent :: -figure 1, une vue en élévation de l'une des faces d'une électrode selon l'invention. - figure 2, une vue en perspective de la même face. - figures 3, 4, 5, 6, 7 différentes stades de fabrication de l'électrode selon l'invention. - figure 8, un tube photo-électrique incluant une électrode selon l'invention. Sur la figure 1, on distingue sur la face de l'électrode représentée, des parties non hachurées telles que 10, des parties hachurées telles que 11. Les parties 10 sont en creux par rapport aux parties 11 qui apparaissent en relief sur la figure 2 en perspective.Sur la figure 1 les microcanaux sont orients perpendiculairement ou obliquement par rapport au plan de la feuille0Dans les régions 10 ils sont débouchés, tandis que dans les régions 11, ils sont, soit bouchés ou débouchés. Les régions 10 et 11 correspondent à des éléments de galette faisant partie d'un même corps solide.Les régions 10 sont recouvertes d'une couche electrique- ment conductrice, tandis que les régions en relief 11 n'en sont pai recouvertes. Les parties 10 sont reliées entre elles au moyen de bandes conductrices telles que 12 placées dans des encoches pratiquées dans les parties en relief 11, de profondeur telle que leur fond se trouve sensiblement dans le mke plan que les parties lOo L'un des modes de réalisation du procéda d'obtention d'une telle galette comportant plusieurs régions différentes par leur structure, mais appartenant à un mEme corps solide apparat à l'examen de la suite des figures 3, 4, -5, 6 et 7. Sur la figure 3, 30 représente une galette de microcanaux classique, en verre, les canaux étant, par exemple perpendiculaires aux faces 31 et 32 et comportent dans ce premier mode de réalisation du procédé une gme en verre dite verre de coeur non dissoute. Un masque sous forme de bandes parallèles, telles que 33, est appliqué sur les faces 31 et 32, ces bandes parallèles pouvant comporter de petites échancrures. On procède alors à l'attaque chimique du verre non masqué.Le produit d'attaque chimique et la matière du masque sont choisis de telle sorte qu'il ne se produise pas d'attaque chimique du masque, mais que, par contre, aussi bien le verre constituant les parois des microcanaux que le verre constituant le "coeur" de ceux-ci soit attaqué, Le masque peut par exemple être constitué de vernis au collodion pelables tandis que le produit d'attaque du verre est une solution d'acides dilués. A la suite de cette opération, les parties de galettes telles que 40, sont dissoutes et apparaissent les cloisons ou parois 41 correspondant aux parties hachurées 11 de la figure 1 et les creux 42 correspondant aux parties non hachurées 10 de cette même fi gure. Du fait de la présence éventuelle d'échancrures dans les bandes parallèles telles que 33 du masque, les cloisons formées sont elles-memes éventuellement échancrées d'encoches représentées en 20 sur la figure 2. Attaque chimique s'exerce perpendiculairement aux faces et parallèlement à ces faces, si bien que les bords des cloisons sont inclinés par rapport à la normale à ces faces, comme représenté schématiquement sur la figure 4, et avec plus de précision sur la figure 5. Sur cette dernière figure, on a grossi le profil, en fait de forme courbée, de ltune des cloisons 41 placée entre deux parties en creux 42 obtenue sur la face supérieure 31 de la figure 3. Le fait que la cloison 41 est d'une largeur plus grande à son extrémité supérieure qutà sa base, peut eAtre gênant puisqu'il en résulte un abaissement de la surface active de la galette. Pour remédier à cet inconvénient, on réalise une deuxième attaque chimique en présence d'un masque de surface inférieure. Le processus opératoire illustré sur la figure 6 est le suivant. A l'aide d'une résine, on remplit, en partie, les creux 42 - parties hachurées 81 et 82 sur la figure 6 - de manière à préserver, lors de la deuxième attaque chimique, lesdits creux ainsi que les cloisons sur une certaine fraction AB et AtB de leur hauteur.La largeur CD des bandes du masque telles que 33, lors de la première attaque chimique est réduite à la largeur EF, E et F étant respectivement sur les perpendiculaires-aux faces de la gaeltte en A et A Au cours de la seconde attaque chimique, sont dissoutes les parties de galette correspondant aux sections hachurées SCE et FDBt des cloisons primitives, ce qui permet de récupérer une partie notable de surface active de galette. Le nombre dattaques chimiques successives, selon l'invenUkn, n'est pas limité à deux. Une récupératiqn supérieure de surface active de galette peut éventuellement etre obtenue en opérant éventuellement d'autres attaques chimiques successives, le masquage latéral des cloisons et la réduction de la largeur des bandes déposées étant aménagées dans des proportions analogues à celles décrites lors de la deuxième attaque chimique. Evidesment, en fin d'opération, on dissout la résine dépoaée dans les parties en creux de la galette. Une autre variante du procédé avec attaque chimique peut encore consister à attaquer la galette munie de ses masques sur chaque face à l'aide d'une projection normale aux faces,d'un mélange d'acide dilué et d'huile. Au cours de l'opération, l'huile forme un film sur les parois naissantes protégeant lesdites parois de l'attaque par l'acide, de telle sorte que la dissolution du verre ne se fait que perpendiculairement aux faces, les parois formées étant par conséquent elle3-mEmes perpendiculaires auxdites faces. Sn présencss du masque, on procède alors au débouchage des microcanaux des parties non masquées. La galette est alors recouverte d'une couche électriquement conductrice 51, indiquée sur la figure 7,dans toutes les parties en creux 42 ainsi que dans les encoches 20 de telle sorte que les parties en creux sont reliées électriquement entre elles par groupe. Dans un deuxième mode de réalisation du procédé, la galette de départ est du type à canaux creux ou débouchés. La méthode est du même genre, mais, préalableement à la dissolution, il est néees- saire de boucher les microcanaux à l'aide, par exemple d'une résine. En effet, pour constituer les cloisons, il stagit de dissoudre une fraction d'épaisseur de galette très grande (quelques dixièmes de millimètres) par rapport au diamètre des microcanaux, et l'épais- seur de leurs parois (quelques dizaines de microns). Aussi, en présence de canaux creux, faut-il craindre une dissolution des parois trop grande par rapport à la réduction concomittente d'épaisseur de galette, ce qui explique la nécessité de boucher les microcanaux préalablement à l'attaque chimique. Ce bouchage, à l'aide d'une résine, se fait par des méthodes connuesde l'art antérieur qui consistent à immerger sous vide la galette dans ladite résine rendue liquide par chauffage, celle-ci s'introduisant à 1 'inté- rieur des canaux lors de la remise dans l'atmosphère de la galette et se solidifiant dans lesdits canaux. Un troisième mode de réalisation du procédé pour former des cloisons en relief consiste à substituer une attaque mécanique à l'aide d'une meule, à l'attaque chimique précédemment décrite. La galette, primitivement à faces planes et parallèles1 est déplacée devant une meule diamantée circulaire tournant dans un meme plan autour d'un axe parallèle aux faces de la galette, la distance dudit axe aux faces de la galette étant constante. La matière est ainsi usée suivant des bandes séparées par les cloisons recherchées. Un quatrième mode de réalisation du procédé selon l'invention, consiste à rapporter par soudure sur une galette de microcanaux des bandes de verre. La galette subit préalablement des opérations de polissage optique sur ses deux faces, de meme que les bandes, sur les faces devant titre en regard de la galette. On procède alors à une soudure moléculaire au cours d'un chauffage de la galette et des bandes à rapporter sur la galette mises en position sur la galette. L'ensemble est porté à une température inférieure au point de ramollissement du verre, mais permettant la diffusion des molécules d'une des pièces sur autre et la soudure des deux pièces. Svidzmment, une fois les cloisons constituées, aussi bien selon le deuxième mode de réalisation que selon le troisième ou le quatrième mode, on procède à la métallisation des faces de ltdlectrode, comme indiqué dans le premier mode de réalisation du procédé. Selon l'invention, les cloisons situées sur le pourtour de la galette sont susceptibles de servir de paroi latérale à des tubes électroniques incluant ladite galette. Pour disposer de prises de contact extérieures au tube sur les couches métalliques réalisées, une méthode consiste à prolonger les couches métalliques, telles que 51, de manière qu'elles débordent sur les cloisons périphériques telles que 52 et 53. Pour ce faire, préalablement à la métallisation, le masque est supprimé sur certaines parties des cloisons du pourtour de la galette telles que 52 et 53. L'invention s'étend aux tubes électroniques, notamment photoélectriques comportant comme multiplicateur d'électrons, une galette de microcanaux du type décrit précédemment. Un mode de réalisation de tels tubes selon l'invention consiste dans un tube intensificateur d'image ultra plat, l'écran ayant par exemple une forme carrée de 10 cm de c8té et 1' épais- seur du tube étant de l'ordre de 1 cm. Il est représenté sur la figure 8encoupe transversale parallèlement à l'un des cOtés. 60 représente une électrode selon l'invention comportant des cloisons internes telles que 61, 62, 63,64 et périphériques 65 et 66 servant de parois au tube. La couche métallique déposée dans les creux de la galette déborde sur ces parois périphériques en 71 et 72. D'un côté de la galette se trouve une fenetre transparente 67 recouverte d'une photocathode 68 Les dimensions de la fenêtre sont légèrement inférieures à celle de la galette de manière à ne pas recouvrir totalement les surfaces 71 et 72 des couches métalliques déposées, et à les rendre disponibles sur certaines de leurs parties pour des prises de contact extérieures au tube. La photocathode a des dimensions légèrement inférieures à l'intervalle de longueur de la galette comprise entre les cloisons périphériques de la galette,de manière à ne pas titre en contact avec la couche métallique déposée sur la galette. La fenêtre 67 se soude sur la galette par écrasement du joint d'indium 73. De la mOrne manière, on rapporte de l'autre cEté de la galette, à l'aide du joint d'indium 74, une fenêtre transparente 69 recouverte d'un écran luminescent 70, les dimensions respectives de la fenêtre et de l'écran ayant les mêmes différences que celles de la photocathode et sa fenêtre support par rapport à celles de la galette. Des contacts électriques sont pris respectivement sur la photocathode et l'écran à l'aide de passages étanches 74' et 75 à travers les fenêtres 67 et 69. L'épaisseur de la partie active de la galette est de l'ordre, par exemple de 2 mm, tandis que l'épaisseur de la partie non active est de l'ordre de 6 mms les cloisons en relief ayant 1 mm d'épaisseur du côté photocathode et 3 mm du côté écran. L'épaisseur de chacune des fenetres 67 et 69 est pour sa part de l'ordre de 3 mm. La tension électrique entre photocathode et entrée de galette est par exemple de tordre de 2 kv, tandis qu'entre sortie de galette et écran, elle est de l'ordre de 5 kV, la tension entre les faces de la galette étant, pour sa part, de l'ordre de 1 kV. Un tel système peut évidemment bénéficier des perfectionne- ments classiques connus pour éviter le retour ionique. La face d'entrée de la galette peut entre recouverte d'une Seuille d'aluminium portée à un potentiel électrique élevé par rapport à la photocathode, 4 kV par exemple, et sélectionnant les électrons à l'entrée de la galette suivant leur énergie et empêchant le retour ionique. Une mise en oeuvre plus élégante de l'invention consiste, pour éviter les retours ioniques, à utiliser des microcanaux coudés avec lesquels on confectionne, par le procédé décrit cidessus, une électrode de même forme géométrique que précédemment. Lors de l'inclusion de ladite électrode dans le tube intensificateur d'image, la tension électrique à appliquer entre photocathode et entrée de galette n'est plus que de l'ordre de 200 V par exemple, et plus n'est besoin de feuille d'aluminium à l'en- trée de la galette.Les épaisseurs des cloisons en relief peuvent alors etre de 0,2 à 0,5 mm du c8té photocathode et 3 mm du c8té écran. - REVENDICATIONS 1.- Electrode du type galette de microcanaux à émission secondaire caractérisée en ce que, dans la direction de propagation de 11 émission secondaire, elle présente une épaisseur non uniforme et comporte des parties en creux qui sont les parties actives de l'électrode et des parties en relief ou cloisons d'égales épaisseurs non actives réparties de part et d'autre des faces de la galette et qui cloisonnent les parties actives, certaines des dites cloisons comportant des échancruresset en ce que les parties actives et lesdites échancrures sont recouvertes de couches électriquement conductrices, lesdites couches conductrices situées d'un mOrne côté de la galette étant par groupe reliées électriquement entre elles. 2.- Procédé de fabrication d'une électrode selon la revendication 1, caractérisé en ce que les parties en relief proviennent d'un enlèvement chimique ou mécanique ou d'un apport de matière sur les faces d'une galette de microcanaux sensiblement parallèles en des régions localisées desdites faces. 3.- Procédé de fabrication d'une électrode selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'une galette de microcanaux- à émission secondaire bouchés, à faces sensiblement parallèles, est masquée sur chacune de ses faces à l'aide d'un masque comportant des bandes étroites réparties sur l'ensemble de la surface de la galette, les bandes étroites comportant de petites échancrures perpendiculaires aux bandes, et en ce que la galette parée de ces masques, subit une attaque chimique qui dissout le verre de la galette et non les masques, et en ce que, ensuite, toujours en présence des masques, les canaux des parties en creux de la galette ainsi apparues, sont débouchés à l'aide d'un produit ne dissolvant que la matière de bouchage des microcanaux et en ce que les faces de la galette sont recouvertes par évaporation, en présence des masques de couches conductrices. 4.- Procédé de fabrication selon la revendication 3, carac- térisé en ce que les canaux comportent une ame en verre. 5.- Procédé de fabrication selon la revendication 3, caractérisé en ce que les canaux de la galette de départ sont remplis d'une matière inerte à l'attaque chimique du verre de la galette. 6.- Procédé de fabrication d'une électrode selon la revendication 3, caractérisé en ce que l'attaque chimique s'effectue en au moins deux temps, un premier temps en présence d'un masquage des faces de la galette à l'aide de bandes d'une certaine largeur, puis un deuxième temps les bandes étant rendues plus étroites, tandis que les creux apparus lors du premier temps de l'attaque chimique, sont, préalablement, remplis sur une fraction de leur hauteur d'un produit inerte à l'attaque chimique, la hauteur de remplissage étant telle qu'au niveau supérieur de celui-ci, les cloisons primitivement apparues lors du premier temps de l'attaque chimique, ont une largeur sensiblement égale à celle des bandes du masque lors du deuxième temps de ladite attaque chimi que > et en ce que l'attaque chimique peut comporter d'autres temps successifs analogues au deuxième temps. 7.procédé de fabrication d'une électrode selon la revendication 2, caractérisé en ce qutune galette à faces planes est déplacée perpendiculairement à une meule diamantée circulaire et successivement suivant différentes directions parallèles au plan de ladite meule, la distance de l'axe de rotation de la meule à la face attaquée étant constante et inférieure au rayon de la meule, celui-ci étant inférieur à ladite distance augmentée de l'épaisseur de la galette. 8.- Tube électronique dans lequel est inclus une électrode à émission secondaire selon la revendication 1, les cloisons de ladite électrode servant de parois latérales audit tube, l'électrode étant prise en sandwich entre deux fenttres rigides pouvant servir de substrat pour des dépits dtélectrodes. 9.- Tube photo-électrique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il est constitué d'une électrode selon la revendication 1, prise en sandwich entre deux fen8tres dont l'une est le support d'une photocathode et l'autre le support d'un écran luminescent ou d'une anode. lO.- Tube photo-éleEtrique selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce que l'électrode à émission secondaire comporte des canaux coudés.