Brevet FR2213584A1 — publié le 19740802

La présente invention concerne les multiplicateurs de particules. Les multiplicateurs de particules qui peuvent être des multiplicateurs d'ions ou d'électrons sont utilisés pour multiplier d'une manière importante un flux dotions ou d'électrons. Un multiplicateur de particules est, par exemple, normalement inclus dans un spectromètre de masse. Un multiplicateur de particules comporte une cible et un certain nombre de dynodes, c'est-à-dire d'électrons des revêtues d'un matériau qui présente le-phénomène d'émission secondaire et un collecteur. Si l'on suppose-que le multiplicateur de particules gtunmultiplicateur d'ions, un ion constituant le signal d'entrée frappe la cible et provoque une émission secondaire d'électrons par la cible.Les électrons émis par la cible sont attirés par la première dynode de la chaine et la frappe. Ceci provoque, par émission secondaire, l'émission par la première dynode d'électrons qui sont attirés par la seconde dynode, et le cycle se poursuit jusqu'à ce que la dynode finale émette des électrons qui sont recueillis par le collecteur. La premiere dynode-est à un potentiel négatif par rapport àla seconde, laquelle est à son tour à un potentiel négatif par rapport à la troisième, etc. Pour fournir les potentiels requis à toutes les dynodes il est prévu une chaine de résistances en série connectées entre une ligne d' alimentation et ia masse et chaque dynode, à l'exception de la première, est connectée à un point approprié de 1a série de résistances. La présente invention a pour objet un multiplicateur de particules perfectionné. Conformément à l'invention, le multiplicateur de particules comporte une chaine de dynodes montées sur un empilage de pié- ces d'espacement, chaque pièce d'espacement étant en un matériau isolant et étant munie d'une couche conductrice formée à chacune de ses extrémités et d'une couche conductrice formée sur son côté et connectant entre elles les couches formées à chaque extrémité, chaque dynode étant électriquement connectée aux couches d'extrémité adjacentes de deux pièces d'espacement adjacentes. La couche conductrice formée le long du côté de chaque pièce d'espacement agit comme une résistance. De préférence, chaque dynode fait partie intégrante d'une plaque disposée entre les couches d'extrémité adjacentes de deux pièces d'espacement adjacentes ou est fixée à une telle plaque. De préférence également, la couche formée sur le c8té de chaque pièce d'espacement est une bande dont la section est réduite pour accroître sa résistance. La section de chaque bande est avantageusement réduite par érosion au moyen d'un jet d'une matiez re abrasive. On décrira maintenant un multiplicateur de particules selon l'invention, à titre de simple illustration, en se référant aux dessins ci-annexés dans lesquels Fig. 1 est une représentation schématique d'un multiplicateur de particules connu; Fig. 2 est une représentation schématique d'un multiplie cateur de particules réalisé conformément à la présente invention; Fig. 3 est une vue en perspective d'une pièce d'espacement du multiplicateur de particules représenté à la figure 2; Fig. 4 est une vue en bout d'une variante de la pièce dc espacement; et Fig. 5 et 6 sont, respectivement, une vue en bout et une vue en élévation latérale d'un autre mode de réalisation de la pièce d'espacement. Sur la figure 1 à laquelle on se référera tout d'abord, le dispositif représenté schématiquement est un multiplicateur de particules d'un type classique quelconque qui comporte une cible 1 située en face d'une ouverture 2 à travers laquelle les ions pénè- trent dans le multiplicateur et frappent la cible I qui est rev6- tue d'un matériau qui présente la propriété de produire une émission secondaire. Il est prévu une succession de dynodes 3, les dynodes étant représentées schématiquement comme étant disposées en deux colonnes montées face à face, les dynodes pouvant être en forme de godets. Douze dynodes ont été représentées sur le dessin, mais ce nombre peut être différent et être, par exemple, de quatorze. Les dynodes 3 sont connectées en des points différents d'une chaine de résistances 4 montées en série et connectées entre la masse et un potentiel négatif de 2 à 4 KV par exemple. A l'extrémité de la chaine de dynodes opposée à celle formée par la cible 1, il est prévu un collecteur 5 maintenu à un potentiel positif. La cible 1 est identique aux dynodes 3. Lorsque le multiplicateur est utilisé, un ion pénètre dans le multiplicateur de particules par l'ouverture 2 et frappe la cible 1 qui émet des électrons. Ces électrons sont attirés sur la première dynode 3 de la chaine des dynodes qui est à une tension positive par rapport à la cible 1 et les électrons frappent la première dynode qui émet alors des électrons par suite du phénomène d'émission secondaire. Les électrons émis par la première dynode sont attirés vers la seconde dynode du fait que cette dernière est à un potentiel plus positif et la frappent, de sorte qu'elle est amenée à émettre des électrons par émission secondaire.- Ce processus se reproduit le long de la chaine de dynodes, le nombre d'électrons émis par chaque dynode suivante allant en s'accroissant.Les électrons émis par la dynode 3 finale sont attirés par le collecteur 5 et sont mesurés dans un circuit extérieur. Un multiplicateur de particules conforme à la présente invention est représenté dans la figure 2, multiplicateur qui comporte dix dynodes en forme de godets 11 désignés respectivemont par les références 1 à 10. Une plaque 12 est fixée sur chaque dynode 11 et est portée par deux empilages en colonne de pièces d1 espacement 13 et 14. Chaque colonne de pièces d'espacement comporte une tige en céramique 15 qui traverse dix pièces d'espacement en céramique 16, la plaque 12 de chaque dynode, à ltexception de celle de la dynode 1, étant disposée entre deux pièces d'espacement 16, en engagement avec'les faces d'extrémité adjacentes de ces pièces d'espacement et étant munie d'ouvertures (non représentées) à travers lesquelles passent les tiges 15.La dynode 1 constitue la cible et est munie d'une grille 17 et sa plaque 12 repose sur le sommet de la pièce d'espacement supérieure 16 de chaque colonne. Les pièces d'espacement 16 de la colonne 13 sont entièrement en céramique mais celles de la colonne 14 sont telles que représentées sur la figure 3; toutes les pièces d'espacement 16 sont approximativement cubiques comme on peut le constater. Comme représenté dans la figure 3, chaque pièce d'espacement 16 est munie d'une ouverture centrale 18 à travers laquelle passe la tige en céramique 15. Chacune des faces opposées de la pièce d'espacement en céramique 16 dans laquelle est-formée l'ouverture 18 est revêtue d'une couche lg d'un matériau conducteur tel que de l'or, et les couches 19 des faces opposées de la pièce d'espacement 16 sont connectées par une bande métallique 20 formée le long d'une face latérale de la pièce d'espacement 16. La pièce d'espacement 16 est disposée entre deux électrodes qui sont en contact avec les couches 19 et la résistance de la bande 20 est mesurée pendant que l'on projette sur la bande, au moyen d'un jet d'air comprimés une matière abrasive pour réduire sa section jusqu'à ce que sa résistance se soit accrue à la valeur désirée qui peut etre de 1 ou 2 Mégohms.La matière céramique peut être une matière telle que celle dite "Luminar" de haute pureté. On comprendra aisémént que, dans la construction représentée, il n'est pas nécessaire d'utiliser des résistances indépendantes, ce qui est extrêmement avantageux. La variante de réalisation de la pièce d'espacement repre- sentée à la figure 4 comporte une ouverture centrale 21 relativement grande et une petite ouverture 22 à chaque extrémité. Ces pièces d'espacement sont empilées en utilisant destlrges minces enfilées dans les ouvertures 22. Lorsqu'elle est utilisée dans la colonne ou empilage 13, la pièce d'espacement représentée sur la figure 4 ne comporte pas de couche conductrice et lorsqu'elle est utilisée dans la colonne ou empilage 14 sés faces d'extrémité té sont recouvextes d'une couche similaire à la couche 19, tandis qu'une bande métallique correspondant à la bande métallique 20 est formée sur ltune de ses faces latérales. La pièce d'espacement représentée dans les figures 5 et 6 ne diffère de la pièce d'espacement 16 que par sa forme cylindrique. La zone de la bande 20, enlevée de la manière précédemment décrite, est représentée et désignée par la référence- 23. L'invention est applicable également aux photoultiplica- teurs. REVENDICATIONS 1. Un multiplicateur de particules caractérisé en ce (Ut il comporte une chaine de dynodes montées sur un empilage de pièces d'espacement, chaque pièce d'espacement étant en un matériau isolant et étant munie d'une couche conductrice formée à chacune de ses extrémités et d'une couche conductrice formée sur son côté et connectant entre elles les couches formées à chaque extrémité, chaque dynode étant électriquement connectée aux couches d'extrémité adjacentes de deux pièces d'espacement adjacentes. 2. Un multiplicateur de particules selon la revendication 1 caractérisé en ce que chaque dynode est solidaire dtune plaque dont elle fait partie intégrante ou à laquelle elle est fixée, ladite plaque étant disposée entre les couches des extrémités adjacentes de deux pièces d'espacement adjacentes. 3. Un multiplicateur de particules selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que la couche formée sur le côté de chaque pièce d'espacement est une bande dont la section est réduite pour accroître la résistance de ladite bande à une valeur désirée. 4. Un multiplicateur de particules selon la revendication 3 caractérisé en-ce que la section de chaque bande est réduite par érosion au moyen d'un- jet de matière abrasive. 5. Un multiplicateur de particules selon l'une quelconque des revendications 2 à 4 caractérisé en ce qu'il comporte un autre empilage de pièces d'espacement isolantes, chaque plaque étant disposée entre deux pièces d'espacement adjacentes dudit autre empilage. 6. Un multiplicateur de particules selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que chaque empilage de pièces d'espacement comporte une tigé qui traverse des orifices alignés formés dans les pièces d'espacement.