Brevet FR2237312A1 — publié le 19750207

L'invention concerne un photomultiplicateur à sorties latéra- les constitué d'une ampoule de verre dans laquelle sont disporsés les supports des éle-ctrodes, lesdits supporte étant constitués de deux plaques de diélectriques, parallèles entre elles et parallèles au plan de symétrie de la structure photomultiplicatrice, dans lesquelles des ouvertures permettent le passage des pattes des électrodes, lesdites pattes étant rabattues contre les supports et percées d'un trou0 L'ensemble est maintenu dans l'ampoule par des tiges dont une extrémité coopère avec lesdits trous, le corps de la tige étant soudé dans des passages tubulsi res métalliques fixés dans la paroi de ltampoule et constituant les sorties. Il est connu des photomultiplicateurs cylindriques dans lesquels les sorties électriques des diverses dynodes s'effectuent au travers de 1 ampoule du tube par des tiges métalliques scellées au verre et disposées selon des génératrices du tube. Une telle disposition est décrite danse brevet américain 2 147-825. Générale- ment le but recherché par l'utilisation d'une telle technique est surtout le maintien des supports de synodes.Cette même technique a été utilisée aussi afin de réduire les interactions entre conducteurs électriques qui ne manquent pas de se produire loraque la sortie des différents conducteurs est localisée è la base du tube dans un espace relativement restreint. Lea dimensions de l ampou- le sont généralement importantes par rapport è la structure photomultiplicatrice contenue, car il est nécessaire de prévoir le passage des instruments destinés à assurer la liaison entre les électrodes et les passages0 Il est connu du brevet français 1 508 341 un dispositif de scellement au travers de ampoule et du passage électrique ne nécessitant que relativement peu de place.Ce dispositif se compose de trois pièces : une première pièce,ayant la forme du.-tube à collerette, est scellée par la collerette au travers de l1envelop- pe de verre; une deuxième-pièce cylindrique présente d'un cEté une extrémité à river sur le support de dynode et de l'autre une par tie creuse filetée intérieurement; une troisième pièce, ayant la forme drune tige dont une extrémité est filetée, peut coulisser dans le tube à collerette scellé dans l'enveloppe et venir se visser dans la partie creuse filetée fixée sur le support de synode. La partie lisse de la tige est scellée dans le tube à collerette de manière à assurer l'étanchéité et le maintien du support. Ce dispositif avait pour but de réaliser une structure de tube photomultiplicateur particulièrement insensible aux vibrations et aux accélérations et était, de par la forme mme des passages scellés, destiné à un tube à enveloppe carré ou parallélépipédique. De plus ce brevet français décrivait un tube dans lequel les scellements étaient disposés sur deux faces opposées de l'enveloppe, ce qui,de toute évidence > était destins à maintenir les supports de synodes rigidement fixés à quelque distance de la paroi de verre. I1 est encore connu du brevet américain 2 134 718 des supports de dynodes constitués de deux plaques de diélectriques qui par rapport à la surface émettrice des dynodes > sont dans des plans perpen- dieulairesO Les pattes des dynodes sont repliées et fixées contre ces plaques. L'invention procède des dispositifs précédemment décrits et a pour but la réalisation d'un photomultiplicateur de très faible encombrement dont la dimension des dynodes est équivalente à celle de tubes de dimensions extérieures relativement importantes dans lequel les espaces morts ont été réduits au lazimun. Les sorties des électrodes sont prévues le long d'une seule génératrice de xa- nitre que de tels photomultiplicateurs puissent outre associés en grand nombre pour constituer une matrice pour scintigraphie. La scintigraphie est une méthode permettant la visualisation d'un organe après introduction d'un élément émetteur de rayonn*- mente nucléaires dans l'organisme. Cette visualisation peut s'obte- nir par balayage ligne par ligne de la région où se trouve l'orga- ne avec un détecteur à scintillation de collimation adéquate ou par un scintillateur ou un réseau de scintillateurs sur lequel est disposée une multitude de photomultiplicateurs.La disposition des photomultiplicateurs selon des lignes et des colonnes permet lte:r- ploration quasi instantanée dune région relativement importante du corps. Une telle disposition des éléments détecteurs constitue une matrice de scintigraphie et est particulièrement bien adaptée à l'étude d'organes tels.que la glande thyroade, le foies etc... Le scintillateur, et le détecteur de scintillation (tube photomultipli- cateur) constitue un ensemble dont la sensibilité dépend du coef ficient d'amplification du tube.Il est donc intéressant d'avoir à la fois un tube de très faible diamètre et à forte amplification, amplification déterminée, entre autresepa le nombre d'étages du photomultiplicateur (nombre de dynodes) et par la tension appli quée sur chaque dynode. La tension appliquée sur les électrodes était limitée par les distances séparant les conducteurs. Le diamètre du tube et la tension appliquée étaient donc le résultat d'un compromis. Les photomultiplicateurs utilisés Jusquti présent étaient de diamètre relativement important et~leur association en une matrice ne permettait quXune définition moyenne. Pour obtenir une meil- leure définition, il faut diminuer le diamètre du tube sans diminuer la tension appliquée aux électrodes. Ce problème a trouvé sa solution dans le tube objet de l'invention. Le diamètre du tube a été réduit de manière telle que les électrodes occupent presque totalement le volume de l'ampoule. Les sorties, électriques se fout directement au travers de la paroi de l'ampoule dans le double but dz réduire le diamètre du tube et de permettre l'application de tensions maximales aux électrodes.Cette disposition des sorties présente 11 avantage supplémentaire de diminuer l'effet capacitif et/ou inductif qui se produit inévitablement lorsque les sorties sont ramenées sur un culot. Afin dtobtenir une matrice de grande compacité, en mettant les tubes l'un contre l'autre, les sorties ont été alignées selon une génératrice unique du tube, cet alignement permettant le logement des sorties et des conducteurs y abouti3- sant dans l'intervalle compris entre un groupe de quatre tubes0 Le photomultiplicateur à sorties latérales, selon l'invention, constitué d'une ampoule de verre dans laquelle sont disposés les supports des électrodes, lesdits supports étant constitues de deux plaques de diélectrique, parallèles entre elles et parallèles au plan de symétrie de la structure photomultiplicatrice, dans lesquelles des ouvertures permettent le passage des pattes des électrodes; lesdits's pattes étant rabattues entre les supports et percées d'un trou, l'ensemble est maintenu dans l'ampoule par des tiges dont une extrémité coopère avec lesdits trous, le corps de la tige étant sou dé dans des passages tubulaires métalliques fixés dans la paroi de l'ampoule et constitannt les sorties, est remarquable en ce que les dites sorties sont fixées selon-une seule génératrice de la paroi cylindrique de l'ampoule, lespattes d'électrode rabattues le long d'un seul des deux supports et percées d'un trou coopèrent avec les tiges filetées à une extrémité, traversant les -passages tubulaires et constituant les sorties, et que les supports d'électrode ont une hauteur telle que l'ensemble supports-électrodes glisse exactement dans l'envelopppe cylindrique évitant tout déplacement diamétral, le d4placement par rotation étant empOché par la fixation des tiges filetées constituant les sorties, ledit ensemble occupant la presque totalité du volume de l'ampoule. La matrice pour ecintigraphie, comportant une pluralité de photomultiplicateurs à sorties latérales, objets de l'invention, arrangés selon un empilement compact est remarquable en ce que les sorties d'un photomultiplicateur d'un groupe de quatre photomultiplicateurs, placés tangents l'un à l'autre, sont dirigées dans l'espace compris entre lesdits photomultiplicateurs. Les dessins et explications donnés ci-aprbs à titre d'exemple feront mieux comprendre l'invention. La figure ï représente une vue de csté du photomultiplicateur selon l'invention. La figure 2 est une coupe transversale du tube selon l'un des passages. La figure 3 est une vue face aux passages de l'ampoule avant l'introduction de l'ensemble supports-électrodes. la figure 4 est une vue de face d'un ensemble de photomultiplicateurs constituant une portion de matrice de scintigraphie. La figure I représente le photomultiplicateur, objet de l'in- Invention Il est constitué duee ampoule de verre 1 dont une extrémité porte la photocathode 2. La structure multiplicatrice 3 occupe la presque totalité du volume intérieur de l'ampoule 1. Les traversées 4 et 5 sont en liaison respectivement avec la photocathode 2 et avec l'évaporateur d'antimoine 6.Le courant résultant de la réception des photons sur la cathode est recueilli par ltanode 7 reliée à la sortie 8. les traversées comprises entre les sorties 5 et 8 correspondent à chaque dynode et sont dans 1' exemple de la réalisation au nombre de 10, la structure multiplicatrice comportant dix étages formés par des dynodes de type sensiblement hémisphérique. La figure 2 ert une coupe du photomultiplicateur par un plan perpendiculaire à son axe passant par une des sorties de dynodes. L'ampoule 1 du tube est représentée figure 3. Cette ampoule est cylindrique, fermée à une extrémité par une fenêtre optique sur laquelle est disposée la photocathode 2. Cette photocathode est reliée électriquement à la-traversée 4. Toutes les traversées sont prévues selon une génératrice unique de l'ampoule et sont prévues dans l'ampoule à des emplacements déterminés correspondant à l'é- cartement des diverses électrodes constituant la structure du tube. Ces traversées sont constituées d'une partie 9, soudée au verre de l'ampoule, se présentant sous la forme d'un élément tubulaire réalisé en un matériau de coefficient de dilatation thermique compatible avec celui du verre de l'ampoule Lorsque les éléments tubulaires ont été soudés selon une génératrice de ampoule, on prépare l'ensemble supports-électrodes 3, représenté en coupe figure 2. Cet ensemble est constitué selon une forme de.rénlisation connue, de deux plaques 10 et ll rectangulaires, en un matériau diélectrique, maintenues parallèles entre elles et parallèles au plan de symétrie du tube, ce plan étant lui-même perpendiculaire au plan passant par les traversées.Les plaques-supports 10 et 11 sont maintenues à distance par les électrodes0 Les diverses électrodes portent, de part et d'autre de leur partie active recevant le flux électronique et participant à mission secondaire, des pattes 12 qui traversent les plaques 10 et 11 par des ouvertures prévues selon une disposition conforme à la répartition des différentes électrodes.Ces pattes sont rabattues contre les plaques et les pattes situées le long d'une seule plaque sont percés d'un trou0 Lorsque la structure est fixée sur les plaques-supports, lten- semble est glissé dans l'ampoule du tube et des tiges 13 de diamètre égal au diamètre interne des parties tubulaires 9 soudées à l'ampoule du tube, sont introduitee au travers de ces parties et vissées dans les pattes des électrodes. Les extrémités des tiges sont alors sectionnées au droit de l'extrémité des parties 9 et soudées, par exemple, par procédé argon arc. Les supports 10 et lI ont une hauteur telle que l'ensemble S glisse exactement dans l'ampoule cylindrique de manière à éviter tout déplacement. Le maintien de l'ensemble est assuré par les tiges 13. Comme il est remarquable sur les figures, la structure oc cupe la presque totalité du volume de l'ampoule, les distances entre les électrodes et ampoule sont réduites au minimum. On obtient ainsi un photomultiplicateur de très faible encombrement mais dans lequel la surface utile des dynodes a été maintenue à une valeur telle que la sensibilité du photomultiplicateur peut rivaliser avec celle d'un photomultiplicateur classique de volume beaucoup plus important.Cette sensibilité a pu Outre maintenue par le fait que les sorties disposées le long d'une génératrice du tube se trouvent à des distances les unes des autres telles quil est possible d'appliquer à la structure des tensions égales à celles couramment utilisées dans un photomultiplicateur classique. D'après un exemple de réalisation - le diamètre du photomultiplicateur est de l'ordre de 13 mm. - la sensibilité est de 30 A/lm pour dix étages d'amplifica- tion. Les caractéristiques d'un photomultiplicateur classique d'une utilisation semblable sont - diamètre : 19 mm - sensibilité s 30 A, lm pour dix étages d'amplification. La figure 4 représente une vue de face dun ensemble de photomultiplicateurs constituant une portion de matrice de scintigraphie. Des photomultiplicateurs à serties latérales, réalisés selon la description précédente, sont empilés les uns contre les autres, de ma- nière à ce que leurs ampoules soient tangentes. Dans un groupe de quatre photomultiplicateurs, les sorties de l'un des photomultipli cateurs sont dirigées dans l'espace compris entre eux. Cet espace est suffisamment grand pour permettre le passage des connexions. La figure 4 est un exemple de disposition des sorties dans lequel elles sont dirigées parallèlement dans une mEme direction. Tout autre exemplede répartition peut titre adopté : les sorties d'un des photomultiplicateurs pouvant outre dirigées vers le bas, le photomultiplicateur suivant ayant ses sorties dirigées vers le haut ou inversement. L'empilement compact ainsi obtenu, combiné au très faible diamètre des photomultiplicateurs, permet d'obtenir une ma- triez de détection à résolution suffisamment fine pour concurrencer avantageusement les dispositifs de scintigraphie à balayage et permettre l'obtention rapide de la répartition dynamique et statique des traceurs dans l'organe étudié. - IoevENDICÂTIONS 1.- Photomultiplicateur à sorties latérales, constitué d'une ampoule de verre dans laquelle sont disposés les supports des électrodes, lesdits supporte étant constitués de deux plaques de diélectrique, parallèles entre elles et parallèles au plan de symétrie de la structure photomultiplicatrice, dans lesquelles des ouvertures permettent le passage des pattes des électrodes, lesdites pattes étant rabattues entre les supports et percées d'un trou, 1 1ensemble est maintenu dans l'ampoule par des tiges dont une ex- trémité coopère avec lesdits trous, le corps de la tige étant soudé dans des passages tubulaires métalliques fixés dans la paroi de ampoule et constituant les sorties, caractérisé en ce que les dites sorties sont fixées selon une seule génératrice de la paroi cylindrique de l'ampoule, les pattes d'électrode rabattues le long d'un seul des deux supports et percées d'un trou coopèrent avec les tiges filetées à une extrémité, traversant les passages tubulaires et constituant les sorties, et que les supports d'électrode ont une hauteur telle que lXensemble supports-électrodes glisse exactement dans l'enveloppe cylindrique évitant tout déplacement diamétral, le déplacement par rotation étant empoché par la fixation des tiges filetées constituant les sorties, ledit ensem- ble occupant la presque totalité du volume de l'ampoule 2.- Matrice pour scintigraphie comportant une pluralité de photomultiplîcateurs arrangés selon un empilement compact, carac térisée en ce que lesdits photomultiplicateurs sont des photomultiplicateurs à sorties latérales selon la revendication 1, placés de façon telle que les sorties latérales d'un photomultiplica- teur d'un groupe de quatre photomultiplicateurs placés tangents l'un à l'autre sont dirigés dans l'espace compris entre lesdits photomultiplicateurs.