Brevet FR2231103A1 — publié le 19741220

l'in vention @oncerne les dispositifs d'optique électronique. En optique é ectronique, il est possible de calculer, par la théorie, les trajectoires idéales que doivent parcourir les @'ectrons et par conséquent le champ électrique idéal pour dé @@acer ces électrons, sur lesdites trajectoires. @@ problème physique, ou pratique, est d'obtenir la distribution de pote@tiel électrique qui fournit le champ électrique désiré. Ce problème pratique est en partie iésol'j, dans la plupart des applications, par ld géométrie du dispositif, et en particu lier, par par la forme des électrodes utilisées. Celles-ci sont réalisées soirs une forme telle qu'elles correspondent à des surfaces équipotentielles dii champ électrique désiré. Dans ces conditions, pour obtenir par exemple, une distribution de champ parfaitement sphérique, il faudrait construire deux électrodes parfaitement sphériques, disposées concentriquement. Les difficuités pratiques quien résultent sont évidentes.En outre, par suite des effets d bords et de l'existence d'autres sources d'imprécisions, l'expérience a montré que les électrodes doivent être réalisées sous une forme convenable non seulement dans les régions d'où partent les trajectoires utiles des électrons, mais eilcore dans des régions éloignées des précédentes. De plus, souvent il est aussi très difficile ou impossible de commander le champ électrique au-dela des électrodes. Un but de l'invention est donc de fournir un procédé, pour obtenir la distribution désirée du potentiel électrique, qui présente des avantages pratiques. Conformément à l'invention, un dispositif d'optique électronique comportant au moins deux électrodes, situées à une certaine distance l'une de l'autre, et un matériau semi-conduc teur constituant au moins une partie d'une connexion entre les électrodes, est caractérisée en ce que la résistance de la connexion par unité de longueur du dispositif peut être modifiée de telle manière que le courant parcourant le matériau semi-conduc teur four-nisse une distribution de potentiel désirée entre les électrodes. En outre, conformément a' J invention, le matériau semi- conducteur est réalisé sous une forme telle qu'on puisse faire varier la résistance de la connexioll. selon une variante de réalisati@@ de l'invention, la composition du matériau semi-con ducteur @ut être modifiée pour faire varier la résistance de la C s t - Dans ces conditions, le courant qui traverse le matériau semi-conducteur eugend@e une distribution de potentiel qui cor r@spond aux variations de résistance de la connexion suivant la longueur du dispositif. Pour assurer une relation permanente entre le courant et le potentiel, le comportement du matériau semi-conducteur doit de préférence être prévisible. De préférence, ce comportement doit correspondre a la loi d'Ohm. Pour éviter une dissipation de cial eur trop é 1 evée dans le materiau semi-conducteur, sa résistivité doit de préférence être très élevée. Le terme semi-conducteur utilisé ici englobe tous les matériaux non classés conducteurs ou isolants. En d'au- tres termes, le matériau peut être constitué par un matériau M de résistance élevée sens être isolant et aussi par un matériau qui soit conducteur sans pour autant être nonnalement classé par mi les conducteurs. Dans un mode de réalisation de l'invention, le matériau semi-conducteur peut être constitué par un verre au vanadium.Dans d'autres variantes de réalisation, toutefois, le matériau semi-conducteur peut être constitué par une couche d'oxyde d'étain déposée sur un isolant approprié tel que du verre Pyrex ou un matériau analogue. En utilisant un verre au vanadium, par exemple, la distribution du potentiel dépendra des variations d'épaisseur du verre. Lorsqu'on utilise une couche d'oxyde d'étain, la distribution du potentiel peut dépendre des variations de largeur ou d'épaisseur de la couche. Selon une variante, la couche d'oxyde d'étain peut être disposée sous forme de bande hélicoidale et, dans ce mode de réalisation, la distribution du potentiel peut dépendre des variations du pas de la courbe hélicoidale. Il v a lieu de souligner que l'utilisation de verre au vanadium ou d'un, couche d'oxyde d'étain, ne sont indiquées qu'a titre d'exemple et que l'utilisation autres matériaux appropriés ne sort pas du cadre de l'invention. Dans un certain nombre d'applications de l'invention, il est nécessaire que la distribution de potentiel ou d'une ma nière générale les trajectoires des électrons, présentent une symétrie de révolution, cylindrique ou conique, autour d'un axe. Ceci peut être obtenu, dans le cas du verre au vanadium en réalisant le même dispositif avec la même symétrie. Selon une variante, @@@@ @e @@@ @'@@e co@che d'oxyde d'étain, on peut utiliser des an@eaux de matériau d'une conductibilité élevée disposés coaxialement par rapport à l'axe de symétrie pour obtenir la symétrie de révolution cylindrique ou coiique désirée pour la distribution de potentiel De préférence, toutefois, dans le cas d'une couche d'oxyde d'étain, li couche est disposée selon une courbe helicoïdale sur la surface intérieure d'un support isolant.La courbe hélicoïdale et la symétrie du support peuvent être agencées de manière à obtenir la symétrie de révolution cylindrique ou conique désirée pour la distribution de potentiel. Dans ce mode de réalisation, la courbe hélicoïdale dé sirce peut être formée en découpant au moins une rainure dans une couche d'oxyde d'étain qui, initialement, revêt pratiquement la totalité de la surface intérieure de l'isolant. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, des régions de la couche d'oxyde d'étain peuvent être laissées dénuées de rainures pour constituer des régions équipotentielles. le découpage de la r-aillure peut être effectué au moyen d'un outil en diamant ou d'un outil de coupe analogue, d'une manière connue. Un intensificateur d'images, construit conformément à l'invention, est décrit ci-dessous, à titre d'exemple illustratif, mais nullement limitatif de celle-ci, en se référant aux dessins annexés dans lesquels - La figure l est une coupe longitudinale schématique d'un tulle intensificateur d'image réalisé conformément a l'invention, - la figure 2 est une variante de cet appareil et, - la figure 3 est une coupe suivant la ligne III-III de la figure 2. le @ube amplificateur d'image de la figure i comporte une enveloppe hermétiquel,où on a fait le vide, contenant un écran d'observation fluorescent (ou plan image) 2, une photocathode 3. une anode 4 et un matériau semi-conducteur 5 constituant une connexion entre la photocathode et l'anode. Pour obtenir, sur l'écran d'observation fluorescent 2, une image .i peu près fidèle de 1'objet G, qui soit dépourvue d'aterrations (3 sphéricité , il est souhaitable de disposer d'@@e distribution sphérique du potentiel entre la photocathode 3 et @@@ @ode 4. du @@tre, pour obtenir une image réelle, il faut @t@@ @er @@e anode 4 munie d'une ouverture 7 pour permettre aux él@@ n@ émis par la @hotocathode 3 de traverser l'anode et d'atteindre l'écran d'observation 2. Unie telle ouverture de l'a- node agit en général, à la manière d'une lentille divergente et, si on désire corriger cet effet, il faut creer entre l'anode et l'écran d'observationun champ électrique E qui soit de préférence uniforme et de même valeur que le champ immédiatement en avant de l'anode, c'est-à-dire du côté de l'anode regardant la photocathode. Djns des intensificateurs d'images classiques, on se rapproche de ces conditions en utilisant une cathode sphérique et une anode sphérique. Toutefois, le champ en arrière de l'ouverture de l'anode, dans un tel mode de construction, est nul et par conséquent on ne peut éviterl'effet de lentille divergente par des procédés géométriques classiques. Dans un tube amplificateur (dit aussi intensificateur) d'image construit selon l'invention, tel qu'il est représenté sur la figure l, la photocathode sphérique 3 est connectée à l'anode 4 au moyen d'un matériau semi-conducteur 5, de la manière représentée sur la figure, le matériau semi-conducteur 5 peut être constitué par un matériau isolant revêtu d'une couche dtun matériau semi-conducteur approprié, tel que l'oxyde d'étain, ou selon une variante, par un verre semi-conducteur, tel qu'un verre au vanadium approprié. La résistance, par unité de longueur du dispositif du matériau semi-conducteur peut être modifiée entre la cathode et l'anode en faisant varier soit la largeur, soit l'épaisseur de la couche d'oxyde étain, ou en faisant varier 1'épaisseur du verre au vanadium, de manière que la distribution ohmique du potentiel due au passage d'un courant dans le matériau semi-conducteur engendre une distribution sphérique de potentiel entre la cathode 3 et 1 'ouverture 7 de l'anode. La symétrie autour de l'axe du tube est obtenue en donnant au verre au vanadium la forme dun tronc de cône creux ou, dans un mode de réalisation utilisant une couche d'oxyde d'étain, en connectant l'un a l'autre des anneaux de matériau de conductibilité élevée, constituant un tronc de cône creux semblable à celui de la couche d'oxyde d'étain. Les variations d'épaisseur du verre au vanadium ou de largeur de la couche dtoxyde d'étain, pour obtenir une distribution de potentiel à peu près sphérique sont faciles à calculer. Par exemple, si le sommet du cône tronqué coïncide avec le centre de courbure de la cathode, on peut alors facilement cal cu@er qu@ @a variation d'épaisseur du verre au vanad@um o@ la variation de @ @@eur de la conche d'oxyde d'étain doit être pro @@rtion@@@ e @ distance @ at @@@tre de courlure de la cathode. @@@@ olte@ in un@ distri@ution @ratiquemert s@hé ique du potentiel e@tre la @ t'ode et @'arode 4. @@ y a ' @@@ de @oter en outre, que @ champ entre la cath@@@ et l'anode est déterminé par l@ potentiel suivant le trone de cône et que l'anode n'a plus @esoin dêtre sphérique. @ar corséquent. @e potentiel au-delà de l'anode n'a pas besoin d'être nul comme dans le système classique et le champ entre l'anode et l'écran fluorescent peut être réglé à n'importe quelle valeur désirée. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, le champ électrique au-delà de l'anode peut être agencé de manière que @es électrons qui se dirigent vers l'écran d'observation se déplacent suivant des trajectoires paraboliques ou quasi para boliques. De cette manière, les trajectoires des électrons seront à peu près parallèles à @'axe de l'intensificateur d'image au voisinage de l'écran d'observation. On peut done utiliser un écran plan sans introduire de distorsion. Au contraire, dans un tube classique, la distorsion ne pent être évitée qu'en utilisant un écran sphérique déposé sur un système optique en fibres. la figure 2 représente une varia@te d'intensificateur d'image corstruit conformément à l'invention. le tube intersificateur d'image comprend une erveloppe hermétique 10 où on a fait le vide, contenant un écran d'obser vation @ rescent (@lan image) 2, une photocathode 3, une anode 8 et un ériau semi-conducteur 9 constituant une connexion entre la photocathode et l'anode. Le matériau semi-conducteur 9 compor @e une co@che d'oxyde d'étain, déposée sur un isolant 22, entail lée par des rainure@ hélicoïdales dans les régions 11, 12 et 13. La co@che d'oxyde d'étai@, est laissée intacte dans des régions 14, 15, 16 et 17 qui constituent des régions équipotentielles. Avec cette dispesition, la cathode 3 est au potentiel zéro et un potentiel de 8.000 volts par exemple, est appliqué à l'anode 8. la région 14 sera ainsi à un potentiel à pe@ près nul et la région 17 @ un potentiel d'à peu près 8.000 volts. L'hélice de la région 11 est formée de telle manière que le courant qui la parcourt @@è@e le pote@tiel jusqu'à environ 2.000 volts dans la région 15. @'@@@@@ce de la région 12 est formée de telle manière que le courant qu@ la par@ourt élève le potentiel jusqu'à environ 5.000 volts dans la rég@on 16 et enfin l'hélice de la région 1@ est formée de telle manière que le courant qui la parcourt élève le potentiel jusqu'à 8.000 volts dans la région 17.Les dimensions de ce tube sont les suivantes : - rayon de courbure de la cathode : 16 mm - diamètre du tube : 27 mm - longueur du tube entre les emplacements 18 et 19 : 49 mm - longueur de la région 14 : 7 mm - " " " " 15 : 9 mm - " " " " 16 : 8 mm - " " " " 17 : 8 mm - " " " " 11 : 3 mm - " " " " 12 : 6 mm - " " " " 13 : 8 mm Les valeurs de dimensions et de tensions ci-dessus ne sont indiquées qu'à titre d'exemple et d'autres agencements peuvent être envisagés selon les cas particuliers. En outre, il y a lieu de noter que les pas des hélices des régions 11, 12 et 13 ne sont pas les mêmes, Je pas 20 étant le plus grand dans la région 11, le plus faible dans la région 12 et intermédiaire dans la région 13. Les rainures découpées à l'aide d'un outil en diamant dans la couche d'oxyde d'étain sont normalement très fines et, dans ces conditions, la variation de résistance par unité de longueur du tubeest obtenue, dans les conditions optimales, en faisant varier le pas 20 de l'hélice. il y a lieu touts fois de remarquer que l'on peut faire varier, dans certains c , la largeur 21 de la couche d'oxyde d'étain 9 de forme hélicoïdale. Comme il va de soi, et comme il résulte d'ailleurs déjà de ce qui précède, l'invention ne se limite nullement à ceux de ses modes de réalisation qui ont été plus spécialement envisagés elle en embrasse au contraire toutes les variantes. l'invention a été décrite en se référant à un tube intensificateur image mais elle s'applique tout aussi bien å d'autres dispositifs d'optique t ectronique tels que des tubes convertisseurs d'image, des microscopes électroniques etc... Be même, on peut utiliser d'autres matériaux semi-conducteurs que le verre au vanadium et d'oxyde d'étain. @V@@DI@ATIO 1. Dispositif d'optique électronique comportant au moins deux é ectrodes, situées à une certaine distance l'une de l'autre, et un matériau semi-conducteur coustituant au moiiis une partie d'une connexion entre les électrodes, caractérisé en ce que la résistance de la connexion par unité de long@eur du dispositif neut être modifiée de tel le @anière que le courant parcourant e matériau semi-conducteur fournisse une distribution de potentiel désirée entre les électrodes. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que Je matériau semi-conducteur est réalisé sous une forme telle qu'on puisse faire varier la résistance de la connexion. 3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la composition du matériau semiconducteur est modifiée pour faire varier la résistance de la connexion. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le comportement électrique du matériau semi-conducteur est prévisible. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur obéit à la loi d'Ohm. 6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est disposé sous une forme symétrique analogue à un tube autour des trajectoires des électrons entre les électrodes. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif présente la symétrie d'un cylindre droit. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur disposé entre les électrodes comprend au moins une bande de matériau de forme hélicoïdale. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est constitué par une série de Laudes hélicoïdales de matériau, connectées l'une a l'autre mais situées axialement à une certaine distance les unes des autre it'. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 er 9, caractérisé en ce que le pas de la courbe hélicoïdale ou des @ourbes hélicoïdales est variable pour faire varier la ré nce de la connexion par unité de longueur du dispositif, selon la distribution de potentiel désirée. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications o a 10, caractérise cil ce que la bande est constitue pal de lto- xyde d'étain déposé sur un isolant approprié. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendicatins 10.et 11, caractérisé en ce que le l'as de la courbe hélicoïdale est maximal du côté d'une extrémité du dispositif. 13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce qutii comporte une électrode incurvée, située au voisinage immédiat de l'extrémité du dispositif où le pas de la courbe hélicoïdale est maximal et dont la concavité est dirigée vers l'autre extrémité du dispositif. 111. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'électrode concave est une cathode. 15. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la matériau semi-conducteur est disposé selon un tronc de cône creux, disposé coaxialement par rapport au dispositif. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce que l'épaisseur des parois du cône varie uniformément d'un maximum, du côté de la base du cône, à un minimum, du côté du sommet du cône. 17. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comporte une électrode incurvée dont la concavité est dirigée vers le sommet du cône et en ce que l'épaisseur des parois du cône augmente en se rapprochant de la base du cône proportionnellement a la distance 1' au centre de courbure de ladite électrode incurvée. 18. Dispositif selon la revendication 17, caractérise en ce que l'électrode concave est la cathode. 19. Dispositif selon la revendication l, caractérisé n ce que le matériau semi-conducteur est disposé entre les électrodes sous forme d'au moins une bande de matériau et d'uns 5:-rie d'anneaux conducteurs, situés a une certaine distance 1' un de l'autre et connectés à la bande précitée, servant à délimiter l'espace ou sont situé les trajectoires des électrons, la bande pouvant être réalisée en oxyde d'étain déposé sur un isolant ar- proprie et les anneaux en un métal approprié. 20. Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que la largeur de la bande augmente. en direction d'une extrémité du dispositif, proportionnellement à la distance R au centre de courbure de l'électrode incurve. 21. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé e ce qu'il comporte une électrode incurvée constituant par exemple une cathode, dont la concavité est dirigée vers T'extrémité la plus mince de la bande. 22. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, destiné à être utilisé comme intensificateur d'imqa- ge et caractérise en ce qu'il comporte une cathode concave, dot la concavité pratiquement uniforme est dirigée suivant l'ensom- ble des trajectoires des électrons qui sont focalises en direction d'une anode. 23. Intensificateur d'image selon la revendication 22, caractérisé en ce que le matériau semi-conducteur est disyosé de manière que le courant qui le parcourt engendre une distribution de potentiel pratiquement sphérique entre la cathode et une anode. 24. Intensificateur d'image selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce qu'un écran d'observation fluorescent est disposé sur les trajectoires des électrons, au-delà de l'anode, et qu'un champ électrique est engendré dans l'espace situé entre l'anode et l'écran d'observation, lequel champ électrique dirige les électrons se mouvant vers l'écran, suivant les t@@@jectoires paraboliques ou quasi-paraboliques. 25. Intensificateur image selon ia revendication 24, caractérisé en ce que le champ électrique est uniforme et est égal au champ électrique immédiatement en avant de l'anode. 26. Intensificateur d'ii > iage selon la revendication 22 ou 23, caractérisé en ce que les courbes hélicoïdales sont disposées de telle manière qu'elles créent au moins une anode virtuelle en un emplacement choisi du dispositif, entre la cathode et l'é- cran d'observation fluorescent.