Brevet FR2284185A1 — publié le 19760402

Des couches d'émission électro-optiques du genre concerné par l'invention sont principalement employées comme cathodes afin de convertir une énergie lumineuse en énergie électronique. Leur emploi s'impose toujours lorsque des signaux électriques doivent être élaborés à partir de signaux lumineux. Ceci est notamment le cas pour la mesure de la lumière ou pour la conversion d'images lumineuses en images électroniques destinéeg à une retransmission ou à un trattement par voie électrique. On en fait par exemple application dans la prise de vues d'images télévisées ou pour la conversion d'images invisibles en images visibles.On oonnatt en médecine un appareil intéressant qui fonctionne gracie à une couche d'émission électrooptique, à savoir l'appareil connu sous le nom d'applificateur d'images radiographiques. I1 est toutefois essentiel, précisément dans cette application, d'obtenir T bon rendement de conversion des rayons X en électrons, ceci afin de pouvoir maintenir aussi réduit que possible le niveau des radiations reçues par le patient en cours d'examen. Dans des amplificateurs d'images radiographiques électro-optiques connus, la répartition d'intensité des rayons constituant l'image est convertie en une répartition correspondante d'électrons. Cette image électronique est alors réduite par voie électro-optique et proJetée sur un écran lumineux. C'est gracie à la réduction ainsi qu'aux tensions d'accélération qui sont mises en oeuvre dans l'optique électronique employée qu'est ainsi obtenue une image lumineuse qui peut titre observée directement ou encore photographiée ou encore enregistrée à la manière d'une image télévisée. L'image radiographique, à la formation de laquelle peuvent être employés d'autres rayons pénétrants tels par exemple que les rayons gaimna au lieu de rayons X, est alors convertie en une image électronique par exemple au sein d'un écran d'entrée dans lequel est prévue une couche luminescente en sulfure de zinc et de cadnium.Cette couche luminescente est, en règle générale, déposée sur un support en verre. Sur l'autre face du support est rapportée la couche de photocathode proprement dite.A cet effet est prineipalement employée une couche constituée d'un composé d'antimoine (Sb) et de césium (Cs) répondant au moins approximativement à la formule Sb Os3. Selon les règles connues pour la constitution de photocathodes pour amplificateurs d'images radiographiques, la couche d'émission électronique proprement dite, c'est-à-dire la couche qui se compose en règle générale d'antimoniures alcalins, par exemple de Sb Cs3, doit présenter une épaisseur se situant dans l'ordre de grandeur de 20 à 40 nm. Cette épaisseur de cathode a été considérée comme optimale pour les raisons suivantes :: a) À cette épaisseur correspond la sensibilité maximale aussi bien intégrale que spectrale b) I1 se produit pour des épaisseurs de cathodes inférieures à 30 nm un sensible accroissement de la résistance transversale conduisant à un amoindrissement du pouvoir sépara- teur (consulter à ce sujet l'article de K. Hirschberg et K. Deutseher : "lhiekness dependence nf the quantum yield of cesium-antimony films" phys.stat.sol 27, 145 (1968) ainsi que l'ouvrage "Photoemissive materials" par A.H. Soyer, p. 64, chap. 6.4.). la prEsente-invention se donne pour but d'accroître tle rendement quantitatif de couches d'émission électro-optiques constituées d'un composé de métal alcalin et d'antimoine, et en lesquelles la-lumière libre des électrons ces couches étant rapportées sur des surfaces de structure cristalline au moins approximativement uniforme. Ce but est atteint , conformément à l'invention, grâce au fait que la limite supérieure de la teneur de la couche en antimoine est de l'ordre de grandeur de 2 Fg/em2. L'invention prend pour point de départ la constaa- tion du fait que, grâce à l'emploi de surfaces porteuses dont la structure cristalline correspond au moins approximativement à celle de la couche de photocathode, il est possible d'obtenir une structure intacte et homogène de la couche de Sb Cs3. De ce fait est obtenue, même pour de minces couches de photocathodes, une conductivité électrique suffisante pour l'émission de photoélectrons. L'épaisseur uniforme de la couche de cathode fournit,par rapport aux couches habituellement ondulées, une absorption effective accrue de lumière, taxis que la structure cristalline pratiquement exempte de défauts provoque un accroissement sensible du parcours libre des électrons excités dans le cristal. 'la réduction, rendue possible par l'invenzion, de l'épaisseur de la couche de cathode à 1C nm et moins encore, c'est-à-dire à des valeurs correspondant à une teneur inférieure cul 2 Fg/cmLdeSb conduit, ainsi que l'ont montré les essais qui sont à l'origine de l'invention, à un accroissement du rendement quantitatif par rapport aux revêtements habituels d'une teneur de 5 Fg/cm2 d'antimoine. Pour une me'me quantité de rayonnement incident, sont libérés par élément de surface cinq fois plus de photoélectrons. En rapportant la couche d' émission sur la couche luminescente en iodure de césium qui est employée dans les amplificateurs d'images radiographiques et qui est activée au sodium, le rendement quantitatif est resté inférieur de deux fois à la valeur escomptée. Ainsi que l'ont montré les essais, il faut éviter que le sodium pénétrant par diffusion de la matière luminescente dans la couche de cathode occupe des points de réseau Cs et perturbe ainsi l'effet photoélectrique, avec pour résultat l'abaissement de la sensibilité.Cet effet nuisible peut entre évité, pour l'essentiel, et selon un autre aspect de lfinvention-dans son application aux amplificateurs d'images radiographiques, si sur la couche de Cs I : Na est tout d'abord déposé, par vaporisation, un métal alcalin exempt de sodium, en particulier du césium pur, la couche de photocathode n' étant qu'ensuite déposée à son tour. Une influence nuisible du sodium provenant de lz ;ouche luminescente se trouve alors pour le moins très réduite.Ceci peut s'expliquer par le fait que, gracie à la vaporisation intermédiaire de Cs, est évitée une diffusion du sodium, et qu'en outre la couche de photocathode obtenue, laquelle est en majorité au moins de la forme stable Sb Os3 , résiste bien à l'action du sodium. On peut attendre le méme résultat de couches intermédiaires en d'autres métaux alcalins que le césium, à l'exclusion toutefois du sodium, De tels métaux sont appropriés à la formation de cathodes du type dit multialcalin. À l'exception du sodium, ces métaux n'entravent pas l'émission des photoélectrons. 'l'invention sera expliquée plus en détails à propos 'une forme de réalisation particulière, donnée à simple titre d'exemple illustratif, et avec référence à l'unique figure du dessin ei-annesé. Sur le dessin, est désignée ta le r père 1 l'ampoule étanche au vide d'un amplificateur d'images radiographiques, laquelle contient dans sa partie cylindrique la pnotocathode 2 e les électrodes de projection d'images 3 et 4. A l'électrode 4 succèdent l'anode 5 et. l'écran de sortie 6. La lhotocathode 2 se compose d'un support constitué par une tle d'alminium épaisse de 0,1 à 0,5 mm, d'une couche lutiinescente 8, d'une couche intermédiaire 9 et d'une couche de photocathode 10.La couche luminescente 8 est réalisée en iodure de césium et activée au sodium, cette couche étant éposée par vaporisation sous une épaisseur de 0,1 mm sur la face concave du sport conformé en paraboloSde. La couche intermédiaire 9 es épaisse de quelques Angströms et est constituée en césium déposé par vaporisation sur la couche 8, et enfin la couche de photocathode proprement dite se compose, conformément à l'in- vention, de Sb Cs3, et présente une épaisseur d'environ 8nm. l'écran lumineux 6 placé en regard de la photocathode sur la face frontale opposée de l'ampoule 1 est constitué de façon connue au moyen d'un support transparent regardant la face frontale 11 de l'ampoule 1, ce support étant revêtu d'une substance-luminescente constituée par une couche épaisse de 1 mm de sulfure de zinc et de cadnium (Zn Cd S). Du côté regardant l'intérieur de l'ampoule 1, la couche luminescente de l'écran 6 est revêtue d'un film d'aluminium épais de quelques microns. Pour le fonctionnement de l'amplificateur d'images radiographiques, sont appliquées de façon connue des tensions entre la cathode 2 et les électrodes 3, 4 et l'anode 5. Ceci est représenté de façon schématique sur le dessin par des sour- ces de courant 12, I3, 14. Celles-ci sont déterminées de façon telle qu'entre la cathode 2 et la première électrode 3, soit apliquée une tension d'environ 200 V, entre les électrodes 3 et 4 une tension d'environ 800 V, et entre l'électrode 4 et l'anode 5 une tension d'environ 24 hX soit au total,entre la cathode 2 et l'anode 5, une tension environ 25 kv. Le fonctionnement de l'amplificateur d'images radio graphiques repose, de façon connue, sur le fait que des rayons X OU des rayons pénétrants analogues parvenant par la fenêtre d'entrée dans la couche 8 produisent de la lumière, laquelle traverse la couche 9 de césium et libère des électrons dans la couche IO de Sb Cs3 . Ces électrons sont alors accélérés par les potentiels appliqués aux électrodes et projetés sur l'écran 6. Ceci donne naissance a une image lumineuse accessigle à travers la fendre 11, image qui peut être observée visuellement , photographiée, etc. R E V E N D I C A T I O N S 1. Couche d'émission électro-optioue constituée d'un composé de métal alcalin et d'antimoine et en laquelle la lumière libère des electrons, cette couche étant rapportée sur une surface de structure cristalline au moins approximative ment uniforme, caracté isée par le fait que la limite supé rieure de la teneur de la couche en antimoine est de l'ordre de grandeur de 2 Fg/cm2. 2. Couche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la teneur en antimoine se situe entre 0,5 et 2 Fg/Cm2. 5. Couche selon la revendication 2, caractérisée par le fait que l'antimoine est présent dans la couche avec une teneur de l'ordre de 1 Fg/6m2. 4. Couche selon la revendication 1, caractérisée par le fait que la sous-couche est en iodure de césium et que la couche d'émission est constituée en Sb Cs3 . 5. Couche selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'iodure de césium est rapporté àola manière d'une couche intermédiaire sur un support stable. 6. Couche selon la revendication 4, caractérisée par le fait que l'épaisseur de la couche d'iodure de césium est déter minée de façon telle qu'elle forme avez la couche de Sb Cs3 une cathode à interférence. 7. Application d'une couche selon ltune quelconque des revendi cations 1 à 6 dans un amplificateur d'images radiographiques possédant un écran d'entrée constitué d'une combinaison d'une couche luminescente en iodure de césium activée au sodium et d'une couche de photocathode, caractérisée par le fait que la couche de photocathode est rapportée sur la couche luminescente avec interposition d'une couche de métal alcalin exempt de sodium. 8. Applicatior d'une couche selon la revendication 7 caracté risée par le fait que le métal alcalin de la couche inter médiaire est constitué par le césium.