Brevet FR2293791A1 — publié le 19760702

La présente invention concerne une source plane d'électrons comportant une galette de microcanaux dont les parois internes présentent le phénomène d'émission secondaire électronique, laquelle galette fonctionne à l'aide de tensions électriques pulsées appliquées entre ses faoes. Les galettes de microcanau@ à émission électronique secondaire interne sont connues de l'art anterleur en tant que nultiplicateur d'électrons à deux diiensions. lors de l'application entre les faces d'une telle galette d'une tension continue dont on fait entre la valeur, le gain angiente L une valeur telle qu'il apparaît un autoentretien de l'émission électronique en sortie de la galette sans qu'l soit nécessaire d'introduire des électrons L l'entrée.Dans une galette utilisée normalement en amplificateur ou intensificateur d'images cela est un défaut rédhibitoire qui se présente le plus eouveat sous forme d'une émission ponctuelle plus ou loirs stable. Ban le langage La:h nique ces points d'émission sont appelés de ce fait "points d'antoentretien". Les points d'autoentretien ont plusieurs origines différentes telles que l'émission dite froide à l'intérieur du canal corresondant à l'extraction d'électrons de la paroi par effet de champ, ou encore des réac- tions en avalanche de type ionique. Dans tous les cas l'application d'une tension continue croissante se traduit par l'apparition de points d'autoentretien de plus en plus intenses et de plus en plus nombreux et se terrine par la des- truction irréversible de canaux par court-circuits à travers la galette, soit de façon localiaée soit en zones étendues. Ces phénomènes destructeurs conduisent à utiliser généra lement les galettes sous des tensions continues relativement faibles pour les- quelles lesdits phénomènes ne se produisent pas. Il revient aux inventeurs le mérite d'avoir poursuivi des expériences à l'aide de tensions appliquées aux faces de la galette,impulsives au lieu d'être continues, les valeurs crêtes des impulsions étant au moins aussi élevées que celles des tensions continues pour lesquelles se manifeste l'autoentretien. Ces expériences poursuivies entre autres à l'aide d'une galette de 0,7 mm d'épaisseur constituées de canauxde de diamètre interne, les impulsions de tension étant de hauteur variable et de durée située entre 2 et 200 s, , ont donné les résultats suivants - à l'aide d'une tension de 1300v pendant 200 s, il apparait une émission spontanée d'électrons répartis qussi-uniformément Sur tou- te l'étendue de la galette ; ce résultat est encore obtenu si on applique entre les faces de la galette une impulsion de 500 v superposée à une tension de 800 v de même signe appliquée continuement - le niveau de l'émission électronique est pratiquement indépendant de la durée de l'impulsion, ladite durée ayant varié aux cours des expériences de 2 à 200 s ; - l'émission électronique a lieu dès le début de l'impulsion électrique et ne dure qu'un temps de l'ordre de 0,5 ns - la charge issue de la galette correspond à la limite inférieure de la charge délivrée par une galette en régime de saturation soit de l'ordre de 106 électrons par canal.Compte tenu de la résistance électrique de la galette de tordre de 100 M# le taux de répétition peut atteindre 400 coups par seconde ; -le phénomène d'émission spontanée d'électrons n'est pas progressif avec l'amplitude de la tension appliquée, il existe un seuil entre 1200 et 1300 volts : lorsque les impulsions ont une amplitude inférieure à 1200 volts il n'y a pas d'émission sauf éventuellement en quelques points d'a morçages -erratiques ; entre 1200 et 1300 volts, le centre de la galette s'illumine intenséinent ; au-delå de 1300 volts toute la galette est concernée. Une application de ces résultats expérimentaux réside dans la conception d'une source d'éléntrons autoentretenue. De telles sources comportant des galettes de microcanaux sont déjà connues de l'art antérieur. Ellea font l'objet de la demande de bre- vet français No 73 36486, au nom demanderesse en date du 12 octobre 1973. Dans le dispositif selon ladite demande la galette est placée dans une atmosphère gazeuse et l'émission électronique est entretenue du fait qu'il se produit en sortie de la galette une ionisation du gaz et que de l'énergie est;réinjectée et véhiculée b l'entrée de la galette par certains des ions produits effectuant le trajet inverse des électrons à l'intérieur des canaux et heurtant les parois avec émission d'électrons secondaires. Un tel dispositif présente l'inconvénient de nécessiter la présence d'une atmosphère gazeuse dont il faut contrôler constamment la pression et qui dansles applications n'est pas toujours souhaitée. La source d'électrons selon la présente invention ne pré- sente pas le même inconvénient. Elle a le mérite de fototionner dans le vide. Par ailleurs, alors que l'autoentretien dans le dispositif selon la demande précitée exige la présence d'impulsion de tension importante, dans la présente invention l'existence d'un seuil de tension pour l'apparition de la décharge, permet le commander ladite décharge à l'aide d'une impulsion de tension de valeur relativement faible se superposant à une tension continue préexistantest de valeur un pou inférieure à celle du seuil. Ces valeurs d'impulsion de seuil sont liées à la valeur du champ électrique devant exixter a l'intérieur des microcanaux pour déclencher l'omission de la charge, celle-ci étant proportinnelle à la valeur de ce champ et indépendante de la longueur des canaux. C'est pourquoi l'invention, à la lumière des expériences préliminaires, utilise des galettes peu épaissespermettant de réduire les tensions électriques continues ou impulsionnelles applisuées entre leurs faces et nécessaires à l'émission autoentretenue. Lesdites tensions ne sont alors que de l'ordre de quelques centaines de volts. L'invention débouche ainsi sur un produit industriel qui est une source d'électrons autoentretenue fonctionnant à basse tension électrique et qui est facilement commandée à l'aide de tensions électriques faibles facilement commutables. Une application de ce produit général est constituée par un panneau d'affichage de caractères qui comporte une galette de microcanaux munie d'un système d'électrodes isolées et indépendantes les unes des autres permettant de déçlencher l'émission de charge autoentretenue dans différents éléments de surface de la galette. Selon l'invention il est mis au point une source d'électrons de grande surface remarquable en ce qu'elle comporte une galette de microcanaux à émission secondaire électronique interne placée à l'intérieure d'une enceinte à vide recouverte sur chacune de ses faces d'une électrode sous forme d'une couche conductrice et des moyens pour appliquer entre chacune des couches une différence de potentiel électrique partiellement impulsionnelle de valeur élevée permettant une extraction spontanée d'électrons des parois des canaux au voisinage de leur extrémité au plus bas potentiel. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la descrip tion suivante accompagnée des dessins qui représentent Fig. 1 une source d'électrons selon l'invention. Fig. 2 un panneau d'affichage selon un premier mode de réalisation de l'inven tion. Fig. 3 un panneau d'affichage selon un second mode de réalisation de l'inven tion. Sur la figure 1 on a représenté en 11 la galette de microcanaux recouverte sur chacune de ses faces de métallisation respectivement 12 et 13. Cette galette, munie de ces métallisations, d'épaisseur faible par exemple 200 r , est collée par l'une de-ses faces sur une plaque de support isolante 14 qui a pour but de rendre rigide ladite galette. Les faces de la galette sont portées à certains potentiels électriques par l'intermédiaire des couches de métallisation 12 et 13 reliées aux bornes 15 et 16. La borne 15 est par exemple à la masse tandis que le potentiel de 16 est porté soit au potentiel de la borne 17 ou de la borne 18 au moyen du commutateur 19, les potentiels de 17 et 18 étant respectivement t 100v et +200v. Lorsque la couche métallisée 12 est au potentiel de + 100 v, la galette n'émeut pas spontanément d'électrons tandis qu'elle en émet lorsqu'elle est a' + 200 v. Les temps d'application de la tension 200 v à la face 12 peuvent titre de l'ordre de quelque dizaine à quelques centaines de nanosecondes (10 9s). L'émission électronique dure quelques dixièmes de nanoseconde donc pendant une durée très inférieure à celle de l'impulsion de tension appliquée à la face 12. Sur la figure 2 on a représenté un dispositif d'affichage de caractères alpha numériques ou autres utilisant la source d'électrons ainsi constituée. Dans ce dispositif la galette source d'électrons selon l'invention n'émet des électrons que localement. Â cette fin ladite galette représentée en 21 est recouverte du côté entrée drune métallisation 22 recouvrant toute la face de la galette tandis que du côté sortie la métallisation est constituée d'un système de bandes parallèles de meme largeur et régulièrement écartées les unes des autres telle que 25 par exemple perpendiculaires au plan de la figure. La métallisation 22 est par exemple à - 100 v tandis que le potentiel des bandes parallèles 23 est commuté à l'aide de moyens non représentés entre le potentiel masse ou + 100 v, chaaue bande après l'autre ou par groupe de bandes suivant l'utilisation qui en est faite. À cette galette est accolée du coté des bandes 23 une plaquette isolante 24 percée de canaux allant d'une face à l'autre de la plaquette. Cette plaquette est recouverte sur la face non commune avec la galette source d'électrons d'une métallisation en bandes parallèles régulièrement écartées les unes des autres lesdites bandes étant perpendiculaires à celles de la galette 21. Une de ces bandes parallèles au plan de la feuille est représentée en 25. Ces bandes 25 sont portées à un potentiel commutable bande après bande ou par groupe de bandes à l'aide de moyens non représentés entre la masse et + 120 v par exemple. Une émission d'électron apparat suivant une ligne et une colonne à l'intersection d'une bande telle que 23 et d'une bande telle que 25 portée au potentiel 120 v. Lesdits électrons sont accélérés sur l'écran phosphorescent 26 parallèle è la galette 21 et à la plaquette 24 le potentiel dudit écran étant par exemple de + 10 Kv. 'est donné ici qu'une vue schématique de ce dispositif d'affichage. En fait, il en existe de nombreuses variantes qui font partie de l'invention. On peut par exemple concevoir que la métallisation 22 est sous forme de bandes parallèles semblables aux bandes 23 qui leur font face, ce qui ne change nullement le fonctionnement du dispositif. La plaquette accolée à la galette source peut fort bien Qtre séparée de ladite galette source et comporter une électrode en bandesp@pa- ralièles aux bandes 23 de la source. Au lieu d'une seule plaquette accolée le dispositif peut aussi en comporter plusieurs par exemple 2. Ces plaquettes peuvent Outre des galettes de microcanaux à émission secondaire identiques à celle de la source. Ce serait par exemple le cas si la bande 23 et ses sem- blables correspondaient à plusieurs lignes de points comme représentées sur la figure 3. La galette 34 qui suit la galette source 21 comporte alors une métallisation en bandes telles que 35 parallèles à 23 régulièrement espacées lais plus resserrées correspondant chacune à une ligne de points. La galette 36 est accolée à la galette 34 et comporte une métallisation sur sa face de sortie en bandes telles que 37 parallèles au plan de la feuille et correspondant chacune une colonne de points. Comme dans le dispositif décrit précédemment, le potentiel de 22 est par exemple - 100 v, alors que les bandes 23 ont leur potentiel com- muté par bande ou groupe de bandes entre la masse et + 100 v. Les potentiels des bandes 35 et 37 sont pour leur part commutés par bande entre la masse et par exemple respectivement 120 et 150 v. On opère ainsi dans chaque bande 23 une sélection de polita par ligne et colonne qui augmente l'information affichée en quantité et qualité. REVENDICATIONS : 1. Dispositif source d'électrons, caractérisé en ce qu'il comporte une galette de micfocanaux à émission secondaire électronique interne, placée à l'intérieure d'une enceinte à vide, recouverte sur chacune de ses faces d'une électrode sous forme d'une couche conductrice et des moyens pour appliquer entre chacune des couches une différence de potentiel électrique partiellement impulsionnelle de valeur élevée permettant une extraction spontanée d'é- lectrons des parois des canaux au voisinage de leur extrémité au plus bas potentiel. 2. Dispositif d'affichage de données et caractères, caracté- risé-en ce qu'il comprendune source d'électrons selon la revendication 1, l'enceinte de ladite source étant munie d'une fenêtre transparente à la lumière et renfermant en plus de la galette dans l'ordre, en aval de la source, dans - le sens de propagation des électrons, une ou plusieurs galettes de microcanaux présentant ou non le phénomène d'émission secondaire électronique interne, un éeran luminescent parallèle à la source d'électrons et aux galettes supplémentaires et -faisant face è la entre transparente de l'enceinte, la galette source ou autres, étant munies d'électrodes constituées de bandes parallèles étroites régulièrement espacées et se faisant face sur chaque -galette, la direction des bandes étant au moins sur l'une des galettes, perpendiculaire à celle des bandes sur la galette source, des moyens pour appliquer des tensions électriques, impulsionnelles du moins partiellement, å chaque paire de bandes de chacune des galettes et une tension continue à l'écran et des moyens pour commuter lesdites tensions sur chacune des galettes d'une paire de bandes à l'autre, les potentiels électriques atteints d'une face de galette à l'autre et d'une galette à l'autre étant pour le moins croissants dans le sens de propagation des éleebxrs. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé -en ce qu'il comporte en plus de la galette source une seule galette accolée avec la galette source avec comme électrode commune l'électrode en bandes de la source, les bandes de l'électrode sur l'autre face de ladite seule galette étant per pendiculairesà celles de la source, le potentiel électrique sur la face commune étant supérieur à celui de l'autre face de la source, tandis que le potentiel de l'autre -face de ladite seule galette est commuté par bande ou par groupe de bandes, d'un potentiel pour le moins supérieur à celui de la face communs à un potentiel inférieur.