Brevet FR2496980A1 — publié le 19820625

-1- "Tube de reproduction d'images présentant un multiplicateur d'électrons sous forme de plaques à canaux". La présente invention concerne un tube de reproduction d'images comportant une plaque avant, un écran luminescent sur ou près de la surfa- ce intérieure de la plaque avant, des moyens servant à engendrer un fais- ceau d'électrons et un multiplicateur d'électrons sous forme de plaques à canaux disposé près, mais de façon espacée, de l'écran luminescent et com- portant une pluralité de dynodes discrètes munies d'ouvertures qui sont superposées de façon que les ouvertures de chaque dynode soient alignées par rapport aux ouvertures d'une dynode adjacente afin d'obtenir des ca- naux, les ouvertures de la dynode d'entrée divergeant dans la direction des faisceaux d'électrons entrants, et la section maximale de toutes les ouvertures dans les dynodes étant pratiquement égale. Des multiplicateurs d'électrons ont été proposés pour les tu- bes de reproduction d'images, par exemple dans le brevet britannique N'.1 434 053. Dans un tube de reproduction d'images, un fais- ceau d'électrons de faible énergie produit par exemple par un canon élec- tronique balaye le côté entrée d'un multiplicateur d'électrons sous forme de plaques à canaux de grande superficie qui est disposé à courte distan- ce d'un écran luminescent appliqué sur la surface intérieure d'une plaque avant disposée pratiquement parallèlement. Le faisceau d'électrons subit une amplification par multiplication de courant dans le multiplicateur d'électrons avant d'atteindre l'écran luminescent. Le multiplicateur d'électrons sous forme de plaques à canaux comporte une pile de dynodes isolées les unes des autres. Les ouvertures des dynodes voisines sont alignées pour définir des canaux. Lors du fonc- tionnement, une différence de potentiel pratiquement constante existe en- tre les dynodes voisines. Lorsqu'un faisceau d'électrons atteint le côté entrée du multiplicateur d'électrons sous forme de plaques à canaux, des électrons secondaires sont produits qui entrent en majeure partie dans les canaux et qui sont multipliés de façon à produire une image sur l'é- cran luminescent. Du fait que la sortie est une image, il importe d'assu- rer qu'elle est spatialement correcte afin d'éviter des distorsions. De plus, il est désirable que l'image présente un bon contraste et une lumi- nosité satisfaisants. Du fait qu'une partie de la surface d'une dynode discrète est -2- occupée d'ouvertures, il est inévitable que lorsqu'un faisceau d'élec- trons balaye, suivant une trame, l'entrée de la première dynode, il par- vient sur le matériau de la dynode entre les ouvertures et produit des électrons secondaires. Plusieurs de ces électrons secondaires peuvent en- trer dans un canal voisin, mais d'autres peuvent être dispersés sur une distance relativement grande sur la surface d'entrée de la première dyno- de avant d'entrer dans un canal. De ce fait, l'image est détériorée par- tiellement et il se produit une réduction correspondante du contraste. Lorsque la section transversale de chaque ouverture est agrandie afin de réduire le matériau entre les canaux au minimum, il en résulte une struc- ture totale peu rigide et, de ce fait, sujette aux effets de vibration ou si, le nombre de canaux présentant une section transversale agrandie est réduit pour renforcer les dynodes, il en résulte pas d'avantages pour li- miter le problème de la dispersion des électrons secondaires, du fait que le rapport entre la surface des ouvertures et la surface du matériau en- tre les ouvertures devient à nouveau celui de la situation supposée ori- ginalement. De plus, des canaux agrandis présentant une section agrandie augmentent le risque que des électrons entrants traversent un canal sans subir une multiplication. Il a été proposé également de réduire le nombre d'électrons se- condaires produits par le matériau entre les ouvertures par recouvrement du matériau d'un matériau à émission secondaire réduite, comme le carbone, présentant un coefficient d'émission d'électrons secondaires inférieur à 2.0. Bien que le contraste soit ainsi amélioré, on n'évite pas ainsi com- plètement la production d'électrons secondaires pouvant être dispersés sur une assez grande distance avant d'entrer dans un canal. De ce fait, la présente invention vise à réduire le nombre d'é- lectrons secondaires pouvant être dispersés sur une assez grande distance avant d'entrer dans un canal dans un tube de reproduction d'images. Conformément à la présente invention, on a prévu un tube de re- production d'images comportant une plaque avant, un écran luminescent sur ou près de la surface intérieure du la plaque avant, des moyens servant à engendrer un faisceau d'électrons et un multiplicateur d'électrons sous forme de plaque à canaux disposé près mais de façon espacée de l'écran luminescent et comportant une pluralité de dynodes discrètes munies d'ou- vertures qui sont superposées de façon que les ouvertures de chaque dyno- de soient alignées par rapport aux ouvertures d'une dynode adjacente afin -3- d'obtenir des canaux, les ouvertures de la dynode d'entrée divergeant dans la direction des faisceaux d'électrons entrants, et la section maxi- male de toutes les ouvertures dans les dynodes étant pratiquement égale, caractérisé en ce qu'une grille est disposée dans la proximité mais de façon espacée de la dynode d'entrée et lors du fonctionnement, la grille est maintenue à un potentiel tel que le risque de dispersion d'électrons secondaires de la dynode d'entrée dans des canaux situés à l'opposé de l'origine est réduit ou évité. La grille peut fonctionner suivant deux méthodes. Selon une pre- mière méthode, un champ de non freinage est produit du c6té de la grille situé à l'opposé du multiplicateurs d'électrons et la grille est mainte- nue à une tension positive par rapport à la dynode d'entrée de façon que tous les électrons dispersés soient attirés vers et à travers cette gril- le. Selon la deuxième méthode, la grille est maintenue à une tension néga- tive par rapport à celle de la dynode d'entrée et le champ produit amène les électrons secondaires à entrer dans des canaux dans la proximité de leur origine et à contribuer à la luminosité de l'image. Les deux métho- des permettent d'améliorer le contraste du fait que la qualité spatiale de l'image est maintenue de façon convenable. Au besoin, le nombre d'électrons sedondaires produit par le ma- tériau entre les ouvertures peut être réduit par application d'un maté- riau, tel que le carbone, présentant un coefficient d'émission électroni- que secondaire, sur la surface extérieure de la dynode d'entrée entre les- ouvertures de cette dernière. La description ci-après, en se référant aux dessins annexés, le tout donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée. La figure 1 est une section transversale schématique d'un tube de reproduction d'images réalisé conformément à la présente invention, et la figure 2 est une section transversale schématique d'une gril- le et des première et deuxième dynodes d'un multiplicateur d'électrons à plaque à canaux. Le tube de reproduction d'images selon la figure 1 comporte une enveloppe 10 présentant une plaque avant 12 sur laquelle est disposée un écran luminescent 14. Des moyens 16, comme un canon électronique, servant à engendrer un faisceau d'électrons 18 est disposé dans l'enveloppe 10 dans une position située à l'opposé de la plaque avant 12. Un multiplica- -4- teur d'électrons à plaque à canaux 20 est disposé dans la proximité, mais de façon espacée de l'écran luminescent 14. Des bobines de déviation 22 sont prévues afin de dévier le faisceau d'électrons 18 selon une trame sur le côté intérieuru multiicateur d'électrons 20. Les électrons entrant dans le canal subissent une multiplication d'électrons de façon que du cô- té extérieur du multiplicateur d'électrons, un faisceau de courant élevé est produit et parvient sur l'écran luminescent 14. L'image observée doit non seulement être correcte spatialement pour reproduire convenablement l'information d'entrée spatiale, mais doit présenter également un bon contraste. On a constaté que le contraste peut être détérioré par des électrons secondaires produits du côté entrée du multiplicateur d'électrons 20, puis dispersés pour entrer dans des canaux situés à l'opposé de leur origine. Pour résoudre ce problème d'électrons secondaires dispersés on a prévu une grille 24 dans la proximité, mais de façon espacée, du côté entrée du multiplicateur d'électrons 20; dans un cas pratique, l'espacement était compris entre 5 et 10 mm. L'effet de la grille 24 sera décrit à l'aide de la figure 2. Le multiplicateur d'électrons à plaque à canaux représenté sur la figure 2 est lui-même d'un genre décrit amplement dans le brevet bri- tannique N0. 1,434,053 (PHB 32324) et des détails de celui-ci sont incor- porés dans le présent mémoire à titre de référence. Pour faciliter la com- préhension de la présente invention, il suffit d'indiquer que le multipli- cateur d'électrons à plaque à canaux 20 comporte une pile de dynodes mu- nies d'ouvertures, par exemple dix dynodes, dont les premières deux 26 et 28 sont représentées sur le dessin. Les dynodes sont séparées par des piè- ces d'écartement (non représentées sur le dessin). Lors du fonctionnement, une tension différente est appliquée à chaque dynode de façon que la dyno- de de sortie (non représentée sur le dessin) soit à une tension positive élevée par rapport à l'entrée de la première dynode 26. Les ouvertures 30 dans les dynodes sont alignées pour former les canaux. Abstraction faite de la première dynode 26, les ouvertures 30 sont en forme de tonneau, vues en section longitudinale. Les ouvertures d'une telle forme sont avantageusement formées par décapage d'une plurali- té d'ouvertures divergentes ou en forme de coupe dans des plaques métalli- ques après quoi les plaques sont assemblées de façon que les surfaces dont les ouvertures présentent la section la plus grande soient placées vis-à- vis. Toutefois, la première dynode ou dynode d'entrée 26 comporte une seu- -5- le plaque disposée de façon que ses ouvertures diverguent dans la direc- tion des électrons entrants. Les sections maximales des ouvertures dans toutes les dynodes sont pratiquement égales et dans un exemple pratique, les ouvertures 30 occupent 25% de la superficie de chaque dynode. Les plaques métalliques constituant les dynodes peuvent être constituées par de l'acier doux, dont la face intérieure des ouvertures est munie d'un recouvrement en un matériau à émission secondaire ou un matériau, tel qu'un alliage d'argent-magnésium ou un alliage de cuivre- beryllium qui est ensuite activé pour former une surface à émission secon- daire. Si l'on ne tient pas compte de la grille 24 pour le moment, un faisceau d'électrons 18 représenté en traits interrompus effectue un ba- layage du c8té entrée de la première dynode 26. Les électrons secondaires sont produits par le faisceau d'électrons entrant atteignant une surface multiplicatrice 32 de chaque ouverture 30 aussi bien que la surface exté- rieure 34 entre les ouvertures. D'une façon générale, la majeure partie des électrons secondaires produits par les surfaces multiplicatrices 32 entre dans les ouvertures 30, ensemble avec quelques électrons secondai- res produits par la surface 34. Toutefois, comme il a été représenté sur le dessin, d'autres électrons secondaires sont dispersés et entrent dans des canaux situés à l'opposé de leur origine. Cela aboutit à des impréci- sions spatiales avec une perte correspondante du contraste dans l'image observée sur l'écran 14. Le problème de la production d'électrons secondaires par la sur- face 34 peut être réduit par dépôt d'un matériau, comme du carbone, pré- sentant un coefficient d'émission (d'électrons) secondaire(s) inférieur à 2 sur la surface 34 aussi bien que par un.film y appliqué sous vide ou sous forme d'une couche séparée. Dans chacun de ces cas, les ouvertures sont laissées libres. Bien qu'une telle disposition réduise le nombre d'électrons secondaires dispersés, elle ne les élimine pas. Ce problème peut être amoindri par utilisation de la grille 24. Si le potentiel appli- qué à la grille 24 est rendu positif de 1 à 2 volts et jusqu'à 100 volts par rapport au potentiel de la première dynode 26 et si l'on veille à ce qu'un champ de freinage ne se produise pas au-delà de la grille 24 du cB- té des moyens engendrant le faisceau d'électrons 16, le champ produit par la grille 24 attire les électrons dispersés vers et à travers la grille 24, de sorte qu'ils ne retournent pas au multiplicateur d'électrons sous 6- forme de plaques à canaux 20. Une méthode permettant d'assurer qu'un champ de non freinage peut être réalisé consiste à appliquer un recouvrement conducteur sur la paroi de l'enveloppe 10 du côté de la grille 24 situé à l'opposé du multiplicateur d'électrons 20 et à y appliquer une tension de polarisation positive. De plus, comme il a été indiqué en traits pleins, le potentiel appliqué à la grille 24 peut être rendu négatif de quelques dizaines de volts jusqu'à quelques centaines de volts par rapport au potentiel de la première dynode 26; la tension négative maximale étant en relation avec l'énergie du faisceau, par exemple si la grille 24 est trop négative, le faisceau n'atterrit pas sur le côté entrée de la première dynode 26. Par suite du champ produit, les électrons dispersés retournent vers la face d'entrée, de sorte qu'ils ne s'éloignent pas de leurs points d'origine. Dans ce dernier cas, non seulement le contraste est amélioré, mais égale- ment la luminance totale de l'image sur l'écran luminescent 14 (figure 1) sera plus élevée du fait que plus d'électrons seront détectés et amplifiés ensuite. -7- REVENDICATIONS: 1. Tube de reproduction d'images comportant une plaque avant (12), un écran luminescent (14) sur ou près de la surface intérieure de la plaque avant (12), des moyens (16) servant à engendrer un faisceau d'électrons (18) et un multiplicateur d'électrons (20) sous forme de plaques à canaux disposées près, mais de façon espacée, de l'écran lumi- nescent (14) et comportant une pluralité de dynodes (26, 28) discrètes munies d'ouvertures (30) qui sont superposées de façon que les ouvertures (30) de chaque dynode (28) soient alignées par rapport aux ouvertures (30) d'une dynode (18) adjacente afin d'obtenir des canaux, les ouvertures (30) de la dynode d'entrée (26) divergeant dans la direction des faisceaux d'électrons (18) entrants, et la section maximale de toutes les ouvertures (30) dans les dynodes (28) étant pratiquement égale, caractérisé en ce qu'une grille (24) est disposée dans la proximité mais de façon espacée de la dynode d'entrée (26) la grille (24) étant maintenue lors du fonction- nement à un potentiel tel que le risque de dispersion d'électrons secon- daires de la dynode d'entrée (26) dans des canaux situés à l'opposé de l'origine est réduit ou évité. 2. Tube de reproduction selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors du fonctionnement, la grille (24) est maintenue à une tension positive par rapport à la dynode d'entrée (26) afin d'attirer les électrons secondaires dispersés vers et à travers la grille (24)-et que des moyens sont prévus pour assurer, que lors du fonctionnement, un champ de non freinage existe du côté de la grille (24) situé à l'opposé du multiplicateur d'électrons (20) sous forme de plaques à canaux. 3. Tube de reproduction selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors du fonctionnement, la grille (24) est maintenue à une ten- sion négative par rapport à la dynode d'entrée (26) afin de former un champ grâce auquel les électrons secondaires de la dynode d'entrée (26) sont forcés d'entrer dans un canal tout près de leur origine. 4. Tube de reproduction selon la revendication 1, 2 ou 3, ca- ractérisé en ce qu'une couche en un matériau présentant un coefficient d'émission secondaire inférieur à 2 est appliquée sur la surface extérieu- re (34) de la dynode d'entrée (26) entre les ouvertures (30) de cette dernière.