Brevet FR2508232A1 — publié le 19821224

"TUBE PHOTOELECTRIQUE A OPTIQUE CORRECTRICE DE FOCALISATION ELECTRONIQUE". La présente invention concerne un tube photoélectrique comportant notamment une photocathode constituée par une couche mince d'un matériau photoémissif déposé, au moins, sur la face interne d'une fenêtre transparente scellée à latex trémitF d'uh manchon cylindrique isolant, la photocathode émettant des photoélectrons destinés à être recueillis par une électrode collectrice après avoir été accélérés par une électrode accélératrice, la photocathode étant portée à un potentiel électrique de référence. L'invention trouve une application particulièrement intéressante dans le domaine des tubes photomultiplicateurs d'électrons. Un exemple de tube photoélectrique conforme au préambule est fourni par les tubes photomultiplicateurs du genre de celui décrit dans le brevet français nO 79 24 639 et dans lesquels la première dynode joue le rôle d'électrode collectrice. Les tubes connus de ce type présentent en général l'inconvénient que les photoélectrons sont mal focalisés sur l'électrode collectrice.En particulier, les photoélectrons émis à la périphérie de la photocathode ont géneralement tendance à converger en avant de la première dynode avec pour effets, d'une part, que certains de ces photoélectrons ne sont pas collectés par la première dynode, d'où une efficacité de collection moins elevée, et, d'autre part, que le temps de transit de ceux des photoélectrons périphériques qui sont col lectés par la première dynode est plus grand que celui des photoélectrons émis dans la zone centrale de la photocathode, d'où un allongement du temps de réponse du tube.Dans certains cas, afin d'améliorer la focalisation, on a recours à des électrodes constituées par des pièces métalliques encombrantes, difficiles à mettre en position dans le tube, St qui, d'autre part, réagissent avec les composants de la photocathode dont, par ailleurs, elles limitent la surface efficace. Le but de la présente invention est d'amliorer la focalisation des photoélectrons afin d'augmenter l'effica- cité de collection de ltélectrode collectrice et de diminuer le temps de réponse du tube, sans introduire de pièces supplémentaires ni réduire la surface utile de la photocathode. En effet, selon la présente invention, un tube photoélectrique comportant notamment une photocathode constituée par une couche mince d'un matériau photoémissif déposé, au moins, sur la face interne d'une fenêtre transparente scellée à I'extrémité d'un manchon cylindrique isolant, la photocathode émettant des photoélectrons destinés à être recueillis par une électrode collectrice après avoir e été accélérés par une électrode accélératrice, la photocathode étant portée à un potentiel électrique de référence, est notamment remarquable en cé qu'il comporte egalement au moins une électrode correctrice de focalisation des photoélectrons sur ltélectrode collectrice, constituée par une couche mince conducdrice en forme de portion de surface cylindrique, déposée sur la paroi intérieure du manchon dans une zone située entre la photocathode et ltélectrode accélératrice, ltélectrode correctrice de focalisation étant portée à un autre potentiel électrique, dit potentiel de focalisation. Ainsi, les photoélectrons périphériques étant les plus sensibles aux modifications des surfaces équipotentielles dues à la présence de ltélectrode correctrice de focalisation, il est possible de modifier à volonté leur trajectoire afin de les faire converger sur ltélectrode collectrice, sans affec ter pour autant de façon sensible la trajectoire des photoélectrons issus de la région centrale de la photocathode. En particulier; lorsque les photoélectrons périphériques convergent en avant de l'électrode collectrice, ltélectrode correctrice de focalisation doit avoir un effet attractif. C'est pourquoi il est prévu, dans ce cas, que le potentiel de focalisation est positif par rapport au potentiel de référence de la photocathode. D'autre part, si le tube photoélectrique selon l'invention comporte une pluralite d'électrodes correctrices de focalisation portées à des potentiels de focalisation distincts et convenablement choisis, il est posssible d'optimiser la forme des surfaces équipotentielles afin de corriger encore mieux les défauts de focalisation des photoélectrons et d'accélérer les photoélectrons périphériques en vue d'augmenter la rapidité du tube. Enfin, lorsque l'invention concerne plus particulièrement un tube photoélectrique dans lequel 1 t électrode collectrice a la forme d'une portion de cylindre dont les génératrices sont sensiblement perpendiculaires aux génératrices du manchon, et dans lequel la photocathode est portée au potentiel de référence par l'intermédiaire d'un conducteur électrique constitué essentiellement par une couche mince conductrice déposée sur la paroi intérieure du manchon sous la forme d'un ruban étroit, on envisage que, ltélectrode correctrice de focalisation étant portée au potentiel de focalisation par l'intermédiaire d'un autre conducteur électrique également constitué essentiellement par une couche mince conductrice déposée sur la paroi intérieure du manchon sous la forme d'un ruban étroit, lesdits conducteursélectriques sont situés, au moins partiellement, dans une zone du manchon faisant sensiblement face aux génératrices de l'électrode collectrice. Ainsi, les perturbations provoquées par ces conducteurs sur les équipotentielles n'ont pratiquement pas d'effet sur la collection des photoélectrons. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre en quoi consiste l'invention et comment elle peut être réalisée. La figure 1 est une vue en perspective d'un tube photoélectrique selon l'invention. La figure 2 est une coupe suivant la ligne fl-fl du tube photoélectrique de la figure 1. La figure 3 est une vue en perspective d'un tube photoélectrique selon l'invention muni de deux électrodes correctrices de focalisation. Les figures 1 et 2 représentent, partiellement, en perspective et en coupe un tube photoélectrique selon l'invention comportant notamment une photocathode 11 constituée par une couche d'un matériau photoémissif déposé, au moins, sur la face interne 12 d'une fenêtre transparente 13 scellée à l'extrémité 14 d'un manchon 15 cylindrique et isolant. La photocathode 11 émet des photoélectrons 16 destinés à eAtre recueillis par une électrode collectrice 17 après avoir été accélérés par une électrode accélératrice 18. Dans l'exemple de réalisation montré aux figures 1 et 2, la photocathode 14 est portée à un potentiel électrique de référence Vr par une électrode de polarisation 19 réalisée par une couche mince métallique, d'aluminium par exemple. Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, le tube photoélectrique selon l'invention comporte également une électrode correctrice 20 de focalisation des photoélectrons 16 sur l'électrode collectrice 17. Cette électrode correctrice 20 est constituée par une couche mince conductrice, également en aluminium par exemple, en forme de portion de surface cylindrique, déposée sur la paroi intérieure du manchon 15 dans une zone située entre la photocathode 11 et l'électrode accélératrice 18. L'électrode correctrice 20 est, en outre, portée à un potentiel électrique Vf, dit potentiel de focalisation. Le rôle de l'électrode correctrice de focalisation 20 est de modifier les surfaces équipotentielles afin de dévier les trajectoires des photoélectrons issus de la périphérie de la photocathode 11 de sorte qu'ils convergent sur l'électrode collectrice 17, alors que, en l'absence de cette électrode correctrice 20, les photoélectrons périphériques sont généralement focalisés en avant de l'électrode correctrice. C'est pourquoi, dans ce cas, le potentiel de focalisation Vf est positif par rapport au potentiel de référence Vr de la photocathode 11. Dans l'exemple de réalisation de la figure 2, le potentiel de référence Vr de la photocathode et le potentiel de focalisation Vf sont respectivement égaux à OV et 3V, tandis que l'électrode accélératrice 18 et l'électrode collectrice 17 sont, par exemple, portées à un potentiel de 200V. Les figures 1 et 2 montrent un tube photoélectrique selon l'invention dans lequel l'électrode collectrice 17 a la forme d'une portion de cylindre dont les génératrices sont sensiblement perpendiculaires aux génératrices du manchon 15, dont la direction est représentée par la ligne discontinue 21. La photocathode 1 1 est portée au potentiel de référence VP par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 22 constitué essentiellement par une couche mince conductrice, par exemple en aluminium, déposée sur la paroi intérieure du manchon 15 sous la forme d'un ruban étroit reliant l'électrode de polarisation 19 à une borne 23 à laquelle est appliqué le potentiel de référence Vr.De la même manière, l'électrode correctrice 20 de focalisation est portée au potentiel de focalisation Vf par l'intermédiaire d'un autre conducteur électrique 24 également constitué essentiellement par une couche mince conductrice, d'aluminium par exemple, déposée sur la paroi intérieure du manchon 15 sous la forme d'un ruban étroit reliant l'électrode correctrice 20 à une borne 25 à laquelle est appliqué le potentiel de focalisation Vf. Comme le montre la figure 2, lesdits conducteurs électriques 22 et 24 sont situés dans une zone 26 (ou 27) du manchon, représentée en trait pointillé, qui fait sensiblement face aux génératrices de l'électrode collectrice 17. Cette précaution-a pour objet de rejeter les effets perturbateurs introduits par la présence des conducteurs 22 et 24 dans une région où ils sont pratiquement sans influence sur la focalisation des photoélectrons. Le tube photoélectrique selon l'invention représenté à la figure 3 comporte deux électrodes correctrices 20a, 20b de focalisation portées, par l'intermédiaire des conducteurs électriques 24a et 24b, à des potentiels de focalisation distincts Vfa, Vfb, par exemple 3V et 300V, le potentiel de référence Vr de li photocathode étant OV tandis que l'électrode accélératrice 18 et l'électrode collectrice 17 sont portées à un potentiel de 200V. Cette structure avantageuse permet de donner aux surfaces équipotentielles une forme optimale dans le sens d'une meilleure focalisation des photoélectrons et d'augmenter la rapidité du tube en accélérant les photoélectrons périphériques. Notons enfin que, lors de la fabrication de la photocathode 11, il peut se produire, comme le montre la figure 2, que le matériau photoémissif se dépose sur ltélec- trode de polarisation 19 et l'électrode correctrice 20, préalablement réalisées par dépot sous vide d'aluminium, par exemple . On veillera, dans ce cas, à ce que la résistance électrique introduite par le matériau photoémissif entre l'électrode de polarisation 19 et l'électrode correctrice 20 soit beaucoup plus grande que la résistance R du pont de résistances de la figure 2. REVENDICATIONS 1. Tube photoélectrique comportant notamment une photocathode constituée par une couche mince d'un matériau photoémissif déposé, au moins, sur la face interne d'une fenetre transparente scellée à l'extrémité d'un manchon cylindrique isolant, la photocathode émettant des photoélectrons destinés à être recueillis par une électrode collectrice après avoir été accélérés par une électrode accélératrice, la photocathode étant portée à un potentiel électrique de référence, caractérisé en ce qu'il comporte également au moins une électrode correctrice de focalisation des photoélectrons sur l'électro- de collectrice, constituée par une couche mince conductrice en forme de portion de surface cylindrique, déposée sur la paroi intérieure du manchon dans une zone située entre la photocathode et l'électrode accélératrice, l'électrode correctrice de focalisation étant portée à un autre potentiel électrique, dit potentiel de focalisation. 2. Tube photoélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le potentiel de focalisation est positif par rapport au potentiel de référence de la photocathode. 3. Tube photoélectrique selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte une pluralité d'électrodes correctrices de focalisation portées à des potentiels de focalisation distincts. 4. Tube photoélectrique selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel l'électrode collectrice a la forme d'une portion de cylindre dont les génératrices sont sensiblement perpendiculaires aux génératrices du manchon, et dans lequel la photocathode est portée au potentiel de référence par l'intermédiaire d'un conducteur électrique constitué essentiellement par une couche mince conductrice déposée sur la paroi intérieure du manchon sous la forme d'un ruban étroit, caractérisé en ce que, l'électrode correctrice de focalisation étant portée au potentiel de focalisation par l'intermédiaire d'un autre conducteur électrique également constitué essentiellement par une couche mince conductrice déposée sur la paroi intérieure du manchon sous la forme-d'un ruban étroit, lesdits conducteurs électriques sont situés, au moins partiellement, dans une zone du manchon faisant sensiblement face aux génératrices de l'électrode collectrice.