Brevet FR2515423A1 — publié le 19830429

La présente invention se rapporte à un écran d'entrée adapté à être utilisé dans un tube amplificateur de brillance (ou de luminence) ainsi qu'à un procédé pour confectionner un tel écran. D'une manière générale, l'écran d'entrée d'un tube am- plificateur de brillance, par exemple, pour les rayons X, doit avoir un pouvoir de résolution élevé. Or, la dispersion et la diffusion de la lumière qui se produit dans la couche dephosphore d'entree diminue souvent ce pouvoir. Pour éviter cette détérioration du pouvoir de résolution, les couches de phosphores d'entrée présentent parfois des fissures s'étendant dans la direction de l'épaisseur de la couche. Les blocs de phosphore résultants, séparés par les fissures, agissent comme des guides qui empechent la lumière de s'étaler transversalement dans la couche de phosphore d'entrée. Un tel écran d'entrée est décrit, par exemple, dans le brevet americain n" 4 189 077.Dans l'écran faisant l'objet de ce brevet, la surface d'un substrat d'aluminium est pourvue de fines rainures par des opérations d'anodisation, de scellement et de traitement par la chaleur. Des blocs de phosphore sont ensuite formés en déposant du phosphore à la surface du substrat d'aluminium. Des fissures, correspondant aux fines rainures précedentes sont ensuite formées dans la surface du substrat. Toutefois, les flots formés dans le substrat par les fissures ont des diamètres relativement grands de l'ordre de 50 vu à 100 ou et les blocs de phosphore ont des diamètres similaires. Toutefois, ces valeurs sont excessives de sorte qu'une amélioration du pouvoir de résolution s'impose. Le but de la présente invention est de fournir un écran d'entrée pour un tube amplificateur de brillance( ou de luminence) qui a un pouvoir de résolution plus grand que celui des écrans d'entrée connus. Selon un premier aspect de la présente invention, un ecran d'entrée pour un tube amplificateur de brillance comprend un substrat d'aluminium à la surface duquel sont présentes des particules d'impuretés, et un écran de phosphore d'entrée en iodure dt césium formé sur lesdites particules d'impuretés et sur ladite surface du substrat d'aluminium. Selon un second aspect de l'invention, un procédé pour produire un écran d'entrée pour un tube amplificateur de brillance consiste a décaper l'une des surfaces d'un substrat d'aluminium afin d'en dégager certaines des particules d'impuretés présentes à cette surface, et à vaporiser une couche d'iodure de césium sur lesdites particules d'impuretés et sur ladite surface de l'écran d'aluminium afin de former un écran de phosphore. D'autres caractéristiques et avantages de.l'invention ressortiront de la description qui va suivre, en référence au dessin annexé, sur lequel La figure 1 est une vue en coupe à travers un tube amplificateur de brillance comportant un écran d'entrée conforme a l'invention ; et, la figure 2 est une yue en coupe à plus grande échelle d'un écran d'entrée conforme à la présente invention. En se référant à la figure 1, on voit un tube amplifi cateur de brillance 2 qui comprend une enveloppe de verre 4 comportant une fenêtre d'entrée 6, une fenêtre d'obsefvation 8 et un corps 10 entre les deux. Un écran d'entrée 12 est prévu à l'intérieur de l'enveloppe, près de la fenêtre d'entrée, tand qu'un écran de sortie 14 est disposé, à l'intérieur du tube, sur la fenêtre d'observation. Une électrode de concentration 26 est fixée à la paroi intérieure du corps 10, tandis qu' une electrode d'accélération 28 entoure l'écran de sortie 14. L'écran d'entrée comprend un substrat d'aluminium 15, une couche de phosphore 16 et une couche photo-émissive 18. L'écran de sortie 14 se compose d'un substrat de verre 22 et d'une couche de phosphore 24. Le fonctionnement de cet amplificateur de brillance est le suivant : Les rayons 30 des radiations à haute énergie, tels que des rayons X ou gamma, sont diriges vers le sujet 32 devant être examiné et ces rayons sont modulés par les propriétés d'absorption de celui-ci. Les rayons ainsi modulé traversent la fenêtre d'entrée et Viennent frapper l'écran d'entrée. Ces rayons traversent le substrat d'aluminium 15 et provoquent une émission de lumière par la couche de phosphore 16 convertissant ainsi les rayons modulés des radiations en une image visible. La lumière ainsi émise est convertie en photo-élec- trons 34 par la couche photo-emissive 18 et ces électrons 34 sont focalisés par l'élêctrode 26, tout en étant accélérés par l'électrode d'accélération 28.L'énergie de ces photosélectrons est ensuite reconvertie en u-ne lumière visible par la couche de phosphore de sortie 24 afin de former une imagevisible. L'image obtenue sur l'écran 14 est, dans ces conditisons, plusieurs fois plus lumineuse que celle produite par la couche de phosphore d'entrée 16. On va décrire maintenant plus en détail la structure de l'écran d'entrée 12 en se référant à la figure 2. La figure 2 est une coupe agrandie d'une partie d'un écran d'entrée conforme à la présente invention. Pour produire cet écran, on décape, par exemple, avec une solution à % d'hydroxyle de sodium à 22"C pendant 40 minutes un substrat sphérique d'aluminium 15 d'environ 0,8mm d'épaisseur. Ceci a pour résultat de dégager les impuretes contenues dans la surface du substrat d'aluminium, ces impuretés restant à la surface du substrat d'aluminium décapé. La raison pour laquelle les particules d'impuretés dégagées restent à la surface est la suivante : une partie des impuretés qui ont été dénudées à la surface sont, en fait partiellement "enterrées dans le substrat, et certaines des impuretés qui sont complétemetnt- découvertes se rassemblent sur celles qui sont partiellement enterrées. Les autres impuretés qui sont complatement découvertes se rassemblent les unes autour des au- tres du fait qu'elles ont une surface inégale. Il en résulte qu'elles adherent à la surface inégale du substrat d'aluminium décapé. Les impuretés 35 sont dégagées sur toute la surface du substrat d'aluminium, comme le montre la figure 2. La feuille d'aluminium brute à partir de laquelle le substrat est formé contient, en petites proportions, de nombreuses impuretés, par exemple, comme suit Pourcentages Pourcentages Si 0,25 % Fe 0,4 % Cu 0,05 % Mn 0,05 g Mg 0,05 % Zn 0,05 % V 0,05 % Ti 0,03 Z Al Complément Au cours de la procédure de décapage, le substrat d'aluminium est creuse à une profondeur d'environ 34 sU et plus de 90 % des particules d'impuretés ainsi 1,déterrées" ont une diamètre moyen, c1 est à dire, un quotient de la division par deux de la somme de leur diametre maximal et de leur diametre minimal compris entre 0,1 ,u et 7 vu. On lave le substrat d'aluminium ainsi décapé afin d' en eliminer le décapant et on le sèche. On place le substrat dans un appareil de déposition sous vide et on le chauffe à une température d'environ 3C0 C pendant une heure afin d'en éliminer les gaz qu'il contient. Après cela, en maintenant la température du substrat à environ 1800C, on dépose sous un vide de 10 5 Torr sur le substrat une couche d'iodure de cesium afin de former la couche de phosphore d'entrée 16. On poursuit cette opération jusqu'à ce qu'on obtienne une couche d'entrée d'environ 200 vu d'épaisseur. pendant cette procédure, des cristaux coloinaires 30 d'iodure de cesium croissent sur les impuretés 35 et sur la surface du substrat 15. Quand la couche de phosphore~d'entree à été formées on dépose une couche de A1203 de 500 A sur la couche de phosphore d' entrée afin de former une barrière 36 sur laquelle on dépose une autre couche d'oxyde In02 de 2000 d'épaisseur en tant que couche conductrice transparente 37. La dernière étape de la procédure de fabrication consiste a placer l'écran d'entrée qui a été preparé comme il est décrit ci-dessus dans l'enveloppe du tube et à faire le vide dans celui-ci. On forme ensuite la couche photo-éissive 18, qui est un composé de K, NaCs et Sb, sur cette couche conductrice transparente. Comme il a été indiqué plus haut, la plupart des impuretés dégagées ont un diamètre moyen de 0,1 fi à 7 vu de sorte que les cristaux colomnaires de la couche de phosphore d'entrée qui ont poussé sur ces impuretés sont tres étroits. Or, une couche de phosphore composée de cristaux colomnaires aussi étroits a un très grand pouvoir de résolution. Toutefois, la longueur d'onde de la lumière engendre par l'iodure de césium est de 0,42 p (4200 A) et les cristaux colomnaires, dont le diamètre est inférieur à 0,42 fi n'exercent pratiquement aucune action de guidage sur la lumière.Par contre, les cristaux colomnaires d'iodure de césium qui se développent sur les particules d'impuretés ont un diamètre plus grand que ces particules ellesmemes, et, en conséquence, les cristaux colomnaires d'iodure de césium poussent aussi é partir dc 'a surFace du substrat d' aluminium. En consequence, on obtient de fines colonnes d' iodure de césium et le diamètre moyen de chaque cristal colomnaire est compris entre 0,5 yu et lOfi. Un décapage prolongé découvre davantage de particules d'impuretés et les cristaux colomnaires d'iodu-re de césium qui se forment sont plus denses. Etant donné que les impuretés sont dispersées sur toute la surface du substrat d'aluminium, il en résulte que la surface d'aluminium décapée est inégale. En conséquence, la surface sur laquelle on dépose l'iodure de césium est inégale, ce qui améliore l'adhérence de celui-ci. De plus, les cristaux colomnaires d'iodure de césium croissent de façon indépendante à la surface du substrat d'aluminium et sur les impuretés, et ces cristaux poussent séparément l'un de l'autre. Ainsi, la couche de phosphore n'a pratiquement pas tendance à glisser et se révèle resistante au décollement. Ceci facilite la production de masse de l'écran d'entre en éliminant la nécessité d'un contrôle strict des conditions de deposition en phase de vapeur. Un autre avantage de la présente invention réside dans une amélioration du contraste La couleur des impuretes est noire ou brune, de sorte que la lumière qui frappe le substrat est absorbée par ces impuretés, évitant ainsi de réfléchir ou de diffuser la lumière. Etant donné que l'action de guidage de la lumière des cristaux colomnaires d'iodure de césium est imparfaite, l'action d'absorption de la lumière des particu-les d'impuretés améliore le contraste. Dans l'exemple décrit ci-dessus, on utilise comme décapant une solution à 5 Z d'hydroxyde de sodium. Toutefois, d' autres concentrations d'hydroxyde de sodium pourraient aussi être utilisées et, dans un tel cas, on règle le degré du décapage en agissant sur la duree de t'opération. De plus, d'autres décapants attaquant l'aluminium comme par exemple une solution de KOH ou de H3P04 pourraient également être utilisés. Il va de soi que de nombreuses modifications peuvent etre apportées aux exemples de réalisation représentes et décrits, sans sortir pour autant du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 10 -Ecran d'entree adapte a être utilisé dans un tube amplificateur de brillance ou de luminence qui comprend un substrat d'aluminium à la surface duquel sont presentes des particules d'impuretés, et un écran de phosphore d'entrée en iodure de césium formé sur lesdites particules d'impuretés et sur ladite surface du substrat d'aluminium. 2" -Ecran d'entrée selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit écran de phosphore comporte des cristaux colomnaires. 3' -Ecran d'entrée selon la revendication l ou 2, carac tersé en ce que lesdites particules d'impuretés sont constituées par des substances comprises dans le groupe comprenant le silicium, le fer, le cuivre, le manganèse, le magnésium, le zinc, le vanadium, et le titane et en ce que ces particules ont un-diamètre moyen compris entre 0,1 ,u et 7 40 -Procéde pour produire un écran d'entree pour un tube amplificateur de brillance ou de luminence qui consiste à décaper l'une des surfaces dsun substrat d'aluminium afin d'en dégager certaines des particules d'impuretés présentes à cette surface, et à vaporiser une couche d'iodure de césium sur lesdites particules d'impuretés et sur ladite surface de l'écran d'aluminium afin de former un écran de phosphore. 50 -Procédé pour produire un écran d'entrée selon la revendication 4, caractérisé en ce que pour l'étape de decapage, on utilise, comme décapant,une solution à 5 Z d'hydroxyde de sodium. 6" -Procéde pour produire un écran d'entree selon la revendication 4, caractérisé en ce que cette etape de decapage consiste à décaper le substrat d'aluminium afin de dégager à la surface de celui-ci des particules d'impuretés ayant un diamètre moyen compris entre 0,1 /u et 7 ,u. 70 -Tube amplificateur de brillance ou de luminence qui comprend une enveloppe hermétique, un écran d'entrée, un écran de Sortie et des electrodes de concentration ou de focalisation et d'accélération et dont l'écran d'entrée comprend un substrat d'aluminium à -la surface duquel sont présentes des particules d'impuretés, un écran de phosphore en iodure de césium formé sur ces particules d'impuretés, et à la surface du substrat d'aluminium et une couche photo-émissive sur le côté de l'écran de phosphore qui est à l'opposé du substrat.