Brevet FR2526784A1 — publié le 19831118

VERRE UTILE DANS LA FABRICATION DE PLAQUES A MICROCANAUX La présente invention est relative à des verres convenables pour être utilisés dans la fabrication des plaques à microcanaux. Des verres de type alcalin-plomb-silicate ont souvent été utilisés dans la fabrication de plaques à microcanaux, dans lesquelles le courant d'électrons pénétrant dans chacun d'un grand nombre de canaux paral- lèles est multiplié, un grand nombre d'électrons étant émis ("émission secondaire") à partir d'une paroi de verre définissant un canal pour chaque électron qui la frappe. On a constaté que des plaques à microcanaux fabriquées à partir de verres ayant 63 à 72 % en moles de Si O 2, 20 à % en moles de Pb O, 3 à 7 % en moles de composants de type oxyde alcalin, 1 à 3,5 % en moles de composants de type oxyde alcalino- terreux et moins de 1 % en moles de As 203, Bi 203 et A 1203, présentent d'intéressantes proprié- tés d'émission secondaire et de stabilité du gain De préférence, le verre comprend plus de 65 % en moles de Si O 2 et a davantage de composants alcalins K, Rb et Cs que de composants Li et Na, pour permettre des températures de fonctionnement plus élevées De préférence, la température de transition vitreuse T du verre est supérieure à 4500 C, g pour fournir une résistance à la déformation thermique aux plaques à microcanaux et la température de fléchissement Ts (au-dessus de laquelle le matériau se déforme de façon visqueuse sous son propre poids) est supérieurede 80 'C à T afin de ménager une souplesse dans le contrôle du procédé -2- pour la fabrication de plaques à microcanaux. Dans une variante préférée de verre particulièrement utile dans des plaques à microcanaux, pour des appareils à rayon gamma à usage médical, il y a de faibles concen- trations d'éléments alcalins avec une teneur en isotope radioactif importante (par exemple, de l'oxyde de potassium qui contient du 19 K 40 et de l'oxyde de rubidium, qui ren- ferme du 7 Rb 87), qui provoqueraient autrement un bruit de fond, se traduisant par une perte du contraste et de la résolution de l'image. La structure, la composition et la fabrication de la mise en oeuvre préférée de la présente invention, sont maintenant décrites après une brève explication du dessin qui est une vue schématique en coupe verticale d'une plaque à microcanaux en verre conforme à la présente invention. Structure La plaque 10 à microcanaux présente un grand nombre de microcanaux parallèles 12, formés par des parois 14 en verre dont la composition est décrite ci-après, qui défi- nissent un canal tubulaire. Composition: La composition d'un verre particulièrement préféré conforme à la présente invention, est présentée dans la colonne intitulée "Verre 6 ", dans le tableau suivant. Composition et propriétés du verre. Verre 1 Verre 2 Verre 3 Verre 4 Verre 5 Verre 6 Composition (% en moles d'oxyde) Si O 268,00 69,90 64,40 69,00 71,2 65,72 Pb O 24,00 21,15 28,06 23,18 21,55 27,91 Alcalin Li 2 O 1,60 0,20 - Na 2 O 2,80 0,45 - K O 5,24 3,35 - Rb 20 1,38 2,20 1,10 1,20 2,12 Cs 2 O 0,30 4,77 2,05 0,18 0,97 -3- Verre 1 Verre 2 Verre 3 Verre 4 Verre 5 Verre 6 Alcalino terreux Sr O 3,00 1,63 - Ba O 2,40 3,00 1,14 0,30 2,96 As 203 0,06 0,09 0,07 0,13 0,08 0,10 Bi 203 0,04 0,05 0,03 0,04 - A 123 0,30 0,26 0,22 0,22 Propriétés physiques Transition vitreuse (T,0 C) 452 523 472 455 489 474 Point de fléchissement du verre (T,0 C) 533 608 560 546 575 566 Indice de réfraction (nd) 1,672 1,642 1,694 1,654 1,640 1,696 coeff de dilatation thermique (a x 107/Oc, -3000 C) 80 76 84 86 82 77 Fabrication: La composition de verre est préparée à partir de matières premières appropriées en des proportions convena- bles pour fournir les quantités spécifiques de composés indiqués par des pratiques de fusion standard, dans des creusets revêtus de céramique dans une atmosphère de fusion riche en oxygène Bien que les formules soient données dans le tableau en pourcentages molaires d'oxyde, ainsi que cela est reconnu dans l'art de la science du verre, des carbonates, nitrates, sulfates ou halogénures constituent des matières premières acceptables. Le tube de verre est préparé par extrusion à partir de la composition de verre, ainsi aue cela est bien connu dans l'art Le verre 6 présente une température de transi- -4- tion vitreuse Tg, supérieure à 4500 C et une température de fléchissement T de plus de 800 C supérieure à la T pour ménager une souplesse dans le contrôle du procédé, sans un grand risque de déformation thermique, pendant la fabri- cation des plaques à microcanaux, sous des pressions et à des températures élevées Des températures de fonction- nement élevées sont rendues possibles par la grande pro- portion de Si O 2 et l'absence de composants alcalins de petit nombre atomique, c'est-à-dire de Li et Na. En plus de la composition de verre préférée identifiée sous la rubrique "Verre 6 " dans le tableau ci-dessus, les compositions dénommées verres 1 à 5 dans ce tableau et des verres ayant 63 à 72 % en moles de Si O 2, 20 à 30 % en moles de Pb O, 3 à 7 % en moles de composants de type oxyde alcalin, 1 à 3,5 % en moles de composants de type oxyde alcalino-terreux et moins de 1 % en moles de As 2 à, Bi 203 et A 1203 sont considéréoecomme faisant partie de la présente invention et sont coerrisesdans la portée d'au moins certaines des revendications ci-jointes. De préférence, le verre comprend plus de 65 % en moles de Si O 2 et a davantage de composants alcalins K, Rb et Cs que de composants Li-et Na, pour permettre de plus hautes températures de fonctionnement. Lorsque le verre doit être utilisé dans des plaques à microcanaux pour appareils médicaux à rayon gamma, il est désirable qu'il présente de faibles concentrations d'éléments alcalins avec une importante teneur en isotope radioactif (par exemple de l'oxvde de potassium qui contient du 19 K 40 et de l'oxyde de rubidium qui contient du 37 Rb 8) Ceci est du au fait que des appareils à rayon gamma ont typiquement des durées d'exposition de 5 à minutes et qu'un bruit intrinsèque provenant du détec- teur de plaque à microcanaux, se traduit par une perte du contraste et de la résolution de l'image Le verre 1 cons- titue un exemple d'un verre à bruit ultra faible, n'ayant pas d'oxyde de potassium ou d'oxyde de rubidium détectable, - et les verres 2, 3 et 6 sont des versions à faible bruit, comprenant de petites quantités d'oxyde de rubidium et pas d'oxyde de potassium détectable. -6- REVENDICATIONS 1 Verre utile dans la fabrication de plaques à micro- canaux, comprenant 63 à 72 % en moles de Si O 2, 20 à 30 % en moles de Pb O, 3 à 7 % en moles de corrposants de type oxyde alcalin, et 1 à 3,5 % en moles de composants de type oxyde alcalino-terreux caractérisé en ce que ce verre a moins de 1 % en moles de As 203 ' Bi 203 et A 1203. 2 Verre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce verre présente une température de transition vitreu- se supérieure à 4500 C et une température de fléchissement supérieure de 80 C à la température de transition vitreuse. 3 Verre selon la revendication 1, caractérisé en-ce qu'il y a de faibles concentrations d'éléments alcalins avec une importante teneur en isotope radioactif pour réduire le bruit de fond. 4 Verre selon la revendication 1, caractérisé en ce que ce verre comprend plus de 65 % en moles de Si O 2 et que la somme en pourcentages molaires des composants alcalins K, Rb et Cs, est supérieure à la somme des composants alcalins Li et Na. Verre selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ce verre comprend 65,72 % en moles de Si O 2, 2,12 % en moles de Rb 2 O et 0,97 % en moles de Cs 20. 6 Verre selon la revendication 3, caractérisé en ce que ce verre comprend 68,00 % en moles de Si O 2, 1,60 % en moles de Li 2 O, 2,80 % en moles de Na 2 O et 0,30 % en moles de Cs 2 O et qu'il n'a pas de K ou de Rb détectable. 7 Verre selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ce verre comprend 69,90 % en moles de Si O 2, 1,38 % en moles de Rb 2 O et 4,77 % en moles de Cs 2 O. 8 Verre selon la revendication 3 ou 4, caractérisé en ce que ce verre comprend 64,40 % en moles de Si O 2, 2,20 % en moles de Rb 20 et 2,05 % en moles de Cs 20. 7 - 9 Verre selon l'une des revendications 1 ou 4, caractérisé en ce que ce verre comprend 69,00 % en moles de Si O 2, 5,24 % en moles de K 20, 1,10 % en moles de Rb 2 O et 0,18 % en moles de Cs 2 O. 10 Verre selon la revendication 1 ou 4,caractérisé en ce que ce verre comprend 71,2 % en moles de Si O 2, 0,20 % en moles de Li 2 O, 0,45 % en moles de Na 2 O, 3,35 % en moles de K 20 et 1,20 % en moles de Rb 20. 11 Plaque à microcanaux préparée à partir d'un verre comprenant 63 à 72 % en moles de Si O 2, à 30 % en moles de Pb O, 3 à 7 % en moles de composants de type oxyde alcalin et 1 à 3,5 % en moles de composants de type alcalino- terreux, caractérisé en ce que ce verre a moins de 1 % en moles de As 203, Bi 203 et A 1203. 12 Plaque selon la revendication,11 caractérisée en ce qu'il y a de faibles concentrations en éléments alcalins avec une importante teneur en isotope radiocatif pour réduire le bruit de fond.