Brevet FR2526222A1 — publié le 19831104

La présente invention est relative aux plaques à microcanaux, et plus particulièrement à un nouveau produit dans lequel des fibres de verre tubulaires sont assemblées de façon à former un faiseau d'un grand nombre de fibres constituant le barreau à partir duquel sont réalisées des plaques à microcanaux. La fabrication des plaques à microcanaux comporte généralement l'opération d'assemblage d'un grand nombre de tubes de verre en parallèle et d'étiraoe longitudinal de oet assemblage afin d'en réduire l'épaisseur globale uh faisceau ainsi formé contient des milliers de fibres tubulaires élémentaires à dimensions de section sensiblement identiques, et on réalise un barreau en assemblant de nouveau en paral- lèle d'une façon similaire une grande quantité de faisceaux et en les pressant les uns contre les autres Le barreau a la forme d'une colonne, et on obtient des plaques à micro- canaux en débitant transversalement un barreau en tranches minces. En vue d'améliorer la qualité d'image obtenue avec les plaques à microcanaux, il est souhaitable que les fibres élénen- taires soient assemblées de manière aussi compacte et uni- forme que possible, et ceci nécessite non seulement que les fibres élémentaires de chaque faisceau de fibres soienc disposées uniformément, mais aussi que les faisceaux mutuel- lement adjacents s'adaptent exactement les uns aux autres de façon à remplir sans solution de continuité la totalité de la section transversale du barreau Pour cette raison, il est habituel de donner aux faisceaux de fibres la forme d'un prisme à base hexagonale de façon qu'ils puissent s'adapter les uns aux autres en formant une configuration en nid d'abeilles A cet effet, il est naturellement es- sentiel que chaque faisceau soit dimensionné avec précision, et en particulier que les angles de chaque sommet de l'hexa- gone soient définis avec exactitude afin qu'aucun vide ne subsiste aux endroits o des faisceaux adjacents sont pressés les uns contre les autres. Les forces s'exerçant sur des arêtes vives sont cependant nécessairement plus grandes que celles s'exerçant sur des surfaces planes ou que les forces internes Au cours du processus de fabrication d'un barreau, par exemple, lors- que les faisceaux sont assemblés et pressés les uns contre les autres, les fibres individuelles situées aux arêtes ou à leur proximité se trouvent déformées en donnant un très faible écartement entre canaux Ainsi, de petits vides triangulaires risquent de se former aux endroits o les arê- tes de trois faisceaux mutuellement adjacents devraient théo- riquement se confondre en un même point Dans une situation classique, de tels vides sont comblés par le verre de gainage des fibres et l'écartement entre les fibres des arêtes et les fibres adjacentes tend à être fortement réduit En fait, on trouve fréquemyentcinq ou six fibres à parois très minces en une même arête, et il est très courant d'assister à la disparition ou à la rupture de parois de canaux après le processus d'attaque chimique pour la fabri- cation des plaques à microcanzux De wtels défauts aux arêtes donnent lieu à la création de points sombres et à d'autres défauts de la qualité de l'image. L'un des buts de la présente invention est de fournir des faisceaux de fibres d'uns configuration nouvelle à partir desquels peuvent être fabriquées des plaques à ni- crocanaux à qualité d'image améliorée. Un autre but de la présente invention est de fournir un procédé permettant d'éviter les ruptures ou manques de parois de canaux dans les plaques à microcanaux et des plaques à microcanaux fabriquées par ce procédé. Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront plus amplement de la description détaillée qui est donnée ci-après à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés, sur lesquels: La Fig 1 est une vue en coupe d'une région d'arê- te d'un faisceau de fibres de configuration conforme à la présente invention; et la Fig 2 est une vue en coupe d'une région d'arê- te d'un autre faisceau présentant une configuration diffé- rente conforme à la présente invention. Décrites sous une forme très rudimentaire, les plaques à microcanaux selon la présente invention sont obtenues en découpant transversalement un barreau en tranches minces, ce barreau étant essentiellement formé par un assem- blage en parallèle de faisceaux de fibres dont chacun con- tient deux types de fibres individuelles disposées selon une configuration prédéterminée. Ces deux types de fibres individuelles ont le même diamètre extérieur, et un grand nombre d'entre elles sont assemblées de façon compacte parallèlement les unes aux autres de telle façon que l'on obtienne le plus grand nombre de celle-ci par unité de surface de la section du faisceau. Vu que toutes les fibres individuelles ont le même diamètre extérieur, ceci signifie que leurs centres de section forment un réseau uniforme de triangles équilatéraux au sein de cha- que faisceau On donne de préférence aux faisceaux un profil de section en hexagone régulier, de sorte qu'ils puissent s'adap- ter les uns aux autres sans laisser de vide entre eux lors- qu'ils sont assemblés, chaque groupe de trois faisceaux mutuel- lement adjacents se réunissant théoriquement en un même point (dénommé arête multiple) de sorte que d'une part on obtienne une structure de faisceaux en nid d'abeilles sur toute la section du barreau, mais que d'autres part les fibres individuelles appartenant à des faisceaux différents se pré- sentent aussi en couches continues et uniformes le long des limites définissant les faisceaux Des groupes de faisceaux présentant d'autres profils de section, tels que des profils en triangle équilatéral et en losange, peuvent donner le même résultat, mais le profil de section hexagonal est pré- férable en raison du fait que les fibres individuelles situées aux arêtes vives et à proximité de celles-ci sont facilement endommagées lorsque les faisceaux sont assemblés et pressés les uns contre les autres pour former un barreau. Il n'y a pas de limitation stricte quant au nombre de fibres individuelles qui sont assemblées pour former un faisceau Si sa section est un hexagone régulier dont chaque côté contient N fibres individuelles, le nombre total de fibres individuelles contenues dans un tel faisceau sera N = 3 N 2 3 N + 1 Si N est trop grand ou trop petit, le rendement de fabrication et/ou la qualité d'image sont sus- ceptibles d'en souffrir, et la difficulté d'obtenir des cou- ches continues est susceptible de devenir grande Des valeurs de N de l'ordre de plusieurs milliers ou davantage sont généralement préférables. Dans une forme de réalisation de la présente in- vention comportant au total 2437 fibres individuelles (c'est- à-dire avec N = 29) pour chaque faisceau, six de ces 2437 fibres individuelles ont un diamètre de canal considérable- ment plus petit Par conséquent, comme toutes les fibres in- dividuelles ont le même diamètre extérieur,-ces six fibres individuelles ont des parois de canal plus épaisses et elles sont donc moins sujettes à casser ou à être endommagés d'une autre manière Ces fibres sont placées à raison d'une par arête de l'hexagone, o les forces extérieures agissant sur le faisceau sont à considérer comme étant les plus grandes. La Fig 1 est une vue en coupe d'une région d'arête d'un faisceau 10 réalisé conformément à ce mode de réalisation de la présente invention Une fibre spécialeil et des fibres ordinaires 12 qui ont le même diamètre extérieur sont assem- blées parallèlement les unes aux autres de façon compacte afin que le faisceau 10 contienne le plus grand nombre pos- sible de fibres il et 12 par unité de surface de sa section. Les fibres spéciales et ordinaires sont visibles sur la Fig 1 en raison du fait que les fibres ordinaires 12 ont un plus grand diamètre de canal (ou une paroi de canal plus mince). Conformément à ce mode de réalisation, une fibre spéciale 11 occupe chaque arête hexagonale du faisceau, toutes les fibres restantes étant des fibres normales 12 En d'autres termes, il est fait appel à 2431 fibres individuelles de type ordinaire et à 6 fibres spéciales pour former un fais- ceau. Les fibres spéciales 11 et les fibres ordinaires 12 peuvent être obtenues à partir de tubes en verre iden- tiques Des tubes en verre d'environ 34,3 mm de diamètre extérieur et d'environ 3,8 mm d'épaisseur de paroi, par exemple, sont amenés par étirage à environ 0,76 mm de diamètre extérieur, une tige de verre d'âme d'environ 22,9 mm de diamètre étant utilisée pour obtenir une fibre normale et une tige de verre d'âme plus mince d'environ 19 mm de diamètre pour obtenir une fibre spéciale. Des faisceaux dont chacun présente la configura- tion représentée par la Fig 1 sont ensuite tassées étroi- tement les unes parallèlement aux autres pour former un barreau de façon à ne laisser théoriquement subsister aucun espace vide sur toutes les limites (non représentées) définissant le barreau Ceci fait venir en contact mutuel les arêtes de trois faisceaux mutuellement adjacents si les faisceaux sont précisément conformes en concordance exacte avec la configuration décrite Après assemblage d'une grande quantité de faisceaux de façon compacte pour former un barreau, celui-ci est débité transversalement en tranches minces par n'importe quel procédé classique Les plaques à microcanaux ainsi obtenues sont évasées et attaquées chi- miquement afin d'en accroître la surface ouverte relative, puis laquées et revêtues de minces couches d'autres maté- riaux, tels que Mg O, Si O et Si O 2, afin d'éviter le refou- lement de particules chargées lorsque la plaque à micro- canaux est, par exemple, utilisée dans un tube photomul- tiplicateur Ainsi, une plaque à microcanaux selon la présente invention comporte une surface sensiblement plate composée de régions hexagonales qui s'adaptent étroitement les unes aux autres en constituant uniformément une con- figuration en nid d'abeilles, chaque hexagone représentant la section d'un faisceau de fibres comportant des fibres spéciales à paroi de canal plus épaisse à ses arêtes et des fibres normales étroitement assemblées partout ailleurs en couches uniformes. Les fibres spéciales Il à paroi plus épaisse sont plus résistantes vis-àvis des forces extérieures et ont pour effet d'augmenter l'écartement entre canaux Ainsi, non seulement les parois des canaux peuvent être empêchées de se briser lorsque ces fibres sont tassées et pressées en un barreau, mais Les fibres des arêtes peuvent aussi résister plus facilement à l'opération d'évasement et à l'attaque chimique. La Fig 2 est une vue en coupe montrant un autre mode de réalisation de la présente invention, qui ne diffère de celui qui a été décrit précédemment qu'en ceci qu'il est placé trois fibres spéciales il' au lieu d'une en chacune des six arêtes du faisceau de fibres à struc- ture hexagonale Ainsi, chaque faisceau contient 2419 fibres ordinaires 12 ' et 18 fibres spéciales il', si N = 29 comme précédemment Lorsque de tels faisceaux sont assem- blés et pressés en un barreau, on trouve généralement neuf fibres spéciales groupées à chaque arête multiple Ce mode de réalisation a pour avantage de conférer une plus grande résistance mécanique aux arêtes, o les parois des canaux sont le plus susceptibles de se rompre Par contre, des groupes d'un nombre plus grand de fibres spéciales à diamètre de canal plus petit tendent à affecter de façon néfaste les paramètres de visualisation de la plaque à canaux multiples. En résumé, on vient de décrire la présente invention en n'en considérant que quelques modes de réali- sation La description est cependant à considérer comme illustrative et non pas comme limitative Par exemple, le nombre N défini plus haut peut être choisi dans un large domaine de valeurs Les faisceaux n'ont pas nécessairement besoin d'être de section hexagonale, cette solution étant cependant préférée D'autres profils polygonaux sont à con- sidérer comme compris dans le cadre de la présente inven- tion Les dimensions de section des fibres individuelles peuvent aussi être modifiées librement en fonction des effets désirés En outre, bien que les deux types de fibres individuelles décrits plus haut aient été rendu discerna- bles par leur diamètre intérieur, leur canal n'a pas néces- sairement besoin d'être de section circulaire La seule obligation est que les fibres spéciales aient des parois de canal plus épaisses, et qu'elles soient de ce fait plus robustes que les fibres ordinaires. R E V E N D I C A T I O N S 1 Faisceau de fibres, caractérisé en ce qu'il comprend un grand nombre de tubes cylindriques ( 12) d'un premier genre et un nombre plus petit de tubes cylindrique ( 11) d'un second genre, lesdits tubes du premier et du second genre étant d'un même diamètre extérieur et étant groupés de façon compacte en parallèle de façon à former sensiblement un prisme à profil de section en polygone convexe lesdits tubes du premier genre ( 12) ayant des parois de canal plus minces que lesdits du second genre ( 11), et au moins l'un desdits tubes du second genre ( 11) étant présent en chaque sommet dudit polygone. 2 Faisceau selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits tubes ( 11,12 > sont en verre. 3 Faisceau selon la revendication 2, caractérisé en ce que ledit polygone est un hexagone régulier. 4 Faisceau selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit nombre plus petit est de six. Faisceau selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit nombre plus petit est de dix-huit, et en ce que trois desdits tubes du second genre ( 11) sont présents en chaque sommet dudit hexagone. 6 Plaque à microcanaux présentant une surface frontale sensiblement plate, ladite plaque étant caractérisée en ce qu'elle comprend une multiplicité de segments assemblés de façon compacte les uns aux autres, chaque segment présen- tant une surface polygonale, qui fait partie de ladite sur- face frontale, chaque segment comprenant un grand nombre de tubes ( 12) en verre cylindriques d'un premier genre et un nombre plus petit de tubes ( 11) en verre cylindriques d'un second genre qui présentent des parois de canal plus épaisses que lesdits tubes du premier genre, lesdits tubes du premier et du second genre ayant un même diamètre extérieur et étant groupés ensemble de façon compacte en parallèle dans la direction perpendiculaire à ladite surface polygonale, et l'un au moins desdits tubes du second genre étant présent en chaque sommet dudit polygone. 7 Plaque à microcanaux selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit polygone est un hexagone. 8 Plaque à microcanaux selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit nombre plus petit est de six. 9 Plaque à microcanaux selon la revendication 7, caractérisée en ce que ledit nombre plus petit est de dix- huit et en ce que trois desdits tubes du second genre sont présents en chaque sommet dudit hexagone. Procédé pour la fabrication d'un faisceau de fibres caractérisé en ce qu'il comprend l'opération consistant à assembler de façon compacte en parallèle un grand nombre de tubes en verre ( 12) cylindriques d'un premier genre et un nombre plus petits de tubes en verre ( 11) cylindriques d'un second genre, lesdits tubes du second genre présentant le même diamètre extérieur et des parois de canal plus ".naisses que lesdits tubes du premier genre, lesdits, t u b e S du premier et du second genres étant as- semblés de telle façon sous forme de prisme à profil de section en polygone convexe que l'un au moins desdits tubes ( 11) du second genre soit présent en chaque-sommet dudit polygone. 11 Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que ledit polygone est un hexagone régulier et en ce que ledit nombre plus petit est de dix-huit. 12 Procédé pour la fabrication de plaques à microcanaux comprenant les opérations de fabrication de faisceau x de fibres à profil de section en polygones convexe et de formation d'un barreau par assemblage compact en parallèle et compression desdits faisceaux les uns contre les autres caractérisé en oe que ladite opération de fabrication de faisceaux cnpre l'opération consistant à assembler de façon compacte en parallèle un grand nombre de tubes ( 12) en verre cylindriques d'un premier genre et un nombre plus petit de tubes ( 11) en verre cylindriques d'un second genre, lesdits tubes du second genre présentant le même diamètre extérieur et des parois de canal plus petites que lesdits tubes du premier genre, lesdits tubes du premier et du second genre étant assemblés de telle façon que l'un au moins desdits tubes du second genre soit présent en chaque sommet dudit polygone. 13 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce qu'il comprend en outre l'opération de découpage dudit barreau en tranches. 14 Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que ledit polygone est un hexagone régulier et en ce que ledit nombre plus petit est de dix-huit.