Brevet FR2544913A1 — publié le 19841026

"TUBE PHOTOELECTRIQUE A PHOTOCATHODE LATERALE" La présente invention concerne un tube photoelectrique comportant, notamment, une première photocathode, dite photocathode frontale, constituée par une couche mince d'un matériau photoémissif dépose sur la face interne d'une fenetre transparente scellée à l'extrémité d'un manchon isolant, ladite photocathode frontale étant portée à un potentiel de référence par une première électrode de polarisation réalisée par une couche mince métallique déposée en anneau sur la partie intérieure du manchon au voisinage de ladite extrémité. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des tubes photomultiplicateurs La plupart des tubes photoélectriques connus sont du type de celui mentionné dans le préambule, c'est à dire qu'ils présentent, en général, une photocathode frontale déposée sur une fenetre de verre ou de quartz. Cette structure classique offre, par conséquent, un champ limité à 1800. Or, pour certaines utilisations, sous-marines par exemple, il peut être souhaitable de disposer d'un champ beaucoup plus large. C'est un des buts de l'invention que d'apporter une solution à ce problème. En effet 7 selon l'invention, un tube photoélectrique comportant, notamment, une première photocathode, aite photocathode frontale, constituée par une couche mince d'un mat- riau photoeissif déposé sur la face interne d'une fenêtre transparente scellée a' l'extrémité d'un manchon isolant, ladite photocathode frontale etant portée à un potentiel de référence par une première electrode de polarisation réalisée par une couche mince métallique déposez en anneau sur la paroi intérieure du manchon au voisinage de ladite extrémité est notamment remarquable en ce qu'il comporte également une deuxième photocathode, dite photocathode latérale, constituée par une couche mince dudit matériau photoémissif déposé sur la paroi intérieure du manchon sous la forme d'une portion de surface cylindrique adjacente, par un de ses bords, à la première électrode de polarisation. Le problème se pose alors de la focalisation simultanée des photoélectrons issus de la photocathode frontale et de la photocathode latérale. En effet, l'optique électronique usuelle des tubes photoélectriques, constitués par une électrode accélératrice et une électrode de collection ne peut suffire pour focaliser en meme temps des photoélectrons, dont les vitesses initiales auraient des directions très différentes, quasi orthogonales. C'est un autre but de l'invention que de proposer des moyens destinés à faire converger vers l'électrode collectrice a' la fois des électrons émis par la photocathode frontale et par la photocathode latérale.C'est pourquoi il est prévu que ladite photocathode latérale est adjacente par un autre bord à une deuxième électrode de polarisation réalisée par une couche mince métallique déposée en anneau sur la paroi intérieure du manchon et porté à un deuxième me potentiel électrique. Ainsi, la photocathode latérale est soumise à une différence de potentiel ce qui,compte tenu de la forte résistivité du matériau photoémissif, conduit à une répartition continue du potentiel électrique le long de la photocathode latérale entre la première et la deuxième électrode de polarisation.La photocathode latérale ne constitue donc pas une surface équipotentielle, et les photoélectrons qui en sont issus sont soumis au moment de leur extraction à une force qui, au lieu d'être perpendiculaire à la paroi du manchon, fait avec celle-ci un angle dont la valeur est fonction de la géométrie du tube et des potentiels électriques appliqués aux électrodes de polarisation. En particulier, on peut ajuster la valeur du deuxième potentiel électrique de façon à ce que les photoélectrons émis par la photocathode latérale convergent préférentiellement sur l'électrode de collection. La description qui va suivre en regard des dessins annexés, donnés à titre d'exemples non limitatifs, 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 IX-II du tube photoélectrique de la figure 1. Les figures 1 et 2 représentent en perspective et en coupe un tube photoélectrique selon l'invention, comportant notamment une première photocathode 11, dite photocathode frontale, constitué par une couche mince d'un matériau photoémissif déposé sur la face interne 12 d'une fenêtre transparente 13 scellée à l'extrémité 14 d'un manchon 15 isolant. Cette photocathode frontale 11 est portée à un potentiel de référence Vo, par exemple OV, par une première électrode-16 de polarisation réalisée par une couche mince métallique déposée en anneau sur la paroi intérieure 17 du manchon 15 au voisinage de ladite extrémité 14. Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, le tube photoélectrique selon l'invention, comporte egalement une deuxième photocathode 18, dite photocathode latérale, constituée par une couche mince dudit matériau photoémissif déposé sur la paroi intérieure 17 du manchon 15 sous la forme d'une portion de surface cylindrique adjacente, par un de ses bords, à la première électrode 16 de polarisation.Ainsi, le tube photoélectrique présente, conformément a' l'un des buts de l'invention, un champ beaucoup plus large que celui offert par a seule photocathode frontale. Comme le montrent les figures 1 et 2, le tube photoélectrique selon l'invention est muni d'une électrode accélératrice 20 et d'une électrode de collection 21, la première dynode dans le cas d'un tube photomultiplicateur. Classique ment, l'électrode accélératrice 20 permet de faire converger les photoélectrons issus de la photocathode frontale 11 sur l'électrode de collection 21. Par ailleurs, la Demanderesse a observé que, si la photocathode latérale était elle-même une surface équipotentielle, comme la photocathode frontale, il serait très difficile de focaliser sur l'électrode de collection, à l'aide de la seule électrode accélératrice, à la fois les électrons émis par les photocathodes frontale et latérale.Cette difficulté est due au fait que les photoélectrons extraits de la photocathode latérale seraient soumis, au moment de leur extraction, à une force perpendiculaire à la paroi du manchon qui leur donnerait une trajectoire trop longue (ligne 30 de la figure 2). C'est pourquoi qutavanta- geusement, ladite photocathode latérale 18 est adjacente par un autre bord à une deuxième électrode 19 de polarisation réalisée par une couche mince métallique déposée en anneau sur la paroi intérieure 17 du manchon 15 et portée à un deuxième potentiel électrique V1.La photocathode~latérale ne constitue donc pas une surface équipotentielle, et selon la valeur du deuxième potentiel électrique positif V1, les électrons provenant de la photocathode latérale 18 suivent des trajectoires 31 qui, au niveau de la paroi 17 du manchon 15, font avec celle-ci un angle plus faible et favorisent donc leur focalisation sur l'électrode collectrice 21. Dans l'exemple donné, le potentiel V1 vaut de 7 à 8 V tandis que l'électrode accélératrice est portée à 200 V. Les figures 1 et 2 montrent un tube photoélectrique selon l'invention dans lequel l'électrode collectrice 21 a la forme d'une portion de cylindre dont les génératrices sont sensiblement perpendiculaires aux génératrices du manchon 15. La photocathode 11 est portée au potentiel de réfe- rence Vo par l'intermédiaire d'un conducteur électrique 32 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 la première électrode de polarisation 16 à une borne 33 à laquelle est appliqué le potentiel de référence Vo.-De la meme manière, la deuxième électrode de polarisation 19 est portée au deuxième potentiel électrique V1 par l'intermédiaire d'un autre conducteur électrique 34 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 la deuxième électrode de polarisation 19 à une borne 35 à laquelle est appliqué le deuxième potentiel électrique Vl. Comme le montre la figure 1, lesdits conducteurs électriques 32 et 34 sont situés dans une zone du manchon qui fait sensiblement face aux génératrices de l'électrode collectrice 21. Cette précaution a pour objet de rejeter les effets perturbateurs introduits par la présence des conducteurs 32 et 34 dans une région où ils sont pratiquement sans influence sur la focalisation des photoélectrons. REVENDICATIONS: 1. Tube photoélectrique comportant, notamment, une première photocathode (11), dite photocathode frontale, constituée par une couche mince d'un matériau photoémissif dépose sur la face interne (12) d'une fenêtre transparente (13) scellée à l'extrémité (14) d'un manchon (15) isolant, ladite photocathode frontale (11) étant portée à un potentiel de référence (Vo) par une première électrode (16) de polarisation réalisée par une couche mince métallique déposée en anneau sur la paroi intérieure (17) du manchon (15) au voisinage de ladite extrémité (14), caractérisé en ce qu'il comporte également une deuxième photocathode (18), dite photocathode latérale, constituée par une couche mince dudit matériau photoémissif déposé sur la paroi intérieure (17) du manchon (15) sous la forme d'une portion de surface cylindrique adjacente, par un de ses bords, à la première électrode (16) de polarisation. 2. Tube photoélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite photocathode latérale (18) est adjacente par un autre bord à une deuxième électrode (19) de polarisation réalisée par une couche mince métallique déposée en anneau sur la paroi intérieure (17) du manchon (15) et portée à un deuxième potentiel électrique (V1).