Brevet FR2547295A1 — publié le 19841214

PROCEDE DE REALISATION D'UNE ZONE ABSORbANTE DANS UNE OPTIQUE EN VERRE La présente invention concerne un procédé de réalisation d'une zone absorbante dans une optique en verre. Elle concerne plus particulièrement un procédé de- réalisation d'une fenêtre d'entrée d'un tube intensificateur d'images lumineuses ou l.I.L comportant une zone périphérique absorbant la lumière notamment les rayons infrarouges. En effet, les tubes intensificateurs d'images lumineuses comportent, entre autre, une fenêtre d'entrée constituée par un disque en verre épais transparent aux rayons lumineux, sur la face interne duquel est généralement déposée ou collée une photocathode. Lors de l'utilisation des tubes ci-dessus une image de la scène observée est formée sur la photocathode à travers la fenêtre en verre, au moyen d'un objectif externe. Pour réduire les pertes de lumière, on utilise des objectifs présentant de grandes ouvertures. En conséquence, le faisceau de lumière focalisé sur la photocathode comporte des rayons très inclinés par rapport à l'axe du tube. Il en résulte donc des réflexions multiples dans la fenêtre qui tendent à réduire le contraste et la définition de l'image restituée par le tube intensificateur.De telles réflexions se produisent, en particulier, à la périphérie du disque en verre. En conséquence divers procédés ont été utilisés pour rendre cette zone absorbante. Un premier procédé consiste à entourer un cylindre en verre transparent par un fourreau cylindrique en verre coloré en noir et à tailler la fenêtre dans la pièce ainsi réalisée. Le cylindre central présente un diamètre correspondant au diamètre utile de la fenêtre et la zone périphérique absorbante est constituée par la partie taillée dans le fourreau. Toutefois, cette fenêtre quoique présentant une zone périphérique très absorbante est d'un coût relativement élevé. Un second procédé consiste à réaliser une gorge annulaire dans une pièce massive en verre transparent, à couler un verre coloré en noir dans la gorge annulaire puis à découper la fenêtre dans ladite pièce massive de sorte que la zone périphérique seit constituée par le verre coloré. Ce procédé est lui aussi relativement long et onereux à mettre en oeuvre. Un troisième procédé couramment utilisé consiste à recouvrir la périphérie de l'ébauche de la fenêtre d'un émail noir. Dans ce cas l'émail doit etre compatible avec le verre et résister aux différents traitements subis par ce dernier. la présente invention a pour but de fournir- un nouveau procédé de réalisation d'une zone absorbante dans une optique en verre transparent aux rayons lumineux, plus particulièrement un procédé de réalisation d'une fenêtre d'entrée d'un tube intensi fixateur d'images lumineuses comportant une zone périphérique absorbant la lumière dans lequel la zone absorbante est obtenue directement par un traitement spécifique du verre. En conséquence, la présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une zone absorbante dans une optique en verre transparent aux rayons lumineux caractérisé en ce que, après ou pendant la réalisation d'une ébauche de l'optique, on soumet le verre à une réduction en surface puis on traite les zones non-absorbantes pour les rendre transparentes aux rayons à transmettre. Ce procédé présente en particulier l'avantage d'être simple, peu couteux et de nécessiter aucun apport de matériaux extérieurs. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaitront à la lecture de la description d'un mode de réalisation faite avec référence aux dessins ci-annexés dans lesquels: - la figure 1 représente une vue en coupe longitudinale d'un tube intensificateur d'images lumineuses comportant une fenêtre d'entrée réalisée conformément à la présente invention - les figures 2(a) à (f) représentent les différentes étapes de réalisation de la fenêtre selon le procédé de la présente invention. Dans la description ci-après les mêmes éléments portent les mêmes références. D'autre part, dans la présente invention, par rayons lumineux on entend les rayons dont la longueur d'onde se situe dans le domaine de la lumière visible, de l'infrarouge et de l'ultraviolet. De plus, le procédé de la présente invention est décrit ci-après en se référant à la fenêtre d'entrée d'un tube intensificateur d'images lumineuses, et plus particulièrement d'un tube dit de troisième génération, c'est-à-dire comportant une photocathode en arséniure de gallium. Toutefois, il est évident pour l'homme de l'art que le procédé de la présente invention peut s'appliquer à toute optique en verre transparent aux rayons lumineux dans laquelle on veut réaliser des zones spécifiques absorbantes. La figure 1 représente la structure générale d'un tube intensificateur d'images à micro-canaux dit de troisième génération. Un tel tube intensificateur comprend pricipalement: - une photocathode 1 incorporée à une fenêtre d'entrée 2 dont on décrira ci-après le procédé de réalisation, la photocathode recevant en fonctionnement le rayonnement incident représenté par la flêche ondulée et émettant en chaque point un nombre d'électrons proportionnel au flux incident reçu par ce point; - une galette de micro-canaux 3 dont le but est de multiplier les électrons émis par la photocathode 1 - un écran cathodo-luminescent 4 monté sur une galette de fibres optiques 5 réalisant la fenêtre de sortie. D'autre part, dans les tubes dits de troisième génération, la photocathode 1 est réalisée en arséniure de gallium. Elle comporte, de préférence, une couche active de GaAs mono-cristallin d'une épaisseur de 3 fm environ, une couche de GaAlAs d'une épaisseur de 3 vm qui sert de couche intermédiaire et évite la dégradation de la couche active lors du collage de la photocathode sur le verre et éventuellement une couche antireflet, de préférence en Si3 N4, dont le but est d'éviter les réflexions à l'interface verre-photocathode. De plus, dans le mode de réalisation représenté, la fenêtre 2 comporte une gorge 6 dans laquelle on a placé un joint en indium pour permettre un raccordement étanche à l'ultravide entre la fenêtre 2 et le corps du tube intensificateur. Le Joint en indium peut être remplacé par une bride métallique soudée au verre. Un tel tube est maintenant bien connu de l'homme de l'art et il ne sera pas décrit plus en détail car il n'est pas l'objet spécifique de la présente invention. On décrira donc ci-après avec référence aux figures 2(a) à (f), les différentes étapes du procédé de réalisation de la fenêtre d'entrée 2 qui constitue l'objet de la présente demande. Comme représenté sur la figure 2(a) on réalise tout d'abord une ébauche 2' de la fenêtre d'entrée. Cette ébauche est réalisée de préférence par moulage ou par usinage d'un verre tel qu'un verre en borosilicate du type CORNING - 7056 (marque) ou équivalent. Les dimensions de l'ébauche sont équivalentes aux dimensions de la fenêtre définitive à l'exception de l'épaisseur qui est légèrement plus importante. D'autre part dans le mode de réalisation représenté, ébauche présente une gorge annulaire 6 réalisée par moulage ou par usinage et destinée à recevoir un joint en indium. On soumet ensuite la fenêtre à un recuit dans une atmosphère d'hydrogène à une température comprise entre 7000C et 10000C pendant une durée fonction de la température. Cette opération provoque une réduction de toute la surface extérieure de la fenêtre en verre sur une faible épaisseur de l'ordre du centième de micron, jusqu'à environ 500 centièmes, à savoir une coloration en noir de cette zone la rendant absorbante aux rayons lumineux, en particulier aux rayons infrarouges. En fait, les analyses de surface réalisées- par les inventeurs ont montré qu'il s'agit d'une réduction de la silice et que, de plus, la surface est dépeuplée en les autres composants du verre tels que P, Na, qui ,suppose-t-on, servent d'agents intermédiaires de réduction, la silice pure n'étant pas réduite par l'hydrogène aux températures utilisées. On obtient donc l'ébauche représentée à la figure 2(b) dans laquelle la référence 8 désigne le revêtement absorbant. D'autre part la durée et la plage de températures mentionnées ci-dessus peuvent être ajustées en fonction de l'épaisseur de revêtement recherchée. Ensuite, on usine et on polit les deux surfaces extérieures 20, 21 de manière à supprimer au niveau de ces surfaces le revêtement absorbant et à obtenir l'épaisseur définitive de la fenêtre comme représenté sur la figure 2(c). On réalise alors la métallisation de la gorge annulaire 6 par dépôt de nickel, de chrome ou d'or et on y place le joint en indium.(voir figure 2(d)). On colle ensuite par thermocompression la photocathode 1 sur la fenêtre 2 de manière à obtenir la structure représentée à la figure 2(e). On traite éventuellement l'ébauche de la photocathode par voie chimique pour éliminer les couches ayant servi de base à la croissance des couches actives de la photocathode. On traite éventuellement à la flamme les surfaces périphériques 24, 23 de la fenêtre en verre pour lui conférer un aspect lisse et on métallise toute la périphérie de l'ensemble fenêtre photocathode pour assurer le contact électrique avec la photocathode, depuis l'extérieur du tube. Le procédé de la présente invention a été décrit en se référant à la réalisation de la fenêtre d'entrée d'un tube intensificateur d'images lumineuses. Aussi, il est évident pour l'homme de l'art que les étapes du procédé objet de la présente invention sont en particulier les deux premières étapes, les autres étapes étant spécifiques de la réalisation de la fenêtre à photocathode incorporée. Différentes modifications peuvent être apportées au procédé décrit ci-dessus. Ainsi le moulage de l'ébauche et la réduction dans l'hydrogène peuvent être effectués simultanément. D'autre part, dans le cas de la fenêtre d'entrée d'un l.I.L, on peut réaliser simultanément au moulage et à la réduction, la soudure d'une bride métallique. REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une zone absorbante dans une optique en verre transparente aux rayonnements lumineux caractérisé en ce que, apyres ou pendant la réalisation d'une ébauche de l'optique, on soumet le verre constituant l'ébauche à une réduction en surface puis on traite les zones non-absorbantes pour les rendre transparentes aux rayonnements à transmettre. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que l'ébauche en verre est réalisée par moulage. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que la réduction en surface du verre est obtenue en soumettant l'ébauche à un recuit à haute température dans une atmosphère d'hydrogène. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que la température du recuit est comprise entre 700 et 10000C. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 et 3 caractérisé en ce que le moulage et le recuit sont réalisés simultanément. 6. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 5 caractérisé en ce que le traitement rendant les zones non-absorbantes transparentes aux rayonnements à transmettre est constitué par un usinage et un polissage. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que la zone absorbante est passée à la flamme pour lui conférer un aspect extérieur lisse. 8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que ce procédé est utilisé pour la réalisation des fenêtres d'entrée servant de support pour les photocathodes des tubes intensificateurs d'images lumineuses. 9. Procédé selon la revendication 8 caractérisé en ce que le verre est un borosilicate présentant un coefficient de dilatation voisin de celui de la photocathode.