Brevet FR2567683A1 — publié le 19860117

DYNODE A EMISSION SECONDAIRE REGLABLE ET DISPOSITIFS UTILISANT UNE TELLE DYNODE La présente invention a pour objet une dynode à émission secondaire réglable et des dispositifs utilisant une telle dynode. Un dispositif multiplicateur d'électrons comprend, de maniere très générale, une ou plusieurs dynodes dont chacune est capable, sous l'effet d'un bombardement par des électrons dits primaires1 de réémettre des électrons dits secondaires, lesquels sont en nombre supérieur aux électrons primaires Un facteur multiplicateur, appelé encore gain, est alors obtenu. Le premier rayonnement initiateur de c:e-pro cessus peut être de nature quelconque: faisceau électronique issu d'un canon à électrons ou d'une photocathode, flux de photons, de particules, etc.. Pour régler le facteur multiplicateur d'un tel dispositif, on agit généralement sur les tensions appliquées aux dynodes. Pour stabiliser ce facteur, &num; on emploie des sources de tension hautement stabilisées. Bien que satisfaisants à certains égards, ces moyens de réglage et/ou de stabilisation présentent des inconvénients du fait notamment de leur cou t élevé. Par ailleurs, même à tensions appliquées cons- tantes, le gain de l'ensemble peut varier du fait de modifications des conditions opératoires : vieillissement des composants, dégazages, variation de température, etc... L'invention remédie à cet inconvénient en proposant un moyen de réglage supplémentaire, moins onéreux que les réglages par tension électrique, et qui permet de compenser les variations intrinsèques d'émissivité de la couche active. Ce moyen permet non seulement de régler le gain du dispositif, mais aussi de réguler ce gain autour d'une valeur de consigne. Ce but est atteint, selon l'invention, par l'utilisation d'une dynode qui présente la double caractéristique de posséder une couche active constituée par un matériau piézoélectrique et de comprendre un moyen d'application à cette couche d'une pression réglable. L'émission électronique secondaire par les matériaux piézoélectriques n'est pas un phénomène nouveau en soi. Cette propriété est déjà utilisée dans les caméras ultrasonores. Dans de tels appareils, une onde ultrasonore est dirigée sur l'une des faces d'une pastille piézoélectrique, l'autre face subissant un bombardement électronique. Les électrons secondaires émis par le matériau piézoélectrique sont dirigés vers un jeu de dynodes classiques, qui amplifient le courant électronique. Dans la présente invention, ce sont les dynodes mêmes du système multiplicateur d'électrons qui comprennent une couche active piézoélectrique et des moyens pour exercer sur elles une pression. Le mécanisme par lequel une pression permet le réglage de l'émissivité de la couche active d'une dynode peut être expliqué de la manière suivante. La pression exercée sur la couche fait naitre dans celleci un champ électrique, du fait même du caractère piézoélectrique du matériau. Ce champ agit sur les électrons secondaires engendrés au sein de la couche. Si ce champ a-le sens approprié, c'est-à-dire s'il favorise l'extraction des électrons secondaires (autrement dit s'il est dirigé de la face avant vers la face arrière, puisque les charges dont il s'agit sont négatives) l'émission secondaire est facilitée l'intensité et l'énergie des électrons secondaires seront augmentées. Dès lors, en agissant sur la pression exercée sur la couche active, on peut régler l'émission secondaire, sans agir sur la tension électrique appliquée à la dynode. Si le facteur multiplicateur d'une dynode ou d'un ensemble de dynodes, doit etre régulé, il suffira de mesurer ce facteur, de le comparer à une valeur de consigne, d'engendrer un signal d'erreur et de corriger en conséquence la pression exercée sur la- ou les dynode(s), dans un sens tel que le signal d'erreur soit annulé. De façon plus précise, l'invention a donc pour objet une dynode comprenant une couche active capable démission électronique secondaire, cette dynode étant caractérisée par le fait que la couche active est en un matériau piézoélectrique et que la dynode comprend en outre un moyen pour exercer une pression sur la couche active L'invention a également pour objet un dispo- sitif multiplicateur d'électrons dont la caractéristique est de comprendre au moins une dynode conforme à la définition donnée plus haut En variante, ce dispo- sitif a un gain régulé L'invention concerne également tout appa- reil de mesure comprenant une telle dynode. Il peut s'agir d'un appareil destiné à mesurer une force ou une pression ou une accélération, etc..., lesdites force, pression, accélération étant appliquées à une couche piézoélectrique active en émission secondaire et étant finalement mesurées par un courant ou une tension électrique. De toute façon, les caractéristiques de l'invention apparaltront mieux après la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif Cette description se refere à des dessins annexés sur lesquels la figure l représente schématiquement une dynode conforme à l'invention, - la figure 2 représente un dispositif multiplicateur d'électrons à gain régulé. La dynode représentée sur la figure 1 comprend une couche active 10 recouverte à l'arrière d'une couche conductrice 12 servant d'électrode et un moyen 14 apte à-appliquer à la couche 10 une pression réglable. Cette pression engendre au sein de la couche 10 un champ électrique E dirigé d'avant en arrière. Un faisceau d'électrons 20 frappe la face avant de la couche active et donne naissance à un faisceau d'elec- trons secondaires 22 dont I'intensite et l'énergie dépendent du champ électrique E, donc de la pression exercée par l'organe 14. Le moyen d'application d'une pression peut être un organe mécanique, une membrane, une pastille piézoélectrique, un microvérin, un gaz comprimé, un liquide, etc... La dynode de la figure 1 peut être utilisée pour constituer un appareil de mesure d'une grandeur quelconque. Il suffit de lui adjoindre des moyens pour traduire la grandeur a mesurer en une pression et un circuit de mesure du courant électrique secondaire. Le dispositif représente sur la figure 2 est du genre photomultiplicateur. Il comprend une enceinte à 'ride 30 à l'intérieur de laquelle on trouve une photocathode 32, des dynodes 34, 3X, 38, etc... et une anode 40. Une alimentation stabilisée 42 assure la mise aux potentiels convenables des diverses électrons des. Selon l'invention, 1'une au moins de ces dynodes est conforme à la figure 1. Dans une variante priviligiée, le dispositif de la figure 2 comprend des moyens de régulation du gain.Ces moyens comprennent un comparateur 44 à une entrée 44/l reliée à l'anode 40 à travers un interrupteur 46 et une entrée 44/2 reliée à un circuit 48 délivrant un courant de consigne régla ble. La sortie 44/3 du comparateur délivre un signal d'erreur qui est appliqué, à travers un interrupteur 49, å un circuit 50 apte à commander la pression appliquée à l'une des dynodes du tube photomultiplica- teur (en l'occurrence la dynode 36). Dans une première phase de réglage, les interrupteurs 46 et 49 sont fermes et un rayonnement incident de référence est dirigé sur la photocathode 32. La boucle de régulation décrite permet d'obtenir le gain souhaité. Dans une seconde phase, les interrupteurs 46 et 49 sont ouverts, le circuit 50 garde en mémoire la valeur de commande de pression et la mesure peut etre effectuée. Naturellement, plusieurs dynodes d'un meme dispositif multiplicateur d'électrons peuvent ire l'objet d'un tel réglage. REVENDICATIONS 1. Dynode comprenant une couche active (10) capable d'émission électronique secondaire, caractérisée par le fait que cette couche active (10) est en un matériau piézoélectrique et que la dynode comprend en outre un moyen (14) pour exercer une pression sur la couche active. 2. Dispositif multiplicateur d'électrons, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins une dynode conforme à la revendication 1. 3. Dispositif multiplicateur d'électrons selon la revendication 2, caractérisé par le fait qu'il comprend une boucle de régulation du facteur de multiplication, cette boucle comprenant un circuit d'affichage d'une valeur de consigne (48), un comparateur (44) à deux entres, un organe d'application d'une pression sur la ou les dynodes à couche piézoélectrique, cet organe étant relié au comparateur. 4. Appareil de mesure d'une grandeur, caractérisé en ce qu'il comprend une dynode selon la revendication 1, des moyens pour faire émettre à cette dynode des électrons secondaires, des moyens pour traduire la grandeur à mesurer en une pression, cette pression étant transmise au moyen 14 qui l'applique à la couche active de la dynode et un circuit de mesure du courant électronique secondaire.