Brevet FR2579811A1 — publié le 19861003

DISPOSITIF ET PROCEDE D'ENREGISTREMENT D'IMAGES AU MOYEN DE GALETTES DE MICROCANAUX La présente invention concerne des dispositifs à galettes de microcanaux, et elle porte en particulier sur de tels dispositifs dans lesquels on produit une trace ou une image. Les multiplicateurs d'électrons à microcanaux, sou- vent appelés galettes de microcanaux, sont bien connus dans la technique. Il en est de même pour des paires de tels dis- positifs disposés avec leurs canaux orientés dans des direc- tions non parallèles. On trouve la description d'un disposi- tif de ce type dans le brevet US 3 373 380. On connait égale- ment depuis quelques années la technique consistant à évaser les entrées des canaux de la galette aval, comme c'est le cas dans le mode de réalisation préféré qui est décrit ci-après. On connaît également l'utilisation de l'information de sortie d'une galette de microcanaux pour produire une trace (c'est- à-dire pour "écrire") sur un écran à luminophores. Suivant l'inventionon peut accomplir à la fois l'écriture avec l'information de sortie d'une galette de mi- crocanaux et le maintien sélectif de l'information écrite, en plaçant une paire de galettes de microcanaux en série. La paire comporte dans ce but des moyens destinés à produire un fonctionnement dans un mode de réaction positive, avec réac- tion ionique d'une galette de microcanaux vers l'autre, et des moyens destinés à produire ou à empêcher sélectivement une telle réaction. Dans des modes de réalisation préférés, les galet- tes de microcanaux ont des axes de canaux orientés selon des lignes non parallèles, la commande sélective de la réaction ionique s'effectue par de petites électrodes de commande si- tuées autour des débouchés des canaux de la galette de mi- crocanaux qui reçoit essentiellement des électrons et qui renvoie sélectivement des ions positifs vers l'autre galette, et les électrodes de commande sont séparées des électrodes des galettes de microcanaux par une couche mince d'une matière isolante ayant une propriété de redressement. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre d'un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La suite de la description se réfère aux dessins annexes, qui le complètent, sur lesquels: La figure 1 est une représentation schématique d'une paire de galettes de microcanaux. La figure l(a) est une représentation agrandie d'une partie indiquée de la figure 1. La figure l(b) est une représentation agrandie d'une partie indiquée de la figure l(a). La figure 2 est une représentation graphique du coefficient d'émission secondaire (moins un) en fonction de l'énergie d'impact des électrons. La figure 3(a) est une représentation schématique d'une partie du dispositif de l'invention dans certains mo- des de fonctionnement. La figure 3(b) est une représentation similaire, relative à un autre mode de fonctionnement. Les figures 4(a) à 4(d) sont des représentations schématiques destensions appliquées dans divers modes. La figure 1 représente schématiquement une paire de galettes de microcanaux 10 et 12. Comme le montrent sché- matiquement les figures l(a) et l(b), ces galettes ont l'orientation à axes non parallèles qui est indiquée dans le brevet précité. Chaque canal 14 de la galette de microcanaux 10 est défini par une paroi 16 dont la partie inférieure 16a a une forme générale en entonnoir. A l'extrémité de la galette de microcanaux 10 qui se trouve du côté de la galette de mi- crocanaux 12, une électrode de galette de microcanaux 18 et une électrode de commande 20 sont formées sur la paroi 16. L'électrode de commande 20 s'étend le long de l'intérieur du canal sur toute la hauteur représentée par exemple en 22 sur la figure 3(a), et le long d'une seule ligne lorsqu'on con- sidère une coupe axiale du canal. A partir de son extrémité pointue 22, elle s'étend en direction périphérique et axiale vers la galette de microcanaux 12, comme l'indique la ligne en pointillés 24, jusqu'à ce qu'elle se termine à l'extrémité du canal, au point 26, auquel deux lignes inclinées 24 se rencontrent. L'électrode de galette de microcanaux 18, située du côté extérieur de l'électrode de commande 20, a une confi- guration qui est de façon générale similaire à celle de l'électrode de commande 20, et elle va en diminuant des deux côtés d'une longueur maximale en direction longitudinale (jusqu'au point 28), le long de lignes (non représentées) qui se rencontrent à cet endroit, jusqu'à l'extrémité supérieure d'une partie plus courte 30. (Bien que l'électrode 18 soit représentée à l'extérieur de la paroi 16 sur les figures 3(a) et 3(b), ceci n'est évidemment que schématique.) Entre les électrodes 18 et 20 se trouve une couche 19 qui est isolante et redresseuse, cette dernière propriété correspondant à une orientation qui empêche la circulation du courant lorsque la tension est plus élevée sur l'électrode de commande 20. La couche métallique 18 est déposée par pulvérisation cathodique sur la galette de microcanaux 10, la couche 19 est déposée par pulvérisation cathodique sur la couche 18, et enfin ia couche 20 est déposée par pulvérisation cathodique sur la couche précédente. La couche 19 a une forme qui correspond de façon générale à celle de la couche 20 et elle a une épais- seur de 10 microns, une résistivité de 1011 ohms-mètres dans la direction allant vers la surface intérieure de l'électrode 25798 1 1 de commande 20, et une constante diélectrique de 5. Le courant de fuite de l'électrode de commande (ou porte> est d'environ 2,5 picoampêres, et sa constante de temps R-C est d'environ 4,4 secondes. L'aire de l'électrode de commande 20 est de 109 mètre carré. Il existe des électrodes à l'extrémité non re- présentée de la galette de microcanaux 10 et aux deux extré- mités de la galette de microcanaux 12, tout ceci correspondant à la structure connue dans l'art antérieur. On peut distinguer quatre phases de fonctionnement successives. Il y a tout d'abord ce qu'on peut appeler une phase "d'écran obscur", représentée sur les figures 3(a) et 4(a). Comme il est représenté, dans cet état une tension de 1000 volts est appliquée à l'électrode extérieure de la galette de microcanaux 10 et une tension de -1000 volts est appliquée à l'électrode extérieure de la galette de microcanaux 12. Des tensions égales à zéro sont appliquées aux autres électrodes. Ceci fait que des électrons qui entrent dans la galette de microcanaux 12 sont multipliés dans une mesure moindre que si la chute de tension aux bornes de cette galette était plus élevée, et la chute de tension nulle entre les galettes de microcanaux signifie que l'énergie des électrons qui sortent de la galette de microcanaux 12 est plus faible que si la tension sur l'électrode de la galette de microcanaux 12 qui est proche de la galette de microcanaux 10 était réduite, comme le montre la figure 4(b) . Par conséquent, l'énergie d'impact totale des électrons qui tombent sur l'électrode 20 (E sur la figure 2) est plus faible que l'énergie le long de la ligne 40, o le coefficient d'émission secondaire de l'électrode de commande 20 est égal à un; ceci signifie que l'électrode 20 est un accepteur net d'électrons, du fait qu'elle en reçoit plus qu'elle n'en émet, ce qui fait que sa tension tombe à zéro ou à une valeur légèrement inférieure. Dans cette condition, elle dévie par rapport à la galette de microcanaux 12 des ions positifs qui sont produits dans la galeltte de microcanauxD, dans la partie de celle-ci correspondant à l'électrode de commande 20, et qui sont entraînés vers la galette de microcanaux 12 par le champ longitudinal classique, comme le montre la flèche 42, ce qui fait que ces ions positifs n'entrent pas dans les canaux de la galette de microcanaux 12 pour produire dans toutes les conditions un mode de fonction- nement de réaction positive. Lorsqu'on désire passer à une seconde phase, et effectuer une opération "d'écriture", on change les tensions dans la galette de microcanaux 12, de la manière représentée sur la figure 4(b), de façon que la tension qui était de moins 1000 volts deviennent moins 1600 volts, et que la ten- sion qui était de zéro volt devienne moins 100 volts. Le premier de ces changements, comme indiqué ci-dessus,augmente considérablement la multiplication qui se produit dans la galette de microcanaux 12, tandis que le second augmente- l'énergie de chaque électron tombant sur l'électrode 20 de la galette de microcanaux 10, ce qui fait que l'électrode 20 devient maintenant un donneur net d'électrons (c'est-à-dire que le coefficient d'émission d'électrons secondaire est maintenant à droite de la ligne verticale marquée "1" sur la figure 2), et sa tension s'élève jusqu'à environ 25 volts. La figure 3(b) représente schématiquement ce qui se produit: des ions positifs sont maintenant dirigés dans les canaux de la galette de microcanaux 12, à cause de la tension positive sur l'électrode 20, ce qui fait qu'une condition d'auto-en- tretien apparaît dans toutes les circonstances du fait des électrons (produits par les ions dans la galette de micro- canaux 12) qui circulent alors de la galette de microcanaux 12 vers la galette de microcanaux 10. On sait qu'une galette de microcanaux peut devenir de diverses manières le siège d'un phénomène d'auto-entretien (autrement dit de réaction positive), ce phénomène pouvant se produire par une augmen- tation de l'intensité du champ longitudinal ou de la longueur des canaux; dans un mode d'auto-entretien il y a une pré- sence continue d'énergie en sortie du système même si on cesse d'appliquer l'énergie à l'entrée du système. Cette condition, qu'on peut appeler "accrochage" a jusqu'ici généralement été considérée comme indésirable et devant être évitée. Les lignes verticales marquées "A" et "B" sur la figure 2 sont des lignes au niveau desquelles il y a une sta- bilité considérable, avec un transport de charge latéral net entre la surface de l'électrode de commande ou porte 20 et le volume dans lequel règne le vide, ce qui fait que la matière de la porte doit présenter une légère conductivité électrique vers la paroi du canal. Dans l'état A, le potentiel de surface a diminué à cause de la collecte d'électrons primaires, jus- qu'à ce que la différence de potentiel répulsive empêche la collecte d'électrons supplémentaires; dans l'état B, le po- tentiel de surface s'est élevé jusqu'à dépasser légèrement le potentiel collecteur (Vc), et à ce niveau le faible potentiel retardateur (VB-Vc) réduit le coefficient d'émission secon- daire effectif à une valeur proche de l'unité en faisant re- brousser chemin aux électrons secondaires les plus lents, et un potentiel d'équilibre est établi. Lorsqu'on désire simplement maintenir une image ainsi écrite, on peut passer dans une phase de "maintien". Les tensions sont ici appliquées de la manière indiquée sur la figure 4(c) ; ces tensions sont les mêmes que celles qui ont été utilisées dans la première phase, et du fait qu'elles laissent sur l'électrode de commande 20 la tension positive d'environ 25 volts, l'image déjà écrite est en fait figée en place. Lorsqu'on désire passer à la quatrième phase, ou phase "d'effacement", on peut appliquer les tensions indi- quées sur la figure 4(d), avec toutes les tensions égales à zéro sauf la tension du côté de la galette de microcanaux 12 qui est opposé à la galette de microcanaux 10, qui est à moins 1500 volts. La réduction à zéro de la tension de paroi ("collecteur" sur la figure 2) de la galette de microcanaux fait que l'électrode de commande 20 perd sa tension posi- tive, si bien que le système reprend un mode de fonctionne- ment semblable à celui de la figure 3(a). La tension de moins 1500 volts, inférieure à celle qui est utilisée pour la même électrode dans la phase "écran obscur" est destinée à augmen- ter la vitesse d'effacement. Le fait de donner à la couche 19 une propriété de redressement comme indiqué, par exemple par l'incorporation d'une jonction pn, améliore le fonctionnement en empêchant l'électrode de commande 20 de passer audessous de la tension de la masse lorsque le système est dans un mode de fonction- nement d'écran obscur ou d'effacement. La couche diélectrique 19 peut être constituée par diverses matières comme un verre à faible teneur en métaux alcalins, tel que celui qui est connu dans la technique sous la déno- mination CGW 1724. L'électrode de commande ou porte 20 peut être constituée avantageusement par une couche d'un micron d'un alliage argentmagnésium, à surface oxydée pour renforcer l'émission d'électrons secondaires(constante d'émission d'environ 5 pour une tension d'impact de 100 volts). Il n'est pas obligatoire que la couche isolante 19 soit redresseuse. Dans les modes d'écran obscur et d'efface- ment, il peut être souhaitable d'imposer une tension légère- ment négative à l'électrode de la galette de microcanaux 10 qui est la plus proche de la galette de microcanaux 12, pour réduire encore davantage l'énergie des électrons tombant sur l'électrode de commande 20. Il va de soi que de nombreuses modifications peu- vent être apportées au dispositif et au procédé décrits et représentés, sans sortir du cadre de l'invention. 2 5 79811 REVENDICATIONS 1. Dispositif pour écrire et enregistrer des traces et des images caractérisé en ce qu'il comprend: une première galette de microcanaux (12), une seconde galette de microca- naux (10), ces galettes ayant des canaux places en série, et des moyens de commande de transmission (20) destinés à agir sélectivement sur la réaction de l'une des galettes vers l'autre. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lés axes des canaux dans l'une des galettes (10) ne sont pas parallèles aux axes des canaux dans l'autre galette (12). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les canaux de l'une des galettes de microcanaux (10) comprennent des portes (20) pouvant être actionnées sé- lectivement de façon à agir sur le passage de particules char- gées à travers ces portes. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les portes (20) sont formées par une matière don- nant lieu à une émission secondaire d'électrons, et en ce qu'il existe des moyens destinés à donner sélectivement à cette matière des coefficients d'émission d'électrons infé- rieur et supérieur à l'unité. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'une des galettes (12) est placée de façon à four- nir des électrons à l'autre galette (10), et en ce que les portes (20) se trouvent aux entrées de cette autre galette (10). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite matière s'étend partiellement autour de la périphérie des débouchés des canaux de la galette (10) qui reçoit les électrons. 7. Procédé d'écriture et d'enregistrement de traces, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations suivantes: on introduit des électrons à une première extrémité d'une première galette de microcanaux (12); on multiplie les élec- trons dans cette première galette de microcanaux.(12), on in- troduit dans une seconde galette de microcanaux (10) les électrons provenant de la première galette de microcanaux (12); on génère un flux inverse d'ions positifs dans la se- conde galette de microcanaux (10); et on commute sélective- ment le flux d'ions positifs de façon à le faire pénétrer ou non dans les canaux de la première galette de microcanaux (12). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'on commute le flux d'ions positifs au moyen d'un élément (20) petit mais ayant une action effective, en une matière qui présente une émission secondaire. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on applique à des électrodes de galette de microca- naux (18), à chaque extrémité de chaque galette de microcanaux (10, 12), des tensions ayant pour effet d'appliquer sélective- ment à ladite matière des électrons d'une énergie conférant sélectivement à cette matière un coefficient d'émission infé- rieur à un ou supérieur à un. 10. Procédé pour enregistrer sélectivement une in- formation de sortie d'une galette de microcanaux (10, 12), caractérisé en ce qu'on établit sélectivement un mode de fonctionnement de réaction positive. 11. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ladite matière est séparée d'une paroi (16) de ga- lette de microcanaux par une couche mince d'une matière ayant une plus faible résistance.