Brevet FR2602611A1 — publié le 19880212

TUBE DE GENERATION D'IMAGE La présente invention concerne des tubes de génération d'image, particulièrement utilesavec des signaux d'entrée dans la gamme de l'infrarouge moyen. Les tubes de génération d'image utilisant des photocathodes fonctionnant en transmission sont bien connus dans la technique. On a découvert qu'il était possible de réaliser un tube de génération d'image particulièrement utile pour la for10 mation d'images à partir de sources lumineuses infrarouges dans la gamme de longueurs d'onde de 5 à 15 micromètres, en formant une mosaïque d'éléments semiconducteurs séparés électriquement, ayant des caractéristiques électriques modifiées par la réception du rayonnement des sources dont on doit for15 mer des images, en association avec des moyens destinés à produire, à partir des zones ainsi modifiées, des électrons avec une distribution correspondante, en vue d'une amplification. Dans des modes de réalisation préférés, les électrons sont produits par la projection sur les éléments semiconducteurs d'énergie dans l'infrarouge proche, choisie de façon que seuls des électrons émis par des régions semiconductrices recevant de l'infrarouge moyen, traversent un écran intercalé entre les éléments semiconducteurs et un multiplicateur d'électrons à microcanaux, et les rayons dans l'infrarouge moyen atteignent 25 les éléments semiconducteurs après avoir traversé un substrat du réseau d'éléments semiconducteurs qui transmet l'infrarouge moyen, comme par exemple du germanium. Dans un mode de réalisation modifié, des canaux d'une galette de microcanaux sont définis par des fibres optiques, avec amplification d'électrons et transmission de l'infrarouge proche dans des directions opposées à travers, res5 pectivement, les canaux et les fibres. Un aspect de l'invention porte sur un tube de génération d'image comprenant une mosaïque d'éléments semiconducteurs espacés, qui réagissent à la réception d'un rayonnement par un changement d'état électrique, des moyens destinés à 10 appliquer un flux de photons à la mosaTque, des moyens de transmission sélective perniettant uniquement le passage d'électrons qui proviennent d'éléments semiconducteurs qui reçoivent le rayonnement précité, et des moyens multiplicateurs d'électrons à microcanaux pour l'amplification d'électrons 15 transmis. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre de modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs. La suite de la description se réfère aux dessins annexes sur lesquels: La figure 1 est une coupe verticale du mode de réalisation préféré, un peu schématique et non à l'échelle, et avec une petite partie agrandie; et La figure 2 est une coupe verticale d'une partie de canal de la galette de microcanaux d'un mode de réalisation 25 modifié de l'invention. Le dessin montre un tube de génération d'image conforme à l'invention, désigné de façon générale par la référence 10. Le tube 10 comprend une enveloppe en céramique 12 qui entoure une partie cryogénique 14 et une partie de génération d'image 16 dans laquelle on a fait le vide, et ces deux parties sont séparées par une cloison en germanium 18. Une fenêtre 20 qui transmet la lumière visible est formée dans l'enveloppe 12 pour permettre l'observation visu35 elle. Une électrode continue 22 se présente sous la forme d'un revêtement sur la cloison 18 dans la partie de génération d'image 16, et cette électrode porte un grand nombre d'éléments semiconducteurs séparés consistant en phototransistors 5 (désignés collectivement par la référence 24), sous la forme d'une mosaTque. Les éléments 24 sont approximativement des carrés de 75 micromètres de côté, et ils sont mutuellement séparés par des espaces d'environ 5 micromètres. Chaque élément semiconducteur porte sur sa face opposée à l'électrode conti10 nue 22 une électrode 26 en contact seulement avec son élément semiconducteur respectif de la mosaYque. Une photocathode 28 recouvre les électrodes 26. Une grille 30 s'étend dans la partie 16 en position adjacente à la photocathode 28. Une source d'émission de photons 34, consistant en une diode électrolumi15 nescente et émettant à une longueur d'onde de 850 nanométres, est montée dans la partie 16 entre la cloison 18 et la galette de microcanaux 32. Une fenêtre en germanium 40 coopère avec le disque de germanium 18 et l'enveloppe en céramique 12 (qui est indi20 quée schématiquement et qui s'étend sur toute la longueur du tube, depuis la région située autour de la fenêtre 40, et de façon à entourer la fenêtre 20), pour définir une zone d'écoulement pour de l'hélium à -180 C; des conduits d'entrée et de sortie d'hélium 42 et 44 sont indiqués schématiquement. La zone 16, qui s'étend du disque de germanium 18 jusqu'à la couche de luminophores 46 sur la fenêtre 20, est évidemment sous vide. En fonctionnement, un rayonnement dans l'infrarouge moyen, d'une longueur d'onde de 10 microns et définissant une 30 image, entre dans le tube 10 en traversant la fenêtre 40 et le substrat 18. L'arrivée de rayons infrarouges de 10 micromètres sur des éléments semiconducteurs à transistors 24 particuliers fait passer ces éléments à un potentiel négatif de 100 millivolts. Simultanément, la source 34 applique continuellement à la photocathode 28 un rayonnement à une longueur d'onde d'émis- sion de 850 nanomètres; la photocathode 28 a un seuil de photoèmission de 900 nanomètres, ce qui fait que le rayonnement provenant de la source 34 provoque l'émission par la photocathode 28 de photoélectrons ayant une énergie cinétique d'envi5 ron 80 millivolts. Le potentiel de la grille 30 est de -125 millivolts, ce qui fait qu'un électron ayant une énergie potentielle de 80 millivolts est incapable de traverser la-grille. Cependant, à l'endroit auquel une zone de la photocathode 28 est en contact avec un élément d'électrode 26 qui est lui-même 10 en contact avec un élément semiconducteur 24 qui a été exposé au rayonnement dans l'infrarouge moyen, le potentiel de la zone de photocathode 28 est réduit à -100'millivolts, ce qui fait que la chute de tension entre cette zone de la photocathode et la grille 30 n'est que de 25 millivolts, grâce à quoi des élec15 trons provenant de cette zone de la photocathode 28 peuvent traverser la grille, selon une distribution qui correspond à la distribution du faisceau infrarouge que reçoit le tube. Les électrons qui quittent ainsi la photocathode 28 entrent dans la galette de microcanaux 32, dans laquelle le 20 signal est amplifié, et les électrons correspondant au signal traversent ensuite un espace dans lequel règne le vide, pour atteindre la couche de luminophores 46, formant un revêtement sur la surface de la fenêtre 20, et les lumino'phores convertissent les électrons en lumière visible, qui est observée à 25 travers la fenêtre 20. L'invention peut faire l'objet d'autres modes de réalisation. Les éléments semiconducteurs en mosaïque peuvent être des éléments photoconducteurs, photovoltaîques ou MIS (métal-isolant-semiconducteur). Selon une variante, on peut 30 utiliser un faisceau d'électrons pour produire un potentiel variable dans la photocathode. Le rayonnement qui est appliqué à la photocathode pour lui faire émettre des électrons peut être intermittent ou continu. Dans le mode de réalisation qui I est actuellement le plus préférable, l'enveloppe en céramique 35 12 est remplacée par des bagues isolantes en céramique placées entre de courts cylindres métalliques qui portent les électrodes. Il va de soi que de nombreuses autres modifications peuvent être apportées au dispositif décrit et représenté, sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Tube de génération d'image, caractérisé en ce qu'il comprend: une mosaïque d'éléments semiconducteurs espacés (24) qui réagissent à la réception d'un rayonnement par un changement d'état électrique, des moyens (34) destinés à appliquer un flux de photons à la mosaTque; des moyens de transmission sélective (30) ne laissant passer que les électrons qui proviennent d'éléments semiconducteurs (24) qui reçoivent le rayonnement précité; et des moyens multiplicateurs 10 d'électrons à microcanaux (32) destinés à l'amplification des électrons transmis. 2. Tube de génération d'image selon la revendication 1, caractérisé en ce que la mosaïqqe est supportée par un substrat (18) qui est transparent pour le rayonnement précité. 15 3. Tube de génération d'image selon la revendication 2, caractérisé en ce que le substrat (18) est en germanium. 4. Multiplicateur d'électrons à microcanaux (32), caractérisé en ce que les parois des canaux sont constituées par un grand nombre de fibres optiques.