Brevet FR2632773A1 — publié le 19891215

-1- DISPOSITIF DE COUPLAGE D'UNE PREMIERE DYNODE D'UN PHOTOMULTI- PLICATEUR A UN MULTIPLICATEUR A FEUILLES". La présente invention concerne, dans un tube pho- tomultiplicateur comportant une photocathode, une première dy- node destinée à recevoir les photoélectrons émis par la photo- cathode, et un dispositif multiplicateur d'électrons du type 'à feuilles", un dispositif de couplage de la première dynode au dispositif multiplicateur. L'invention trouve une application particulière- ment avantageuse dans le domaine des tubes photomultiplica- teurs à dispositif multiplicateur d'électrons du type 'à feuilles". Le problème technique général à résoudre dans le cas des tubes photonultiplicateurs présentant une première dy- node, qui, le plus souvent, est de grande dimension de façon à assurer une bonne collection des photoélectrons, et un dispo- sitif multiplicateur-à feuilles, est de coupler la première dynode au dispositif multiplicateur de sorte que les électrons secondaires émis par la première dynode puissent parvenir avec peu de perte au multiplicateur à feuilles. Une solution à ce problème technique général est donnée, par exemple, dans le brevet français délivré sous le n 2 549 288, qui décrit un tube photomultiplicateur conforme au préambule, et dont la première dynode est cylindrique de génératrices orthogonales à l'axe du tube. Dans ce tube connu, le couplage entre la première dynode et le dispositif multi- plicateur à feuilles est réalisé en plaçant le dispositif mul- tiplicateur en sortie de la première dynode, l'axe du multi- plicateur.à feuilles étant disposé perpendiculairement à l'axe du tube. Ainsi, dans cette configuration, le dispositif multi- plicateur offre la plus grande section de capture aux élec- trons secondaires émis par la première dynode, d'o une bonne 2 - efficacité de collection. Toutefois, le tube photomultiplicateur connu de l'état de la technique présente l'inconvénient d'un encombre- ment latéral relativement grand, dû principalement au fait que, compte-tenu des dimensions assez importantes de la pre- mière dynode et de la dispersion des électrons secondaires émis par cette dernière, le dispositif multiplicateur à feuil- les ne peut être placé à proximité immédiate de la première dynode. De plus, il faut prévoir un dégagement vers l'arrière du multiplicateur pour les connexions de sortie. Aussi, le problème technique à résoudre par l'objet de la présente invention est de proposer, dans un tube photo- multiplicateur comportant une photocathode, une première dyno- de cylindrique de génératrices orthogonales à l'axe du tube et destinée à recevoir les photoélectrons émis par la photoca- thode, et un dispositif multiplicateur du type 'à feuilles", un dispositif de couplage de la première dynode au dispositif multiplicateur, en vue de réaliser un tube photomultiplicateur dont l'encombrement latéral serait réduit par une disposition plus avantageuse du multiplicateur à feuilles. La solution au problème technique posé consiste, selon la présente invention, en ce que l'axe du dispositif multiplicateur étant parallèle à l'axe du tube, ledit disposi- tif de couplage est constitué, d'une part, d'une première électrode composée d'une armature latérale cylindrique de même axe que le tube, englobant la première dynode et l'entrée du dispositif multiplicateur, et d'une armature supérieure s'ap- puyant, en regard de la photocathode, sur l'armature latérale, et percée d'une ouverture de passage des photoélectrons vers la première dynode, et, d'autre part, d'une deuxième électrode plane, parallèle aux génératrices de la première dynode et si- tuée entre la sortie de la première dynode et l'entrée du dis- positif multiplicateur, et en ce que le potentiel électrique de la première électrode est positif par rapport à celui de la photocathode et sensiblement égal à celui de la première dynode, tandis que le potentiel électrique de la deuxième -3 électrode est supérieur à celui de la première électrode. Ainsi, l'axe du dispositif multiplicateur à feuil- les étant parallèle à l'axe du tube, il est possible de le rapprocher de -la première dynode, d'o une réduction de l'en- combrement du tube. D'autre part, le couplage première dynodemultiplicateur à feuilles se fait, comme on le verra plus loin en détail, par le jeu combiné des première et deuxième électrodes. Un avantage du dispositif de couplage selon l'in- vention est qu'il permet aux électrons secondaires émis par la première dynode d'atteindre directement le dispositif multi- plicateur à feuilles sans qu'il soit nécessaire à cet effet d'utiliser, par exemple, des dynodes intermédiaires qui servi- raient en quelque sorte de déflecteurs du faisceau électroni- que en direction du multiplicateur à feuilles. Un autre avantage de l'invention, qui apparaîtra plus clairement dans la description des dessins,. réside dans le fait que l'armature supérieure de la première électrode- participe non seulement au couplage de la première dynode au - dispositif multiplicateur à feuilles, mais sert également à la focalisation des photoélectrons issus de la photocathode-sur la première dynode. - - 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 photomultiplicateur comportant un dispositif de couplage conforme à l'invention. La figure 2 est une vue en coupe suivant la direc- tion I-Il de la figure 1. Les figures 1 et 2 muntrent, respectivement en 4 - perspective et en coupe, un tube photomultiplicateur 10 comportant une photocathode 20 qui est, en général, déposée sur une fenêtre scellée à l'extrémité d'un manchon cylindri- que. Le tube photomultiplicateur 10 possède donc un axe 11 de symétrie qui est également celui de la photocathode 20. Sous l'effet d'un rayonnement lumineux incident, la photocathode 20 émet des photoélectrons 21 qui doivent être focalisés sur une première dynode 30. Comme l'indiquent les figures 1 et 2, la première dynode 30 est de forme cylindrique, ses génératrices 31 étant orthogonales à l'axe 11 du tube. En outre, le tube photomultiplicateur 11 comporte un dispositif multiplicateur connu sous le nom de multiplicateur à feuilles dont un exemple est décrit dans le brevet français no 2 549 288. Il s'agit essentiellement d'un dispositif constitué par un empi- lement de feuilles, ou plaques métalliques percées de trous dont les parois portent une couche d'un matériau à émission secondaire. L'avantage d'une telle structure est de permettre, sous un encombrement réduit, la multiplication d'électrons in- cidents se présentant sous la forme d'un faisceau large. 20. Comme on peut le voir aux figures 1 et 2, l'axe 41 du dispositif multiplicateur 40 est parallèle à l'axe 11 du tube 10, ce qui offre la possibilité de rapprocher le multi- plicateur de la première dynode 30 et donc de réduire l'encom- brement latéral du tube. Ainsi que le montrent les figures 1 et 2, le dispo- sitif 50 de couplage de la première dynode 30 au dispositif multiplicateur 40 comporte une première électrode 51 composée d'une armature latérale 52 cylindrique de même axe 11 que le tube, englobant la première.dynode 30 et l'entrée 42 du dispo- sitif multiplicateur 40, et d'une armature supérieure 53 s'ap- puyant, en regard de la photocathode 20, sur l'armature laté- xale 52, et percée d'une ouverture 54 de passage des photo- électrons 21 vers la première dynode 30. Cette première élec- trode 51 est portée à un potentiel électrique VO, de 200V par exemple, positif par rapport à celui de la photocathode qui est au potentiel OV, et sensiblement égal à celui de la -5' première dynode 30. Le dispositif 50 de couplage comporte éga- lement une deuxième électrode 55 plane, parallèle aux généra- trices 31 de la première dynode et située entre la sortie 32 de la première dynode 30 et l'entrée 42 du dispositif multi- plicateur 40. La deuxième électrode 55 est portée à un poten- tiel électrique V1, de 300V par exemple, supérieur à celui de la première électrode, et qui peut être sensiblement égal au potentiel de la première électrode du dispositif multipli- cateur 40 à feuilles; La figure 2 montre comment le dispositif 50 de cou- plage agit sur les trajectoires électroniques: les électrons secondaires émis par la première dynode 30 à la suite de l'im- pact des photoélectrons 21 sont attirés de la sortie 32 de la première dynode 30 vers l'entrée 42 du multiplicateur 40 par la deuxième électrode 55 de potentiel V1 supérieur à celui'- de la première dynode 30. Puis, après avoir franchi la deuxième électrode, les électrons secondaires sont repoussés vers le dispositif multiplicateur 40 par les armatures latéra- le 52 et supérieure 53 de la première électrode 51 qui se trouvent àun potentiel électrique V0 inférieur. Il apparaît sur les figures 1 et 2 que l'armature supérieure 53 assure simultanément deux fonctions distinctes: d'une part, le couplage première dynode-multiplicateur, et, d'autre part, la focalisation des photoélectrons sur la pre- mière dynode. - 6 -- REVENDICATION: 1. Dans un tube photomultiplicateur (10) comportant une photocathode (20), une première dynode (30) cylindrique de génératrices (31) orthogonales à l'axe (11) du tube et desti- née à recevoir les photoélectrons (21) émis par la photoca- thode (20), et un dispositif multiplicateur (40) d'électrons * du type 'à feuilles", dispositif (50) de couplage de la pre- mière dynode (30) au dispositif multiplicateur (40), caracté- risé en ce que, l'axe (41) du dispositif multiplicateur (40) étant parallèle à l'axe (11) du tube, ledit dispositif (50) de couplage est constitué, d'une part, d'une première électrode (51) composée d'une armature latérale (52) cylindrique de même axe (11) que le tube, englobant la première dynode (30) et l'entrée (42) du dispositif multiplicateur (40), et d'une ar- mature supérieure (53) s'appuyant, en regard de la photocatho- de (20), sur l'armature latérale (52), et percée d'une ouver- ture (54) de passage des photoélectrons (21) vers la première dynode (30), et, d'autre part, d'une deuxième électrode (55) plane, parallèle aux génératrices (31) de la première dynode et située entre la sortie (32) de la première dynode (30) et l'entrée (42) du dispositif multiplicateur (40) , et en ce que le potentiel électrique (VO) de la première électrode (51) est positif par rapport à celui de la photocathode (20) et sensiblement égal à celui de la première dynode (30), tandis que le potentiel électrique (V1) de la deuxième électrode (55) est supérieur à celui (VO) de la première électrode.