Brevet FR2634057A1 — publié le 19900112

PROCEDE DE FABRICATION D'UN TUBE PERFECTIONNE INTENSIFICATEUR D'IMAGES RADIOLOGIQUES, TUBE INTENSIFICATEUR AINSI OBTENU La présente invention concerne un procédé de fabrication d'un tube intensificateur d'images radiologiques perfectionné (I.I.R.). Elle concerne également les tubes à vide poussé intensificateurs d'images radiologiques ainsi. obtenus. Les tubes intensificateurs d'images radiologi- ques ou I.I.R.- sont bien connus de l'Art Antérieur. Ils trans- forment une image radiologique en image visible, par exemple pour assurer L'observation médicale. Le problème qui se pose et que la présente inven- tion cherche à résoudre, est que l'on observe dans les I.I.R. mime en l'absence de rayonnement X, un éclairage parasite gênant de L'écran d'observation. Cet éclairage parasite est dû aux métaux alcalins déposés involontairement sur les électrodes de L'I.I.R. lors de l'élaboration de la photo- cathode. Le champ électrique intense qui règne dans le tube parvient à arracher des électrons à ces métaux alcalins qui sont très électro-positifs, et donc très facilement ionisables. Ces électrons remontent le champ électrique, viennent percu- ter l'écran d'observation et créent un éclairage parasite. On rappellera que la fabricationdes photo- cathodes du type antimoniure alcalin se.fait dans l'enceinte à vide de l'I.I.R. car les métaux alcalins sont très réactifs et doivent être créés sous vide pour être stables. Ces photo- cathodes peuvent être réalisées par évaporations successives de leurs éléments constitutifs, dans le tube, à l'aide d'un creuset usuel contenant de l'antimoine, dont on provoque l'évaporation en chauffant le creuset, par effet Joule par exemple. Les métaux alcalins sont évaporés à partir de géné- rateurs situés généralement sur l'électrode la plus proche de l'anode. L'évaporation des métaux alcalins est le résul- tat d'une silicothermie ou d'une aluminothermie des chroma- tes des métaux que l'on cherche à évaporer. La silicothermie ou L'atuminothermii sont aédLenchéeS par Le chauffage par effet JouLe des générateurs alcalins. Les générateurs alcalins sont beaucoup moins directifs que les générateurs d'antimoine. Cela est dû au fait qu'il est nécessaire pour que La silicothermie ou l'alu- minothermie se produisent dans de bonnes conditions d'utiliser des creusets particuliers dans lesquels les chromates sont confinés. Ce type de creuset présente une mauvaise directi- vité qui a L'avantage d'assurer un dépôt bien uniforme des métaux alcalins sur toute la surface de la photocathode qui est éloignée de ces creusets. Il présente en revanche l'incon- vénient de provoquer le dépôt de métaux alcalins sur toutes les pièces du tube I.I.R., et notamment sur les électrodes ce qui entraîne le problème de l'éclairage parasite de l'écran d'observation. Pour résoudre ce problème, une solution utilisée par la Demanderesse est de recouvrir d'une couche d'oxyde d'aluminium Al203, l'électrode la plus proche de l'anode, généralement en aluminium elle-même. Cette solution permet de supprimer l'éclairage parasite de l'écran d'observation, mais introduit des déchar- ges électriques à travers cette couche d'oxyde, qui est un isolant électrique. Lorsque l'I.I.R. reçoit un rayonnement X, une partie des électrons issus de la photocathode tombe sur cette électrode. Comme cette électrode est recouverte d'une couche d'oxyde, ces électrons ne s'écoulent pas et il se produit des décharges à travers la couche d'oxyde. Une autre solution connue au problème évoqué qui ne présente pas les inconvénients de la solution connue, consiste en ce qu'avant de l'introduire dans l'intensifica- teur, on dépose, au moins sur une partie d'ureou des élec- trodes, une couche d'un matériau conducteur de l'électricité et ayant la propriété d'oxyder les métaux alcalins qui entrent dans la composition de la photocathode. Ce matériau peut être choisi parmi les corps suivants: Te, Se, S, P. La présente invention entend proposer une variante de cette seconde solution qui préserve les avan- tages d'une couche de retenue des électrons des métaux alca- lins conductrice tout en rendant plus simple son application et sa mise en oeuvre. A cet effet l'invention a pour premier objet un procédé de fabrication d'un tube perfectionné intensifica- teur d'images radiologiques, avec notamment une photocathode comportant un antimonire alcalin, plusieurs électrodes et une anode, selon lequel, préalablement à la fabrication de la cathode au moyen d'une vaporisation d'antimoine et des métaux alcalins, on dépose, avant de l'introduire dans le tube, sur au moins une partie de l'électrode la plus proche de l'anode, une couche d'un matériau conducteur ayant la propriété de' réagir avec les métaux alcalins susdits. Selon la caracté- ristique générale de l'invention, on choisit le matériau conducteur parmi les polymères organiques conducteurs élec- troniques de l'électricité. Un second objet de l'invention est un tube per- fectionné intensificateur d'images radiologiques, avec notamment une photocathode comportant un antimonire alcalin, plusieurs électrodes et une anode dans lequel au moins une partie d'au moins une électrode et des pièces reliées élec- triquement à une électrode ou à l'anode de l'intensificateur porte une couche de polymère organique conducteur électro- nique de l'électricité ayant la propriété de réagir chimi- quement avec les métaux alcalins qui entrent dans la composi- tion de la photocathode. D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent: - la figure 1, une vue en coupe schématique longi- tudinale d'un tube intensificateur d'images radiologiques, - la figure 2 une vue en coupe de l'électrode G3 la plus proche de la cathode, sans moyens particuliers de retenue des électrons alcalins, - la figure 3 une vue en coupe schématique sem- blable à-la figure 2 de La solution apportée par l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent Les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clar- té, les cotes et proportions des divers éLéments ne sont pas respectées. Un intensificateur d'images radiologiques repré- senté de façon schématique, vu en coupe longitudinale sur la figure 1, est constitué par un écran d'entrée, un système d'optique électronique et un écran d'observation contenus dans une enceinte à vide 1. L'écran d'entrée comporte un scintillateur 2 qui convertit les photons X incidents en photons visibles, une photocathode 3 qui convertit les photons visibles en élec- trons. Entre le scintillateur et la photocathode, est géné- ralement intercalée une sous-couche conductrice de l'élec- tricité dont le rôle est de ré-approvisionner la photoca- thode en charges électriques pendant qu'elle émet ses élec- trons. Cette sous-couche n'est pas représentée sur la figu- re 1. Le scintillateur peut être constitué, par exem- pLe, d'iodure de césium dopé au sodium ou au thalLium. La photocathode peut être constituée d'un antimoniure alcalin. La sous-couche conductrice peut être constituée, par exemple, d'oxyde d'indium de formule In203. Le système d'optique électronique est constitué généralement de trois éLectrodes G1, G2, G3 et d'une anode A qui porte l'écran d'observation 4. La photocathode 3 est généralement reliée à la masse du tube. Les électrodes G1, G2, G3 et l'anode A sont portées à des potentiels électriques croissant jusqu'à KV par exemple; Il se crée donc dans le tube un champ électrique E, dirigé selon l'axe longitudinal du tube, vers la photocathode. Les électrons issus de la photocathode remon- tent ce champ et viennent-frapper L'écran d'observation 4, constitué d'un matériau cathodoluminescent tel que du sulfure de zinc, par exemple, ce qui permet d'obtenir une image visible. La figure 2 représente une vue en coupe partielle de La grille G3 et de l'anode A de l'I.I.R. de la figure 1. On désigne par la référence 7 la couche de métaux alcalins déposés sur la grille G3 lors de la fabrication de la cathode et qui, sous l'action du champ électrique E, régnant entre la grille G3 et l'anode A et dirigé vers la grille G3, libère des électrons qui remontent Le champ électrique et viennent percuter l'écran d'observation 4. La figure 3 représente une vue en coupe partielle de l'électrode G3 et de l'anode A de l'I.I.R. de la figure 1, illustrant la solution apportée par l'invention au problème de l'éclairage parasite précédemment évoqué. Le problème de l'éclairage parasite est dO à la nature métallique des alcalins parasitaires. La solution proposée par l'invention est de faire réagir chimiquement ces métaux alcalins avec un matériau capable de les transformer en composés ioniques ou covalents. Ainsi les métaux alcalins sont fixes et ne libèrent plus d'électrons créant l'éclairage parasite que l'on cherche à supprimer. Le dépôt utilisé doit être de plus conducteur de l'électricité de façon à éviter les phénomènes de décharge rencontrés dans l'Art Antérieur lorsqu'une couche d'oxyde recouvre l'électrode G3. Ainsi, avant de l'introduire dans l'enceinte à vide de l'I.I.R., on dépose sur la grille G3 sur laquelle sont généralement fixés les générateurs d'antimoine, une couche d'un matériau conducteur de l'électricité ayant la propriété de réagir avec les métaux alcalins. Selon la présente invention, on se propose de recou- vrir l'une ou l'ensemble des électrodes Gi; G2, et G3 ainsi Que toute pièce interne du tube susceptible de recevoir des métaux alcalins par un polymère organique conducteur de l'électricité. Ce polymère organique conducteur pourra recouvrir tout ou partie seulement de l'électrode ou de la pièce concernée. Le polymère organique conducteur pourra - à titre d'exemplesnon exhaustifs - être du polypyrrole, du poly- thiophène, de la polyaniline, le polyvinylferrocène (PVF), polythiazil, polyacéthylène, polyparaphénylène, ou tout autre polymère organique conducteur électronique. Sur la figure 3 on montre que l'électrode G3 est recouverte d'une couche 8 de polymère avant d'être introduite dans l'I.I.R. On peut recouvrir la totalité de l'électrode G3 de polymère comme c'est le cas sur la figure 3, ou unique- ment Les zones de l'électrode G3 qui sont les plus suscepti- bles de provoquer le phénomène d'éclairage parasite. Ces zones peuvent être déterminées expérimentalement. Elles peuvent aussi être déterminées par le calcul en utilisant des program- mes d'ordinateurs. Les zones qui sont les plus susceptibles de provoquer le phénomène d'éclairage parasite sont généra- lement des zones très courbées dont le rayon de courbure est faible et dont le champ électrique est fort. Ces zones sont situées à proximité des générateurs d'alcalins et de l'écran d'observation. Sur la figure 3, on voit qu'on a recouvert de la couche 8 la périphérie de l'orifice de l'électrode G3 qui permet le passage des électrons. L'arrivée d'alcalins parasitaires lors de la fabri- cation de la photocathode provoque la réaction suivante à la surface de la couche 8 de polymère dans le cas o du césium est évaporé: Cs + Polymère --_ Produits de réactions On ne retrouve donc pas sur la couche 8 de métaux alcalins mais des composés comportant ces alcalins. Les méthodes d'obtention de ces polymères sont de deux types: dépôts chimiques et dépôts électrochimiques. Ces polymères existent en fait sous deux formes: forme oxydée et forme réduite. La forme oxydée est conductrice, la forme réduite est isolante. Dans le cas du dépôt chimique de polymère, il s'agit de mélanger Le monomère de base - par exemple le pyrrole, noté PY - avec un agent chimique qui soit à La fois un agent de polymérisation et un agent oxydant. Les agents chimiques les plus employés répondant à ces contraintes sont les sui- vants: Perchlorate ferrique Fe(CLO3 ChLorure ferrique FeCL3 FC3 Iode 12 Dans le cas du FeCl3, L'ion ferrique est l'ion oxy- dant, l'ion ClO4 sert à respecter l'électroneutralité du polymère: e3+ 2+ nFe 3+ ne nFe nPY = nPYG- + ne nPY + n CLO4- = jPY, CLO4 Soit la réaction globale: nPY + nFe3 + n CLO4 Fe + [Y, CLn4 In nPY +. n Fe(CLO4)3 (PY, ClO) + nFe2+ + 2n CLO4 +ne2 Il se forme ainsi du polypyrrole sur l'électrode G3 par exemple, présente dans le bain de réaction. La deuxième méthode d'obtention est l'oxydation élec- trochimique dans laquelle l'oxydation et la polymérisation sont réalisées sur l'électrode reliée à La borne positive du générateur électrique, le bain étant composé du monomère de base - par exemple le pyrrole - dilué dans un sol,'ant organique ou aqueux. REVENDICATIONS 1. Procédé de fabrication d'un tube (1) perfectionné intensificateur d'images radiologiques, avec notamment une photocathode (3) comportant un antimonium alcalin, plusieurs électrodes (G1, G2, G3) et une anode (4) selon lequel,préala- blement à la fabrication de la cathode (4) au moyen d'une vaporisation d'antimoine et de métaux alcalins, on dépose avant de l'introduire dans le tube, sur au moins une partie de l'électrode (G3) la plus proche de l'anode, une couche d'un matériau (8) conducteur ayant la propriété de réagir avec les métaux alcalins (7) susdits, caractérisé en ce qu'on choisit le matériau conducteur parmi les polymères organiques conduc- teurs électroniques de l'électricité. - 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que le polymère est choisi parmi l'un des suivants: polypyrrole, polythiophène, polyaniline, polyacéthylène, poly- vinylferrocène, polythiazil, polyparaphénylène. 3. Procédé selon l'une quelconque des revendications i et 2 caractérisé en ce que le dépôt est réalisé en pla- çant l'électrode ou la partie d'électrode à recouvrir dans un bain de réaction comportant un mélange du monomère de base avec un agent chimique oxydant et polymérisant. 4. Procédé selon la revendication 3 caractérisé en ce que l'agent chimique oxydant est choisi comme étant du perchlorate de fer, du chlorure de fer ou de l'iode. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 caractérisé en ce que le dépôt est réalisé par une oxydation électrochimique de l'électrode ou la partie d'élec- trode à recouvrir, cette dernière constituant l'anode du réacteur électrolytique dans lequel l'électrolyte est une solution aqueuse ou organique du monomère de base. 6. Tube perfectionné intensificateur d'images radiologiques, avec notamment une photocathode (3) comportant un antimonium alcalin, plusieurs électrodes (G1, G2, G3) et une anode (4) caractérisé en ce qu'au moins une partie d'au moins une électrode et des pièces reliées électriquement à une électrode ou à l'anode de l'intensificateur porte une couche (8) d'un polymère organique conducteur électro- nique de l'électricité, ayant la propriété de réagir chimi- quement avec les métaux alcalins (7) qui entrent dans la composition de la photocathode. 7. Tube perfectionné selon la revendication 6 carac- térisé en ce que ce polymère organique est choisi parmi les polymères suivants: polypyrrole, polythiophène, polyaniline, polyacethylène, polyvinylferrocène, polythiazil, polypara- phénylène.