EP0182405A1 - Dispositif photoélectrique pour la détection d'évènements lumineux - Google Patents

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EP0182405A1
EP0182405A1 EP85201691A EP85201691A EP0182405A1 EP 0182405 A1 EP0182405 A1 EP 0182405A1 EP 85201691 A EP85201691 A EP 85201691A EP 85201691 A EP85201691 A EP 85201691A EP 0182405 A1 EP0182405 A1 EP 0182405A1
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EP
European Patent Office
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detection device
filter
wavelength
photoelectric detection
photocathode
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EP85201691A
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German (de)
English (en)
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EP0182405B1 (fr
Inventor
Pierre Dolizy
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Laboratoires dElectronique Philips SAS
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Electronique & Physique
Laboratoires dElectronique Philips SAS
Laboratoires dElectronique et de Physique Appliquee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication of EP0182405B1 publication Critical patent/EP0182405B1/fr
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/86—Vessels; Containers; Vacuum locks
    • H01J29/89—Optical or photographic arrangements structurally combined or co-operating with the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/26—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output
    • H01J31/42—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output with image screen generating a composite electron beam which is deflected as a whole past a stationary probe to simulate a scanning effect, e.g. Farnsworth pick-up tube

Definitions

  • the invention relates to a photoelectric detection device comprising a vacuum envelope provided with a window having a substrate supporting a photocathode on the internal face of the vacuum envelope, the device being sensitive to incident light radiation between a low threshold at length. of low wave X l and a high threshold at wavelength X 2 higher, the electrons emitted by the photocathode being focused, accelerated and deflected by electronic means to deliver signals or an image representative of light events projected on the photocathode.
  • the invention also relates to tubes using this type of photoelectric detection device such as image dissecting tubes, and in general all image rendering tubes for. which localized restitution errors are to be eliminated.
  • This aspect of localized errors is of great importance in image dissecting tubes.
  • These tubes are generally intended to detect point events appearing in a field of vision mainly in the form of a scan of the sky as for example in the observation clouds or particles in meteorology or in the pursuit of stars in astronomy.
  • the image detected by such a tube thus appears in the form of a fairly uniform image in which appear events to be detected of very small dimension compared to the total extent of the image.
  • this image also presents faults which can be confused with the events to be detected or disturb their detection and which thus harm the efficiency of the dissecting tube.
  • a dissector tube is generally made up a vacuum envelope provided with an entry window provided with a photocathode emitting electrons under the action of incident light radiation.
  • the scene to be analyzed is projected optically on the input window.
  • the electrons emitted by the photocathode are accelerated, focused and deflected, by appropriate electronic optics, on an electron multiplier which has at its entrance a very small opening.
  • an electronic scanning system the electrons emitted by each point of the image formed on the photocathode, penetrate into the multiplier which restores by usual electronic means an electrical signal which one can visualize on a screen or exploit to position the dissector tube.
  • the object of the invention is thus to reduce the number of image defects and the disturbances they create.
  • the window is provided with at least one light filter which determines the range of wavelengths for which the detection device is operational, by eliminating the lengths wavelength greater than a wavelength ⁇ f , such that ⁇ 1 ⁇ f ⁇ 2 .
  • This light filter can be a bandpass filter which also eliminates wavelengths less than a wavelength ⁇ ' f such that ⁇ 1 ⁇ ' f ⁇ f .
  • defects were due for the most part to a disturbance in the functioning of the photocathode, in the form of variations in its quantum efficiency.
  • These defects are usually point defects of approximately 10 ⁇ m x 10 ⁇ m or oblong defects of approximately 10 ⁇ m x 50 ⁇ m.
  • These defects can cause variations in quantum efficiency of the same order of magnitude as the variations in quantum emission which occur under the action of the events to be detected and which are of the order of 1%. It follows that it can be difficult in many cases to distinguish the useful signal from the disturbed signal.
  • thin layer antimonides tend to nucleate on the substrate and cause local variations in thickness which can reach approximately 2 nm.
  • the optical parameters n m and k m of the layers which are respectively the real and complex indices of a photocathode of thickness e m , are very sensitive to variations in thickness and composition of the layers. It follows that local variations in the photoelectric power Y T can reach values of around 4%. It appeared that the composition fluctuations were strongly linked to the nature of the substrate, the alkaline materials reacting with the substrate when it is made of glass.
  • the invention eliminates the influence of the sensitivity threshold X 2 of the detection device by filtering the incident light spectrum and removing this high threshold ⁇ 2.
  • the high sensitivity threshold of the detection device after filtering is then that of the interposed filter.
  • This filter is for example an interference filter constituted by a stack of layers of materials with high and low optical index, the thicknesses of which are determined as a function of the spectral band where transmission is desired.
  • Materials with a high optical index are for example Zr0 2 , Ce0 2 , ZnS, Ti0 2 , Ta 2 0 5 , W0 3 .
  • Materials with a low optical index are for example MgF 2 , Na Al F 2 , CaF 2 , BaF 2 .
  • a photocathode is deposited on a substrate and the photoelectric power of this photocathode is determined as a function of the wavelength.
  • the filter is then determined to eliminate the wavelengths greater than the value ⁇ f therefore eliminate the wavelengths close to the sensitivity threshold ⁇ 2 ( ⁇ 2 > ⁇ f ).
  • the layers of high and low optical index materials will be stacked on top of each other with thicknesses which will depend on the type of filter desired.
  • the stack will then be of type A: or (B) means a thickness, equal to , material (B) with low index n, and (H) means a thickness equal to , of material (H) with high index N, the number p indicating 2N that this structure is repeated p times.
  • the low sensitivity threshold of the photoelectric detection device was also responsible for the defects in the photoelectric power of the photocathode. Also an additional improvement is given to the invention by also eliminating the low sensitivity threshold of the photoelectric detection device.
  • ⁇ 0 570 nm.
  • the thickness of this will be 68 nm to have a maximum photoelectric power in the green.
  • the filter thus determined can be produced in the form of a removable structure placed in front of the entrance window of the photoelectric detector, the filter being mounted on a support integral with the vacuum envelope.
  • a second mode it is also possible to deposit the layers constituting the filter directly on the input window of the photoelectric detector outside. and / or inside the vacuum envelope. According to this second embodiment, several variant embodiments are possible.
  • the long wavelengths of the spectrum are eliminated by depositing the low-pass filter on the external face of the substrate.
  • the two ends of the spectrum are eliminated by depositing the low-pass filter on the external face of the substrate and the high-pass filter on the internal face of the substrate between the substrate and the photocathode.
  • the two ends of the spectrum are eliminated by depositing the bandpass filter on the external face of the substrate.
  • the filter is specifically adapted to this photocathode.
  • the filter is placed between the substrate and the photocathode, it is necessary to carry out a sensitivity measurement beforehand on a control photocathode deposited directly on a substrate of the same kind, to determine the extent of the spectrum where the corrections are to perform.
  • to make the filter located inside the envelope avoid using ZnS and Na Al F 2 .
  • the substrate which supports the photocathode is usually made of glass.
  • the variations in composition of the photocathode which are due to the chemical reactions of alkalis with glass can be reduced by replacing this vitreous substrate with a monocrystalline substrate such as quartz or corundum.
  • the substrate then having a better surface condition allows better nucleation of the constituent layers of the photocathode or of the filters, thus improving their respective properties.
  • This attenuation of the variations of the photoelectric power with the monocrystalline nature of the substrate is especially noticeable in the part blue spectrum.
  • Another variant of the invention correcting the red and blue parts of the spectrum consists in using a low-pass filter - for correcting the red part of the spectrum - placed on the external face of the monocrystalline substrate.
  • FIG. 1 represents an image dissecting tube comprising a vacuum envelope 10, having an entry window formed of a substrate 12 on which a photocathode 11 is deposited.
  • a vacuum envelope Inside the vacuum envelope and at the opposite the entrance window of the tube is placed an electron multiplier 13 in front of which is placed a plate 15 having a small opening 14.
  • electrodes 17 placed at suitable potentials to accelerate and focus the electrons emitted by the photocathode 11.
  • Deflection coils 16 deflect the electron beam and ensure the scanning so that the electrons emitted by each point of the photocathode are focused on the opening 14 along a path 18.
  • This electron beam is then taken up by the multiplier 13 which provides an electrical signal on an output 19 which is taken up either by a monitor tube or by an electronic signal processing device.
  • an interference filter 20 In front of the substrate 12 is arranged an interference filter 20.
  • An optical device not shown in the figure projects the scene to be analyzed onto the entry window of the dissecting tube.
  • Figure 2 is shown in more detail the entire inlet window of the dissector tube according to a non-limiting example.
  • the photocathode 11 On the face of the substrate 12, which is located on the interior side of the vacuum envelope, is arranged the photocathode 11.
  • a filter On the face of the substrate 12, which is located outside of the vacuum envelope, a filter is arranged.
  • interference 20 consisting of a stack of layers 20 1 , 20 2 , ..., 20p which according to this figure consist of layers of a low index material 20 1 , 20 3 , ..., 20p alternated with layers high index material 20 2 , 20 4 , ..., 20 p-1 .
  • This stack is representative of the type A filters already described.
  • the scene to be analyzed is projected onto the dissecting tube according to an incident beam 22 of light of wavelengths spanning a wide spectrum. It crosses the interference filter 20 to give the output a beam of light whose wavelengths are limited in the upper part and possibly in the lower part according to the characteristics given to the filter (s) in relation to the invention described previously.
  • This beam-u with filtered wavelengths crosses the substrate 12 and is absorbed in the photocathode 11 to give rise to electrons emitted over the entire surface of the photocathode.
  • the electrons emitted by each image point of the photocathode are brought to the small opening 14 located at the entrance of the electron multiplier 13.
  • the electrical signal obtained is then processed by processing means whose characteristics make it possible to discern two distant image points on the photocathode of a few microns.
  • the invention relates to image rendering tubes for which variations with very short distances from photoelectric power produce harmful effects to be eliminated.

Landscapes

  • Common Detailed Techniques For Electron Tubes Or Discharge Tubes (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Abstract

L'invention concerne un dispositif de détection photoélectrique comprenant une enveloppe à vide (10) munie d'une fenêtre (12) ayant un substrat supportant une photocathode (11) sur la face interne à l'enveloppe à vide, le dispositif étant sensible au rayonnement lumineux incident entre un seuil bas à longueur d'onde basse λ1 et un seuil haut à longueur d'onde λ2 plus élevée, les électrons émis par la photocathode étant focalisés, accélérés et défléchis par des moyens électroniques (17) pour délivrer des signaux ou une image représentatifs d'événements lumineux projetés sur la photocathode. Elle est remarquable en ce que la fenêtre (12) est munie d'au moins un filtre de lumière (20) qui détermine le domaine de longueurs d'onde pour lequel le dispositif de détection est opérationnel, en éliminant les longueurs d'onde supérieures à une longueur d'onde λf telle que λ1 < λf < λ2. Ce filtre de lumière peut être un filtre passebande qui élimine également les longueurs d'onde inférieures à une longueur d'onde λ'f telle que λ1 < λ'f < λf. Ce filtre est préférentiellement un filtre interférentiel, qui est disposé à l'extérieur et/ou à l'intérieur de l'enveloppe à vide, constitué d'un empilement de couches minces déposées sur le substrat. L'invention trouve son application principale dans les tubes dissecteurs d'images.

Description

  • L'invention concerne un dispositif de détection photoélectrique comprenant une enveloppe à vide munie d'une fenêtre ayant un substrat supportant une photocathode sur la face interne de l'enveloppe à vide, le dispositif étant sensible au rayonnement lumineux incident entre un seuil bas à longueur d'onde basse Xl et un seuil haut à longueur d'onde X2 plus élevée, les électrons émis par la photocathode étant focalisés, accélérés et défléchis par des moyens électroniques pour délivrer des signaux ou une image représentatifs d'événements lumineux projetés sur la photocathode.
  • L'invention concerne également des tubes utilisant ce genre de dispositif de détection photoélectrique tels les tubes dissecteurs d'image, et d'une manière générale tous les tubes de restitution d'images pour. lesquels les erreurs localisées de restitution sont à éliminer.
  • Cet aspect des erreurs localisées présente une grande importance dans les tubes dissecteurs d'image._Ces tubes sont généralement destinés à détecter des événements ponctuels apparaissant dans un champ de vision principalement sous la forme d'une scrutation du ciel comme par exemple dans l'observation des nuages ou des particules en météorologie ou dans la poursuite des étoiles en astronomie. L'image détectée par un tel tube apparaît ainsi sous la forme d'une image assez uniforme dans laquelle apparaissent des événements à détecter de très faible dimension par rapport à l'étendue totale de l'image. Or dans cette image se présentent également des défauts qui peuvent être confondus avec les événements à détecter ou perturber leur détection et qui ainsi nuisent à l'efficacité du tube dissecteur.
  • Un tube dissecteur est généralement constitué d'une enveloppe à vide pourvue d'une fenêtre d'entrée munie d'une photocathode émettant des électrons sous l'action d'un rayonnement lumineux incident. La scène à analyser est projetée optiquement sur la fenêtre d'entrée. Les électrons émis par la photocathode sont accélérés, focalisés et défléchis, par une optique électronique appropriée, sur un multiplicateur d'électrons qui présente à son entrée une très petite ouverture. Par un système de balayage électronique, les électrons émis par chaque point de l'image formée sur la photocathode, pénètrent dans le multiplicateur qui restitue par des moyens électroniques habituels un signal électrique que l'on peut visualiser sur un écran ou exploiter pour positionner le tube dissecteur.
  • Or lorsque l'image présente les défauts déjà signalés ceux-ci peuvent entraîner une mauvaise perception de l'image ou des difficultés à positionner le tube dissecteur, car le défaut peut se substituer à l'événement utile du champ d'image, et contrôler ainsi l'asservissement du tube dissecteur.
  • Un tel tube dissecteur est ainsi décrit dans la publication intitulée : "The image Dissector as an Optical Tracker" de E.H. EBERHARDT publiée dans "Proceedings of the seminar on optical tracking system EL PASO, TEXAS, USA, 18-19 janvier 1971.
  • Il est décrit un tube dissecteur utilisé pour effectuer la poursuite des étoiles. Dans le champ d'image obtenu sur la photocathode l'étoile se présente ainsi sous l'apparence d'un point lumineux. Dans ces applications, il peut être nécessaire de déceler des variations de position de l'ordre du micron sur la photocathode. Or, il apparaît très souvent que des défauts puissent être confondus avec l'événement lumineux à détecter et à suivre. Ce sont principalement les variations brutales de sensibilité, à courte distance, entre un point d'image et un autre point d'image voisin, qui créent la perturbation la plus néfaste.
  • Le but de l'invention est ainsi de diminuer le nombre des défauts de l'image ainsi que les perturbations qu'ils créent.
  • Pour cela l'invention telle que définie dans le préambule est remarquable en ce que la fenêtre est munie d'au moins un filtre de lumière qui détermine le domaine de longueurs d'onde pour lequel le dispositif de détection est opérationnel, en éliminant les longueurs d'onde supérieures à une longueur d'onde λf, telle que λ1 < λf < λ2. Ce filtre de lumière peut être un filtre passe-bande qui élimine également les longueurs d'onde inférieures à une longueur d'onde λ'f telle que λ1 < λ'f < λf.
  • Dans les structures d'image détectées par un tube dissecteur, il est apparu que ces défauts étaient dus pour leur majeure partie à une perturbation du fonctionnement de la photocathode, sous la forme de variations de son efficacité quantique. Ces défauts sont habituellement des défauts ponctuels de 10 µm x 10 µm environ ou des défauts oblongs de 10 µm x 50 µm environ. Ces défauts peuvent entraîner des variations d'efficacité quantique du même ordre de grandeur que les variations d'émission quantique qui se produisent sous l'action des événements à détecter et qui sont de l'ordre de 1 %. Il s'ensuit qu'il peut être difficile dans bien des cas de discerner le signal utile du signal perturbé.
  • Le pouvoir photoélectrique en transmission YT pour des photons incidents d'énergie h s'écrit :
    Figure imgb0001
    dx où
    Figure imgb0002
    • avec em : épaisseur de la photocathode,
    • x : profondeur à laquelle le photon est absorbé,
    • I(x, hv ) : densité de photons d'énergie h absorbés à la profondeur x,
    • P(o,h υ) : probabilité d'émission des électrons en surface avec des photons d'énergie hv ,
    • L(hυ ) : profondeur d'échappement des photo- électrons,
    • v : vitesse de recombinaison des électrons à l'interface substrat-photocathode.
  • Ceci indique que le pouvoir photoélectrique dépend de la profondeur à laquelle les photons sont absorbés, donc de la quantité de matériau concerné, ainsi que de la profondeur à partir de laquelle les électrons vont pouvoir s'échapper dans l'enveloppe à vide.
  • Il ressort des observations faites par la demanderesse que ces variations du pouvoir photoélectrique sont en rapport avec la composition et l'épaisseur des couches, la probabilité de sortie des électrons, la topologie des surfaces,... ces paramètres intervenant différemment selon le domaine de longueurs d'onde du faisceau d'incident.
  • Il est apparu que le pouvoir photoélectrique en lumière bleue (λb = 430 nm) pour une photocathode de composition (Na2K Sb, Cs) est maximal pour une épaisseur de 7 nm environ. Or les antimoniures en couches minces ont tendance à nucléer sur le substrat et à provoquer des variations locales d'épaisseur qui peuvent atteindre 2 nm environ. Egalement les paramètres optiques nm et km des couches, qui sont respectivement les indices réel et complexe d'une photocathode d'épaisseur em, sont très sensibles aux variations d'épaisseur et de composition des couches. Il en découle que des variations locales du pouvoir photoélectrique YT peuvent atteindre des valeurs de 4 % environ. Il est apparu que les fluctuations de compositions étaient fortement liées à la nature du substrat, les matériaux alcalins réagissant avec le substrat lorsqu'il est en verre.
  • De même, il a été mis en évidence des variations importantes, entre différents échantillons, du pouvoir photoélectrique YT en lumière rouge (λΓ > 700 nm). Ceci s'avère être dû à une probabilité de sortie des électrons plus faible, et à un gradient de la probabilité de sortie plus élevée, lorsque l'énergie des photons décroît. Ceci se traduit par des variations locales du pouvoir photoélectrique pouvant atteindre 4 % c'est-à-dire des variations relatives pouvant atteindre 100 %.
  • En lumière verte (Xv = 520 nm), les variations du pouvoir photoélectrique se sont avérées beaucoup plus faibles que pour les lumières bleue et rouge. Ceci est dû au fait que les épaisseurs de photocathode utilisées pour avoir un pouvoir photoélectrique maximal sont de l'ordre de 68 nm pour lesquelles les fluctuations d'épaisseur liées à la nucléation des couches ont une action plus faible. De même, le gradient de la probabilité de sortie des électrons est faible aux environs de la longueur d'onde de la lumière verte.
  • Il ressort d'expérimentations faites par la demanderesse que les variations importantes du pouvoir photoélectrique YT conduisant à l'apparition des défauts préalablement définis au niveau de la photocathode, étaient en priorité dus à l'association des mécanismes qui viennent d'être décrits, ceux-ci étant actifs pour des longueurs d'onde de lumière incidente se situant du côté des longueurs d'ondes élevées, vers le seuil de sensibilité X2 de la photocathode.
  • Pour cela l'invention supprime l'influence du seuil de sensibilité X2 du dispositif de détection en filtrant le spectre de lumière incidente et en supprimant ce seuil haut λ2. Le seuil haut de sensibilité du dispositif de détection après filtrage est alors celui du filtre interposé. Ce filtre est par exemple un filtre interférentiel constitué par un empilement de couches de matériaux à haut et bas indice optique, dont les épaisseurs sont déterminées en fonction de la bande spectrale où la transmission est souhaitée. Les matériaux à indice optique élevé sont par exemple Zr02, Ce02, ZnS, Ti02, Ta205, W03. Les matériaux à indice optique faible sont par exemple MgF2, Na Al F2, CaF2, BaF2.
  • La réalisation d'un filtre adapté à un type de photocathode donné va pouvoir s'effectuer de la manière suivante. On dépose une photocathode sur un substrat et on détermine le pouvoir photoélectrique de cette photocathode en fonction de la longueur d'onde. Sur cette courbe de sensibilité on définit la longueur d'onde λf (par exemple Xf = 760 nm) pour laquelle cette sensibilité est à environ 10 % de sa sensibilité maximale. Le filtre est alors déterminé pour éliminer les longueurs d'ondes supérieures à la valeur λf donc éliminer les longueurs d'ondes voisines du seuil de sensibilité λ2 ( λ2 > λf). Les couches de matériaux à haut et bas indice optique vont être empilées les unes sur les autres avec des épaisseurs qui vont être fonction du type de filtre désiré.
  • Pour cela on réalise un filtre passe-bas coupant les longueurs d'ondes supérieures à Xf = 760 nm pour lequel, à la longueur d'onde λfA = Xf = 760 nm, la transmission du filtre passe-bas est par exemple de l'ordre de 10 %. Le filtre est, par exemple, constitué d'un empilement de couches dont les épaisseurs égalent un quart ou une demi-longueur d'onde λ0 (avec λ0 = 0,58 λfA), soit dans l'exemple choisi λ0 = 440 nm. L'empilement sera alors du type A :
    Figure imgb0003
    où
    Figure imgb0004
    (B) signifie une épaisseur, égale à
    Figure imgb0005
    , du matériau (B) à bas indice n, et
    Figure imgb0006
    (H) signifie une épaisseur égale à
    Figure imgb0007
    , du matériau (H) à haut indice N, le nombre p indiquant 2N que cette structure est répétée p fois.
  • Mais il est également apparu que le seuil bas de sensibilité du dispositif de détection photoélectrique était également responsable des défauts du pouvoir photoélectrique de la photocathode. Aussi une amélioration supplémentaire est donnée à l'invention en supprimant également le seuil bas de sensibilité du dispositif de détection photoélectrique. Pour cela, on définit également une longueur d'onde λ'f = 440 nm au-dessous de laquelle existe une zone où apparaissent des perturbations apportées par les interactions de nature chimique entre le substrat et la photocathode. Dans le cas d'une photocathode de composition Na2 K Sb, Cs et d'épaisseur égale à 68 nm, sa sensibilité pour λ'f = 440 nm est égale à environ 90 % de sa sensibilité maximale. On définit alors un filtre passe-haut qui avec les mêmes notations que précédemment pourra être du type B :
    Figure imgb0008
    avec λ0 = 0,84 λfβ. La valeur de λfB = λ'f est celle pour laquelle la transmission du filtre passe-haut est par exemple de l'ordre de 10 %. Avec λfB = 440 nm alors λ0 = 370 nm.
  • Pour délimiter une bande utile de transmission du filtre il est possible de disposer des filtres des types A et B de part et d'autre du substrat. Il est également possible de réaliser un filtre d'un type C tel que :
    Figure imgb0009
  • Dans ce dernier cas pour déterminer un filtre ayant une transmission par exemple entre 480 nm et 680 nm la valeur de longueur d'onde à prendre en considération pour la réalisation de l'empilement sera alors λ0 = 570 nm. Pour une photocathode de composition Na2 K Sb, Cs l'épaisseur de celle-ci sera de 68 nm pour avoir un pouvoir photoélectrique maximal dans le vert.
  • Selon un premier mode de réalisation le filtre ainsi déterminé peut être réalisé sous la forme d'une structure amovible placée devant la fenêtre d'entrée du détecteur photoélectrique, le filtre étant monté sur un support solidaire de l'enveloppe à vide.
  • Selon un second mode, il est également possible de déposer directement les couches constituant le filtre sur la fenêtre d'entrée du détecteur photoélectrique à l'extérieur et/ou à l'intérieur de l'enveloppe à vide. Selon ce second mode plusieurs variantes de réalisation sont possibles.
  • Selon une première variante préférentielle de réalisation, on élimine les longueurs d'ondes élevées du spectre en déposant le filtre passe-bas sur la face externe du substrat.
  • Selon une seconde variante de réalisation, on élimine les deux extrémités du spectre en déposant le filtre passe-bas sur la face externe du substrat et le filtre passe-haut sur la face interne du substrat entre le substrat et la photocathode.
  • Selon une troisième variante de réalisation, on élimine les deux extrémités du spectre en déposant le filtre passe-bande sur la face externe du substrat.
  • Dans le cas où le filtre n'est pas situé sur la même face du substrat que la photocathode, le filtre est adapté spécifiquement à cette photocathode. Dans le cas où le filtre est disposé entre le substrat et la photocathode, il est nécessaire d'opérer préalablement une mesure de sensibilité sur une photocathode témoin déposée directement sur un substrat de même nature, pour déterminer l'étendue du spectre où les corrections sont à effectuer. Dans ce cas pour réaliser le filtre situé à l'intérieur de l'enveloppe on évitera d'utiliser ZnS et Na Al F2.
  • Le substrat qui supporte la photocathode est habituellement réalisé en verre. Or les variations de composition de la photocathode qui sont dues aux réactions chimiques des alcalins avec le verre peuvent être diminuées en remplaçant ce substrat vitreux par un substrat monocristallin tels que le quartz ou le corindon. Le substrat ayant alors un meilleur état de surface permet une meilleure nucléation des couches constitutives de la photocathode ou des filtres améliorant ainsi leurs propriétés respectives. Cette atténuation des variations du pouvoir photoélectrique avec la nature mono- cristalline du substrat est surtout sensible dans la partie bleue du spectre. Aussi une autre variante de l'invention corrigeant les parties rouge et bleue du spectre consiste à utiliser un filtre passe-bas -pour la correction de la partie rouge du spectre- placé sur la face externe du substrat monocristallin.
  • Un mode de réalisation, donné à titre d'exemple non limitatif, est décrit ci-après à l'aide des figures qui représentent :
    • figure 1 : une représentation schématique d'un tube dissecteur d'image,
    • figure 2 : une structure de fenêtre selon l'invention,
    • figure 3 : trois courbes donnant en fonction de la longueur d'onde :
      • - les variations du pouvoir photoélectrique d'une photocathode de type (Na2 K Sb, Cs),
      • - la transmission d'un fitlre interférentiel passe-bas,
      • - les variations du pouvoir photoélectrique de la même photocathode munie du filtre interférentiel passe-bas selon l'invention.
  • La figure 1 représente un tube dissecteur d'images comprenant une enveloppe à vide 10, ayant une fenêtre d'entrée formée d'un substrat 12 sur lequel est déposée une photocathode 11. A l'intérieur de l'enveloppe à vide et à l'opposé de la fenêtre d'entrée du tube est disposé un multiplicateur d'électrons 13 devant lequel est disposé une plaque 15 présentant une petite ouverture 14. Egalement à l'intérieur de l'enveloppe sont disposées des électrodes 17 placées à des potentiels adéquats pour accélérer et focaliser les électrons émis par la photocathode 11. Des bobines de déflexion 16 défléchissent le faisceau d'électrons et assurent le balayage afin que les électrons émis par chaque point de la photocathode soient focalisés sur l'ouverture 14 selon un trajet 18. Ce faisceau d'électrons est ensuite repris par le multiplicateur 13 qui fournit sur une sortie 19, un signal électrique qui est repris soit par un tube moniteur soit par un dispositif électronique de traitement du signal. Devant le substrat 12 est disposé un filtre interférentiel 20.
  • Un dispositif optique non représenté sur la figure projette la scène à analyser sur la fenêtre d'entrée du tube dissecteur.
  • Sur la figure 2 est représenté plus en détail l'ensemble de la fenêtre d'entrée du tube dissecteur selon un exemple non limitatif. Sur la face du substrat 12, qui est située du côté intérieur de l'enveloppe à vide est disposée la photocathode 11. Sur la face du substrat 12, qui est située à l'extérieur de l'enveloppe à vide, est disposé un filtre interférentiel 20 constitué d'un empilement de couches 201, 202, ..., 20p qui selon cette figure sont constituées de couches d'un matériau à bas indice 201, 203,..., 20p alternées avec des couches d'un matériau à haut indice 202, 204,..., 20p-1. Cet empilement est représentatif des filtres du type A déjà décrits. La scène à analyser est projetée sur le tube dissecteur selon un faisceau incident 22 de lumière de longueurs d'onde s'étalant sur un spectre large. Il traverse le filtre interférentiel 20 pour donner à la sortie un faisceau de lumière dont les longueurs d'ondes sont limitées dans la partie haute et éventuellement dans la partie basse selon les caractéristiques données au(x) filtre(s) en rapport avec l'invention décrite préalablement. Ce faiscea-u à longueurs d'ondes filtrées traverse le substrat 12 puis est absorbé dans la photocathode 11 pour donner naissance à des électrons émis sur toute la surface de la photocathode.
  • A l'aide des électrodes 17 de focalisation et d'accélération et des bobines de déflexion 16 indiquées sur la figure 1, on fait arriver les électrons émis par chaque point- image de la photocathode sur la petite ouverture 14 située à l'entrée du multiplicateur d'électrons 13. Le signal électrique obtenu est ensuite traité par des moyens de traitement dont les caractéristiques permettent de discerner deux points-image distants sur la photocathode de quelques microns.
  • Sur la figure 3 sont représentées trois courbes :
    • - La courbe 1 représente le pouvoir photoélectrique d'une photocathode de composition (Na2 K Sb, Cs) ayant une épaisseur de 68 nm, pour une longueur d'onde variant de 400 nm, déposée sur la fenêtre d'entrée d'un tube dissecteur. On constate entre 850 nm et 760 nm un accroissement rapide du pouvoir photoélectrique. Dans cet exemple, c'est cette partie du spectre de la lumière incidente que l'invention élimine en interposant un filtre. On constate également pour les longueurs d'onde plus faibles une diminution du pouvoir photoélectrique de la photocathode spécialement entre 450 nm et 400 nm. Cette partie du spectre de longueurs d'ondes peut également être supprimée par filtrage. Le pouvoir photoélectrique YT est dans cet exemple égal à 10 % de sa valeur maximale vers Xf = 760 nm. Le filtre à interposer est alors déterminé pour qu'il ait une transmission d'environ 10 % pour cette longueur d'onde, ce qui aura pour effet de ramener pour cette longueur d'onde le pouvoir photoélectrique à environ 1 % de la valeur maximale. Dans la partie utile du spectre le pouvoir photoélectrique doit être le moins possible altéré c'est-à-dire que le filtre doit présenter une transmission élevée.
    • - La courbe 2 représente les caractéristiques de transmission d'un filtre interférentiel convenant à cette fonction formé de 7 couches alternées de ZnS et de MgF2 assurant l'élimination de la partie haute du spectre.
    • - La courbe 3 indique le pouvoir photoélectrique de la photocathode de la courbe 1 déposée sur un substrat de verre muni d'un filtre ayant les caractéristiques de la courbe 2, indiquant que la partie haute du spectre incident a été rendue inopérante.
  • Bien évidemment l'invention concerne les tubes de restitution d'images pour lesquels des variations à très courtes distances du pouvoir photoélectrique produisent des effets néfastes à éliminer.

Claims (14)

1. Dispositif de détection photoélectrique comprenant une enveloppe à vide munie d'une fenêtre ayant un substrat supportant une photocathode sur la face interne à l'enveloppe à vide, le dispositif étant sensible au rayonnement lumineux incident entre un seuil bas à longueur d'onde basse λ1 et un seuil haut à longueur d'onde λ2 plus élevée, les électrons émis par la photocathode étant focalisés, accélérés et défléchis par des moyens électroniques pour délivrer des signaux ou une image représentatifs d'événements lumineux projetés sur la photocathode, caractérisé en ce que la fenêtre est munie d'au moins un filtre de lumière qui détermine le domaine de longueurs d'onde pour lequel le dispositif de détection est opérationnel, en éliminant les longueurs d'onde supérieures à une longueur d'onde λf telle que λ1 < Àf < λ2.
2. Dispositif de détection photoélectrique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le filtre de lumière est un filtre passe-bande qui élimine également les longueurs d'onde inférieures à une longueur d'onde a'f telle que λ1<λ'f < λf.
3. Dispositif de détection photoélectrique selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la longueur d'onde Xf est la longueur d'onde pour laquelle la sensibilité initiale du dispositif de détection est d'environ 10 % de sa sensibilité initiale maximale.
4. Dispositif de détection photoélectrique selon une des revendications 2 ou 3, caractérisé en ce que la longueur d'onde λ'f est égale à 440 nm.
5. Dispositif de détection photoélectrique selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le(s) filtre(s) présente(nt) pour les longueurs d'onde λf et/ou λ'f une transmission égale à environ 10 S de sa(leur) transmission(s) maximale(s).
6. Dispositif de détection photoélectrique selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le filtre de lumière est disposé devant la fenêtre à l'extérieur de l'enveloppe à vide.
7. Dispositif de détection photoélectrique selon _l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le filtre de lumière est disposé sur la face externe du substrat de la fenêtre.
8. Dispositif de détection photoélectrique selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le filtre de lumière est disposé sur la face interne du substrat de la fenêtre.
9. Dispositif de détection photoélectrique selon les revendications 7 et 8, caractérisé en ce que le filtre est un filtre passe-bande constitué d'un filtre de lumière passe-haut sur la face interne et un filtre de lumière passe-bas sur la face externe du substrat de la fenêtre.
10. Dispositif de détection photoélectrique selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que le filtre de lumière est un filtre interférentiel constitué d'un empilement de couches minces.
11. Dispositif de détection photoélectrique selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que la fenêtre à un substrat monocristallin.
12. Dispositif de détection photoélectrique selon la revendication 11, caractérisé en ce que la fenêtre a un substrat constitué d'une lame de quartz.
13. Dispositif de détection photoélectrique selon la revendication 11, caractérisé en ce que la fenêtre a un substrat constitué d'une lame de corindon.
14. Dispositif de détection photoélectrique caractérisé en ce que c'est un tube dissecteur d'images selon une des revendications 1 à 13.
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