FR2907218A1 - METHOD FOR DETERMINING THE EFFICIENCY OF AN OPTICAL APPARATUS AND DEVICE FOR CARRYING OUT SUCH A METHOD - Google Patents

Abstract

L'invention se rapporte à une méthode pour déterminer l'efficacité d'un appareil optique pour une zone choisie de moyens photoélectriques que comporte ledit appareil.Elle se rapporte également à un dispositif pour déterminer l'efficacité absolue d'un appareil optique pour une zone choisie de moyens photoélectriques qu'il comporte, ledit dispositif comprenant :- une première sphère intégrante pour uniformiser et atténuer le faisceau de lumière incident,- et une première photodiode calibrée de mesure de l'intensité de lumière dans ladite première sphère,caractérisé en ce qu'il comporte en outre:- une seconde sphère intégrante dont l'intérieur communique avec l'intérieur de la première sphère par un diaphragme dont l'ouverture présente un diamètre déterminé,- une seconde photodiode de mesure de l'intensité lumineuse de la seconde sphère intégrante au travers un diaphragme prévu au travers la paroi de la seconde sphère et dont l'ouverture est prédéterminée ;- des moyens de positionnement fixés à ladite seconde sphère, les moyens de positionnement étant aptes à recevoir la deuxième photodiode et lesdits moyens photoélectriques.The invention relates to a method for determining the efficiency of an optical apparatus for a selected area of photoelectric means in said apparatus.It also relates to a device for determining the absolute efficiency of an optical apparatus for a selected zone of photoelectric means, said device comprising: - a first integrating sphere for uniformizing and attenuating the incident light beam, - and a first calibrated photodiode for measuring the intensity of light in said first sphere, characterized in it further comprises: - a second integrating sphere whose interior communicates with the inside of the first sphere by a diaphragm whose opening has a determined diameter, - a second photodiode for measuring the luminous intensity of the second integrating sphere through a diaphragm provided through the wall of the second sphere and whose opening is preset - Positioning means attached to said second sphere, the positioning means being adapted to receive the second photodiode and said photoelectric means.

Description

METHODE POUR DETERMINER L'EFFICACITE D'UN APPAREIL OPTIQUE ET DISPOSITIFMETHOD FOR DETERMINING THE EFFICIENCY OF AN OPTICAL APPARATUS AND DEVICE

POUR REALISER UNE TELLE METHODE L'invention concerne une méthode pour déterminer l'efficacité d'un appareil optique. En particulier, la méthode selon l'invention vise à déterminer, l'efficacité des photomultiplicateurs, de manière plus précise que io les méthodes mises en oeuvre actuellement, pour réaliser des mesures plus précises de la fluorescence de l'azote dans l'air. La détection de la fluorescence de l'azote est à l'heure actuelle la méthode la plus fiable et la plus précise pour déterminer l'énergie is des rayons cosmiques d'ultra-haute énergie, pourvu que l'on connaisse très précisément son rendement. On appelle rendement la quantité de photons produits par un électron ayant parcouru un mètre dans l'atmosphère. Actuellement, la précision sur la détermination expérimentale de cette quantité n'est que de 15 %. À l'origine de l'invention, on a cherché à ramener cette précision à 25 moins de 5 %. Pour mesurer la fluorescence de l'azote, on utilise notamment des photomultiplicateurs. 20 2907218 2 Un photomultiplicateur consiste en un tube de constitution particulière qui convertit des photons qu'il détecte en un courant dont l'intensité est fonction de la puissance déposée, elle-même proportionnelle au rapport entre le nombre de photons et la s longueur d'onde de ces photons. Dans le cadre de la présente invention, on s'intéresse à un flux de lumière monochromatique. io Un exemple de réalisation de tube photomultiplicateur est représenté sur la figure 1. On comprendra ici qu'il existe d'autres réalisations de tubes photomultiplicateurs, et que l'invention n'est pas limitée à une ls application sur le photomultiplicateur représenté en figure 1. Il comporte, à une première extrémité, une fenêtre d'entrée 1 pour les photons, apposée à une photocathode 2. 20 La photocathode 2 a pour fonction de produire, avec une certaine efficacité, un photoélectron à chaque fois qu'elle absorbe un photon. On définit l'efficacité quantique de la photocathode par le rapport du nombre de photoélectrons émis par la photocathode au nombre de photons incidents. 25 La photocathode 2 forme une première paroi d'une chambre 3 qui collecte les photoélectrons émis, ladite chambre étant délimitée radialement par la paroi du tube et, par ailleurs, par une paroi transversale 4 présentant une ouverture centrale 5. 30 2907218 3 L'ouverture centrale 5 définit l'entrée d'un canal d'amplification 6 dont les parois sont formées par des dynodes 7 disposées de manière à former des chicanes, pour focaliser et guider les électrons vers la sortie du canal 6. 5 Les dynodes 7 ont pour fonction d'amplifier successivement la quantité des électrons circulant dans le canal d'amplification. À chaque fois qu'un électron incident percute une dynode, plusieurs électrons sont émis en réponse.La première dynode est percutée io par un photoélectron et émet plusieurs électrons en direction d'une seconde dynode, la seconde dynode est percutée par plusieurs électrons et émet à son tour une quantité supérieure d'électrons, et ainsi de suite... Ce phénomène est très rapide : quelques nanosecondes (ns). 15 À la sortie du canal d'amplification 6, se trouve une anode 8 que les électrons viennent percuter. Pour un électron extrait de la photocathode, un pulse (ou impulsion) électrique d'environ 10 ns de large sera observé. L'anode 8 est reliée à un diviseur de tension 9. Toutes les dynodes 7 sont alimentées en tension électrique au moyen du diviseur de tension 9 alimenté lui-même par une source de haute tension. 25 On ne peut détecter un signal au niveau de l'anode 8 qu'à partir de 0' électrons qui la percutent. On définit le gain G d'un photomultiplicateur comme étant le rapport de la quantité d'électrons atteignant l'anode sur celui des 30 photoélectrons émis par la photocathode. 20 2907218 4 Dans le cadre de la présente invention, on s'intéresse aux photomultiplicateurs fonctionnant à haut gain . On appelle fonctionnement à haut gain ou encore mode du 5 photoélectron unique la détection par un photomultiplicateur de photons individuels en très petit nombre : il faut imposer un grand gain G, c'est-à-dire appliquer une très haute tension, pour qu'un unique photoélectron émis par la photocathode produise sur l'anode un pulse composé de suffisamment d'électrons pour pouvoir être io détecté par de l'électronique de bonne qualité, au-dessus du bruit de cette électronique. L'efficacité de détection d'un photon unique atteignant la photocathode dépend de l'efficacité de détection du 15 photomultiplicateur, c'est-à-dire de sa faculté à transformer le photon en un pulse d'électrons de taille suffisante pour déclencher un signal (10' électrons). Le courant mesuré en sortie du photomultiplicateur est en effet 20 pulsé car les photoélectrons sont créés de façon discrète, et chaque photoélectron créé fera un pulse sur l'anode. Ce sont ces pulses qui sont comptés. Pour ce faire, et être synchrone, le flux de lumière 25 monochromatique arrivant sur le photomultiplicateur doit également être pulsé. Connaissant le nombre de photons envoyés sur le photomultiplicateur, il est aisé d'en déduire l'efficacité absolue du 30 photomultiplicateur : il suffit de compter le nombre de 20 2907218 5 photoélectrons qui ont déclenché un discriminateur (10' électrons, correspondant à un pulse de 10 ns de large à mi-hauteur et de 8 mV d'amplitude sous 50 ohms. 5 Différents types de sources dites calibrées de façon absolue peuvent être utilisées dans ce but (laser, lampes, LED). On dispose alors du spectre de puissance de la source. Bien que le principe soit très simple, la mise en oeuvre est très délicate pour deux raisons : io a) à cause de la fluctuation de flux des sources avec la température ou au cours du temps, b) de plus et surtout, il faut contrôler impérativement la surface d'émission du flux, son angle solide et le flux lui-même à cause de la non-homogénéité spatiale d'éclairage des 15 sources. Cette non homogénéité est difficile à apprécier. Autrement dit, le principal problème réside dans l'ouverture numérique de la source, car l'angle solide précis dans lequel elle émet ses photons est le plus souvent mal déterminé. En effet, il est difficile d'obtenir une source lumineuse sans lobe, les lobes étant la cause de mauvaise qualité de la mesure si l'angle solide est petit devant le cône total d'émission lumineuse. 25 Les solutions connues actuellement et permettant de déterminer l'efficacité des photomultiplicateurs fonctionnant à haut gain, tentent de pallier les inconvénients liés à ces sources lumineuses calibrées. 30 Une première solution est décrite dans l'article de S.D. Biller et al. i0 2907218 6 ( Measurement of photomultiplier single photon counting efficiency for the Sudbury Neutrino Observatory , Nuclear Instruments and Methods in physics Research A432 (1999)- 364-373). Elle consiste en une méthode de mesure d'efficacité d'un photomultiplicateur. 5 Cette méthode est illustrée en figure 2. On focalise un faisceau de lumière monochromatique 10 dans une sphère intégrante 11, dont le fonctionnement sera exposé par la suite. On contrôle en permanence l'intensité de la source lumineuse par une photodiode calibrée 12. Dans le cadre de cette méthode, l'ensemble constitué du faisceau 15 10, de la sphère 11 et de la photodiode 12 est assimilé à une source de lumière calibrée contrôlée temporellement en intensité. La sphère 11 présente une ouverture 13 de sortie pour un flux de lumière correspondant à la source de lumière calibré provenant de 20 la sphère, cette ouverture 13 débouchant dans une chambre noire 14 dans laquelle est placé un photomultiplicateur 16 à tester. Régulièrement au cours de la mesure, on place une photodiode 15 entre la sphère 11 et le photomultiplicateur 16 pour contrôler la 25 valeur absolue du flux. Cette méthode ne permet pas de mesurer de manière précise l'efficacité du photomultiplicateur car on ne peut pas baisser l'intensité de la lumière incidente suffisamment pour être en mode 30 photoélectron unique (pour obtenir un gain de 10' électrons en 2907218 7 sortie du photomultiplicateur) tout en continuant à calibrer avec la photodiode 15 de contrôle. De plus, le flux de lumière en sortie de la sphère n'est pas 5 uniforme, alors que la photocathode du photomultiplicateur doit être éclairée uniformément pour mesurer son efficacité. Cette méthode ne permet pas de comparer de façon précise la réponse du photomultiplicateur 16 à celle de la photodiode 15 et ~o donc d'en déduire précisément l'efficacité absolue de ce photomultiplicateur. De plus, le flux de lumière reçu par le photomultiplicateur n'est pas mesuré directement, mais déduit de la mesure de la photodiode, ce is qui implique de prendre en compte une autre incertitude dans la mesure du courant en sortie du flux lumineux incident par unité d'angle solide sur le photomultiplicateur. Enfin, le caractère non uniforme du flux de lumière en sortie de la 20 sphère implique que la photodiode 15 soit placée à la même distance précise de la sphère que le photomultiplicateur ce qui implique une grande précision de mise en oeuvre de la méthode, ce qui n'est pas réalisé. 25 Une seconde méthode est écrite dans le document de P. Besson et al. ( Measurement of photomultiplier quantum efficiency , Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A344 (1994) 435-437). Cette méthode consiste notamment à mettre en oeuvre une série de filtres et une lentille en amont du photomultiplicateur, pour 30 focaliser sur la photocathode du photomultiplicateur une lumière 2907218 calibrée. Comme l'indique le document, cette méthode permet d'obtenir des résultats semblables à ceux connus, c'est-à-dire une précision sur 5 l'efficacité de photomultiplicateur comprise entre 15 et 20 %. Ceci illustre les limites des sources dites calibrées. La présente invention permet de pallier les inconvénients précités. io Elle consiste en une méthode pour déterminer l'efficacité d'un appareil optique pour une zone choisie de moyens photoélectriques que comporte ledit appareil, lesdits moyens photoélectriques étant aptes à absorber des photons et à émettre des photoélectrons, ladite méthode comportant les étapes suivantes : 15 - envoi d'un faisceau de lumière incident dans une première sphère intégrante, - et mesure de l'intensité de la lumière dans la première sphère intégrante par une première photodiode calibrée. 20 La méthode selon l'invention se caractérise par les étapes suivantes : - envoi d'un premier flux de lumière sortant de la première sphère intégrante dans une seconde sphère intégrante, - mesure de l'intensité de la lumière dans ladite seconde sphère 25 intégrante par une seconde photodiode calibrée, accolée à ladite seconde sphère, - remplacement de ladite seconde photodiode calibrée par ledit appareil optique dont lesdits moyens photoélectriques sont accolés 8 2907218 9 à ladite seconde sphère au même endroit que ladite seconde photodiode, - transmission d'un second flux de lumière issue de la seconde sphère à ladite zone choisie des moyens photoélectriques dudit 5 appareil optique, ladite zone présentant une surface prédéterminée et générant des photoélectrons après absorption des photons du second flux de lumière, - observation d'un signal électrique en sortie de l'appareil optique proportionnel à la quantité de photoélectrons émis, io - réglage de l'intensité lumineuse du faisceau de lumière incident de sorte à obtenir un signal électrique pulsé de hauteur constante en sortie de l'appareil optique, - mesure de la fréquence dudit signal électrique pulsé, - mesure d'une seconde intensité de la lumière dans ladite première is sphère intégrante par ladite première photodiode calibrée, - et détermination de l'efficacité de l'appareil optique pour ladite zone choisie desdits moyens photoélectriques, à partir desdites mesures d'intensités de la lumière dans la première sphère intégrante par ladite première photodiode calibrée, de ladite 20 mesure de ladite intensité dans ladite seconde sphère par ladite seconde photodiode, et à partir dudit signal électrique pulsé mesuré en sortie de l'appareil optique. Le problème étant de ne pouvoir utiliser de source de lumière 25 calibrée, la solution est de comparer dans les mêmes conditions la réponse de l'appareil optique à la réponse d'une photodiode calibrée. Le gain d'une photodiode calibrée étant de l'ordre de 0.5 et celui de 3o l'appareil optique de 107, la lumière envoyée dans le dispositif 2907218 i0 devra être augmentée d'environ 106 entre les deux phases de la comparaison. Connaissant au moyen de la seconde mesure (photodiode en sortie 5 de deuxième sphère) le rapport du nombre de photons sortant de la deuxième sphère au nombre de photons touchant la première photodiode, il est aisé, en reprenant la première mesure (appareil optique en sortie de deuxième sphère) de connaître combien de photons ont touché les moyens photoélectriques, en même temps io que l'on compte le nombre de photoélectrons émis par ces moyens photoélectriques. Le rapport du nombre de photoélectrons émis par les moyens photoélectriques au nombre de photons incidents est l'efficacité absolue de l'appareil optique dans la zone illuminée. 15 Par ailleurs, la méthode selon l'invention permet de déterminer l'efficacité de l'appareil optique, pour une zone choisie des moyens photoélectriques, de manière plus précise que celle mise en oeuvre dans l'art antérieur. 20 En effet, l'utilisation d'une seule sphère intégrante ne suffit pas à atténuer suffisamment l'intensité lumineuse, puisque le montage de Biller et al. (figure 2) ne permet pas de mettre la photodiode 15 à la même position que le photomultiplicateur 16. 25 Par exemple, avec une seule sphère, le rapport des surfaces détectrices de deux photodiodes dont l'une est de 1 mm2 (photodiode de mesure) et l'autre est de 100 mm2 (photodiode de contrôle) n'est que de 1/100, ce qui est très loin du rapport 10-' recherché qui permet de détecter des photons uniques. 30 2907218 Il On considère que l'on détecte un photoélectron unique quand on détecte 1 photoélectron au moins pour 50 pulses émis : le pulse en sortie d'appareil optique pourrait être la somme de 2 ou plus photoélectrons simultanés. Le discriminateur se déclenchant 5 toujours au même niveau, on croira alors avoir un seul photoélectron. Cette pollution est ici inférieure à 1%, c'est à dire plus petite que la précision demandée sur l'efficacité Aussi, quand le signal électrique mesuré en sortie de l'appareil io optique est pulsé dans les conditions précédentes, on considère que le flux pulsé arrivant sur les moyens photoélectriques comporte soit un photon soit zéro photon Au lieu d'une sphère, ce sont deux sphères qui, accolées, 15 permettent d'une part d'atténuer le flux d'une quantité stable et mesurable (de l'ordre du gain du photodétecteur), et d'autre part de faire fonctionner le photomultiplicateur et la photodiode simultanément malgré la différence de gains (10' et 0.5). 20 Selon un premier mode de réalisation de l'invention, l'envoi du premier flux de lumière dans la seconde sphère intégrante se fait au travers d'un premier diaphragme présentant une ouverture dont le diamètre est choisi en fonction de la quantité de lumière que l'on souhaite laisser entrer dans la seconde sphère. 25 Selon une variante de réalisation, la transmission du second flux de lumière à ladite zone choisie des moyens photoélectriques est réalisée au travers d'un second diaphragme présentant une ouverture dont le diamètre est prédéterminé. Il est prédéterminé en 30 étant choisi en fonction de a) la quantité de lumière que l'on souhaite laisser entrer dans 2907218 12 les moyens photoélectriques, b) la surface des moyens photoélectriques que l'on souhaite illuminer. 5 Selon un second mode de réalisation de l'invention, les deux sphères présentent un diamètre identique de 10,16 cm, le premier diaphragme présente une ouverture dont le diamètre est de 1 mm, et le diamètre de l'ouverture du second diaphragme est de 1,25 mm. i0 Selon encore une autre variante de mise en oeuvre de l'invention, la première sphère intégrante présente une ouverture supplémentaire dont le diamètre est sensiblement de 9 mm sur laquelle est positionnée la première photodiode calibrée qui a un 15 diamètre utile de 10 mm pour mesurer l'intensité de la lumière provenant du faisceau incident envoyé dans la première sphère. Dans le cadre d'un mode de réalisation avantageux, les photodiodes sont des photodiodes présentant une précision de 20 calibration absolue de 1,5% à un sigma. Une précision à 1 sigma (a) est équivalente à une précision exprimée en largeur totale à mi-hauteur divisée par 2,35. Ces photodiodes sont par exemple des photodiodes NIST (National Institute of Standards and Technology). 25 Dans le cadre de mise en oeuvre avantageuse des méthodes selon l'invention, on prévoit de relier les moyens photoélectriques de l'appareil optique à la masse si c'est un photomultiplicateur. De cette manière, on évite la génération de microdécharges au niveau des moyens photoélectriques, ces microdécharges étant à 30 l'origine de génération d'électrons par les moyens photoélectriques 2907218 13 sans que ces derniers ne soient percutés par un photon. On augmente ainsi la précision des mesures réalisées. 5 Connaissant désormais l'efficacité absolue de l'appareil optique pour une zone choisie des moyens photoélectriques, il reste à déterminer l'efficacité absolue de tout l'appareil optique. L'invention vise ainsi également une méthode pour déterminer lo l'efficacité absolue d'un appareil optique, ladite méthode mettant en oeuvre les étapes suivantes : détermination de l'efficacité absolue d'un appareil optique en une zone choisie des moyens photoélectriques présentant une 15 surface déterminée, par la mise en oeuvre de la méthode telle que précédemment décrite, réalisation d'une cartographie de l'efficacité relative en chacune des zones de la surface des moyens photoélectriques, 20 détermination de l'efficacité absolue de l'appareil optique à partir de l'efficacité relative des moyens photoélectriques et de l'efficacité absolue de l'appareil optique en une zone des moyens photoélectriques. 25 Ainsi réalisée, l'invention permet de déterminer l'efficacité absolue d'un appareil optique de manière plus précise que les méthodes mises en oeuvre dans l'art antérieur puisqu'elle prend également en compte les éventuelles variations d'efficacité sur la surface des moyens photoélectriques. 30 2907218 14 En effet, l'efficacité du photomultiplicateur varie suivant le point où les photons touchent la photocathode qui n'est pas uniforme dans son épaisseur, par exemple, et aussi parce que l'entonnoir électrostatique entre la photocathode et la première dynode n'a pas 5 une efficacité de transmission constante. Dans le cadre d'une variante de réalisation de l'invention, l'étape de réalisation de la cartographie comprend des étapes consistant à: - définir une matrice de plusieurs zones sur lesdits moyens photoélectriques, des limites de zone étant repérées par des coordonnées suivant deux axes définissant le plan desdits moyens photoélectriques ; - envoyer un quatrième flux de lumière de longueur d'onde déterminée dans une première fibre optique associée à un appareil mobile suivant deux axes, de sorte à scanner toute la surface des moyens photoélectriques, ladite première fibre optique présentant une première extrémité placée à une distance prédéterminée de la surface des moyens photoélectriques, et une seconde extrémité se trouve en regard de ladite source lumineuse, - mesurer l'efficacité relative de ladite zone en relevant le résultat délivré en sortie du photomultiplicateur, - enregistrer ledit résultat, - et déplacer ladite fibre sur une zone voisine au moyen de l'appareil mobile. Afin de compenser le gain de 10' de l'appareil optique, la première fibre peut être associée à un atténuateur de lumière agencé de sorte à atténuer le flux de lumière utilisé pour scanner la surface des moyens photoélectriques 2907218 15 Dans le cadre de ce mode de réalisation, l'extrémité de la fibre optique se trouvant en regard d'une zone de la matrice est placée sensiblement à 1 mm de celle-ci. 5 De la sorte, la tache lumineuse formée par la lumière sortant de la fibre optique et arrivant sur les moyens photoélectriques est suffisamment petite pour n'éclairer que la zone dont on souhaite connaître l'efficacité. De plus, elle est suffisamment petite pour que la différence d'efficacité entre deux zones successives soit plus 10 petite que la précision de mesure requise (1.5%). Dans le cadre d'un autre mode de réalisation, on prévoit d'utiliser une seconde fibre optique associée à une photodiode de contrôle des dérives temporelles de l'émission du quatrième flux. 15 Dans le cadre de ce mode de réalisation particulier, il est avantageux de relever et d'associer les informations de dérives temporelles fournies par la photodiode parallèlement à la mesure d'efficacité de la zone pour les prendre en compte dans le calcul de 20 l'efficacité de la zone. Connaissant alors l'efficacité relative de chaque zone des moyens photoélectriques et l'efficacité absolue d'une des zones, comme mesurée précédemment, on peut en déduire par règle de trois 25 l'efficacité absolue de chaque zone. On peut alors, en regroupant les zones à sa guise, calculer l'efficacité absolue moyenne de toute surface à l'intérieur de la surface totale des moyens photoélectriques. 30 L'invention concerne également un dispositif permettant la mise en 2907218 16 oeuvre de la méthode de mesure de l'efficacité de l'appareil optique sur une zone de moyens photoélectrique, ce dispositif comportant : - une première sphère intégrante pour uniformiser et atténuer le faisceau de lumière incident, 5 - et une première photodiode calibrée de mesure de l'intensité de lumière dans ladite première sphère. Le dispositif selon l'invention se caractérise par le fait qu'il comporte : 10 - une seconde sphère intégrante dont l'intérieur communique avec l'intérieur de la première sphère par un diaphragme dont l'ouverture présente un diamètre déterminé, - une seconde photodiode de mesure de l'intensité lumineuse de la seconde sphère intégrante au travers un diaphragme prévu au 15 travers la paroi de la seconde sphère et dont l'ouverture est prédéterminée ; - des moyens de positionnement fixés à la seconde sphère, lesdits moyens de positionnement étant aptes à recevoir ladite seconde photodiode et lesdits moyens photoélectriques. 20 Grâce aux moyens de positionnement fixés à la seconde sphère, on garantit, selon l'invention, que la seconde photodiode et les moyens photoélectriques sont bien positionnés à la même distance du centre de la seconde sphère lors du remplacement de la 25 seconde photodiode par les moyens photoélectriques. Ces moyens de positionnement ont donc l'avantage de fournir une bonne précision dans le positionnement des éléments nécessaires à la mise en oeuvre de la méthode selon l'invention. 3o II devra être entendu que les variantes de réalisations de 2907218 17 l'invention exposées ci-dessus ne sont pas exclusives et qu'une combinaison de ces variantes est possible. On décrira maintenant un mode de réalisation préférée des 5 méthodes et des dispositifs selon l'invention en faisant référence aux dessins annexés, parmi lesquels : la figure 3 montre un dispositif selon l'invention vu en perspective au moment d'une étape d'un procédé selon io l'invention, la figure 4 montre un dispositif selon l'invention vu en perspective au moment d'une étape qui est différente de celle montrée en figure 1, la figure 5 représente schématiquement différents éléments is mis en oeuvre pour la réalisation d'une étape d'un procédé suivant l'invention, la figure 6 est un schéma montrant les moyens permettant l'acquisition de spectres de photoélectrons uniques pour réaliser la mesure de l'efficacité absolue ou relative dans le 20 cas de la cartographie d'un photomultiplicateur fonctionnant à haut gain, la figure 7 illustre un exemple de topographie de l'efficacité relative obtenue avec un photomultiplicateur à haut gain, la topographie étant normalisée à la puissance lumineuse reçue 25 par une photodiode, la figure 8 montre la même topographie que la figure 7, mais en trois dimensions, et la figure 9 montre un spectre de photoélectron unique obtenu avec un photomultiplicateur. 30 2907218 18 Dans le cadre du présent exemple, on ne décrira qu'une application de l'invention à des photomultiplicateurs du type XP2020 de Photonis. 5 II devra toutefois être entendu que l'invention ne s'applique pas uniquement à un photomultiplicateur, et encore moins à un unique photomultiplicateur qui a été décrit ci-avant. L'efficacité donnée par les constructeurs de photomultiplicateurs io est donnée pour un type de photocathode et en une zone de sa surface. Toutefois, on ne connaît ni la position exacte de la zone qui est testée sur la photocathode, ni son aire. Aussi, l'efficacité donnée par les constructeurs ne tient compte ni de la dimension de la photocathode et des variations possibles d'efficacité sur cette surface, ni des effets de bord. 20 Essayer d'éclairer uniformément de telles surfaces ne peut permettre d'atteindre la précision voulue, car aucune source lumineuse n'émet de lumière de façon réellement uniforme. Il est donc indispensable de faire une mesure d'efficacité point par 25 point, sur des surfaces de petite taille et identiques, pour pouvoir dresser une carte de l'efficacité relative de la photocathode. Ceci implique, bien entendu, de se mettre dans des conditions identiques à celles de l'expérience, c'est-à-dire ici à haut gain . 15 2907218 19 On réalise alors une cartographie d'une photocathode 2 d'un photomultiplicateur à tester qui est représenté notamment en figure 1. s Pour ce faire, on réalise le montage représenté sur la figure 5. Le montage est installé dans une boîte 17 dont les parois internes sont peintes en noir mat. Io Dans cette boîte, on fixe un photomultiplicateur 18 à calibrer en face d'une table XY 19 de précision. Une diode électroluminescente 20 (LED) fournissant de la lumière à deux fibres optiques identiques 21 et 22 est accrochée à cette is table 19. La LED 20 émet dans la longueur d'onde requise pour l'application nécessitant la détermination de l'efficacité absolue de l'appareil optique ( ici, LED RLT370-10 de la société Roithner Lasertechnik 20 émettant dans l'ultraviolet proche, avec un pic à 377 nm). Dans l'application susdite, les fibres 21 et 22 sont en quartz gainées de plastique. Elles ont un diamètre de 200 m. Leur ouverture numérique vaut 0.22. L'une des deux fibres s'arrête à environ 1 mm de la photocathode, perpendiculairement à celle-ci. La tache de lumière a alors un diamètre d'environ 1.5 mm au niveau de la photocathode après avoir traversé les 5 mm de silice de la fenêtre, ce qui est inférieur à 25 2907218 20 la distance nécessaire pour que l'efficacité varie de quelques dixièmes de pourcent. L'extrémité de l'autre fibre est placée face à une photodiode NIST 5 23. On ne se sert pas de la calibration NIST car cette mesure est relative. Le courant reçu par la NIST est lu par un ampèremètre. lo Comme la température de la LED peut varier, elle n'envoie pas toujours le même nombre de photons aux fibres. On s'affranchit de ces variations de flux en normalisant les mesures au courant reçu par cette photodiode NIST (Ici, Ophir Optronics PD300-UV-SH) dans le même temps. 15 La démarche adoptée pour procéder aux mesures est la suivante : 1) Une fois le photomultiplicateur placé face à la fibre optique, on règle son gain (modedu photoélectron unique). Puis on laisse le 20 photomultiplicateur sous tension pendant plusieurs heures pour que son gain et son courant d'obscurité se stabilisent (en moyenne une nuit) ; 2). On recherche la position du centre de la photocathode avec le 25 mouvement XY en allant d'une extrémité à l'autre de deux diamètres perpendiculaires ; 3). On réalise la carte à ce gain. 2907218 21 II faut décider de la distance entre deux mesures voisines, qu'on appellera le pas de la mesure. Celuici doit être légèrement supérieur à la taille de la tache de lumière sur la photocathode. En revanche, il ne faut pas qu'il soit trop grand (supérieur à 5 mm) : 5 ici, l'efficacité sur la photocathode varie d'environ 1% tous les 5 mm, de par le processus d'évaporation et la forme de "l'entonnoir" électrostatique vers la première dynode. Finalement, le pas choisi est de 3 mm. 10 Enfin, il faut faire attention à l'orientation du photomultiplicateur, car les dynodes n'ont pas de symétrie axiale et le champ magnétique terrestre influence les trajectoires des électrons, donc l'efficacité. 15 Une position appelée "haut" est donc marquée sur le tube pour pouvoir se remettre dans les mêmes conditions lors de mesures ultérieures. Le tube étant blindé par du p-métal, la variation du gain a été mesurée en tournant le photomultiplicateur autour de son axe et vaut environ 2 %. De même, l'orientation de l'axe du 20 photomultiplicateur par rapport au Nord est relevée pour être conservée par la suite. On va maintenant décrire la méthode pour déterminer le centre de la photocathode. La fibre est placée à l'oeil nu face à la région centrale du photomultiplicateur. Deux relevés successifs suffisent à trouver la position du centre de 30 la photocathode avec une précision suffisante. 25 25 2907218 22 Un premier balayage horizontal tous les 3 mm produit un profil d'efficacité. La cartographie d'une photocathode est donc une collection de profils (horizontaux ou verticaux) espacés de 3 mm 5 La largeur à mi-hauteur du profil d'efficacité est égale au diamètre de la surface de détection. L'abscisse du milieu de cette courbe est donc considérée comme l'abscisse du centre de la photocathode. À cette position, un second balayage vertical fournit l'ordonnée du lo centre de la photocathode. Le tarage du mouvement X-Y (relatif) fait du centre de la photocathode la position (0, 0). On détermine alors la cartographie de la photocathode de la manière suivante : 15 Pour se mettre en situation de photoélectron unique, on baisse le niveau de lumière au moyen du générateur de courant injecté dans la LED et on compense en augmentant la haute tension (donc le gain) du photomultiplicateur. On arrête ce processus quand on 20 observe le spectre de photoélectron unique comme représenté sur la figure 9. Ici, le gain choisi, de l'ordre de 107, correspond à une haute tension de 2325 V pour le photomultiplicateur 18 testé Le montage électronique permettant l'acquisition du spectre de la figure 9 est représenté schématiquement sur la figure 6. 2907218 23 Si la coïncidence entre un générateur 24 et la sortie du discriminateur placé entre le "0" 37 et le "1" 38 ne laisse passer que le signal noté A sur la figure (coïncidence non enclenchée), le spectre ADC comporte les deux pics, "0" 37 et "1" 38. Si la coïncidence est enclenchée, on ne sélectionne plus que les "vrais" évènements et le spectre ne contient que le pic "1 photoélectron" 38. io Comme le niveau de lumière a beaucoup baissé, ainsi que la fréquence d'émission (10 kHz), une coïncidence temporelle sélectionne les évènements "1 photoélectron". Il y a coïncidence quand le photomultiplicateur a produit un pulse 15 qui a déclenché un discriminateur pendant que la LED 20 est allumée. On se normalise par rapport à la photodiode 23. 20 Pour cela, il faut momentanément relever la fréquence du générateur 24 à 1 MHz pour augmenter la quantité de lumière reçue par la photodiode 23 et ainsi diminuer son erreur de lecture. La quantité de lumière par pulse ne change pas. 25 L'utilité d'un tel contrôle par un détecteur calibré (photodiode 23 dans ce cas) est prouvée quand on se rend compte que la lumière de la LED 20 détectée par la photodiode 23 a varié de environ 10 % au cours des cartographies (une cartographie prend environ trois heures). 5 30 2907218 24 En fait, on contrôle toutes les 5 minutes de combien la LED 20 a varié, et on observe des variations de l'ordre de 0.5% Comme la cartographie n'est qu'une mesure relative, la fréquence 5 de ce contrôle est suffisante. Les figures 7 et 8 montrent les réponses relatives de la photocathode du photomultiplicateur testé après normalisation à la réponse de la photodiode 23. l0 On va maintenant expliquer comment, en comparant les flux mesurés par une photodiode et un photomultiplicateur (sur une zone choisie de la photocathode), on rend absolues les valeurs d'efficacités relatives obtenues en réalisant la cartographie de la 15 photocathode. Il sera fait référence aux figures 3 et 4. L'efficacité du photomultiplicateur en une zone de la photocathode 20 relativement à une autre zone est maintenant connue avec précision (<_ 0.5%). Pour que la caractérisation du photomultiplicateur soit complète, il faut transformer cette efficacité relative en efficacité absolue, zone 25 par zone. Pour cela, l'efficacité absolue d'une des zones (par exemple la centrale) est mesurée et, par règle de trois, la carte relative est transformée en carte absolue. 25 2907218 25 L'efficacité absolue, au gain du photoélectron unique, est le rapport du nombre de photoélectrons mesuré au nombre de photons reçus par la photocathode. 5 Comme vu plus haut, pour mesurer l'efficacité absolue, on peut soit utiliser une source calibrée, soit comparer la mesure à un détecteur calibré. La première solution suppose que la source émette une quantité de io photons connue et stable pour qu'on puisse utiliser ce nombre dans le calcul de l'efficacité. Cette méthode n'est pas applicable à une mesure précise à mieux que 10 %, essentiellement à cause des lobes comme indiqué 15 précédemment. Il s'agit donc à présent de mettre en oeuvre la méthode selon l'invention pour : 20 - comparer le nombre de photons émis vers le photomultiplicateur au nombre de photons effectivement détectés, - effectuer cette comparaison simultanément afin de s'affranchir totalement des variations de flux, -compenser l'incompatibilité du gain des photodiodes (de l'ordre de 0.5) vis-à-vis de celui des photomultiplicateurs (de l'ordre de 107). Le fonctionnement simultané d'une photodiode et d'un 5 2907218 26 photomultiplicateur, c'est-à-dire la division du flux lumineux d'un facteur 10' de façon stable et répétitive, est assuré par l'association des sphères intégrantes 25 et 26, dont le principe est maintenant décrit et de diaphragmes. Une sphère intégrante est une sphère creuse dont la paroi est tapissée d'un revêtement diffuseur (le grain de la diffusion doit s'accorder aux longueurs d'onde des photons à étudier). io Après un nombre suffisant de réflexions sur les parois, la radiation électromagnétique interne est complètement uniformisée, et son intensité est directement proportionnelle à celle du flux incident. De façon générale, on considère deux éléments de surface Al, 15 recevant le flux 4)1 et A2 recevant le flux 12. Le rapport des flux 1 1 / (1)2 est égal au rapport des surfaces Al / A2. La forme sphérique fait donc que les seuls paramètres qui entrent en compte sont les surfaces de la sphère et du port de sortie du flux. 20 Ici, par exemple, si 4)1 est le flux entrant dans la première sphère de surface S, le flux atteignant la première photodiode NIST à travers un diaphragme de surface s est fiel •s/S. 25 Les deux sphères utilisées pour cette mesure sont fabriquées par la société LabSphere. Elles sont identiques, avec un diamètre de 10,16 cm et elles présentent trois ports situés à 90 les uns des autres. 30 Le matériau réflecteur qui tapisse leur paroi interne est du 5 15 2907218 27 Spectraflect , optimisé pour l'utilisation dans le visible et l'ultraviolet proche. Entre 300 et 400 nm, sa réflectivité varie entre 0.94 et 0.98. Étant donné le grand nombre de réflexions auxquelles sont soumis les photons dans une sphère, il y aura une certaine atténuation. Mais il n'est pas nécessaire de connaître cette atténuation dans le lo cadre d'une des méthodes selon l'invention : il suffit de savoir qu'elle est constante. Le plus grand port est utilisé comme point d'entrée de la lumière, les deux autres pour les mesures. Le principe de base de la mesure de l'efficacité absolue consiste en deux comparaisons de deux flux lumineux avec une référence commune : la première photodiode. 20 La première comparaison est entre la première photodiode diaphragmée et une zone prédéterminée de la photocathode du photomultiplicateur. La deuxième comparaison est entre la même première photodiode 25 équipée du même diaphragme et la même zone prédéterminée appliquée à la seconde photodiode. La calibration absolue d'une photodiode NIST est indépendante de la surface de la zone éclairée 2907218 28 La photodiode a un bruit de fond de l'ordre de 2 pA. Pour que la mesure soit précise, il faut rester constamment à 2 nA au moins, c'est-à-dire que la photodiode doit recevoir de l'ordre de 2,6.1010 photons par seconde. Du côté du photomultiplicateur, on estime s que les spectres de photoélectrons uniques sont propres (c'est à dire qu'ils comportent moins de 1% de deux photoélectrons ou plus ) quand on a au moins un photoélectron pour 50 pulses comme c'est le cas figure 9. io À la fréquence de 100 kHz, cela correspond à 104 photons par seconde. II faut donc que le montage soit capable de diviser le flux lumineux d'un facteur de 2,6.106 , ce que, comme le montre la formule du 15 rapport des flux, est impossible avec une seule sphère : il faudrait un rayon de diaphragme de 3.10"4 cm ! Ajouter une seconde sphère permet d'ajouter un diaphragme. 20 On considère pour le moment que les diaphragmes entre les sphères et devant le photomultiplicateur sont identiques. Avec ces hypothèses, on trouve que les deux diaphragmes doivent avoir un rayon de 1 mm. Le diaphragme entre les deux sphères est repéré par la référence 30 sur les figures 3 et 4. 25 À la mesure, il a été observé que le rapport "0"/"1" était largement I0 25 2907218 29 supérieur à 50, et que l'on perdait donc du temps à faire les mesures. En remplaçant le second diaphragme de 1 mm par un diaphragme 5 de 1.25 mm devant le photomultiplicateur, on a obtenu le bon rapport. Le diaphragme de 1,25 mm est repéré par la référence 31 sur les figures 3 et 4. On s'intéresse maintenant à la mesure du rapport des flux lumineux. Pour que la photodiode 29 soit suffisamment illuminée, c'est-à-dire 15 pour que la précision de lecture sur le flux qu'elle reçoit soit suffisante, la lumière envoyée dans la première sphère 25 doit être plus puissante. II n'est plus nécessaire d'envoyer de la lumière pulsée car les photodiodes intègrent les pulses. On dispose ainsi du maximum de lumière. 20 On utilise ici des LED (référence 32, figure 3) de 12 mW (ETG-3UV400-30), présentant un maximum d'émission à 400 nm, à la place de la LED de 377 nm, dont la puissance n'est que de 0.75 mW. Dix-neuf de ces LED sont connectées en parallèle les unes aux autres, formant ainsi une matrice, avec une résistance de 100 ohms en série sur chacune. 5 20 25 2907218 30 Cette matrice de LED est fixée sur une plaque d'aluminium 33 pour dissiper la chaleur et les maintenir les unes contre les autres. Elles remplissent un cercle de diamètre 25 mm. Compte tenu des résistances, la tension maximale applicable est de 4.9 V en continu. Le courant reçu par la photodiode 29 est lu à l'ampèremètre. i0 La calibration de la photodiode 29 permet de convertir les courants en puissances pour une longueur d'onde donnée, ici 400 nm. La puissance étant proportionnelle au nombre de photons, le rapport des puissances est bien égal au rapport des nombres de 15 photons reçus par chaque détecteur. Le rapport R des flux mesuré est le suivant : R = (2,42 +/- 0,07) x 106 L'erreur relative de 3.1% est due à ce que l'on utilise deux photodiodes précises chacune à 1.5%. On mesure maintenant l'efficacité absolue du photomultiplicateur : Pour mesurer l'efficacité absolue d'un  The invention relates to a method for determining the effectiveness of an optical apparatus.  In particular, the method according to the invention aims to determine, the efficiency of photomultipliers, more precisely than the methods currently used, to achieve more accurate measurements of the fluorescence of nitrogen in the air.  Detection of the fluorescence of nitrogen is currently the most reliable and accurate method for determining the energy of ultrahigh energy cosmic rays, provided its performance is known very accurately. .  The quantity of photons produced by an electron that has traveled a meter in the atmosphere is called yield.  Currently, the precision on the experimental determination of this quantity is only 15%.  At the origin of the invention, it has been sought to reduce this accuracy to less than 5%.  To measure the fluorescence of nitrogen, photomultipliers are used in particular.  A photomultiplier consists of a tube of particular constitution which converts photons which it detects into a current whose intensity is a function of the deposited power, itself proportional to the ratio between the number of photons and the length of the photon. wave of these photons.  In the context of the present invention, we are interested in a monochromatic light flux.  An exemplary photomultiplier tube embodiment is shown in FIG. 1.  It will be understood here that there are other embodiments of photomultiplier tubes, and that the invention is not limited to ls application on the photomultiplier shown in Figure 1.  It comprises, at a first end, an input window 1 for the photons, affixed to a photocathode 2.  Photocathode 2 has the function of producing, with a certain efficiency, a photoelectron each time it absorbs a photon.  The quantum efficiency of the photocathode is defined by the ratio of the number of photoelectrons emitted by the photocathode to the number of incident photons.  The photocathode 2 forms a first wall of a chamber 3 which collects the emitted photoelectrons, said chamber being delimited radially by the wall of the tube and, moreover, by a transverse wall 4 having a central opening 5.  The central opening 5 defines the inlet of an amplification channel 6, the walls of which are formed by dynodes 7 arranged in such a way as to form baffles, for focusing and guiding the electrons towards the outlet of the channel 6.  The function of the dynodes 7 is to successively amplify the quantity of electrons circulating in the amplification channel.  Whenever an incident electron hits a dynode, several electrons are emitted in response. The first dynode is struck by a photoelectron and emits several electrons in the direction of a second dynode, the second dynode is struck by several electrons and in turn emits a greater quantity of electrons, and so on. . .  This phenomenon is very fast: a few nanoseconds (ns).  At the output of the amplification channel 6, there is an anode 8 which the electrons strike.  For an electron extracted from the photocathode, an electric pulse (or pulse) of about 10 ns of width will be observed.  The anode 8 is connected to a voltage divider 9.  All the dynodes 7 are supplied with voltage by means of the voltage divider 9 itself powered by a high voltage source.  A signal at the anode 8 can only be detected from the electrons that strike it.  The G gain of a photomultiplier is defined as the ratio of the amount of electrons reaching the anode to that of the photoelectrons emitted by the photocathode.  In the context of the present invention, one is interested in photomultipliers operating at high gain.  High gain operation, or single photon mode, is the detection by a photomultiplier of individual photons in very small numbers: a large gain G must be imposed, that is, a very high voltage applied, so that a single photoelectron emitted by the photocathode produces on the anode a pulse composed of enough electrons to be detected by good quality electronics, above the noise of this electronics.  The detection efficiency of a single photon reaching the photocathode depends on the detection efficiency of the photomultiplier, i.e. its ability to transform the photon into a pulse of electrons of sufficient size to trigger a photomultiplier. signal (10 'electrons).  The current measured at the output of the photomultiplier is indeed pulsed because the photoelectrons are created discretely, and each photoelectron created will pulse on the anode.  It is these pulses that are counted.  To do this, and to be synchronous, the monochromatic light flux arriving on the photomultiplier must also be pulsed.  Knowing the number of photons sent on the photomultiplier, it is easy to deduce the absolute efficiency of the photomultiplier: it is sufficient to count the number of photoelectrons which triggered a discriminator (10 'electrons, corresponding to a pulse 10 ns wide at mid-height and 8 mV amplitude at 50 ohms.  5 Different types of sources known as absolutely calibrated can be used for this purpose (laser, lamps, LEDs).  We then have the power spectrum of the source.  Although the principle is very simple, the implementation is very delicate for two reasons: a) because of the fluctuating flow of the sources with the temperature or over time, b) more and more importantly, it is necessary to control imperatively the flux emitting surface, its solid angle and the flux itself because of the spatial non-homogeneity of illumination of the sources.  This non-homogeneity is difficult to assess.  In other words, the main problem lies in the numerical aperture of the source, because the precise solid angle in which it emits its photons is most often poorly determined.  Indeed, it is difficult to obtain a light source without a lobe, the lobes being the cause of poor quality of measurement if the solid angle is small in front of the total cone of light emission.  Current known solutions for determining the efficiency of photomultipliers operating at high gain, try to overcome the disadvantages associated with these calibrated light sources.  A first solution is described in the article by S. D.  Biller et al.  (Measurement of Photomultiplier Single Photon Counting Efficiency for the Sudbury Neutrino Observatory, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A432 (1999) 364-373).  It consists of a method of measuring the efficiency of a photomultiplier.  This method is illustrated in FIG.  A monochromatic light beam 10 is focused in an integrating sphere 11, the operation of which will be explained later.  The intensity of the light source is continuously monitored by a calibrated photodiode 12.  In the context of this method, the assembly consisting of the beam 15 10, the sphere 11 and the photodiode 12 is assimilated to a calibrated light source controlled temporally in intensity.  The sphere 11 has an outlet opening 13 for a light flow corresponding to the calibrated light source coming from the sphere, this opening 13 opening into a dark chamber 14 in which a photomultiplier 16 to be tested is placed.  Regularly during the measurement, a photodiode 15 is placed between the sphere 11 and the photomultiplier 16 to control the absolute value of the flux.  This method makes it impossible to accurately measure the efficiency of the photomultiplier because the intensity of the incident light can not be lowered sufficiently to be in single photoelectron mode (to obtain a gain of 10 electrons in the output of the photomultiplier. photomultiplier) while continuing to calibrate with the control photodiode.  In addition, the light flux at the exit of the sphere is not uniform, whereas the photocathode of the photomultiplier must be illuminated uniformly to measure its efficiency.  This method does not allow a precise comparison of the response of the photomultiplier 16 to that of the photodiode 15 and ~ o to deduce precisely the absolute efficiency of this photomultiplier.  In addition, the light flux received by the photomultiplier is not measured directly, but deduced from the measurement of the photodiode, which implies taking into account another uncertainty in the measurement of the current at the output of the incident light flux. solid angle unit on the photomultiplier.  Finally, the non-uniform nature of the light flux at the output of the sphere implies that the photodiode 15 is placed at the same precise distance from the sphere as the photomultiplier, which implies a high precision in the implementation of the method, which is not realized.  A second method is written in P.'s document.  Besson et al.  (Measurement of Photomultiplier Quantum Efficiency, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research, A344 (1994) 435-437).  This method consists in particular in implementing a series of filters and a lens upstream of the photomultiplier, in order to focus on the photocathode of the photomultiplier a calibrated light 2907218.  As indicated by the document, this method makes it possible to obtain results similar to those known, that is to say a precision on the photomultiplier efficiency of between 15 and 20%.  This illustrates the limits of so-called calibrated sources.  The present invention overcomes the aforementioned drawbacks.  It consists of a method for determining the efficiency of an optical apparatus for a chosen zone of photoelectric means that includes said apparatus, said photoelectric means being able to absorb photons and to emit photoelectrons, said method comprising the following steps: Sending an incident light beam into a first integrating sphere; and measuring the intensity of the light in the first integrating sphere by a first calibrated photodiode.  The method according to the invention is characterized by the following steps: - sending a first light flux coming out of the first integrating sphere into a second integrating sphere, - measuring the intensity of the light in said second integrating sphere by a second calibrated photodiode, contiguous to said second sphere, - replacement of said second photodiode calibrated by said optical apparatus of which said photoelectric means are contiguous to said second sphere in the same place as said second photodiode, - transmission of a second light flux coming from the second sphere to said selected zone of the photoelectric means of said optical apparatus, said zone having a predetermined surface and generating photoelectrons after absorption of the photons of the second light flux; observation of an electrical signal at the output of the optical apparatus proportional to the quantity of photoelectrons emitted, io - r adjusting the light intensity of the incident light beam so as to obtain a pulsed electric signal of constant height at the output of the optical apparatus, - measuring the frequency of said pulsed electric signal, - measuring a second intensity of the light in said first integrating sphere by said first calibrated photodiode, and determining the efficiency of the optical apparatus for said selected one of said photoelectric means, from said light intensities measurements in the first integrating sphere by said first calibrated photodiode, said measurement of said intensity in said second sphere by said second photodiode, and from said pulsed electrical signal measured at the output of the optical apparatus.  Since the problem is that it is impossible to use a calibrated light source, the solution is to compare under the same conditions the response of the optical apparatus to the response of a calibrated photodiode.  The gain of a calibrated photodiode being of the order of 0. 5 and that of 3o the optical apparatus of 107, the light sent in the device 2907218 i0 should be increased by about 106 between the two phases of the comparison.  Knowing by means of the second measurement (photodiode at the output 5 of the second sphere) the ratio of the number of photons coming out of the second sphere to the number of photons touching the first photodiode, it is easy, taking up the first measurement (optical apparatus output second sphere) to know how many photons have touched the photoelectric means, at the same time io that we count the number of photoelectrons emitted by these photoelectric means.  The ratio of the number of photoelectrons emitted by the photoelectric means to the number of incident photons is the absolute efficiency of the optical apparatus in the illuminated area.  Moreover, the method according to the invention makes it possible to determine the efficiency of the optical apparatus, for a chosen zone of the photoelectric means, in a more precise manner than that implemented in the prior art.  Indeed, the use of a single integrating sphere is not sufficient to attenuate the light intensity sufficiently, since the assembly of Biller et al.  (FIG. 2) does not make it possible to put the photodiode 15 at the same position as the photomultiplier 16.  For example, with a single sphere, the ratio of the detecting surfaces of two photodiodes of which one is 1 mm 2 (measurement photodiode) and the other is 100 mm 2 (control photodiode) is only 1 / 100, which is very far from the desired ratio of 10- to detect single photons.  It is considered that a single photoelectron is detected when at least one photoelectron is detected for every 50 emitted pulses: the output pulse of the optical apparatus could be the sum of 2 or more simultaneous photoelectrons.  The discriminator triggering 5 always at the same level, it will believe then have a single photoelectron.  This pollution is here less than 1%, ie smaller than the precision required on the efficiency. Also, when the electrical signal measured at the output of the optical apparatus is pulsed under the preceding conditions, it is considered that the pulsed flow arriving on the photoelectric means comprises either a photon or zero photon Instead of a sphere, they are two spheres which, contiguous, 15 allow on the one hand to attenuate the flow of a stable and measurable quantity order of the gain of the photodetector), and secondly to operate the photomultiplier and the photodiode simultaneously despite the difference of gains (10 'and 0. 5).  According to a first embodiment of the invention, the sending of the first light flux in the second integrating sphere is done through a first diaphragm having an opening whose diameter is chosen as a function of the amount of light that we want to let in the second sphere.  According to an alternative embodiment, the transmission of the second light flux to said chosen zone of the photoelectric means is carried out through a second diaphragm having an opening whose diameter is predetermined.  It is predetermined by being chosen according to a) the quantity of light that it is desired to let in the photoelectric means, b) the surface of the photoelectric means that it is desired to illuminate.  According to a second embodiment of the invention, the two spheres have an identical diameter of 10.16 cm, the first diaphragm has an opening whose diameter is 1 mm, and the diameter of the opening of the second diaphragm is 1.25 mm.  According to yet another alternative embodiment of the invention, the first integrating sphere has an additional opening whose diameter is substantially 9 mm on which is positioned the first calibrated photodiode which has a useful diameter of 10 mm to measure the intensity of light from the incident beam sent into the first sphere.  In the context of an advantageous embodiment, the photodiodes are photodiodes having a precision of absolute calibration of 1.5% to a sigma.  An accuracy of 1 sigma (a) is equivalent to a precision expressed in total width at half height divided by 2.35.  These photodiodes are, for example, NIST photodiodes (National Institute of Standards and Technology).  In the context of advantageous implementation of the methods according to the invention, provision is made to connect the photoelectric means of the optical apparatus to the ground if it is a photomultiplier.  In this way, the generation of micro-discharges at the level of the photoelectric means is avoided, these microdiscs being at the origin of the generation of electrons by the photoelectric means 2907218 13 without the latter being struck by a photon.  This increases the accuracy of the measurements made.  Knowing now the absolute efficiency of the optical apparatus for a selected area of the photoelectric means, it remains to determine the absolute efficiency of the entire optical apparatus.  The invention thus also aims at a method for determining the absolute efficiency of an optical apparatus, said method implementing the following steps: determining the absolute efficiency of an optical apparatus in a selected area of the photoelectric means having a Determined surface, by the implementation of the method as previously described, performing a mapping of the relative efficiency in each of the areas of the surface of the photoelectric means, determining the absolute efficiency of the optical apparatus from the relative efficiency of the photoelectric means and the absolute efficiency of the optical apparatus in an area of the photoelectric means.  Thus realized, the invention makes it possible to determine the absolute efficiency of an optical apparatus more precisely than the methods implemented in the prior art since it also takes into account any variations in effectiveness on the surface. photoelectric means.  Indeed, the effectiveness of the photomultiplier varies according to the point where the photons touch the photocathode which is not uniform in its thickness, for example, and also because the electrostatic funnel between the photocathode and the first dynode There is no consistent transmission efficiency.  In the context of an alternative embodiment of the invention, the step of performing the mapping comprises the steps of: defining a matrix of several zones on said photoelectric means, zone boundaries being identified by coordinates according to two axes defining the plane of said photoelectric means; sending a fourth light flux of wavelength determined in a first optical fiber associated with a mobile device along two axes, so as to scan the entire surface of the photoelectric means, said first optical fiber having a first end placed at a distance predetermined, of the surface of the photoelectric means, and a second end is opposite said light source, - measure the relative efficiency of said area by noting the result delivered at the output of the photomultiplier, - record said result, - and move said fiber on a neighboring area using the mobile device.  In order to compensate for the gain of 10 'of the optical apparatus, the first fiber may be associated with a light attenuator arranged to attenuate the light flux used to scan the surface of the photoelectric means 2907218 In this mode embodiment, the end of the optical fiber lying opposite an area of the matrix is placed substantially at 1 mm thereof.  In this way, the light spot formed by the light emerging from the optical fiber and arriving at the photoelectric means is small enough to illuminate only the area whose efficiency is desired to be known.  In addition, it is small enough that the difference in efficiency between two successive zones is smaller than the required measurement precision (1. 5%).  In the context of another embodiment, provision is made to use a second optical fiber associated with a photodiode for controlling the time drifts of the emission of the fourth stream.  In the context of this particular embodiment, it is advantageous to record and associate the time drift information provided by the photodiode in parallel with the efficiency measurement of the zone to take them into account in the calculation of the value. efficiency of the area.  Knowing then the relative efficiency of each zone of the photoelectric means and the absolute efficiency of one of the zones, as measured previously, one can deduce by rule of three the absolute efficiency of each zone.  It is then possible, by grouping the zones as it pleases, to calculate the average absolute efficiency of any surface inside the total surface of the photoelectric means.  The invention also relates to a device enabling the method for measuring the efficiency of the optical apparatus to be applied to an area of photoelectric means, this device comprising: a first integrating sphere for uniformizing and attenuating the incident light beam; and a first calibrated photodiode for measuring the intensity of light in said first sphere.  The device according to the invention is characterized by the fact that it comprises: a second integrating sphere whose interior communicates with the inside of the first sphere by a diaphragm whose opening has a determined diameter; photodiode for measuring the luminous intensity of the second integrating sphere through a diaphragm provided through the wall of the second sphere and whose opening is predetermined; - Positioning means attached to the second sphere, said positioning means being adapted to receive said second photodiode and said photoelectric means.  With the positioning means attached to the second sphere, it is ensured, according to the invention, that the second photodiode and the photoelectric means are well positioned at the same distance from the center of the second sphere when the second photodiode is replaced by the photoelectric means.  These positioning means therefore have the advantage of providing good accuracy in the positioning of the elements necessary for the implementation of the method according to the invention.  It will be understood that the embodiments of the invention set forth above are not exclusive and that a combination of these variants is possible.  A preferred embodiment of the methods and devices according to the invention will now be described with reference to the accompanying drawings, in which: FIG. 3 shows a device according to the invention seen in perspective at the time of a step of a According to the invention, FIG. 4 shows a device according to the invention seen in perspective at the time of a step which is different from that shown in FIG. 1; FIG. 5 schematically represents various elements implemented for the realization In a step of a method according to the invention, FIG. 6 is a diagram showing the means allowing the acquisition of single photoelectron spectra for realizing the absolute or relative efficiency measurement in the case of the mapping. a photomultiplier operating at high gain, FIG. 7 illustrates an example of topography of the relative efficiency obtained with a high gain photomultiplier, the topography being Normalized to the light power received by a photodiode, Figure 8 shows the same topography as Figure 7, but in three dimensions, and Figure 9 shows a single photoelectron spectrum obtained with a photomultiplier.  In the context of this example, only one application of the invention will be described to Photonis XP2020 photomultipliers.  It should be understood, however, that the invention does not apply solely to a photomultiplier, let alone to a single photomultiplier which has been described above.  The efficiency given by photomultiplier manufacturers is given for a type of photocathode and an area of its surface.  However, neither the exact position of the area that is tested on the photocathode nor its area is known.  Also, the efficiency given by the manufacturers does not take into account the size of the photocathode and the possible variations of efficiency on this surface, nor edge effects.  Trying to uniformly illuminate such surfaces can not achieve the desired accuracy because no light source emits light in a truly uniform manner.  It is therefore essential to make a point-by-point efficiency measurement on small and identical surfaces in order to draw a map of the relative efficiency of the photocathode.  This implies, of course, to put in conditions identical to those of experience, that is to say here at high gain.  A mapping of a photocathode 2 of a photomultiplier to be tested, which is shown in particular in FIG. 1, is then carried out.  To do this, the assembly shown in FIG. 5 is carried out.  The assembly is installed in a box 17 whose internal walls are painted in matt black.  In this box, a photomultiplier 18 is fixed to be calibrated in front of a precision XY 19 table.  A light-emitting diode 20 (LED) providing light to two identical optical fibers 21 and 22 is attached to this table 19.  The LED 20 emits in the wavelength required for the application requiring the determination of the absolute efficiency of the optical device (here, LED RLT370-10 of the company Roithner Lasertechnik 20 emitting in the near ultraviolet, with a peak at 377 nm).  In the aforementioned application, the fibers 21 and 22 are made of quartz sheathed in plastic.  They have a diameter of 200 m.  Their numerical aperture is 0. 22.  One of the two fibers stops about 1 mm from the photocathode, perpendicular to it.  The spot of light then has a diameter of about 1. 5 mm at the photocathode after passing 5 mm of silica from the window, which is less than the distance required for efficiency to vary by a few tenths of a percent.  The end of the other fiber is placed facing a NIST photodiode 23.  NIST calibration is not used because this measurement is relative.  The current received by the NIST is read by an ammeter.  Since the temperature of the LED can vary, it does not always send the same number of photons to the fibers.  These flux variations are overcome by normalizing the current measurements received by this NIST photodiode (Here, Ophir Optronics PD300-UV-SH) at the same time.  The approach taken to carry out the measurements is as follows: 1) Once the photomultiplier is placed facing the optical fiber, its gain is adjusted (single photoelectron model).  The photomultiplier is then left on for several hours to stabilize its gain and dark current (on average one night); 2).  The position of the center of the photocathode with the XY motion is sought from one end to the other of two perpendicular diameters; 3).  We realize the map to this gain.  2907218 21 It is necessary to decide the distance between two neighboring measurements, which we shall call the step of the measure.  It must be slightly larger than the size of the spot of light on the photocathode.  On the other hand, it must not be too large (greater than 5 mm): here, the efficiency on the photocathode varies by about 1% every 5 mm, due to the evaporation process and the shape. from the electrostatic "funnel" to the first dynode.  Finally, the chosen step is 3 mm.  Finally, it is necessary to pay attention to the orientation of the photomultiplier, because the dynodes do not have axial symmetry and the terrestrial magnetic field influences the trajectories of the electrons, thus the efficiency.  A position called "high" is therefore marked on the tube to be able to recover in the same conditions during subsequent measurements.  The tube being shielded by p-metal, the gain variation was measured by turning the photomultiplier about its axis and is about 2%.  Likewise, the orientation of the photomultiplier axis relative to the North is noted to be retained thereafter.  The method for determining the center of the photocathode will now be described.  The fiber is placed with the naked eye facing the central region of the photomultiplier.  Two successive readings are sufficient to find the position of the center of the photocathode with sufficient accuracy.  A first horizontal scan every 3 mm produces an efficiency profile.  The mapping of a photocathode is therefore a collection of profiles (horizontal or vertical) spaced 3 mm. The width at half height of the efficiency profile is equal to the diameter of the detection surface.  The abscissa of the middle of this curve is thus considered as the abscissa of the center of the photocathode.  At this position, a second vertical scan provides the ordinate of the center of the photocathode.  Setting the X-Y (relative) movement makes the center of the photocathode the position (0, 0).  The mapping of the photocathode is then determined as follows: In order to be in a single photoelectron situation, the light level is lowered by means of the current generator injected into the LED and the high voltage is compensated by increasing the voltage (hence the gain) of the photomultiplier.  This process is stopped when the single photoelectron spectrum is observed as shown in FIG.  Here, the chosen gain, of the order of 107, corresponds to a high voltage of 2325 V for the photomultiplier 18 tested. The electronic assembly for acquiring the spectrum of FIG. 9 is shown schematically in FIG.  If the coincidence between a generator 24 and the output of the discriminator placed between the "0" 37 and the "1" 38 passes only the signal noted A in the figure (coincidence not engaged), the ADC spectrum includes both peaks, "0" 37 and "1" 38.  If the coincidence is triggered, only the "true" events are selected and the spectrum contains only the "1 photoelectron" peak 38.  Since the light level has dropped considerably, as well as the transmission frequency (10 kHz), a temporal coincidence selects the events "1 photoelectron".  Coincidence occurs when the photomultiplier has produced a pulse that has triggered a discriminator while LED 20 is on.  We normalize with respect to the photodiode 23.  To do this, it is necessary momentarily to raise the frequency of the generator 24 to 1 MHz to increase the quantity of light received by the photodiode 23 and thus reduce its reading error.  The amount of light per pulse does not change.  The usefulness of such a control by a calibrated detector (photodiode 23 in this case) is proved when it is realized that the light of the LED 20 detected by the photodiode 23 has varied by about 10% during the mappings ( mapping takes about three hours).  In fact, every 5 minutes is checked how much LED 20 has varied, and variations in the order of 0 are observed. Since mapping is only a relative measure, the frequency of this control is sufficient.  FIGS. 7 and 8 show the relative responses of the photocathode of the photomultiplier tested after normalization to the response of the photodiode 23.  It will now be explained how, by comparing the fluxes measured by a photodiode and a photomultiplier (on a selected area of the photocathode), the relative efficiency values obtained by mapping the photocathode are rendered absolute.  Reference will be made to Figures 3 and 4.  The efficiency of the photomultiplier in one area of the photocathode 20 relative to another area is now known accurately ( <_ 0.5%). For the characterization of the photomultiplier to be complete, it is necessary to transform this relative efficiency into absolute efficiency, zone 25 per zone. For this, the absolute efficiency of one of the zones (for example the central) is measured and, by rule of three, the relative map is transformed into an absolute map. The absolute efficiency, at the gain of the single photoelectron, is the ratio of the number of photoelectrons measured to the number of photons received by the photocathode. As seen above, to measure the absolute efficiency, one can either use a calibrated source or compare the measurement with a calibrated detector. The first solution assumes that the source emits a known and stable amount of photons so that this number can be used in the calculation of the efficiency. This method is not applicable to a precise measurement at better than 10%, essentially because of the lobes as indicated above. It is therefore now necessary to implement the method according to the invention for: 20 - comparing the number of photons emitted towards the photomultiplier with the number of photons actually detected, - carrying out this comparison simultaneously in order to completely get out of the variations flux, -compensate the incompatibility of the gain of the photodiodes (of the order of 0.5) vis-à-vis that of photomultipliers (of the order of 107). The simultaneous operation of a photodiode and a photomultiplier, that is to say the division of the luminous flux by a factor of 10 'in a stable and repetitive manner, is ensured by the association of the integrating spheres 25. and 26, whose principle is now described and diaphragms. An integrating sphere is a hollow sphere whose wall is lined with a diffusion coating (the grain of the diffusion must agree with the wavelengths of the photons to be studied). After a sufficient number of reflections on the walls, the internal electromagnetic radiation is completely uniform, and its intensity is directly proportional to that of the incident flux. In general, two surface elements A1, 15 receiving flux 4) 1 and A2 receiving flux 12 are considered. The ratio of flows 1 1 / (1) 2 is equal to the ratio of Al / A2 surfaces. The spherical shape therefore makes the only parameters that take into account are the surfaces of the sphere and the output port of the stream. Here, for example, if 4) 1 is the flux entering the first surface sphere S, the flux reaching the first NIST photodiode through a surface diaphragm s is fiel • s / S. The two spheres used for this measurement are manufactured by the company LabSphere. They are identical, with a diameter of 10.16 cm and they have three ports located at 90 from each other. The reflective material lining their inner wall is Spectraflect, optimized for use in the visible and near ultraviolet. Between 300 and 400 nm, its reflectivity varies between 0.94 and 0.98. Given the large number of reflections to which photons in a sphere are subjected, there will be some attenuation. But it is not necessary to know this attenuation within the framework of one of the methods according to the invention: it suffices to know that it is constant. The largest port is used as the entry point of light, the other two for measurements. The basic principle of absolute efficiency measurement consists of two comparisons of two luminous fluxes with a common reference: the first photodiode. The first comparison is between the first diaphragm photodiode and a predetermined area of the photocathode of the photomultiplier. The second comparison is between the same first photodiode 25 equipped with the same diaphragm and the same predetermined zone applied to the second photodiode. The absolute calibration of a NIST photodiode is independent of the surface of the illuminated zone. The photodiode has a background noise of the order of 2 μA. For the measurement to be accurate, it is necessary to remain constantly at 2 nA at least, that is to say that the photodiode must receive of the order of 2.6.1010 photons per second. On the photomultiplier side, it is estimated that the unique photoelectron spectra are clean (that is, they contain less than 1% of two or more photoelectrons) when there is at least one photoelectron per 50 pulses as it is the case figure 9. At the frequency of 100 kHz, this corresponds to 104 photons per second. It is therefore necessary that the assembly be capable of dividing the luminous flux by a factor of 2.6 × 10 6, which, as shown by the flow ratio formula, is impossible with a single sphere: it would require a diaphragm radius of 3.10 "4 cm! Adding a second sphere makes it possible to add a diaphragm. It is considered for the moment that the diaphragms between the spheres and in front of the photomultiplier are identical. With these hypotheses, it is found that the two diaphragms must have a radius of The diaphragm between the two spheres is marked 30 in FIGS. 3 and 4. To the extent, it has been observed that the ratio "0" / "1" was largely greater than 50. and that therefore time was lost in making the measurements, by replacing the second diaphragm of 1 mm by a diaphragm of 1.25 mm in front of the photomultiplier, the right ratio was obtained.The diaphragm of 1.25 mm was found 31 in FIGS. 3 and 4. is now interested in measuring the ratio of luminous flux. In order for the photodiode 29 to be sufficiently illuminated, i.e., in order for the reading accuracy on the flux it receives to be sufficient, the light sent into the first sphere 25 must be more powerful. It is no longer necessary to send pulsed light because the photodiodes integrate the pulses. This provides the maximum of light. Here LEDs (reference 32, FIG. 3) of 12 mW (ETG-3UV400-30), having a maximum emission at 400 nm, are used instead of the 377 nm LED whose power is not than 0.75 mW. Nineteen of these LEDs are connected in parallel to each other, forming a matrix, with a 100 ohm resistor in series on each. This LED array is attached to an aluminum plate 33 to dissipate the heat and hold them against each other. They fill a circle with a diameter of 25 mm. Given the resistances, the maximum voltage applicable is 4.9 V continuously. The current received by the photodiode 29 is read at the ammeter. The calibration of the photodiode 29 makes it possible to convert the currents into powers for a given wavelength, here 400 nm. The power being proportional to the number of photons, the ratio of the powers is equal to the ratio of the numbers of photons received by each detector. The measured flux ratio R is as follows: R = (2.42 +/- 0.07) × 10 6 The relative error of 3.1% is due to the fact that two precise photodiodes each are used at 1.5%. The absolute efficiency of the photomultiplier is now measured: To measure the absolute efficiency of a

photomultiplicateur en une zone de la photocathode, il suffit de remplacer la photodiode 27 de la seconde sphère 26 par le photomultiplicateur, en conservant le 2907218 31 diaphragme de 1.25 mm (figure 4). Deux précautions essentielles doivent être prises avant d'entamer les mesures : 5 a) Comme le flux lumineux qui sort de la sphère n'est pas mesuré en tant que tel (surtout sa forme), la surface détectrice (photocathode du photomultiplicateur) doit être exactement à la même distance du centre de la sphère que l'était celle de la 10 photodiode et avoir la même surface. La pièce qui permet la fixation de l'un ou l'autre de ces détecteurs sur la sphère a été conçue dans ce but. A l'arrière, le photomultiplicateur est maintenu en butée contre la sphère par des ressorts. De même, la photodiode est maintenue en butée contre la sphère par des vis.  photomultiplier in one area of the photocathode, simply replace the photodiode 27 of the second sphere 26 by the photomultiplier, retaining the diaphragm of 1.25 mm (Figure 4). Two essential precautions must be taken before starting the measurements: a) As the luminous flux coming out of the sphere is not measured as such (especially its shape), the detector surface (photocathode of the photomultiplier) must be exactly the same distance from the center of the sphere as was the photodiode and have the same surface. The part that allows the attachment of one or other of these detectors on the sphere has been designed for this purpose. At the rear, the photomultiplier is held in abutment against the sphere by springs. Similarly, the photodiode is held in abutment against the sphere by screws.

15 Le maintien des deux détecteurs à la même distance, et le fait de conserver le même diaphragme, permet aussi de s'assurer que la distribution spatiale de la lumière est bien identique pour les deux mesures. 20 b) La structure interne du photomultiplicateur de cette expérience n'est pas symétrique. De plus, le champ magnétique terrestre a une influence sur les efficacités de collection, en modifiant la trajectoire des électrons. En tournant le photomultiplicateur, on observe une 25 variation d'environ de 2 %. Néanmoins, l'orientation qui avait été choisie pendant la cartographie est conservée pour la mesure du rendement absolu, aussi bien en azimutal le long de leur axe, que par rapport au Nord.Maintaining the two detectors at the same distance, and keeping the same diaphragm, also makes it possible to ensure that the spatial distribution of the light is identical for both measurements. B) The internal structure of the photomultiplier of this experiment is not symmetrical. In addition, the Earth's magnetic field has an influence on the collection efficiencies, modifying the trajectory of the electrons. By turning the photomultiplier, a variation of about 2% is observed. Nevertheless, the orientation that was chosen during the mapping is retained for the measurement of the absolute yield, both in azimuth along their axis, and in relation to the North.

30 La lumière requise est moindre pour la mesure proprement dite : la 2907218 32 matrice de LED 32 de 12 mW est remplacée par une seule LED 35 de 0.75 mW (maximum à 377 nm). La LED 35 est disposée dans l'ouverture 36 de la même manière 5 que pour la matrice de LED 32 exposée ci-avant. La LED 35 est mise en série avec une résistance de 43 ohms et envoie de la lumière pulsée à la fréquence de 100 kHz. to Le flux reçu par la photodiode de marque UDT 29 est contrôlé en temps réel en connectant la sortie analogique de l'ampèremètre sur un Convertisseur Analogue Digital (ADC) CAMAC 3510 (11 bits). L'acquisition de données LabVIEW permet de s'assurer de la stabilité de la LED 35 pendant la mesure et d'éliminer les relevés 15 au cours desquels la lumière émise a beaucoup varié. Il a alors été constaté que l'efficacité mesurée variait en fonction de la quantité de lumière envoyée par la LED 35, surtout si on change la fréquence. Le bruit de fond venant de la photocathode du photomultiplicateur était très variable et à un niveau anormalement élevé : jusqu'à plusieurs milliers de coups par seconde.The required light is less for the measurement itself: the 12 mW LED array 32 is replaced by a single LED of 0.75 mW (maximum at 377 nm). The LED 35 is disposed in the aperture 36 in the same manner as for the LED array 32 discussed above. The LED 35 is in series with a 43 ohm resistor and sends pulsed light at the frequency of 100 kHz. The flux received by the UDT 29 photodiode is monitored in real time by connecting the analog output of the ammeter to a CAMAC 3510 Analogue Digital Converter (ADC) (11 bits). LabVIEW data acquisition ensures the stability of the LED 35 during measurement and eliminates readings where the light emitted has varied widely. It was then found that the measured efficiency varied according to the amount of light sent by the LED 35, especially if the frequency is changed. The background noise from the photocathode of the photomultiplier was very variable and at an abnormally high level: up to several thousand shots per second.

25 II a ainsi été compris que la polarité négative du diviseur de tension n'était pas adaptée aux mesures à faible niveau de lumière : elle met la photocathode à la haute tension.It was thus understood that the negative polarity of the voltage divider was not suitable for low light level measurements: it sets the photocathode at high voltage.

20 Des microdécharges se produisent alors entre la photocathode et la 2907218 33 pièce de plastique, connectée à la masse, qui le maintient sur la sphère à travers la fenêtre de silice. Ces microdécharges provoquent des augmentations brutales et 5 incontrôlables du taux de comptage. En revanche, dès que la photocathode fut mise à la masse en utilisant un diviseur de tension positif, ces décharges disparurent. Naturellement, la division de tension elle-même, c'est-à-dire les io tensions appliquées entre chaque dynode, est restée identique à ce qu'elle était en polarité négative. Le bruit de fond du photomultiplicateur a considérablement diminué : il est passé d'environ 300 coups/seconde à environ 30 15 coups/seconde. Débarrassées de ce bruit de fond anormal, les mesures sont stables.Micro-discharges then occur between the photocathode and the plastic piece, connected to ground, which holds it on the sphere through the silica window. These microdiscs cause sudden and uncontrollable increases in the count rate. On the other hand, as soon as the photocathode was grounded using a positive voltage divider, these discharges disappeared. Naturally, the voltage division itself, i.e. the voltages applied between each dynode, remained the same as it was in negative polarity. The background noise of the photomultiplier has decreased considerably: it has gone from about 300 shots / second to about 30 shots / second. Removed from this abnormal background noise, the measurements are stable.

20 Elles ne varient plus ni avec la quantité de lumière, ni avec la fréquence d'émission de la LED 35. La mesure de l'efficacité absolue du photomultiplicateur en un point ou en une zone choisie de la photocathode consiste à compter le 25 nombre de coïncidences temporelles entre les pulses de sortie du discriminateur placé derrière le photomultiplicateur et ceux du générateur basse fréquence alimentant les LED pendant une durée suffisante (100 s) à 100 kHz.They no longer vary with either the amount of light or the emission frequency of the LED 35. The measurement of the absolute efficiency of the photomultiplier at a selected point or zone of the photocathode is to count the number temporal coincidences between the output pulses of the discriminator placed behind the photomultiplier and those of the low frequency generator supplying the LEDs for a sufficient duration (100 s) at 100 kHz.

10 15 2907218 34 Dans le même temps, le signal analogique envoyé par la photodiode 29 est enregistré, de façon à relever sa réponse et sa dispersion pendant la durée du relevé.At the same time, the analog signal sent by the photodiode 29 is recorded, so as to record its response and dispersion during the duration of the survey.

5 La calibration de la photodiode permet de calculer le nombre de photons par seconde correspondants. L'efficacité absolue est le rapport entre le nombre de photoélectrons et le nombre de photons pendant la même durée: Nc RhcaUDT s ,où At ÂIUDT Nc est le nombre de coïncidences entre le générateur basse fréquence et la sortie du discriminateur At est la durée de la mesure - R est le rapport des flux mesuré dans la partie précédente - h et c sont les constantes de Planck et la vitesse de la lumière est la longueur d'onde 20 auDT est le facteur de conversion de la photodiode 29 IUDT est le courant lu sur l'ampèremètre de la photodiode 29. Comme la photodiode 29 a été utilisée à la fois dans la calibration 25 et la mesure, son erreur s'annule. Il a été déterminé que l'erreur relative sur la valeur de l'efficacité absolue était de 1.7%.The calibration of the photodiode makes it possible to calculate the corresponding number of photons per second. The absolute efficiency is the ratio between the number of photoelectrons and the number of photons for the same duration: Nc RhcaUDT s, where At AITUDT Nc is the number of coincidences between the low frequency generator and the output of the discriminator At is the duration of the measure - R is the flux ratio measured in the previous part - h and c are the Planck constants and the speed of light is the wavelength 20 auDT is the conversion factor of the photodiode 29 IUDT is the current When the photodiode 29 has been used both in the calibration 25 and the measurement, its error is canceled out. It was determined that the relative error on the value of the absolute efficiency was 1.7%.

2907218 L'efficacité de deux photomultiplicateurs XP2020Q de Photonis a ainsi été mesurée à 377 nm et dans une zone de 3 mm au centre. Les valeurs trouvées sont, pour le premier : (18.9 0.3)% et, pour 5 le second : (20.0 0.3)% On constate que ces deux valeurs diffèrent de 6%, soit plus de trois fois la précision permise par l'invention. Le constructeur donne l'efficacité absolue à 15%. Avec 15% de précision, on englobe les io efficacités des deux photomultiplicateurs. Avec 1.7%, on les différencie.The efficiency of two photonis XP2020Q photomultipliers was measured at 377 nm and in a 3 mm area in the center. The values found are, for the first: (18.9 0.3)% and for the second: (20.0 0.3)% It is found that these two values differ by 6%, more than three times the precision allowed by the invention. The manufacturer gives the absolute efficiency at 15%. With 15% accuracy, the efficiencies of the two photomultipliers are included. With 1.7%, we differentiate them.

Claims (5)

REVENDICATIONS 1 û Méthode pour déterminer l'efficacité d'un appareil optique pour une zone choisie de moyens photoélectriques que comporte ledit appareil, lesdits moyens photoélectriques étant aptes à absorber des photons et à émettre des photoélectrons, ladite méthode comportant les étapes suivantes : - envoi d'un faisceau de lumière incident dans une première sphère intégrante, io - mesure de l'intensité de la lumière dans la première sphère intégrante par une première photodiode calibrée, caractérisée en ce qu'elle comporte les étapes suivantes : - envoi d'un premier flux de lumière sortant de la première sphère intégrante dans une seconde sphère intégrante, 15 - mesure de l'intensité de la lumière dans ladite seconde sphère intégrante par une seconde photodiode calibrée, accolée à ladite seconde sphère, - remplacement de ladite seconde photodiode calibrée par ledit appareil optique dont lesdits moyens photoélectriques sont accolés 20 à ladite seconde sphère au même endroit que ladite seconde photodiode, - transmission d'un second flux de lumière issue de la seconde sphère à ladite zone choisie des moyens photoélectriques dudit appareil optique, ladite zone présentant une surface prédéterminée 25 et générant des photoélectrons après absorption des photons du second flux de lumière, -observation d'un signal électrique en sortie de l'appareil optique proportionnel à la quantité de photoélectrons émis, 2907218 37 - réglage de l'intensité lumineuse du faisceau de lumière incident de sorte à obtenir un signal électrique pulsé de hauteur constante en sortie de l'appareil optique, - mesure de la fréquence dudit signal électrique pulsé, 5 - mesure d'une seconde intensité de la lumière dans ladite première sphère intégrante par ladite première photodiode calibrée, - et détermination de l'efficacité de l'appareil optique pour ladite zone choisie desdits moyens photoélectriques, à partir desdites mesures d'intensités de la lumière dans la première sphère io intégrante par ladite première photodiode calibrée, de ladite mesure de ladite intensité dans ladite seconde sphère par ladite seconde photodiode, et à partir dudit signal électrique pulsé mesuré en sortie de l'appareil optique. 15  1 - Method for determining the efficiency of an optical apparatus for a chosen zone of photoelectric means included in said apparatus, said photoelectric means being able to absorb photons and to emit photoelectrons, said method comprising the following steps: a beam of incident light in a first integrating sphere, measuring the intensity of the light in the first integrating sphere by a first calibrated photodiode, characterized in that it comprises the following steps: sending a first light flux exiting the first integrating sphere in a second integrating sphere, measuring the intensity of the light in said second integrating sphere by a second calibrated photodiode, contiguous to said second sphere, replacing said second calibrated photodiode with said optical apparatus of which said photoelectric means are contiguous with said second sphere at the same location as said second photodiode, - transmission of a second light flux from the second sphere to said selected area of the photoelectric means of said optical apparatus, said area having a predetermined surface 25 and generating photoelectrons after absorption of the photons of the second light flux, -observation of an electrical signal at the output of the optical apparatus proportional to the quantity of photoelectrons emitted, - adjustment of the light intensity of the incident light beam so as to obtain a pulsed electric signal of constant height at the output of the optical apparatus, - measurement of the frequency of said pulsed electrical signal, 5 - measurement of a second intensity of the light in said first integrating sphere by said first calibrated photodiode, - and determination of the efficiency of the the optical apparatus for said selected area of said photoelectric means, from said measurements of intensities of light in the first sphere integral by said first calibrated photodiode, said measurement of said intensity in said second sphere by said second photodiode, and from said pulsed electrical signal measured at the output of the optical apparatus. 15 2 - Méthode selon la revendication 1, caractérisée en ce que l'envoi du premier flux de lumière dans la seconde sphère intégrante se fait au travers d'un premier diaphragme.  2 - Method according to claim 1, characterized in that the sending of the first light flux in the second integrating sphere is through a first diaphragm. 3 - Méthode selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes, caractérisée en ce que la transmission du second flux de lumière à ladite zone choisie des moyens photoélectriques est réalisée au travers d'un second diaphragme  3 - Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the transmission of the second light flux to said selected zone of the photoelectric means is carried out through a second diaphragm 4 - Méthode selon la revendication 3, caractérisée en ce les deux 25 sphères présentent un diamètre identique de 10,16 cm, le premier diaphragme présente une ouverture dont le diamètre est de 1 mm, et le diamètre de l'ouverture du second diaphragme est de 1,25 mm. 2907218 38 5 û Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la première sphère intégrante présente une ouverture dont le diamètre est sensiblement de 9 mm sur laquelle est positionnée la première photodiode. 6 û Méthode selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les photodiodes présentent une précision de calibration absolue de 1,5 %. io 7 û Méthode selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens photoélectriques de l'appareil optique sont reliés à la masse. 8 - Méthode pour déterminer l'efficacité absolue d'un appareil 15 optique, ladite méthode mettant en oeuvre les étapes suivantes : détermination de l'efficacité absolue d'un appareil optique en une zone choisie des moyens photoélectriques présentant une surface déterminée, par la mise en oeuvre de la méthode 20 selon l'une quelconque des revendications précédentes, réalisation d'une cartographie de l'efficacité relative en chacune des zones de la surface des moyens photoélectriques, détermination de l'efficacité absolue de l'appareil optique à 25 partir de l'efficacité relative des moyens photoélectriques et de l'efficacité absolue de l'appareil optique en une zone des moyens photoélectriques.  4 - Method according to claim 3, characterized in that the two spheres have an identical diameter of 10.16 cm, the first diaphragm has an opening whose diameter is 1 mm, and the diameter of the opening of the second diaphragm is 1.25 mm. A method according to any one of the preceding claims, characterized in that the first integrating sphere has an opening whose diameter is substantially 9 mm on which is positioned the first photodiode. 6 - Method according to one of the preceding claims, characterized in that the photodiodes have an absolute calibration accuracy of 1.5%. 7. Method according to any one of the preceding claims, characterized in that the photoelectric means of the optical apparatus are connected to ground. 8 - Method for determining the absolute efficiency of an optical apparatus, said method implementing the following steps: determining the absolute efficiency of an optical apparatus in a selected area of the photoelectric means having a determined surface, by the implementation of the method 20 according to any one of the preceding claims, performing a mapping of the relative efficiency in each of the areas of the surface of the photoelectric means, determining the absolute efficiency of the optical apparatus at 25 from the relative efficiency of the photoelectric means and the absolute efficiency of the optical apparatus in a zone of the photoelectric means. 5 2907218 39 9 û Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce que l'étape de réalisation de la cartographie comprend des étapes consistant à :A method according to claim 8, characterized in that the step of performing the mapping comprises the steps of: 5 - définir une matrice de plusieurs zones sur lesdits moyens photoélectriques, des limites de zone étant repérées par des coordonnées suivant deux axes définissant le plan desdits moyens photoélectriques ; -envoyer un quatrième flux de lumière de longueur d'onde io déterminée dans une première fibre optique associée à un appareil mobile suivant deux axes, de sorte à scanner toute la surface des moyens photoélectriques, ladite première fibre optique présentant une première extrémité placée à une distance prédéterminée de la surface des moyens photoélectriques, et une seconde extrémité se 15 trouve en regard de ladite source lumineuse, -mesurer l'efficacité relative de ladite zone en relevant le résultat délivré en sortie du photomultiplicateur, - enregistrer ledit résultat, -et déplacer ladite fibre sur une zone voisine au moyen de 20 l'appareil mobile. û Méthode selon la revendication 9, dans laquelle la première fibre est associée à un atténuateur de lumière agencé de sorte à atténuer le flux de lumière utilisé pour scanner la surface des 25 moyens photoélectriques. 11 û Méthode selon la revendication 9 ou 10, caractérisée en ce que la distance prédéterminée entre l'extrémité de la fibre optique et la zone de la matrice est sensiblement de 1 mm. 30 2907218 40 12 û Méthode selon l'une quelconque des revendication 9 à 11, caractérisé en ce que l'on utilise une seconde fibre optique associé à une photodiode de contrôle des dérives temporelles de l'émission du quatrième flux de lumière. 13 û Méthode selon la revendication 12, caractérisée en ce que l'on enregistre lesdites informations de dérives temporelles fournies par la photodiode de contrôle et on les associe à la mesure d'efficacité de la zone. 14 û Dispositif pour déterminer l'efficacité absolue d'un appareil optique pour une zone choisie de moyens photoélectriques qu'il comporte, ledit dispositif comprenant : une première sphère intégrante pour uniformiser et atténuer le faisceau de lumière incident, - et une première photodiode calibrée de mesure de l'intensité de lumière dans ladite première sphère, caractérisé en ce qu'il comporte en outre: - une seconde sphère intégrante dont l'intérieur communique avec 20 l'intérieur de la première sphère par un diaphragme dont l'ouverture présente un diamètre déterminé, - une seconde photodiode de mesure de l'intensité lumineuse de la seconde sphère intégrante au travers un diaphragme prévu au travers la paroi de la seconde sphère et dont l'ouverture est 25 prédéterminée ; - des moyens de positionnement fixés à ladite seconde sphère, les moyens de positionnement étant aptes à recevoir la deuxième photodiode et lesdits moyens photoélectriques. 5 i0 30  Defining a matrix of several zones on said photoelectric means, zone boundaries being marked by coordinates along two axes defining the plane of said photoelectric means; sending a fourth light flux of wavelength determined in a first optical fiber associated with a mobile device along two axes, so as to scan the entire surface of the photoelectric means, said first optical fiber having a first end placed at a predetermined distance from the surface of the photoelectric means, and a second end is opposite said light source, -measuring the relative efficiency of said area by noting the result delivered at the output of the photomultiplier, - record said result, -and move said fiber on a neighboring area by means of the mobile apparatus. The method of claim 9, wherein the first fiber is associated with a light attenuator arranged to attenuate the light flux used to scan the surface of the photoelectric means. 11 - Method according to claim 9 or 10, characterized in that the predetermined distance between the end of the optical fiber and the area of the matrix is substantially 1 mm. Method according to any one of Claims 9 to 11, characterized in that a second optical fiber associated with a photodiode for controlling the temporal drifts of the emission of the fourth light flux is used. 13. Method according to claim 12, characterized in that said time drift information provided by the control photodiode is recorded and is associated with the efficiency measurement of the zone. Apparatus for determining the absolute efficiency of an optical apparatus for a selected area of photoelectric means therein, said apparatus comprising: a first integrating sphere for uniformizing and attenuating the incident light beam; and a first calibrated photodiode measuring the intensity of light in said first sphere, characterized in that it further comprises: a second integrating sphere whose interior communicates with the interior of the first sphere by a diaphragm whose opening is a determined diameter; a second photodiode for measuring the luminous intensity of the second integrating sphere through a diaphragm provided through the wall of the second sphere and whose opening is predetermined; positioning means fixed to said second sphere, the positioning means being able to receive the second photodiode and said photoelectric means. 5 i0 30