BE1000539A5

BE1000539A5 - Galette de microcanaux a frequence superieure.

Info

Publication number: BE1000539A5
Application number: BE8701113A
Authority: BE
Original assignee: Galileo Electro Optics Corp
Priority date: 1986-10-01
Filing date: 1987-10-01
Publication date: 1989-01-24
Also published as: NL8701695A; FR2609211B1; IT8767753A0; GB2197120A; JPS6396861A; FR2604825A1; GB2197120B; FR2609211A1; DE3733101A1; GB8722922D0; IT1211283B; US4714861A

Abstract

L'invention se rapporte à une galette de microcanaux qui est caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs mosaiques, une première mosaique dans une direction d'amplification des électrons à partir d'une seconde mosaique comportant une résistance de zone superficielle inférieure à celle de la première mosaique, le produit de la conductivité et de l'épaisseur des mosaiques étant le meme pour la première et la seconde mosaique.

Description

GALETTE DE MICROCANAUX A FREQUENCE SUPERIEURE.
La presente invention concerne des galettes de microcanaux et, en particulier, des dispositifs de ce
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genre a meine d'offrir une meilleure fréquence de fr6quence de fonctionnement.

Les galettes de microcanaux sont connues depuis longtemps ; les premiers brevets étaient le brevet des Etats-Unis d'Amerique de Goodrich et collaborateurs, n@ 3 128 408 intitulé "Electron Multiplier", accorde le 7 avril 1964 et le brevet des Etats-Unis d'Amérique de Goodrich et collaborateurs n* 3 341 730 intitulé "Electron Multiplier with Multiplying Path Wall Means Having a Reduced Reductible Metal Compound Constituent", accordé le 12 septembre 1967.

Une paire de galettes de microcanaux disposes en chevron a fait l'objet d'un brevet des Etats-Unis d'Amérique de Goodrich n. 3 374 380 intitulé "Apparatus for the Suppression of Ion Feedback in Electron Multipliers", accorde le 19 mars 1968.

Dans des galettes de microcanaux typiques connues, le temps de recouvrement (en raison de la lenteur du déplacement des électrons dans des parois de canaux pour remplacer ceux qui ont été précédemment émis par les parois) est, en general, de plusieurs millisecondes, Ceci a limité la fréquence d'utilisation du dispositif (qualifiée ci-après de "fréquence") à une valeur de l'ordre de 200 Hz.

Une galette de microcanaux & une seule section (total de deux electrodes) présentant une moindre résistance dans la matière de zone de surface de canal d'extrémité amplifiée a été suggérée dans les réalisations connues.

On a découvert que le temps de recouvrement peut être considérablement raccourci dans les galettes

de microcanaux, jusqu'à des fréquences supérieures à 100 kHz.

Suivant un aspect de l'invention, il est prévu une galette de microcanaux pourvue. de plusieurs sections, la résistance de zone de surface de paroi étant inférieure dans l'une quelconque de ces zones, dans une direction d'amplification des électrons, à celle d'une autre zone de ce genre et chaque section étant pourvue d'électrodes.

Suivant un autre aspect de l'invention, il est
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prévu un circuit qui empêche tout emballement thermique re p et rend possible une temperature de fonctionnement superieure réglée.

Dans des formes d'exécution préférées, deux sections en contact sont disposées en chevron et comportent une electrode commune entre elles, chaque section étant activée par une alimentation électrique de courant constant, des résistances dans les sections étant régies par des moyens de refroidissement qui sont, A leur tour, commandés par un comparateur de tension et les sections sont fabriquées en un verre résistant aux hautes températures.

On décrira ci-après la structure et le fonctionnement d'une forme d'exécution préférée.

Dans les dessins annexes : la Fig. 1 est une vue en élévation de côté de la forme d'execution préférée : la Fig. 2 est une vue en coupe, quelque peu schématique, suivant la ligne 2-2 de la Fig. 1 ; la Fig. 3 est une vue correspondante d'un des
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canaux de chaque section de la galette de microcanaux de la Fig. 2 ; la Fig. 4 est une vue, A plus grande échelle, d'une section, montrant le champ; la Fig. 5 illustre une forme d'execution

modifiée comportant trois sections, et la Fig. 6 est une vue schématique du système de commande.

Les Fig. 1 et 2 illustrent une galette de microcanaux à deux sections 20 (dont le détail n'est représenté que dans le coin supérieur gauche) comportant une mosaique d'entree 22 et une mosaique de sortie 24 comprenant chacune un grand nombre d'éléments 4 canaux 23, 25 présentant des diamètres intérieurs de canaux et des entraxes de canaux identiques. Le diamètre intérieur des canaux 31,33 dans les elements a canaux 23,25 des mosalques 22,24 est de 25 microns.
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Le verre utilise pour fabriquer les mosaïques 22, 24 presente la composition suivante : % en poids Si02 34, 8 Al203 0, 2 Rb20 3, 5 Cs20 2, 4 PbO 54, 9
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BaO 4, 0 AsO 0, 2 Ce verre permet un fonctionnement continu à 125 C. Des résistivités différentes sont réalisées d'une manière bien connue, par des traitements différents de ce même verre.

De l'énergie est appliquée par l'intermediaire du circuit décrit ci-après et comprenant des lignes 28, 30 et 32 pour fournir un potentiel croissant à la
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mosalque 22 et à la mosatque 24. La mosaique 22 com- porte des revêtements conducteurs 36 et 38 sur ses faces d'entrée et de sortie respectivement et la mosaique 24 comporte de tels revêtements 40 et 42,

respectivement. Les revêtements 38 et 40 qui se font face sont de préférence obtenus par implantation ionique de nichrome et sont espacés par une mince couche de verre 34 déposée par écoulement transversal de maniere à ne pas bloquer les passages de canaux 31, 33 dans les elements à canaux 23,25, cette couche 34 assemblant les mosaïques 22,24.

La jonction s'effectue par des techniques telles que décrites dans le brevet
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des Etats-Unis d'Amérique Pomerantz nO 3 397 278 du 13 août 1968 intitulé "Anodic bonding", et dans le brevet des Etats-Unis d'Amerique Pomerantz no 3 417 459 du 24 décembre 1968 intitulé "Bonding Electrically Conductive Metals to Insulators".

Une bague de nichrome est placée autour de la couche de verre 34 pour ponter les couches 38 et 40 de sorte que ces couches forment, en fait, une électrode commune 84. Les couches 36 et 42 fournissent les electrodes 86 et 88, respectivement.

Bien qu'elle soit représentée schématiquement comme étant d'une épaisseur égale (par exemple dans une direction du flux d'électrons) à celle de 1a mosaïque 22, la mosalque 24 est, en fait, bien plus mince et est assemblée avec la mosaïque 22, puis est rectifiée jusqu'a l'épaisseur finale souhaitée. Dans cette forme d'exécution préférée, la mosalque 22 a une épaisseur de 1000 microns et la mosatque 24 une épaisseur de 200 microns.

Le champ électrique existant dans une mosalque est illustre sur la Fig. 4 dans laquelle les lignes de champ 44 sont représentées parallèles aux parois des canaux de la mosaique, mais s'infléchissent en quittant les canaux de la mosaïque dans une direction qui est en substance perpendiculaire aux surfaces unipotentielles 36 et 38 dans le cas de la mosaïque 22.

Le circuit de commande est illustré sur la

Fig. 6. Ri et Ro se rapportent aux résistances des sections ou des mosalques 22 et 24. Une alimentation électrique 70 fournit un courant constant (pas une tension) 1i de 50 microampères par cm2 (de la section transversale de la mosalque 22, c'est-a'-dire dans un sens perpendiculaire aux directions nettes du flux
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d'electrons), tandis qu'une alimentation blectrique 72 fournit un courant constant Io de 250 microampères par cm2 (de la section transversale de la mosaïque 24), dans les deux mosaiques ou sections, respectivement.

Le comparateur de tension 74 contrôle, par l'intermédiaire de la ligne 76, la tension qui y est présente et modifie, par l'intermediaire de la boucle de régulation 78, le degré de refroidissement effectué par le système de refroidissement thermoélectrique 80 qui intervient pour refroidir les deux mosalques 22, 24 : les flaches 82 indiquent la chaleur quittant les mosalques. La tension de consigne dans le comparateur 74 est choisie telle que les chutes de tension dans les mosalques 22 et 24 soient respectivement de 1000 volts et de
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200 volts. (Les resistances dans les deux mosaïques sont respectivement de 20 mégohms par cm2 et de 0, 8 mégohm par cm2).

La Fig. 5 illustre une variante comprenant trois sections ou mosatques 62,64 et 66 et deux lignes figurant des é1ectrodes communes.

Etant donne que la conductivite dans la mosaïque 24 vaut cinq fois celle de la mosaique 22, le courant est multiplie par cinq. Etant donné que l'épaisseur de la mosaique est égale & un cinquième da celle de la mosalque 22, la dissipation de chaleur est la même dans les deux mosaiques. La dissipation de chaleur dans la totalité de la galette de microcanaux est donc une fraction de celle que l'on rencontrerait si les sections 22 et 24 présentaient toutes deux la

moindre resistance de la section 24.

Etant donné que des quantités croissantes d'électrons sont éliminées des parois de canaux, ä mesure que l'on s'éloigne le long du canal dans une direction d'amplification, l'appauvrissement de la paroi en electrons crott de plus en plus dans cette direction. (En fait, dans cette forme d'execution préférée, les épaisseurs des mosaïques sont choisies telles que le nombre total net d'électrons perdus par chaque paroi de canal, soit le mente dans chaque canal 31,33).

Cela étant, la résistance peut être plus élevée dans la mosaïque 22 sans affecter excessivement le temps de recouvrement, les exigences de l'admission d'électrons pour le recouvrement dans cette mosatque étant moins rigoureuses.

L'utilisation d'alimentations électriques a courant constant conjointement avec le courant de sortie des deux mosalques, aboutit & une stabilité thermique, parce que l'elevation de la température de la galette de microcanaux provoque une chute de la dissipation thermique (étant donne le coefficient de température négative de la résistivité de la zone de paroi) et des pertes par rayonnement jusqu'a ce qu'un équilibre soit atteint.

L'utilisation de la méthode à deux mosaïques décrite plus haut rend possible une augmentation de fréquence quintuple, pour un plus large domaine d'application des galettes de microcanaux.

La presence d'un verre qui peut opereer à la temperature accrue et d'un circuit de commande qui est à même d'empêcher un emballement permet une nouvelle mutiplication de la fréquence par un facteur 100 de sorte qu'une fréquence de fonctionnement utile environ 500 fois supérieure à la fréquence courante actuel-

lement est possible.

En lieu et place d'une électrode centrale entre les mosaïques, on pourrait utiliser une électrode séparée aux extrémités adjacentes des deux (ou plus de deux) mosaïques; on pourrait aussi les espacer, ces deux possibilités Etant mentionnées plus haut dans le brevet Chevron. Les canaux des mosatques peuvent présenter des axes qui s'étendent parallèlement 1'un à l'autre au lieu de former un angle obtus l'un avec l'autre.

Bien entendu, l'invention n'est en aucune manibre limitée aux details d'execution décrits auxquels de nombreux changements et modifications peuvent être apportés sans sortir de son cadre.

Claims

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R E V E N D I C A T 1 0 N S REVENDICATIONS - ------------------------- 1.- Galette de microcanaux, caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs mosalques comprenant une première mosalque et une seconde mosalque ; EMI8.2 la première mosalque étant place de manière ä accepter des electrons dans la galette et étant donc la première mosaique rencontrée par les électrons qui se déplacent dans une direction d'amplification des électrons, la seconde mosalque etant placee ä un endroit plus proche de la sortie de la plaque et étant, par conséquent, rencontrée en second lieu par les électrons par rapport leur rencontre avec la première mosalque ; la seconde mosalque ayant une conductivité superieure celle de la première ;

les chutes de tension par unité de longueur de la première mosalque et de la seconde mosalque, dans le sens de l'épaisseur ou d'amplification des Electrons, étant égales.
2.-Galette de microcanaux suivant la revendication 1, caractérisée en ce que la première mosalque est plus épaisse que la seconde. EMI8.3
3. - Galette de microcanaux suivant la revendication 2, caractérisée en ce que le produit de la conductivité et de l'épaisseur est le même pour les première et seconde mosaiques.
4.-Galette de microcanaux suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la première mosalque est en contact avec la seconde.
5.-Galette de microcanaux suivant la revendication 4, caractérisée en ce que la première et seconde mosalque partagent une électrode commune.
6.-Galette de microcanaux suivant l'une <Desc/Clms Page number 9> quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que les mosalques sont fabriquées en un verre permettant un fonctionnement continu à des températures superieures à 100*C.
7.-Galette de microcanaux suivant la revendication 6, caractérisée en ce que les mosalques sont faites du verre présentant la composition suivante : % en poids SiO2 34,
8 A1203 0, 2 Rb20 3, 5 Cs20 2, 4 PbO 54, 9 EMI9.1 BaO 4, 0 As205 0, 2 8.-Circuit a galette de microcanaux, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une galette de microcanaux, une source d'alimentation a courant constant pour imposer une tension provoquant un flux d'électrons dans cette galette, un dispositif de refroidissement pour la galette de microcanaux et un dispositif de commande pour régler ce dispositif de refroidissement en vue de maintenir cette galette en fonctionnement à une température prédéterminée.
9.-Circuit suivant la revendication 8, caractérisé en ce que le dispositif de commande est un comparateur de tension.
10.-Circuit suivant l'une ou l'autre des revendications 8 et 9, caractérisé en ce que le dispositif de refroidissement est thermoélectrique.
11.-Circuit suivant les revendications 8,9 et 10, caractérisé en ce que la galette de microcanaux est celle de la revendication 1.