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Appareil pour voir des objets à l'aide de rayons infra-rouges émis par eux. Convention Internationale: Demande de brevet norvégien N2 54. 80 1 du 31 mai 1934.
La présente invention concerne un appareil au moyen duquel des objets peuvent être vus même pans les cas où aucun des rayons visibles émis par eux, mais seulement des rayons infrarouges atteignent le point d'observation. L'appareil convient spécialement pour les navires et les aéroplanes vu que par son aide il devient possible d'obtenir une image visible d'objets distants, par exemple d'autres navires, des côtes ou des objets analogues dans un brouillard intense; les rayons infra-rouges ont, comme on le sait, la propriété d'être capables de pénétrer à travers un brouillard sans être absorbés ni dispersés dans une mesure importante.
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L'objet de la présente invention est un appareil du genre déjà connu.comprenant une chambre décharge électrique pourvue d'électrodes planes parallèles entre lesquelles il se produit une décharge non homogène qui est commandée par une image invisible qui, au moyen d'une lentille ou d'un système de lentille, est projetée contre un des côtés du récipient . décharge et qui produit une image visible dans la chambre à décharge, laquelle image peut être vue de l'autre côté de l'appareil.
Les appareils connus de ce genre agissent de telle manière que la cathode de la chambre ), décharge est pourvue d'une matière sensible photo-électrique tandis qua l'anode est pourvue d'une substance fluorescente, de telle façon que la décharge se produisant entre la cathode et l'anode est régie par l'image invisible projetee sur la cathode et produit sur l'anode fluorescente une image visible correspondant à l'image invisible. Ces appareils peuvent être employés avec avantage pour la transformation d'une image ultra-violette en une image visible mais conviennent peu pour l'emploi avec des rayons infra-rouges.
Ceci est dû au fait que les substances photo-electriques qui sont sensibles aux rayons infra-rouges sont également sensibles aux rayons visibles qui sont produits dans la couche de fluorescence, de sorte qu'avec l'emploi des appareils du genre mentionné ci-dessus, les de.. mi-tons de l'image sont effacés vu que la cathode reçoit une lumière diffusée provenant de l'anode.
Le but principal de la présente invention est de remédier ces défauts et de fournir un appareil au moyen duquel on peut obtenir uns image visible avec un contour clair et des contrastes bien définis, correspondantà Pillage infra..rouge invisible qui à l'aide d'une lentille ou d'un système de lentilles est projetée sur un côté du récipient à décharge.
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Le point dle plus important de la présente invention reside donc dans la fait que la couche sensible aux rayons infrarouges est protégée contre une irradiation diffuse réflexe provenant de l'image visible.
Une caractéristique importante, dans un appareil construit suivant la présente invention, consiste en la disposition, dans la chambre à décharge, d'une électrode qui agit comma grille et sert }} régler la décharge entre la cathode et l'anode de façon qu'elle corresponde à l'image infra-rouge invisible.
Dans une forme de réalisation de l'invention, la, grille directrice et la couche photo-électrique sensible aux rayons infra-rouges sont séparées l'une de l'autre et sont électriquement en connexion l'une avec l'autre de façon que les dif- férents points de la grille obtiennent des potentiels correspondant à l'intensité de lumière du point correspondant de l'image invisible.
La connexion entra la couche sensible 1 la lumière et la grille peut être effectuée commodément au moyen de fils disposés en un grillage.
Dans une autre forme de réalisation, la connexion de courant est effectuée par un enduit semi-conducteur.
Dans une forme de réalisation modifiée, la couche photosensible est disposée directement sur la grille tandis qu'en même temps des précautions sont prises pour protéger la grille de l'irradiation diffuse provenant de l'image visible
Suivant la présente invention, l'image visible peut être produite dans une couche fluorescente sur l'anode.Dans ce cas la cathode peut âtre établie comme une cathode chaude ou être recouverte d'une substance qui émet des électrons lorsqu' elle est irradiée convenablement à partie d'une source de rayons infra-rouées. Avec cette forme de réalisation, le
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courant continu est de préférence employé.
L'image visible peut également être formée dans une couche à lumière d'incandescence, la cathode étant enduite d'une substance qui réduit la chute cathodique. Dans cette forme de réalisation, on emploie de préférence du courant alternatif ou du courant continu pulsatoire, les demi-tons des images étant produits de telle manière que les intervalles entre les traits de lumière d'incandescence sont modifiés en concordance avec l'intensité d'irradiation pour les différents points de l'image infra-rouge.
L'invention comprend des dispositifs spéciaux tels qu'une cloison ou un écran entre la couche fluorescente, dans laquelle l'image est formée, et la couche photo-sensible, écran servant à empêcher l'irradiation diffuse de la couche photosensible par l'image visible. Cet écran peut être établi de telle façon que l'on obtient une irradiation réflexe, dirigée, de la couche photo-sensible par l'image visible.
L'invention comprend en outre des dispositifs pour obtenir une intensification de l'image visible produite.L'intensification peut être provoquée par une réaction optique par laquelle les points individuels ou les éléments de surface de la couche photo-sensible sont directement ou indirectement irradiés par de la lumière venant des éléments de surface correspondants dans l'image visible.
L'intensification peut également être obtenue par des moyens électriques, par l'emploi d'une cellule photo-électri- que (à remplissage gazeux ou à vide ), dont une électrode est formée par la couche photo-sensible sur laquelle l'image infrarouge est projetée; dans le voisinage de cette électrode sont disposées des électrodes auxiliaires servant à intensifier le courant d'électrons émis par l'électrode photo-sensi- ble en question.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention résulteront de la description qui suit, en combinaison avec
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les dessins annexés dans lesquels:
La fig. 1 montre une coupe schématique dans une forme de réalisation de l'appareil suivant l'invention.
La fig. 2 montre à plus grande échelle une coupe partielle dans la chambre de décharge de l'appareil représenté à la fig. L
La fig. 3 montre la paroi de gauche de la chambre à déchar- ge de la fig. 2, vue par la gauche.
La fig. 4 montre une coupe semblable à la fig.2 dans une forme de réalisation modifiée.
La fig, 5 est une coupe par la ligne V-V de la fig. 4.
Les fig. 6, 7, 9, il et 12 montrent des coupes semblables à la fig. 2, dans différentes formes de réalisation de la chambre à décharge suivant la présente invention.
La fig. 8 montre à plus grande échelle un détail de l'appareil représenté à la fig. 7.
La fig. 10 montre à une petite échelle une coupe dans un appareil complet suivant la présente invention.
La fig. 13 est une coupe dans un récipient à décharge suivant la présente invention, montrant spécialement comment les différentes pièces du récipient sont assemblées en pratique.
L'appareil suivant la présente invention comprend, dans toutes les formes de réalisation, une chambre à décharge 1 avec des parois planes parallèles 2 et 3 et des électrodes également planes et parallèles 4 et 5 qui peuvent être faites sous la forme d'un réseau de fils métalliques, de membranes transparentes, de couches ou d'organes analogues.
A 1'aide d'une lentille ou d'un système de lentilles 6, devant lequel on peut éventuellement placer un filtra ?(voir fig, 1,De une image infra-rouge invisible est projetée sur un des c8tés
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de l'appareil. Cette image est transformée dans la chambre décharge an une image visible qui est formée dans une couche de fluorescence sur l'anode fluorescente de la chambre ou dans une coucha de lumière à incandescence, la cathode de la chambre étant dans ce dernier cas effectuée comme une cathode incandescente.
L'image visible est vue directement de l'autre côté de la chambre (8, fig. 1) ou bien elle est projetée à l'aide d'une lentille ou d'un système de lentilles, à une échelle agrandie ou diminuée, sur une plaqua de verre givré ou d'une matière analogue (fig. 10).
Les fig. % 2 et 3 montr3nt une forme de réalisation d'un appareil suivant la présente invention. Dans cette forme de réalisation, la paroi de gauche de la chambre à décharge est faite en une matière impénétrable à la lumière visible et infra-rouge, comme par exemple du verra coloré, de la porcelaine ou une matière analogue, et est pourvue d'un grillade de fils métalliques minces 9 (en platine par exemple) 'lui sont perpendiculaires "à la plaque et passant % travers celle-ci.Sur son côté gauche qui est irradié par les rayons infra-rouges, la plaque est rendue lisse et les extrémités des fils se trouvent dans le plan de la surface et reposent sur une couche photo-électrique,
sensible aux rayons infra-rouges et divisée sous la forme -l'un grillage. Dans la forme de réalisation ici décrite on a imaginé de faire cette couche comma une couche interceptrice de protoxyd de cuivra, mais d'autres typas de cellules peuvent évidemment aussi être employés. Le grillage des cellules peut par exemple être exécuté de telle manière que du côté de la plaqua 2 on place une feuille de cuivre 10 qui est en connexion électrique avec toutes les extrémités de fils.
Cette feuille est divisée au moyen d'une machine à rainurer (éventuellement en combinaison avec un décapage) en carrés en nombre correspondant aux fils et les petites reinures
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11 entre les carrés sont remplies d'une substance de grande valeur isolante qui doit supporter d'âtre chauffée pendant la traitement subséquent. Sur cella-ci on oxyde, par exemple par chauffage, une mince coucha 12 de protoxyde de cuivre sur laquelle on répand, par exemple per pulvérisation cathodique, une très mince membrane métallique transparente 13 qui forma une électrode commune pour toutes les cellules en miniature, sensibles à l'infra-rouge, qui de plus sont isolées l'une de 1' autre et reliées chacune 11 son fil 9 passant à travers la plaque 2.
Du coté interne de la plaque 2, les extrémités des fils 14 font saillie sur la surface de la plaqua de la manière rapré- sentée à la fig. 2 et formant ici une électrode ayant la forme d'un grillage et agissant comme une grille.
La forme des éléments de grilla peut être modifiée de beau- coup de manires et l'on peut également les faire se terminer dans le plan de la plaque comme on l'a représenté à la fig. 6, auquel cas les éléments peuvent être produits partiellement par électrolyse.
La couche isolante représentée \ la fig. 2 sur les éléments de grille peut être supprimée dans d'autres formes de réalisa- tion. Bu côté interne de la plaque 2 est placée une couche semi-conductrice 15 qui agit cmmme une résistance de fuite de grille. En vue d'obtenir une décharge approximativement homo- gène de tous les éléments de grille, cette couche est exécutée, pour ce qui concerne l'étendue et l'épaisseur, en dehors du champ du grillage de telle manière que la différence de résis- tance entre la bord de contact de la couche et les différents points du grillage est aussi petite que possible.
Une décharge entièrement homogène peut être obtenue par le fait qu'on tend entre chaque ligne du grillage, directement sur la plaque de verre, de très minces fils métalliques de
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potentiel fixe, avant de déposer la couche, Dans ce cas la résistance de la couche doit être très élevée, l'étendue linéaire de la résistance pour chaque élément de grille étant seulement la moitié de la distance entre deux lignes sur le grillage. La couche peut être déposée par pulvérisation électronique ou évaporation dans le vide, ou peut être déposée mécaniquement sous la forme d'une poudre qui est ensui- te durcie par des moyens chimiques ou par chauffage.
Par dessus la couche 15 et éventuellement par-dessus les extrémités libres des fils est posé un mince revêtement isolant 16, par exemple sous la forme d'une sorte d'émail qui doit âtre capable da supporter la tension entra la grillage de la grilla et la couche de résistance 15, d'une part, et d'autre part l'anode à fluorescence 5 qui est placée immédiatement par-dessus la couche isolante 16, l'image visible étant formée sur cetteanode à fluorés,. cence.
La cathode est faite comme une cathode chaude 5 en réseau, formée de fils minces oxydés ou préparés autrement, à travers lesquels l'image est vue et qui si elle est faite de longs fils continus doit de préférence, par suite de la chuta de potentiel, être chauffée par du courant alternatif et non, comme on l'a représenté schématiquement à la fig. 1, par du ciurant continu d'une batterie 17. Comme la cathode ne doit pas être incandescente de façon visible, elle na gêne pas d'une façon appréciable la vue de l'image, La finesse du reseau et la distance des éléments de grille dépendront, en tenant compte de l'action sur le système d'amplification ainsi que de la longueur des fils de grille, en partie du genra de cellules utilisé et de l'amplitude ainsi disponible de tension de grille.
Au moyen d'une batterie ,la, l'anode . fluorescence 5 reçoit un potentiel positif. Lorsque le courant est mis en action l'anode à fluorescence est amenée à briller pourvu que les élé-
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ments de grille 14 ne soient pas chargés négativement. Si alors au moyen d'un contact coulissant 20 sur le potentiomètre
19, un potentiel négatif est envoyé 1 travers la résistance de grille 15 sur les éléments de grille, le courant d'anode est af- faibli et si l'on règle la potentiel de grille à une hauteur suffisante, la fluorescence cesse entièrement.
Au moyen d'un contact coulissant 21 du potentiomètre 19, l'électrode commune 13 pour la couche interceptrice peut recevoir un potentiel positif, Si l'on suppose que la résistance de cette couche, lorsqu'elle n'est pas irradiée, est très élevée en proportion de la résistance de grille constante, aucune fluorescence n'apparait @ d'abord. Si toutefois les couches interceptrices 10, 12 sont irradiées par des rayons actifs d'intensité variable, les éléments de grille se règlent d'eux.. mêmes à différents potentiels, répondant à l'intensité d'irra¯ diation des éléments de cellule correspondants, et provoquent ainsi l'incandescence de l'anode à fluorescence aux points correspondants.
'Si une image totale da rayons infra-rouges (ou visibles) qui agissent sur les cellules est projetée sur le réseau de cellules, elle est reproduite defaçon visible et dans tous les demi-tons, dans la couleur d'émission caractéristique de la substance fluorescente employée. En cas de transfert de la tension de cellule de grille sur la couche 15 et l'électrode commune extérieure 13 du réseau de cellules, pourvu que les cellules soient de nature telle qu'elles admettent ce transfert (par exemple au sélénium), l'image apparait comma un négatif.
Comme matière \ fluorescence on peut employer la willemite (silicate de zinc), du sulfure de zinc, du tungstate de calcium ou d' autres substances connues, ou une combinaison de deux substances lumineuses complémentaires telles que le silicata da zinc et le tungstate da calcium.
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Au lieu de placer l'anode fluorescente à l'intérieur de la paroi 2, elle peut également être disposée à l'intérieur de la paroi 3, la cathode chaude étant en pareil cas placée du coté de la grilla entre les éléments de grille 14 Cette forme de réalisation a l'ayantage que l'image n'est pas gênée par le grillage de grilla et par la cathode qui resta derrière l'image lorsqu'on la regarde.
En même temps, le voltage est réduit sur la couche isolante 15 qui en outra, pourvu que les fils à incandescence soient réglés avec précision, peut être supprimée dans cette forme de réalisation. En vue de combattre l'influence défavorable que la coucha de résistance peut avoir sur la caractéristique, les fils de cathode peuvent être abrités au moyen d'une couche conductrice déposée sur la couche isolante 16, par exemple une couche de graphite pulvérisé, fixé par une substance appropriée.
Au lieu d'employer une couche de résistance de grilla, on peut poser sur la grille une couche sensible à l'infra-rouge, de façon que la décharge de grille passe à travers le gaz ionisé ou le vide par libération photo-électrique. Cette libération peut par exemple se faire à l'aide de l'irradiation 'à l'infrarouge provenant de la cathode chaude, qui est réglée à une incandescence appropriée, au moyen par exemple d'une résistance normale à lumière à incandescence ou par une autre source de rayons.
Au lieu d'employer une cathode chaude, on peut employer une cathode photo-électrique à émission, sensible à l'infra-rouge, soit sous la forme d'une couche déposée ou sous la forme d'un réseau de fil ou une forme analogue. La libération électronique peut avantageusement se faire à il aide d'une source de rayons infra-rouges, placée de telle façon que ses rayons invisibles passent, dans le cas où la couche % fluorescence est placée sur l'intérieur de la paroi 3, à travers la
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couche qui en pareil cas doit être la moins possible absorbante pour la lumière infra-rouge. Les avantages de cette disposition sont que l'agencement de courant est simplifié et que le chauffage de l'appareil est diminué.
La source de rayons peut éventuellement être employée en même temps pour libérer la courant de grille et peut avantageusement recevoir la forme d'une bordure s'étendant autour du champ de l'image et avoir une section transversale parabolique, dans la ligne focale de laquelle la cathode chaude est placée.
Comme on l'a déjà mentionné, l'image visible peut être for¯ mée dans une coucha de lumière \ incandescence au lieu d'être formée sur un écran en fluorescence, et dans ce cas on emploie à la place de l'anode à fluorescence une cathode à lumière à incandescence, par exemple avec Cs2O,Cs, K, Na, Rb ou des composés de ces substances, les grilles recevant n'importe quelle forme appropriée et étant parfois enduites d'une substance analogue de telle sorte que la décharge de grille peut se produire % travers le gaz qui peut être du néon, de l'argon, de l'hélium ou d'autres gaz ou mélanges. L'anode peut être faite en un mince réseau de fils métalliques.
La forme de réalisation décrite \ propos des fig. 1, 2 et 3 pour un appareil suivant la présente invention peut également être mise en fonc¯ tionnement avec du courant continu pulsatoire ou du cousant alternatif dans le circuit d'anode, l'appareil agissant dans ce cas comme un redresseur de courant et utilisant une phase.
Si l'image est formée dans une couche de lumière à incandescence, l'emploi de courant continu pulsatoire ou de courant alter¯ natif sera dans beaucoup de cas avantageux pour ce qui concerne les demi-tons dans l'image. Le courant continu peut toutefois être employé aussi lorsque l'image est formée dans une couche de lumière à incandescence. Une semblable forme de réalisation est représentée 'à la fig. 4. Dans ce cas la paroi de gau-
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che 2 de la chambre à décharge est faite d'une manière générale analogue 4a la plaque de grillage 2 de la fig, 2, et on dispose sur le côté de gauche de la plaqua un écran d'interception ou un réseau de cellule dont les éléments séparés sont reliés électriquement a. des fils métalliques 9 passant à travers la plaque 2.
La grille est faite sous la forme d'une feuille donductrice 22 divisée en grillage, du côté interna de la paroi 2 Sous la grille 22 est placée une feuille conductrice 23 qui peut avantageusement recevoir un voltage régulier, de préférence voisin du potentiel d'anode. 24 est une source de courant continu dont le pôle négatif est relié à l'électrode de cellule commune 13 tandis que le pôle positif est relié à 1'anode 5 en forme de réseau dans la chambre à décharge.
La cathode 4 dans cette chambre est faite-comme un cathode à lumière à incandescence et peut à l'aide du contact coulis.. sant 25 recevoir un voltage approprié par rapport à l'anode.
Entre les parois de la chambra, on plac3 un écran 27 pourvu d'ouvertures 26 disposées comma un grilla::., 3, ,lui servent à ampêcher l'ionisation de se répandre. La fig. 5 montre une coupe par la ligna 5-5 de la fig, 4, représentant la disposition des ouvertures en forme de canaux dans l'écran 27.
Le mode de fonctionnement de cet appareil est de suivant;
Entre la cathode 4 et l'anode 5 il se produit un voltage qui est en-dessous du voltage d'extinction de la décharge à incandescence. L'électrode commune 13 du grillage de cellule reçoit un voltage, en relation avec l'anode, qui se trouve au-dessus du voltage d'allumage de la dàcharge à incandescence.
Lorsque la grillage de cellules 10, 12 est irradié,, il devient conducteur et la grille 22 sa charge négativement avec une vitesse correspondant à l'intensité d'irradiation da l'élément da cellule correspondant. La couche 23 agit, comme on l'a dit, comme un condensateur de charge par rapport à la grilla 22.
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dant le cha rgement de la grilla, la chute de voltage dans la chambre à décharge augmente et approche du voltage d'allumage et finalement il se produit une décharge à incandescence qui dure jusqu' ce que l'élément de condensateur ait perdu sa charge, Dans cette forme d'exécution, les demi-tons dans l'image visible sont produits par la variation des intervalles de temps entre les traits de lumière à incandescence, suivant l'intensité d'irradiation de l'élément de cellule correspondant.
A la fig. 6 on a représenté une autre forme de réalisation dans laquelle l'image visible est formée de même dans une couche de lumière incandescence, mais dans le cas où les demitons sont produits de telle manière que les moments d'allumage sont, pour chaque phase, modifiés sous la dépendance des potentiels de grilla, du courant alternatif ou un courant continu intermittent peut être employé.
La plaque 2 est faite d'une manière analogue à la plaque 2 de la fig. 2, sauf que la grille est construite comme une couche 28 divisée en grillage. Entre la cathode 4 et l'anode 5, qui peut consister en un mince réseau de fils, on a disposé, comme à la fig. 2, un grillage rainuré 29 qui sert à empêcher la dispersion de l'ionisation.Les fils de cathode peuvent être engagés entre les parois du grillage et sont portés par celui-ci tandis que la grille peut être faite de la même manière qu'à la fig. 2 et faire saillie dans les rainures.
La cathode et l'anode sont attachées chacune à une extrémité propre des enroulements secondaires d'un transformateur 30, tandis que la couche de fuite de grille et la couche interceptrice reçoivent, par les sources de courant continu 31 et 32, des voltages initiaux appropriés par rapport au point zéro du transformateur. La couche de fuite de grilla peut également être reliée à un autre point du transformateur au moyen d'un condensateur varia¯ ble de telle manière que le potentiel de base des grilles peut
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être déplacé en phase vers le voltage :l'anode et que l'intensité de lumière peut ainsi être réglée.
La forme de réalisation de la fig. 6 peut être simplifiée par le placement de la couche sensible à l'infrarouge du côté de l'intérieur de la plaque 2 qui est faite en une matière perméable à la lumière visible et infra-rouge. La oouche peut, dans ce cas, être rendue continue et elle détermine les moments d'allumage de la lumière à incandescence pour chaque phase. La surface de la couche est préparée de telle façon que, ces charges sont éliminées à traversle gaz.
La fig. 7 montre une forme spéciale de réalisation pour la grille directrice en combinaison avec la couche sensible photo-électrique sur laquelle l'image infra-rouge est pro jetée. Suivant la fig. 7, on a placé entre la cathode chaude 4 et l'anode fluorescente 5, dans la chambre de décharge, une électrode en réseau 33 qui agit comme une grille.
La fig. 8 montre une coupe dans un des fils métalliques 33.
Comme on le voit à la fig. 8 le réseau est fait en fils métalliques minces sur lesquels on a posé, par exemple par condensation, un revêtement 35 d'une matière semi-conductrice qui agit comme une fuite de gril.le. A l'extérieur :le ce revêtement on a placé une couche photo-électrique 36, sensible à la lumière infra-rouge, couche qui peut être conductrice et placée par places ou être semi-conductive et posée conti- nûment. Le mode d'action de la grille 3 est entièrement analogue à celui :le la grille dans les autres formes de réalisation, vu que les cellules 36 sont chargées'négativement par la résistance 35 et empêchent le courant 3'anode d'atteindre la cathode 4.
Lors de l'irradiation active d'un point du réseau de cellules 36, ce dernier émet des électrons et est déplacé dans la direction du potentiel positif, c'est-à-dire quele courant d'anode passe vers l'avant et oblige l'anode à briller en con co rdance. Entre la cathode et l'anode on peut
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placer un grillage rainuré 37 de façon que chaque élément dans la grille photo-sensible soit irradié par son élément correspondant dans l'écran à fluorescence, avec ce résultat qu'une réaction optique est obtenue. On a représenté à la fig. 7, dans le grillage rainuré, des fentes 38 dans lesquel- les le réseau de fils 33 est inséré.
39 est une source de fourniture de courant continu dont les pôles sont reliés au moyen de la résistance de potentiomètre 40 de telle sorte que la cathode 4 et la grille 33 peuvent recevoir les voltages désirés l'un par rapport à l'autre et par rapport à l'anode 5.
La fig. 9 montre un dispositif dans lequel la couche sensible à l'.infra-rouge forme une cathode ou un grillage de cathode dans une cellule à vide. 2 et 3 désignent les parois de la chambre à décharge, 4 et 5 respectivement une cathode chaude et une anode fluorescente, 14 est la grille qui, au moyen des fils 9, est en connexion avec l'anode 41 en forme de grillage de la cellule photo-électrique. 42 désigne la cathode en forme de réseau de la photo-cellule, laquelle cathode est pourvue d'un revêtement photo-électrique sensible à la lumière infra-rouge. En avant de la cathode 42 on a placé une cathode auxiliaire 43 qui peut être faite par exemple comme une couche transparente du côté interne de la plaque de verre 44 ou peut être un réseau, comme on l'a indiqué au dessin.
La cathode auxiliaire, comme la cathode principale, est pourvue d'un revêtement photo-électrique, sensible à la lumière infra-rouge. Entre les cathodes 43 et 42 se trouve disposé un champ électrique. Lorsqu'un point sur la cathode auxiliaire ou d'activation est frappé par de la lumière infra-rouge active, il y aura en ce point des électrons émis qui en même temps qu'ils libèrent un rayon de lumière qui passe à travers la cathode 43, frappent le point correspondant de la cathode principale 42, où les effets du bombardement électronique et de l'irradiation s'ajoutent
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l'un à l'autre.
On a trouvé en effet que lorsqu'une substance photo-électrique est exposée en même temps à une irradiation active par des ondes lumineuses et à un bombardement par des électrons, de bombardement électronique réduit l'action de libération de la substance photo-électrique. L'effet pratique de ceci est que la sensibilité spectrale de la substance est étendue, c'est-à-dire que la substance est activée vers de plus longues ondes de sorte qu'une émission accrue d'électrons est obtenue.
Le courant d'électrons qui se meut maintenant de la cathode 42 vers l'anode de cellule 41 peut, sur son trajet, être renforcé par l'insertion, dans le trajet des électrons, d'un ou de plusieurs corps 45 émettant des électrons secondaires. Ces corps sont faits en une matière conductrice et reçoivent par degrés des voltages choisis convenablement, ce qui provoque une émission maxima 3'électrons secondaires. Ils peuvent être faits :le la même manière que la cathode, comme on l'a décrit ci-dessus, ou comme des membranes minces et imprégnées :le substances qui émettent aisément des électrons secondaires, par exemple des oxydes de terres rares.
On a re- presenté à la figure une source de foumiture de courant continu 46 qui sert à maintenir une différence appropriée de potentiel' entre la cathode chaude 4 dans la chambre à décharge et la cathode auxiliaire 43 de la cellule à vide. La cathode principale 42 et l'électrode auxiliaire 45 dans la cellule à vide peuvent recevoir des potentiels appropriés au moyen de contacts glissants reliés à un potentionmètre 47. La fuite de grille 15 est reliée de même à un contact coulissant pour le réglage du voltage. 18 désigne une source de courant continu servant à maintenir un voltage :le décharge approprié dans la chambre à décharge.
La fig. 10 montre un appareil pourvu 3'un système optique à l'aide duquel on obtient une intensification optique
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et électrique de l'image visible. Dans ce dispositif le réci- pient à décharge est placé dans une boite 49, à une extrémité de laquelle on a placé en parallèle avec le récipient une lentille 50. 51 représente schématiluement un objet dont seulement les rayons infra-rouges pénètrent dans l'appareil.
A l'aide de la lentille 50, une image infra-rouge 52 de l'objet est projetée sur la couche photoélectrique sensible à la lumière infra-rouge dans le récipient. Cette image est transformée, d'une manière semblable à celle décrite précédemment, en une image visible 53 qui,au moyen de la lentille 54, est projetée sous une forme agrandie ou réduite sur un disque opaque 56. Devant la lentille 50 on peut placer, si on le désire, un filtre :le lumière 57. Outre la lentille 54, il y a une lentille 58 qui fait partie d'un système optique comportant un certain nombre de prismes 59 et de lentilles 60, 61 dont la dernière est du même côté du récipient 1 que la lentille 50.
Le système optique est disposé de telle façon qu'à l'aide de la lentille 61 on projette une image visible secondaire sur la couche sensible à la lumière infra-rouge, tous les points de cette image secondaire coïncidant exactement avec l'image infra-rouge primaire. Ceci libère un courant supplémentaire qui s'ajoute au courant sortant pri- mairement de l'image infra-rouge. Cette opération est constamment répétée et forme une série infinie de puissances croissantes du rapport : courant supplémentaire / courant primaire. Si ce rapport devient plus grand que l'unité, la série devient divergente et il se produit une activation'automatique indépendante de l'irradiation infra-rouge. L'irradiation de réaction doit par conséquent être réglée, par exemple au moyen d'un volet ou d'un diaphragme 62.
L'effet d'amplification obtenu par l'emploi d'une commande à grille peut être augmenté par le couplage de différentes grilles en une série en gradins. Une forme de
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réalisation avec deux grilles amplificatrices est représentée à la fig. 11. On a représenté ici par 1 et par 1' les deux chambres à décharge couplées en série ; 2 indique la paroi de gauche de la première chambre,. 3 la cloison entre les deux chambres et 3' la paroi de droite de l'autre chambre. 4 et 4' indiquent les cathodes des deux chambres et 5 et 5' leurs anodes, dont la dernière est faite fluorescente tandis que la première reçoit la forme d'une couche en grillage du côté gauche de la cloison 3, couche qui est mise à l'aide de fils minces 9' en connexion électrique avec la grille directrice 60' de l'autre chambre.
La grille 60 de la première chambre est en connexion au moyen des fils 9 avec une anode en forme de grillage '61 dans la cellule a vide 62, sur la cathode 63 de laquelle est posée la couche photo-électrique sensible à la lumière infra-rouge.
14 désigne une source de courant continu dont le pôle négatif est relié à la cathode 63 de la photo-cellule et le pôle positif à l'anode, fluorescente 5'. Entre lespôles de la source de cou rant est disposée une résistance lui agit comme potentiomètre pour les cathodes 4 et 4' qui peuvent recevoir, au moyen de contacts coulissants, un voltage accru par rapport aux grilles 60 et'60'.
Les cathodes 4et 4' et les grilles 60 et 60 sont dans le forme de réalisation représentéesà la fig. 11, desti- nées à être pourvues de revêtements photo-électriques émettant des électrons :le façon que la libération d'électrons à la fois par le courant d'anode et le courant de grille puisse être effectuée au moyen d'une irradiation provenant d'une source de lumière 66 émettant de préférence de la lumière infra-rouge. La source de rayons peut avantageusement recevoir la forme 3'une bordure s'étendant autour du champ :le l'image et ayant une section -transversale parabolilue, dans la ligne focale de laquelle la cathode chaude est placée.
Dans ce cas la plaque
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de grillage 5 est faite en une matière transparente pour la lumière infra-rouge et le grillage d'anddes 5 est construit avec une surface réduite d'anodes partielles, qui peut éventuellement consister seulement en des fils 9' ou être faite au moyen de revêtements transparents placés par exemple sous la forme de poudre. Avec la forme de réalisation représentée à la fig. 11, on obtiendra dans la première chambre une image négative qui dans le second étage sera renversée pour former une image po sitive.
Dans les cas où la forme de réalisation du grillage de cellule est semblable à celle représentée à la fig. 11, mais avec un seul étage de grille, la direction du courant à travers le grillage de cellule peut avantageusement être renversée en vue d'obtenir une image positive déjà dans le premier étage.
Le mode d'action de l'appareil sera compréhensible sans description détaillée. Le courant d'électrons venant de la cathode 4 est commandé au moyen de la grille 60 suivant l'intensité d'irradiation aux points correspondants de l'image infra-rouge qui est projetée au moyen d'une lentille sur la cathode 63 de la photo-cellule. Le courant d'électrons plus le courant de grille passent à travers l'anode 5 de l'étage amplificateur et produisent à l'aide de la grille 60' la commande du courant de décharge de la cathode 4'.
Comme le courant de grille du second étage comprend le courant d'anode du premier étage plus le courant de grille, l'intensité d'irradiation,ou le rapport entre les surfaces ou les degrés d'effet de la substance sensible à l'infra-rouge dans les deux étages, doit être rendu tel que les voltages des étages se règlent eux-mêmes en un rapport favorable, seule leur somme totale étant déterminée par les voltages des bornes extérieures.
Les plaques de grillage 2 et 3 peuvent également être faites comme la plaque 2 à la fig. 9. Les deux plaques peuvent en pareils cas être de construction tout à fait identique,
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chacune d'elles étant faite en une matière imperméable pour la lumière visible et infra-rouge.
La couche photo-électrique sensible ne doit pas né- cessairement être divisée en forme de grillage. Elle peut par exemple avoir la forme d'une couche continue sur l'intérieur de la plaque 2 qui, dans ce cas, est faite en une matière perméable à la lumière infra-rouge. Sur la couche est placé un revêtement semi-conducteur continu ou en forme de grillage, imperméable à la lumière infra-rouge et sur ce revêtement une couche conductrice continue ou en fo rme de grillage agissant comme grille et couverte d'une substance émettrice photo-électrique qui sert de déchargeur de grille.
Dans certains cas l'appareil peut être fait sans grille directrice. Une semblable forme est représentée à la fig.
12. La plaque 2 est en général faite comme ci la fig. 2, avec cette différence que les fils 9 sont plus épais et, du côté interne, sont encastrés sous le plan :le la plaque, de sorte que des dépressions sont fo rmées qui peuvent être remplies d'une substance 67 réduisant la chute de cathode dans le gaz raréfié à l'intérieur de la chambre de décharge. L'anode est faite en un réseau de fils métalliques 5 et l'image visible est formée dans la couche de lumière à incandescence de ia cathode.
Sur les extrémités des fils 9, on peut également poser une substance fluorescente qui est activée par la lumière à incandescence. La décharge doit être réglée de façon que la lumière à incandescence se trouve tout près de la cathode vu qu'autrement une dispersion se produit.
En connexion avec des cellules à résistance correspondante, les extrémités des fils peuvent être faites comme des éléments d'anode à fluorescence et le réseau de fils 5 peut être remplacé par une cathode chaude, la direction du
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courant étant renversée.
La fig. 13 montre en coupe comment un appareil suivant la présente invention peut être exécuté en pratique. 68 et 69 désignent deux plaques parallèles, correspondant aux :;,laques 2 et 3. Ces plaques sont fixées à l'extrémité inférieure à un pied 70. Entre les plaques on a représenté un grillage rainuré 71, semblable par exemple au grillage 29 de la fig. 6. L'appareil est assemblé de telle manière que les plaques 68 et 69, avec le grillage 71 et les électrodes nécessaires, sont fixées au pied 70 et le tout est introduit dans le récipient 72 qui est ensuite débarrassé d'air et fermé par soudure. Toutes les formes de réalisation représentées aux dessins peuvent être exécutées d'une manière analogue.
L'appareil peut être employé avec n'importe quel genre de courant, de préférence avec du courant continu. Le potentiel des électrodes séparées et des couches doit de préférence être réglable suivant les désirs.
En vue d'obtenir une reproduction nette des demi-tons de l'image on peut, en vue d'influencer les trajets des électrons, introduire un ou plusieurs champs magnétiques pour la représentation électro-magnétique de la surface émettant les électrons, suivant les méthodes connues dans les appareils optiques électroniques. On peut par exemple employer un champ magnétique dont les lignes de force sont dirigées de telle façon que les électrons sont obligés de se mouvoir suivant des trajets approximativement perpendiculaires à la surface de l' image.
Dans le voisinage de la cathode, on peut disposer dans certains cas des grilles de charge d'espace.
En vue d'éviter des potentiels de surface irréguliers, dans les cas où on emploie des anodes à fluoreseence, on peut
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introduire par exemple des anodes auxiliaires en réseau dans le voisinage immédiat de la couche à fluorescence.
L'électrodes dans les formes décrites ci-dessus de réalisation, peut être faite sous la forme de réseaux ou sous la forme de couches imperméables ou de membranes.
Dans les formes de réalisation où il se produit un chauffage du grillage !le cellule, par exemple à partir de fils incandescents, un dispositif de refroidissement pour grillage de cellule peut être employé lorsqu'on le trouve avantageux.
Si on désire agrandir l'image visible, un appareil d'agrandissement optique ordinaire petit être employé.
Dans toutes les formes de réalisation mentionnées cidessus l'opération peut être répétée, l'image visible étant amenée à agir sur un grillage de cellule secondaire ou une couche photoélectrique secondaire. Ceci peut être obtenu a l'aide d'une lentille ou directement autrement, les surfaces étant amenées très près l'une :le l'autre. Les couches peuvent être posées immédiatement l'useau-dessus de l'autre ou avec une couche isolante entre elles. Les substances à fluorescence pour les couches intermédiaires peuvent âtre choisies de façon que leur émission spectrale coïncide avec la sensibilité spectrale maxima des cellules correspondantes ou de la couche photo-électrique.
L'appareil peut être employé comme verre à brouillard, par exemple pour les navires et les aéroplanes mais il peut également être employé dans l'obscurité en combinaison avec un projecteur infra-rouge qui peut être attaché rigidement à l' appareil.
Comme matière pour les lentilles et les surfaces transparentes, on peut, suivant le champ spectral utilisé, employer du verre, du quartz, du spath-fluor ou 3' autres substances perméables aux rayons infra-rouges. Si l'objectif est également perméable pour la lumière visible on peut disposer :levant ou derrière l'objectif, un filtre approprié lui absorbe les rayons
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visibles.
Revendications.
1/ Un appareil pour voir des objets l'aide de rayons infra-rouges émis par eux, comprenant une chambre à, décharge électrique avec un diamètre de décharge correspondant à la dimension d'une image infra-rouge invisible qui est projetée au moyen d'une lentille ou d'un dispositif analogue sur une couche photo-électrique plane, de préférence divisée sous la forme d'un grillage, chambre à décharge dans laquelle se produit une décharge non homogène de courant 'lui est commandée par l'image invisible infra-rouge et qui produit une image visible dans la chambre à décharge, caractérisé en ce que la chambre décharge est pourvue d'une électrode, de préférence sous la forme d'un grillage,
lui agit comme grille et dont les éléments séparés sont en connexion électrique avec les éléments de grillage correspondants de la couche sensible à l'infra-rouge, ou 3'une électrode, de préférence en forme de grillage, prévue dans une photocellule ( grillage de cellule) dont l'autre électrode (grillage d'électrode) consiste en une couche sensible à l'infra rouge, les potentiels des différentes électrodes dans cet appareil étant réglés de telle façon que le courant de décharge dans la chambre à décharge est commandé, au moyen de la grille, approximativement en rapport direct ou en rapport inverse de l'intensité d'irradiation des éléments d'image dans l'image infra-rouge et produit une image visible positive ou négative dans la couche de lumière à incandescence ou la couche de fluorescence de la chambre à décharge.
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Device for seeing objects using infrared rays emitted by them. International Convention: Norwegian patent application N2 54. 80 1 of May 31, 1934.
The present invention relates to an apparatus by means of which objects can be seen even in cases where none of the visible rays emitted by them, but only infrared rays reach the point of observation. The apparatus is especially suitable for ships and airplanes since by its help it becomes possible to obtain a visible image of distant objects, for example other ships, coasts or similar objects in an intense fog; infra-red rays have, as we know, the property of being able to penetrate through a fog without being absorbed or dispersed to a significant extent.
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The object of the present invention is an apparatus of the type already known, comprising an electric discharge chamber provided with parallel plane electrodes between which there is produced a non-homogeneous discharge which is controlled by an invisible image which, by means of a lens or a lens system, is projected against one side of the container. discharge and which produces a visible image in the discharge chamber, which image can be seen from the other side of the apparatus.
The known devices of this kind act in such a way that the cathode of the chamber), discharge is provided with a photoelectric sensitive material while the anode is provided with a fluorescent substance, so that the discharge taking place between the cathode and the anode is governed by the invisible image projected onto the cathode and produces on the fluorescent anode a visible image corresponding to the invisible image. These apparatuses can be employed with advantage for the transformation of an ultra-violet image into a visible image, but are not very suitable for use with infrared rays.
This is due to the fact that photoelectric substances which are sensitive to infrared rays are also sensitive to visible rays which are produced in the fluorescence layer, so that with the use of devices of the kind mentioned above , the halftones of the image are erased as the cathode receives scattered light from the anode.
The main object of the present invention is to remedy these defects and to provide an apparatus by means of which it is possible to obtain a visible image with a clear outline and well-defined contrasts, corresponding to Invisible infrared pillage which by means of a lens or lens system is projected onto one side of the discharge vessel.
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The most important point of the present invention therefore lies in the fact that the layer sensitive to infrared rays is protected against a reflex diffuse irradiation originating from the visible image.
An important feature, in an apparatus constructed in accordance with the present invention, is the provision in the discharge chamber of an electrode which acts as a grid and serves to regulate the discharge between the cathode and the anode so that it corresponds to the invisible infrared image.
In one embodiment of the invention, the guide grid and the infrared sensitive photoelectric layer are separated from each other and are electrically in connection with each other so that the various points of the grid obtain potentials corresponding to the light intensity of the corresponding point of the invisible image.
The connection between the light sensitive layer 1 and the grid can be made conveniently by means of wires arranged in a mesh.
In another embodiment, the current connection is made by a semiconductor coating.
In a modified embodiment, the photosensitive layer is disposed directly on the grid while at the same time precautions are taken to protect the grid from diffuse irradiation from the visible image.
According to the present invention, the visible image can be produced in a fluorescent layer on the anode, in which case the cathode can be established as a hot cathode or be covered with a substance which emits electrons when properly irradiated. from a source of infrared rays. With this embodiment, the
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direct current is preferably employed.
The visible image can also be formed in an incandescent light layer, the cathode being coated with a substance which reduces cathodic drop. In this embodiment, alternating current or pulsating direct current is preferably employed, the semitones of the images being produced such that the intervals between the incandescent light lines are changed in accordance with the intensity of the incandescent light. irradiation for the different points of the infrared image.
The invention includes special devices such as a partition or a screen between the fluorescent layer, in which the image is formed, and the photosensitive layer, which screen serves to prevent diffuse irradiation of the photosensitive layer by the. visible image. This screen can be established in such a way that a reflex, directed irradiation of the photosensitive layer by the visible image is obtained.
The invention further comprises devices for obtaining an intensification of the visible image produced. The intensification may be caused by an optical reaction by which the individual points or surface elements of the photosensitive layer are directly or indirectly irradiated. by light coming from the corresponding surface elements in the visible image.
Intensification can also be obtained by electrical means, by the use of a photoelectric cell (gas filled or vacuum), an electrode of which is formed by the photosensitive layer on which the image infrared is projected; in the vicinity of this electrode are arranged auxiliary electrodes serving to intensify the current of electrons emitted by the photosensitive electrode in question.
Other characteristics and advantages of the invention will result from the following description, in combination with
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the accompanying drawings in which:
Fig. 1 shows a schematic section through one embodiment of the apparatus according to the invention.
Fig. 2 shows on a larger scale a partial section through the discharge chamber of the apparatus shown in FIG. L
Fig. 3 shows the left wall of the discharge chamber of fig. 2, seen from the left.
Fig. 4 shows a section similar to FIG. 2 in a modified embodiment.
Fig, 5 is a section through the line V-V of fig. 4.
Figs. 6, 7, 9, 11 and 12 show sections similar to FIG. 2, in different embodiments of the discharge chamber according to the present invention.
Fig. 8 shows on a larger scale a detail of the apparatus shown in FIG. 7.
Fig. 10 shows on a small scale a section through a complete apparatus according to the present invention.
Fig. 13 is a section through a discharge vessel according to the present invention, especially showing how the various parts of the vessel are assembled in practice.
The apparatus according to the present invention comprises, in all embodiments, a discharge chamber 1 with parallel planar walls 2 and 3 and also planar and parallel electrodes 4 and 5 which can be made in the form of an array. metallic threads, transparent membranes, layers or the like.
Using a lens or a lens system 6, in front of which a filter can optionally be placed (see fig, 1, an invisible infrared image is projected on one of the sides
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of the device. This image is transformed in the discharge chamber into a visible image which is formed in a fluorescence layer on the fluorescent anode of the chamber or in a layer of incandescent light, the cathode of the chamber in the latter case being made as a layer of incandescent light. incandescent cathode.
The visible image is seen directly from the other side of the chamber (8, fig. 1) or it is projected using a lens or a system of lenses, on an enlarged or reduced scale, on a plate of frosted glass or similar material (fig. 10).
Figs. % 2 and 3 show one embodiment of an apparatus according to the present invention. In this embodiment, the left wall of the discharge chamber is made of a material impenetrable to visible and infrared light, such as, for example, colored glass, porcelain or the like, and is provided with a grid of thin metallic wires 9 (in platinum for example) 'are perpendicular to it' to the plate and passing% through it. On its left side which is irradiated by infrared rays, the plate is made smooth and the ends of the wires lie in the plane of the surface and rest on a photoelectric layer,
sensitive to infrared rays and divided in the form of a wire mesh. In the embodiment described here it has been imagined to make this layer as an intercepting layer of copper protoxide, but other types of cells can obviously also be used. The roasting of the cells can for example be carried out in such a way that on the side of the plate 2 a copper foil 10 is placed which is in electrical connection with all the ends of the wires.
This sheet is divided by means of a grooving machine (possibly in combination with pickling) into squares in number corresponding to the threads and small reinforcements.
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11 between the squares are filled with a substance of great insulating value which must withstand a heated hearth during the subsequent treatment. On this one oxidizes, for example by heating, a thin layer 12 of copper protoxide on which is spread, for example by cathodic sputtering, a very thin transparent metal membrane 13 which formed a common electrode for all the miniature cells, sensitive to infrared, which moreover are isolated from one another and each connected to its wire 9 passing through the plate 2.
On the internal side of the plate 2, the ends of the wires 14 protrude on the surface of the plate in the manner shown in FIG. 2 and here forming an electrode having the shape of a mesh and acting as a grid.
The shape of the grill elements can be changed in many ways and they can also be made to end in the plane of the plate as shown in fig. 6, in which case the elements can be produced partially by electrolysis.
The insulating layer shown in FIG. 2 on grid elements may be omitted in other embodiments. On the inner side of the plate 2 is placed a semiconductor layer 15 which acts as a gate leakage resistance. In order to obtain an approximately homogeneous discharge of all the grid elements, this layer is executed, as regards extent and thickness, outside the field of the grid so that the difference in resistance. tance between the contact edge of the layer and the various points of the mesh is as small as possible.
An entirely homogeneous discharge can be obtained by the fact that one stretches between each line of the mesh, directly on the glass plate, very thin metal wires of
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fixed potential, before depositing the layer, In this case the resistance of the layer must be very high, the linear extent of resistance for each grid element being only half the distance between two lines on the grid. The layer can be deposited by electronic spraying or vacuum evaporation, or can be mechanically deposited as a powder which is then cured by chemical means or by heating.
Over the layer 15 and possibly over the free ends of the wires is placed a thin insulating coating 16, for example in the form of a kind of enamel which must be able to withstand the tension between the grating of the grill and the resistance layer 15, on the one hand, and on the other hand the fluorescence anode 5 which is placed immediately above the insulating layer 16, the visible image being formed on this fluorine-containing anode ,. cence.
The cathode is made as an arrayed hot cathode, formed of thin oxidized or otherwise prepared wires, through which the image is seen and which if made of long continuous wires should preferably, due to the potential drop. , be heated by alternating current and not, as shown schematically in FIG. 1, by continuous curing from a battery 17. As the cathode must not be visibly incandescent, it does not appreciably interfere with the view of the image. The fineness of the network and the distance of the elements of The grid will depend, taking into account the action on the amplification system as well as the length of the gate wires, in part on the type of cells used and the amplitude thus available of gate voltage.
By means of a battery, the, the anode. fluorescence 5 receives a positive potential. When the current is put into action the fluorescence anode is made to glow provided that the ele-
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grid elements 14 are not negatively charged. If then by means of a sliding contact 20 on the potentiometer
19, a negative potential is sent through the gate resistor 15 to the gate elements, the anode current is weakened and if the gate potential is adjusted to a sufficient height, the fluorescence ceases entirely.
By means of a sliding contact 21 of the potentiometer 19, the common electrode 13 for the intercepting layer can receive a positive potential, assuming that the resistance of this layer, when not irradiated, is very High in proportion to the constant gate resistance, no fluorescence appears at first. If, however, the intercepting layers 10, 12 are irradiated with active rays of varying intensity, the grid elements adjust themselves to different potentials, responding to the irradiation intensity of the corresponding cell elements. , and thus cause the fluorescence anode to glow at the corresponding points.
'If a total image of infrared (or visible) rays which act on cells is projected onto the cell network, it is reproduced visibly and in all semitones, in the characteristic emission color of the substance. fluorescent used. In case of transfer of the gate cell voltage to the layer 15 and the outer common electrode 13 of the cell array, provided that the cells are of such a nature as to admit this transfer (for example to selenium), the image appears as a negative.
As material \ fluorescence one can use willemite (zinc silicate), zinc sulphide, calcium tungstate or other known substances, or a combination of two complementary luminous substances such as zinc silicata and calcium tungstate. .
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Instead of placing the fluorescent anode inside the wall 2, it can also be placed inside the wall 3, the hot cathode being in such a case placed on the side of the grid between the grid elements 14 This embodiment has the advantage that the image is not hampered by the grating and by the cathode which remained behind the image when viewed.
At the same time, the voltage is reduced on the insulating layer 15 which further, provided the incandescent wires are fine-tuned, can be omitted in this embodiment. In order to combat the unfavorable influence that the resistance coating can have on the characteristic, the cathode wires can be sheltered by means of a conductive layer deposited on the insulating layer 16, for example a layer of pulverized graphite, fixed by a suitable substance.
Instead of using a grid resistance layer, an infrared sensitive layer can be placed on the grid, so that the grid discharge passes through the ionized gas or vacuum by photoelectric release. This release can for example take place by means of infrared irradiation from the hot cathode, which is set to a suitable incandescent, for example by means of a normal incandescent light resistor or by means of an incandescent light resistor. other source of rays.
Instead of employing a hot cathode, an infrared sensitive emission photoelectric cathode can be employed, either in the form of a deposited layer or in the form of a wire network or a form. similar. The electronic release can advantageously be done with the aid of a source of infrared rays, placed in such a way that its invisible rays pass, in the case where the% fluorescence layer is placed on the inside of the wall 3, to through the
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layer which in such a case must be the least possible absorbent for infra-red light. The advantages of this arrangement are that the current arrangement is simplified and the heating of the apparatus is reduced.
The ray source may optionally be employed at the same time to release the gate current and may advantageously be in the form of a border extending around the field of the image and have a parabolic cross section, in the focal line of which the hot cathode is placed.
As already mentioned, the visible image can be formed in a layer of incandescent light instead of being formed on a fluorescent screen, and in this case the anode is used instead. fluorescence an incandescent light cathode, for example with Cs2O, Cs, K, Na, Rb or compounds of these substances, the grids being given any suitable shape and sometimes being coated with a similar substance so that the Grid discharge can occur% through gas which can be neon, argon, helium or other gases or mixtures. The anode can be made from a thin network of metal wires.
The embodiment described in connection with FIGS. 1, 2 and 3 for an apparatus according to the present invention can also be operated with pulsating direct current or alternating stitching in the anode circuit, the apparatus in this case acting as a current rectifier and using a phase.
If the image is formed in a layer of incandescent light, the use of pulsating direct current or native alternating current will in many cases be advantageous with respect to the halftones in the image. Direct current can however also be used when the image is formed in a layer of incandescent light. A similar embodiment is shown in FIG. 4. In this case the left wall
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che 2 of the discharge chamber is made in a generally analogous manner 4a the mesh plate 2 of fig, 2, and on the left side of the plate there is an interception screen or a network of cells whose separate elements are electrically connected a. metal wires 9 passing through the plate 2.
The grid is made in the form of a conductive sheet 22 divided into a mesh, on the internal side of the wall 2 Under the grid 22 is placed a conductive sheet 23 which can advantageously receive a regular voltage, preferably close to the anode potential. . 24 is a direct current source, the negative pole of which is connected to the common cell electrode 13 while the positive pole is connected to the network-shaped anode 5 in the discharge chamber.
The cathode 4 in this chamber is made like an incandescent light cathode and can by means of the grout contact be given an appropriate voltage with respect to the anode.
Between the walls of the chamber, we place a screen 27 provided with openings 26 arranged like a grill ::., 3,, serve to prevent the ionization from spreading. Fig. 5 shows a section through line 5-5 of fig, 4, showing the arrangement of the channel-shaped openings in the screen 27.
The operating mode of this device is as follows;
Between the cathode 4 and the anode 5 a voltage occurs which is below the extinction voltage of the incandescent discharge. The common electrode 13 of the cell grid receives a voltage, related to the anode, which is above the ignition voltage of the incandescent discharge.
When the grid of cells 10, 12 is irradiated, it becomes conductive and the grid 22 negatively charges it with a rate corresponding to the intensity of irradiation of the corresponding cell element. Layer 23 acts, as has been said, as a charging capacitor with respect to grill 22.
Pen-
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As the grill is charged, the voltage drop in the discharge chamber increases and approaches the ignition voltage and finally an incandescent discharge occurs which lasts until the capacitor element has lost its charge, In this embodiment, the halftones in the visible image are produced by varying the time intervals between the lines of incandescent light, depending on the irradiation intensity of the corresponding cell element.
In fig. 6 shows another embodiment in which the visible image is formed in the same way in a layer of incandescent light, but in the case where the demitons are produced in such a way that the ignition moments are, for each phase, modified under the dependence of grilling potentials, alternating current or intermittent direct current can be used.
Plate 2 is made in a manner analogous to plate 2 in FIG. 2, except that the grid is constructed as a layer 28 divided into a mesh. Between the cathode 4 and the anode 5, which may consist of a thin network of wires, it has been arranged, as in FIG. 2, a grooved screen 29 which serves to prevent the dispersion of ionization. The cathode wires can be engaged between the walls of the screen and are carried by it while the grid can be made in the same way as fig. 2 and protrude into the grooves.
The cathode and anode are each attached to a clean end of the secondary windings of a transformer 30, while the gate leakage layer and interceptor layer receive, through the direct current sources 31 and 32, appropriate initial voltages. relative to the zero point of the transformer. The grid leakage layer can also be connected to another point of the transformer by means of a variable capacitor so that the base potential of the grids can
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be moved in phase towards the voltage: the anode and that the light intensity can thus be adjusted.
The embodiment of FIG. 6 can be simplified by placing the infrared sensitive layer on the inside side of the plate 2 which is made of a material permeable to visible and infrared light. The layer can, in this case, be made continuous and it determines the times of ignition of the incandescent light for each phase. The surface of the layer is prepared such that these charges are removed through the gas.
Fig. 7 shows a special embodiment for the guide grid in combination with the photoelectric sensitive layer onto which the infra-red image is projected. According to fig. 7, between the hot cathode 4 and the fluorescent anode 5, in the discharge chamber, an array electrode 33 which acts as a grid was placed.
Fig. 8 shows a cut in one of the metal wires 33.
As seen in fig. 8 the network is made of thin metallic wires on which has been laid, for example by condensation, a coating 35 of a semiconductor material which acts as a grill leak. On the outside: this coating has been placed a photoelectric layer 36, sensitive to infrared light, which layer can be conductive and placed in places or be semi-conductive and placed continuously. The mode of action of grid 3 is entirely analogous to that of the grid in the other embodiments, as cells 36 are negatively charged by resistor 35 and prevent anode current from reaching the cathode. 4.
During the active irradiation of a point of the cell array 36, the latter emits electrons and is displaced in the direction of the positive potential, that is, the anode current flows forward and forces the anode to shine in con co rdance. Between the cathode and the anode we can
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placing a grooved mesh 37 so that each element in the photosensitive grid is irradiated by its corresponding element in the fluorescence screen, with the result that an optical reaction is obtained. There is shown in FIG. 7, in the grooved mesh, slots 38 in which the network of wires 33 is inserted.
39 is a direct current supply source whose poles are connected by means of the potentiometer resistor 40 so that the cathode 4 and the grid 33 can receive the desired voltages with respect to each other and with respect to at the anode 5.
Fig. 9 shows a device in which the infrared sensitive layer forms a cathode or cathode mesh in a vacuum cell. 2 and 3 denote the walls of the discharge chamber, 4 and 5 respectively a hot cathode and a fluorescent anode, 14 is the grid which, by means of the wires 9, is in connection with the grid-shaped anode 41 of the photoelectric cell. 42 designates the lattice-shaped cathode of the photo-cell, which cathode is provided with a photoelectric coating sensitive to infrared light. In front of the cathode 42 has been placed an auxiliary cathode 43 which can be made for example as a transparent layer on the inner side of the glass plate 44 or can be an array, as indicated in the drawing.
The auxiliary cathode, like the main cathode, is provided with a photoelectric coating, sensitive to infrared light. Between the cathodes 43 and 42 is disposed an electric field. When a point on the auxiliary or activation cathode is struck by active infrared light, there will be emitted electrons at this point which at the same time as they release a ray of light which passes through the cathode 43, hit the corresponding point of the main cathode 42, where the effects of electron bombardment and irradiation are added
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to one another.
It has in fact been found that when a photoelectric substance is exposed at the same time to active irradiation by light waves and to bombardment by electrons, electron bombardment reduces the liberation action of the photoelectric substance. The practical effect of this is that the spectral sensitivity of the substance is extended, i.e. the substance is activated towards longer waves so that increased emission of electrons is obtained.
The electron current which now moves from cathode 42 to cell anode 41 can, in its path, be enhanced by the insertion, in the electron path, of one or more electron-emitting bodies 45 secondary. These bodies are made of a conductive material and gradually receive suitably selected voltages, which causes a maximum emission of 3 'secondary electrons. They can be made: the the same way as the cathode, as described above, or as thin, impregnated membranes: the substances which easily emit secondary electrons, for example rare earth oxides.
Shown in the figure is a direct current supply source 46 which serves to maintain an appropriate potential difference between the hot cathode 4 in the discharge chamber and the auxiliary cathode 43 of the vacuum cell. The main cathode 42 and the auxiliary electrode 45 in the vacuum cell can receive appropriate potentials by means of sliding contacts connected to a potentionmeter 47. The grid leakage 15 is likewise connected to a sliding contact for voltage adjustment. 18 designates a source of direct current used to maintain a voltage: the appropriate discharge in the discharge chamber.
Fig. 10 shows an apparatus provided with an optical system by means of which optical intensification is obtained
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and electrical of the visible image. In this device, the discharge receptacle is placed in a box 49, at one end of which a lens 50 has been placed in parallel with the receptacle. 51 schematically represents an object of which only the infra-red rays enter the apparatus. .
Using the lens 50, an infrared image 52 of the object is projected onto the infrared light sensitive photoelectric layer in the container. This image is transformed, in a manner similar to that described above, into a visible image 53 which, by means of the lens 54, is projected in an enlarged or reduced form onto an opaque disc 56. In front of the lens 50 one can place , if desired, a filter: the light 57. Besides the lens 54, there is a lens 58 which is part of an optical system comprising a number of prisms 59 and lenses 60, 61, the last of which is of same side of container 1 as lens 50.
The optical system is arranged such that with the aid of the lens 61 a secondary visible image is projected onto the layer sensitive to infrared light, all the points of this secondary image coinciding exactly with the infrared image. primary red. This releases an additional current which is added to the current exiting primarily from the infrared image. This operation is constantly repeated and forms an infinite series of increasing powers of the ratio: supplementary current / primary current. If this ratio becomes greater than unity, the series becomes divergent and there is an automatic activation independent of the infrared irradiation. The reaction irradiation must therefore be regulated, for example by means of a shutter or a diaphragm 62.
The amplification effect obtained by the use of a gate drive can be increased by coupling different gates into a stepped series. A form of
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realization with two amplifying grids is shown in fig. 11. The two discharge chambers coupled in series are represented here by 1 and 1 '; 2 indicates the left wall of the first chamber ,. 3 the partition between the two chambers and 3 'the right wall of the other chamber. 4 and 4 'indicate the cathodes of the two chambers and 5 and 5' their anodes, the last of which is made fluorescent while the first receives the form of a mesh layer on the left side of the partition 3, which layer is set to using thin wires 9 'in electrical connection with the guide grid 60' of the other chamber.
The grid 60 of the first chamber is in connection by means of the wires 9 with a grid-shaped anode '61 in the vacuum cell 62, on the cathode 63 of which the photoelectric layer sensitive to infrared light is placed. red.
14 designates a direct current source, the negative pole of which is connected to the cathode 63 of the photocell and the positive pole to the anode, fluorescent 5 '. Between the poles of the current source is disposed a resistor acts as a potentiometer for the cathodes 4 and 4 'which can receive, by means of sliding contacts, an increased voltage compared to the grids 60 and' 60 '.
The cathodes 4 and 4 'and the grids 60 and 60 are in the embodiment shown in FIG. 11, intended to be provided with photoelectric coatings emitting electrons: the way that the liberation of electrons from both the anode current and the gate current can be effected by means of irradiation from a light source 66 preferably emitting infra-red light. The source of rays may advantageously receive the form of a border extending around the field: the image and having a parabolic cross-section, in the focal line of which the hot cathode is placed.
In this case the plate
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mesh 5 is made of a material transparent to infrared light and the anddes mesh 5 is constructed with a reduced area of partial anodes, which may optionally consist of only 9 'wires or be made by means of coatings transparencies placed for example in the form of powder. With the embodiment shown in FIG. 11, a negative image will be obtained in the first chamber, which in the second stage will be reversed to form a positive image.
In cases where the embodiment of the cell grid is similar to that shown in FIG. 11, but with a single gate stage, the direction of the current through the cell grid can advantageously be reversed in order to obtain a positive image already in the first stage.
The mode of action of the device will be understandable without a detailed description. The current of electrons coming from the cathode 4 is controlled by means of the grid 60 according to the intensity of irradiation at the corresponding points of the infrared image which is projected by means of a lens on the cathode 63 of the photocell. The electron current plus the gate current pass through the anode 5 of the amplifier stage and by means of the gate 60 'the control of the discharge current of the cathode 4' produces.
Since the second stage gate current includes the first stage anode current plus the gate current, the irradiation intensity, or the ratio of the areas or degrees of effect of the infrared sensitive substance. -red in both stages, must be made such that the voltages of the stages regulate themselves in a favorable ratio, only their total sum being determined by the voltages of the external terminals.
The grill plates 2 and 3 can also be made like the plate 2 in fig. 9. The two plates can in such cases be of completely identical construction,
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each of them being made of a material impermeable to visible and infra-red light.
The photoelectric sensitive layer does not necessarily have to be divided in the form of a mesh. It can for example have the form of a continuous layer on the inside of the plate 2 which, in this case, is made of a material permeable to infra-red light. On the layer is placed a continuous or grid-shaped semiconductor coating, impermeable to infra-red light and on this coating a continuous conductive layer or grid-like layer acting as a grid and covered with a photo-emitting substance. electric which serves as a grid unloader.
In some cases the device can be made without a guiding grid. A similar form is shown in fig.
12. The plate 2 is generally made as shown in FIG. 2, with this difference that the wires 9 are thicker and, on the internal side, are embedded under the plane: the plate, so that depressions are formed which can be filled with a substance 67 reducing the cathode drop in the rarefied gas inside the discharge chamber. The anode is made of a network of metal wires 5 and the visible image is formed in the incandescent light layer of the cathode.
On the ends of the wires 9, it is also possible to lay a fluorescent substance which is activated by incandescent light. The discharge should be adjusted so that the incandescent light is very close to the cathode since otherwise scattering occurs.
In connection with cells with corresponding resistance, the ends of the wires can be made as fluorescence anode elements and the wire network 5 can be replaced with a hot cathode, the direction of the
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current being reversed.
Fig. 13 shows in section how an apparatus according to the present invention can be implemented in practice. 68 and 69 denote two parallel plates, corresponding to:;, lacquers 2 and 3. These plates are fixed at the lower end to a foot 70. Between the plates there is shown a grooved mesh 71, similar for example to the mesh 29 of fig. 6. The apparatus is assembled in such a way that the plates 68 and 69, with the mesh 71 and the necessary electrodes, are fixed to the foot 70 and the whole is introduced into the container 72 which is then freed of air and closed by welding. All of the embodiments shown in the drawings can be performed in a similar manner.
The apparatus can be used with any kind of current, preferably with direct current. The potential of the separate electrodes and the layers should preferably be adjustable as desired.
In order to obtain a clear reproduction of the semitones of the image it is possible, in order to influence the paths of the electrons, to introduce one or more magnetic fields for the electromagnetic representation of the surface emitting the electrons, according to the methods known in electronic optical devices. For example, a magnetic field can be employed, the lines of force of which are directed in such a way that the electrons are forced to move along paths approximately perpendicular to the surface of the image.
In the vicinity of the cathode, space charge grids can be placed in certain cases.
In order to avoid irregular surface potentials, in cases where fluoreseence anodes are used, it is possible to
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introduce for example auxiliary anodes in a network in the immediate vicinity of the fluorescence layer.
The electrodes in the embodiments described above can be made in the form of networks or in the form of impermeable layers or membranes.
In embodiments where heating of the cell grid occurs, for example from glowing wires, a cell grid cooler can be employed when found advantageous.
If it is desired to enlarge the visible image, ordinary optical magnifying apparatus can be employed.
In all of the embodiments mentioned above the operation can be repeated, the visible image being caused to act on a secondary cell mesh or a secondary photoelectric layer. This can be achieved with the aid of a lens or directly otherwise, the surfaces being brought very close to each other. Layers can be laid immediately with the fabric on top of each other or with an insulating layer between them. The fluorescent substances for the intermediate layers can be chosen so that their spectral emission coincides with the maximum spectral sensitivity of the corresponding cells or of the photoelectric layer.
The apparatus can be used as a fog glass, eg for ships and airplanes, but it can also be used in the dark in combination with an infrared projector which can be rigidly attached to the apparatus.
As material for the lenses and transparent surfaces, depending on the spectral field used, glass, quartz, fluorspar or other substances permeable to infrared rays can be employed. If the lens is also permeable for visible light, it is possible to place: up or behind the lens, an appropriate filter absorbs the rays
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visible.
Claims.
1 / An apparatus for seeing objects using infrared rays emitted by them, comprising an electric discharge chamber with a discharge diameter corresponding to the dimension of an invisible infrared image which is projected by means of 'a lens or similar device on a plane photoelectric layer, preferably divided in the form of a mesh, discharge chamber in which an inhomogeneous discharge of current occurs' is controlled by the invisible image infra-red and which produces a visible image in the discharge chamber, characterized in that the discharge chamber is provided with an electrode, preferably in the form of a mesh,
it acts as a grid, the separate elements of which are in electrical connection with the corresponding grid elements of the infrared sensitive layer, or an electrode, preferably in the form of a grid, provided in a photocell (grid of cell) of which the other electrode (electrode mesh) consists of an infrared sensitive layer, the potentials of the different electrodes in this device being adjusted in such a way that the discharge current in the discharge chamber is controlled, by means of the grid, approximately in direct relation or in inverse ratio to the irradiation intensity of the picture elements in the infrared image and produces a visible positive or negative image in the incandescent light layer or the fluorescence layer of the discharge chamber.