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PERFECTIONNEMENTS APPORTES AUX APPAREILS COMPORTANT UN SYSTEME OPTIQUE ET
UN SYSTEME ELECTRONIQUE.
La présente invention est relative à un appareil permettant l'observation visuelle ou photographique d'objets à l'aide de rayons opti- ques, les rayons émanant de ces objets étant convertis dans l'appareil en rayons électroniques et ces derniers étant convertis en rayons optiques.
Les appareils de ce genre sont déjà connus; voir, par exemple, l'article publié par G.A. MORTON et L.E. FLORY dans "Electronics", Septem- bre 1943, sur un télescope à infra-rouge. Le fonctionnement de l'appareil décrit dans la dite publication revient à ce qu'un système à lentilles ou un système à miroir suivant Schmidt permet de produire une image infra- rouge de l'objet observa sur une cathode photo-électrique, sensible aux rayons infra-rouges, d'un tube spécial du type 1 P 25.
La cathode photo- électrique est ensuite projetée par une lentille électronique sur un écran fluorescent prévu sur l'autre coté du tube, cet écran étant observé au moyen d'un oculaire.
La présente invention a pour objet de réduire sensiblement la longueur des appareils de ce genre, d'augmenter l'intensité de lumière et le champ de vue et d'apporter encore d'autres perfectionnements qu'on va décrire plus en détail ci-après.
L'appareil suivant l'invention présente la caractéristique qu'un système optique comportant un miroir concave sphérique et un élément correc- teur permet de produire une image optique des objets à observer sur une ca- thode photo-électrique prévue entre le miroir et l'élément correcteur, et qu'on a prévu des moyens permettant de reproduire la cathode photo-électri- que, à son tour, par voie électronique sur un écran fluorescent prévu du côté de la dite cathode opposé au miroir, la construction étant telle que la reproduction électronique s'effectue dans le vide.
Par les termes "rayons optiques" et ''reproduction par voie élec- tronique" on entend ici des rayons visibles ou invisibles électro-magnétiques
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et une reproduction produite par des rayons électroniques à l'aide de len- tilles électriques ou magnétiques ou d'une combinaison d'elles.
L'appareil suivant l'invention présente un avantage important par rapport au télescope à infra-rouge du type suivant Morton et Flory, la cathode photo-électrique étant frappée par les rayons optiques sur le même côté où l'émission des électrons a lieu, de manière à éviter la perte d'absorption et de diffusion qui se produit lorsque la cathode photo-élec- trique est frappée sur le côté opposé, comme dans le télescope suivant Mor- ton et Flory. Il est connu que, dans ces conditions, l'émission de la catho- de photo-électrique est un multiple de¯celle qu'on obtient avec une cathode photo-électrique transparente.
En outre, l'épaisseur de la couche photo- électrique dans l'appareil suivant l'invention n'est pas restreinte aux limites très étroites qui sont imposées à une cathode photo-électrique transparente et qui en rendent difficile la fabrication.
De plus, la longueur de l'appareil suivant l'invention est sen- siblement plus courte relativement à celle du télescope à infra-rouge suivant Morton et Flory du type comportant un système Schmidt et il en est ainsi a fortiori en faisant une comparaison avec leur construction comportant un système de lentilles. Ceci est dû au fait que la cathode photo-électrique est disposée entre le miroir et l'élément correcteur, de sorte que la re-- production optique et la reproduction électronique s'effectuent en partie ou entièrement dans le même espace.
L'appareil suivant l'invention peut être de formes différentes.
Ainsi, par exemple, on peut faire en sorte que l'élément correcteur et le miroir fassent également fonction de verres de fermeture pour l'espace à vide, l'écran fluorescent pouvant être prévu, par exemple, sur le côté à vide de la partie centrale du miroir, partie qui n'est pas revêtue d'une couche réfléchissante.
Alternativement on peut disposer tant l'élément correcteur que le miroir dans le vide. Toutefois, dans les deux cas on rencontre l'incon- vénient que le centrage exact qui est requis entre l'élément correcteur, le miroir et la cathode photo-électrique ne puisse s'effectuer que diffi- cilement, parce que le miroir et l'élément correcteur doivent être scellés à ou dans le tube à vide contenant la cathode photo-électrique.
Suivant l'invention, on peut éviter en partie cette difficulté en disposant soit l'élément correcteur soit le miroir en dehors du vide.
Ainsi on n'a qu'à veiller, lors de la soudure, à un centrage correct de la cathode photo-électrique par rapport à la partie scellée, tandis que le centrage de la partie se trouvant en dehors du vide peut s'effectuer par des moyens connus en soi.
Un mode de réalisation encore plus avantageux de l'appareil sui- vant l'invention est celui dans lequel tant le miroir que l'élément correc- teur sont prévus en dehors du vide. On évite ainsi parfaitement la diffi- culté du centrage, le miroir et l'élément correcteur pouvant être centrés chacun relativement à la cathode photo-électrique. Dans les modes de réali- sation décrits, l'espace à vide doit comporter un ou deux verres de ferme- ture d'une qualité optique suffisante, mais ces verres peuvent être des ver- res plans ou courbés d'une épaisseur uniforme, dont le centrage est beau- coup moins critique que celui de l'élément correcteur et du miroir.
Un mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention présen- te la caractéristique que la surface de l'élément correcteur ou du verre de fermeture située du côté du miroir concave sphérique porte la cathode photo- électrique. Suivant l'invention, il est préférable de blinder la cathode photo-électrique contre les rayons optiques directs au moyen d'un dépôt métallique conductible sur la surface de l'élément correcteur ou du verre de fermeture, ce dépôt étant porteur de la couche photo-électrique propre et pouvant servir également à relier la cathode-électrique aux autres'élé- ments du circuit électrique produisant la reproduction électronique. On obtient ainsi d'une manière simple une disposition efficace de la cathode photo-électrique.
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On peut réaliser l'élément correcteur de différentes manières, par exemple sous forme d'une plaque Schmidt ou d'une lentille ménisque, con- formément au Brevet Français n 883.937. L'image produite sur l'écran flu- orescent peut être fixée photographiquement ou être observée à l'aide d'un oculaire.
On peut utiliser dans l'appareil différents types de lentilles électroniques. Une lentille électronique adaptée particulièrement à l'appa- reil suivant l'invention présente la caractéristique que l'électrode posi- tive est constituée par une partie perforée sensiblement sphérique, à laquel- le est fixée un corps conique en matière conductrice qui, à l'autre extrémi- té, se termine à ou près de l'écran fluorescent.
On obtient ainsi le résultat que les électrons, après avoir passé par l'ouverture prévue dans la partie sphérique de l'électrode posi- tive, se propagent dans un espace exempt de champ. En outre, on obtient l'avantage que le système électronique satisfait à la condition de se trou- ver entièrement en dehors des faisceaux de rayons de manière qu'il n'inter- ' cepte pas de lumière.
On comprendra mieux l'invention en regard du dessin annexé, don- né à titre d'exemple non-limitatif, qui présente un schéma de principe d'un mode de réalisation de l'appareil suivant l'invention, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention. Le système optique comporte le miroir sphérique 1 et l'élé- ment correcteur 2. La surface du miroir et celle de l'élément correcteur en forme de ménisque sont concentriques. Entre ces deux éléments est disposé le tube à vide 3, limité des deux côtés par les verres de fermeture 4 et 5.
Le verre de fermeture 4 porte, sur sa face intérieure, la cathode photo-élec- trique 6, dont la surface est concentrique avec la surface du miroir et cel- les du ménisque.
La cathode photo-électrique est entourée d'un corps annulaire conductible 7 à surface concave 8. Le corps 7 est relié de manière conducti- ble au cylindre 9, également en matière conductrice. Disposée dans le tube 3 est une sphère conductible 10, pourvue d'une ouverture 11, qui constitue la lentille électronique. La dite sphère est fixée au tube opaque 12. Dans le mode de réalisation représenté, le tube 12 est en matière isolante. Tou- tefois, dans certaines conditions, il peut être avantageux de réaliser ce corps entièrement ou en partie en matière conductrice. L'écran fluorescent 13, qui, dans l'appareil représenté, est prévu sur la face intérieure du verre de fermeture 5 peut aussi être réalisé comme un écran séparé au bout du tube opaque.
La sphère 10 est reliée, au moyen du fil d'amenée 14, à la borne positive d'une source de tension continue, tandis que la cathode photo- électrique 6, le corps 7 et le cylindre 9 sont reliés au moyen du fil d'a- menée 15, à la borne négative de la dite source de tension. La tension con- tinue est de 12.000 volts. Les isolements peuvent être prévus de la manière connue.
Le miroir 1 présente une ouverture centrale 16 permettant le passage de l'oculaire 17. Le diamètre du ménisque est de 60 mm. La distance focale du système optique est également de 60 mm, de sorte qu'on obtient - un système de très grande luminosité ayant une ouverture relative de 1 : Le diamètre de la partie active de la cathode photo-électrique est de 10 mm.
La distance entre la cathode 6 et la sphère 10 est de 32 mm et celle entre la sphère 10 et l'écran fluorescent 13 est de 24 mm.
Les rayons de lumière émanant de l'objet passent successivement le ménisque et les deux verres de fer@eture 4 et 5, et sont ensuite réfléchis par le¯miroir 1 pour atteindre la cathode photo-électrique 6 par l'intermé- diaire du verre de fermeture 5. Une image invertie de l'objet est donc pro- duite sur la cathode photo-électrique. Cette dernière émet des électrons par suite des rayons de lumière frappant sur elle. Ces électrons se trouvent dans un champ électrique, dont les surfaces équipotentielles sont approxi- mativement concentriques avec la. surface 3 et l'anneau 7 qui, à son tour, est concentrique avec la surface de la sphère 10.
En appliquant à la cathode
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photo-électrique et à l'anneau 7 un potentiel zéro et à la sphère un poten- tiel de 12.000 volts, les électrons libérés de la cathode-photo-électrique sont accélérés vers la sphère et entrent à travers l'ouverture 11 dans l'in- térieur du corps 12. Il se produit donc sur l'écran fluorescent une image invertie, réduite par 3/4 de sa grandeur, de la cathode photo-électrique, c'est-à-dire une image debout de l'objet qu'on observe à l'aide de l'ocu- laire. Ce dernier a une distance focale de 30 mm, de sorte que le grossisse- ment total de l'instrument est de 1,5 x.
Des rayons de lumière directs ne peuvent pas atteindre l'écran fluorescent, ces rayons étant interceptés par le tube 12.
Afin d'améliorer la concentricité des surfaces équipotentielles on applique le cylindre conductible- 9, qui présente un potentiel égal à celui de l'anneau 7 et de la cathode photo-électrique 6. Dans le même but, on choisit la position de la cathode photo-électrique de manière que sa surface soit tangentielle à la surface 8 de l'anneau 7, lorsqu'on s'imagine cette dernière surface prolongée. L'instrument entier est de structure com- pacte, d'un poids léger et produit une image nette et à grande luminosité de l'objet. On obtient ce résultat avec une combinaison d'un système opti- que très simple avec une lentille électrostatique qui est également très simple. En outre, la fabrication du système est relativement facile, le mi- roir et le ménisque pouvant être centrés individuellement par rapport à la cathode photo-électrique.
Les verres de fermeture 4 et 5.sont des disques polis minces d'une épaisseur uniforme, qu'on peut fixer par soudure de maniè- re simple, le centrage de ces verres étant beaucoup moins critique que celui du miroir et du ménisque.