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L'invention concerne un dispositif équipé d'un intensificateur d'image à substance solide connecté à une source de tension, ainsi qu'un intensificateur d'image prévu pour l'utilisation d'un tel dispositif.
Par intensificateur'd'image à substance solide, on en- tend un écran d'image comportant des éléments conjugués avec une substance électroluminescente (éléments- électroluminescents) et une substance photosensible, dont l'impédance électrique spécifique peut être influencée de manière réversible par un rayonnement (élé- ments photosensibles) et dans lequel ces éléments comportent des électrodes pour a.ppliquer une tension électrique d'une manière telle que les variations d'impédance provoquées par le rayonnement par- venant sur les éléments photosensibles commandent la tension élec-
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trique appliquée aux éléments édlectroluminescents conjugués.
Un tel écran d'image permet d'intensifier ou de visualiser une image de rayonnement primaire projetée sur les éléments photosensibles par le fait que'les variations d'impédance provoquées par le rayon- nement primaire de la matière photosensible commandent localement la tension électrique et partant 1'électroluminescence de la matière électroluminescente.
Dans un intensificateur d'image à substance solide connu, les éléments photosensibles et les éléments électroluminescents forment chacun une couche indépendante. La conjugaison par éléments de ces couches est obtenue en disposant l'une derrière l'autre les deux couches, au besoin avec interposition d'une couche intermé- diaire masquant la lumière électroluminescente, dans la direction de l'épaisseur de(l'écran et en constituant les électrodes par des surfaces-'conductrices, transmettant le rayonnement, par exemple de l'oxyde d'étain, de part et d'autre du système de couches. On a constaté que cette forme de construction se prête moins bien à l'emploi de rayonnement visible.
Les substances photosensibles, usuelles, par exemple le sulfure de cadmium,ayant, pour la majeure partie de la gamme spectrale visible, un coefficient d'absorption élevé, l'épaisseur de la couche photosensible ne doit pas dépasser dans ce cas quelques dizaines de microns, faute de quoi le rayonne- ment à 'traiter ne saurait traverser cette couche. Toutefois, par suite de cette très faible épaisseur de la couche photosensible, le rapport de l'impédance électrique d'un élément photosensible non irradié (impédance obscure) à celle de l'élément électrolumines- .cent conjugué, rapport qui', pour assurer une bonne possibilité de commande de l'électroluminescence, doit être grand dans l'intensi- ficateur d'image connu, acquiert une valeur basse défavorable.
L'impédance chscure d'un élément photosensible est déterminée par la résistance obscure spécifique de la substance photosensible et par la géométrie de l'élément. Cette dernière est déterminante, %On ,seulement pour la résistance obscure, mais également pour la
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capacité de l'élément qui est très importante lorsque'l'écran d'image est alimenté par des courants alternatifs. La faible épais- seur mentionnée de la couche photosensible, diminue la possibilité d'utilisation de l'écran d'image par le fait que la capacité de la couche devient élevée et que la résistance obscure est basse , comparativement à celle de la couche électroluminescente, dont l'épaisseur est de 25 à 100 microns.
L'invention fournit une disposition permettant, sinon d'éliminer, du moins de réduire l'influence nuisible d'une basse impédance obscure des éléments photosensibles. 'La disposition con- forme à l'invention permet d'utiliser une substance photosensible à résistance obscure assez basse.
Le dispositif conforme à l'invention est caractérisé en ce que l'intensificateur d'image à substance solide comporte des éléments d'impédance non photosensible conjugués avec les éléments électroluminescents et également pourvus d'une électrode, les éléments de chaque groupe d'un élément électroluminescent avec les éléments conjugués étant connectés entre eux, respectivement à la source de tension, d'une manière telle qu'un tel groupe forme un montage différentiel ou un montage en pont, l'élément électrolu- minescent étant inséré dans la branche centrale. Par branche centra, le, il y a lieu d'entendre ici la branche qui relie entre eux les points dont le potentiel est compris entre celui des points à dif- férence de potentiel la plus grande. L'indication "centrale" ne doit donc pas être comprise dans le sens littéral.
De même, cela n'implique pas qu'à l'état non exposé des,éléments photosensibles, . le montage doit être tel que la tension,aux bornes des éléments électroluminescents soit complètement compensée, donc pratiquement nulle.
-De préférence, les éléments photosensibles et les éléments non photosensibles sont dimensionnés de façon qu'à l'état non éclair ré, l'impédance de ces deux sortes d'éléments soit pratiquement la même.
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Le dispositif conforme à l'invention permet d'obtenir que, quelle que soit la valeur de l'impédance obscure des éléments photosensibles, la tension dérivée qui, à l'état non irradié de l'amplificateur, se trouve sur un élément électroluminescent consti. tue une petite partie quelconque de la tension totale appliquée.
Cela pérmet d'utiliser, dans l'intensificateur d'image à substance solide du dispositif, des substances photosensibles à conduction obscure assez élevée, tandis que la capacité des éléments photo- sensibles peut être assez élevée.
Les éléments'non photosensibles de l'intensificateur d'image à substance solide peuvent être constitués par une substance'' qui, en soi, n'est pas ou guère photosensible. Toutefois, il est souvent plus simple d'utiliser pour ces éléments la même matière que celle sont sont constitués les éléments photosensibles et de les munir de moyens masquant le rayonnement, qui empêchent le rayonnement à traiter par l'intensificateur d'influencer ces élé- ments.
'
Dans une forme de réalisation avantageuse d'un intensi- ficateur d'image à substance solide appropriée à l'emploi dans un dispositif conforme à l'invention, les éléments photosensibles et les éléments non photosensibles constituent une couche qui se trouve d'un coté des éléments électroluminescents assemblés en couche, cette dernière comportant, sur l'autre face, une électrode s'éten- dant pratiquement sur toute la couche, alors qu'entre les deux couches se trouvent un certain nombre d'éléments d'électrodes auxiliaires,isolés entre eux, dont chacun est conjugué avec un élément photosensible et avec un élément non photosensible voisin, tandis qu'en outre les électrodes des éléments photosensibles ainsi que celles des éléments non photosensibles se trouvant sur la face opposée à,la couche électroluminescente sont interconnectées entre elles.
Pour obtenir un dispositif conforme à l'invention avec la forme de réalisation qui vient d'être décrite de l'intensificateur d'image à substance solide, les électrodes interconnectées par
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groupe des éléments photosensibles et des éléments non photosensi- bles sont connectées à la source de tension et l'électrode ininter- rompue recouvrant la couche électroluminescente est connectée à i un point-dont le potentiel est compris entre celui des électrodes mentionnées. Ce potentiel est choisi de façon qu'à l'état non irra- dié des éléments photosensibles, la couche électroluminescente s' illumine à peine, alors que la tension aux bornes de cette cou- che augmente lors de l'irridiation des éléments photosensibles.
L'application de la tension désirée à l'électrode inin- terrompue recouvrant la'couche électroluminescente peut être assurée automatiquement en munissant l'électrode ininterrompue de la couche électroluminescente de la forme de réalisation avantageuse décrite ci-dessus de l'intensificateur d'image à substance solide, d'une couche d'impédance transparente sur laquelle se trouvent du côté, opposa à la couche électroluminescente, deux électrodes séparées transparentes, dont l'une est reliée électriquement aux électrodes interconnectées des éléments photosensibles et l'autre aux électro- des interconnectées des éléments non photosensibles.
De préférence, dans l'intensificateur d'image à substance solide approprié à l'emploi dans le dispositif conforme à l'invenion, les éléments photosensibles et les éléments non photosensibles consti- tuent des trajets, localement parallèles, qui alternent dans la direction transversale de ces trajets et dans le plan de ceux-ci.
Dans une autre forme de réalisation de l'intensificateur 'd'image à substance solide, celui-ci est constitué par des trajets localement parallèles se trouvant pratiquement dans un .même plan et qui sont alternativement photosensibles, non photosensibles et électroluminescents, les trajets électroluminescents qui recouvrent l'un des côtés de la couche étant reliés chacun à une autre électro- 'de interconnectée, et de l'autre côté de la couche par un certain nombre d'éléments d'électrodes auxiliaires isolés entre eux et sé- parés, ces éléments d'électrodes auxiliaires s'étendant des deux cotés du trajet électroluaiinescent en cause au delà du bord du tra-
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jet photosensible et du trajet non photosensible voisin,
tandis que les trajets photosensibles et les trajets non photosensibles, disposés du même côté de la couche que les éléments d'électrodes auxiliaires,comportent des électrodes communes s'étendant dans la direction des trajets et dont une sur deux sont interconnectées électriquement.
'La description du dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités qui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien tentendu, partie de l'invention.
La fig. 1 représente schématiquement une partie d'une vue en plan d'une première forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention, diverses couches successives de l'intensi- ficateur d'image à substance solide utilisée étant partiellement enlevées'.
La fig. 2 représente schématiquement une partie d'une coupe transversale suivant le plan II-II de l'intensificateur d'image à substance solide représenté sur la fig. 1.
La fig. 3 est le schéma équivalent d'un groupe d'éléments conjuguée de l'intensificateur d'image à substance solide du dispo- sitif représenté sur la fig. 1.
, La fig. 4 est une coupe transversale schématique de l'in- tensificateur d'image à substance solide et des connexions électri- ques de cet intensificateur dans une autre forme de réalisation du dispositif conforme à l'invention.
La fig. 5 est le schéma équivalent d'un groupe d'éléments conjugués du dispositif représenté sur la fig. 4.
La fig. 6 représente schématiquement une partie de la coupe transversale d'un intensificateur d'image à substance solide appro-- prié à l'emploi dans un dispositif conforme à l'invention, dont les divers éléments se trouvent pratiquement dans le même plan.
Il y a lieu de noter que, pour la clarté du dessin, les diverses dimensions sur les figures ne sont pas reproduites à Pésdchelle
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'exacte. En particulier, l'épaisseur des électrodes et celles des couches opaques utilisées comme masque sont fortement exagérées.
De même, l'épaisseur des éléments photosensibles est représentée, en général, à une échelle exagérée par rapport à celle des élé- ments électroluminescents.
Dans le dispositif représenté sur les fig. 1 et 2, une plaque porteuse transparente 1, en verre ou en une matière syn- thétique, est recouverte d'une électrode en forme de peigne 2 à dents parallèles 3. L'électrode 2 est constituée par une couche transparente d'oxyde d'étain conducteur. Les dents 3 ont chacune une largeur d'environ 300 microns, tandis que la distance d'axe en axe de dents successives est de 1200 à 2000 microns. La plaque porteuse 1 comporte en outre des bandes opaques 4 de matière iso- lante, qui masquent les espaces compris entre les dents 3. Les bandes'4. peuvent consister par exemple en un vernis noir et avoir une épaisseur de par exemple 5 microns.
Au milieu des bandes opaques 4 sont disposées les dents 6 d'une seconde électrode en forme de peigne 5. Les dents 6 ont la même largeur et la même distance d'axe en axe que les dents de l'é- lectrode 2 et se trouvent au-dessus des espaces formés entre ces dernières dents. Les électrodes 2 et 5 forment donc, en projection sur un plan parallèle à la plaque porteuse 1, des images interli- gnées qui ne se coupent pas. Il n'est pas nécessaire que les dents des électrodes 2 et 5 suivent les lignes droites; elles peuvent également suivre des lignes ondulées ou des lignes en zig-zag. Le seul point important est qu'elles soient localement parallèles. La coupe transversale représentée sur la figé 2 est uns coupe perpen- diculaire à la direction des électrodes en cet endroit.
Au lieu de donner aux électrodes 2 et 5 et partant aux bandes opaques 4, la forme, de peignes, on peut leur donner la forme de spirales con- centriques.
Les dents des électrodes et les bandes opaques 4 sont recouvertes d'une couche photosensible 7, qui est essentiellement constituée par une substance dont l'impédance électrique spécifique
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peut être modifiée de manière réversible par irradiation. La cou- che 7 a une épaisseur de la à 20 microns et peut être constituée par exemple par du sulfure de cadmium, activé à l'aide de cuivre et de gallium. Sur la couche photosensible 7, et séparée de celle- ci par des éléments des électrodes auxiliaires 10 plus ou moins carrés, est appliquée une couche 8, comportant une substance élec- troluminescente, éventuellement ensemble avec un liant, tel que l'uréeformaldéhyde.
La substance électroluminescente peut être constituée par exemple par du sulfure de zinc, activé à lide de cuivre et d'aluminium. L'épaisseur de la couche électroluminescente 8 peut être par exemple de 75 microns. La couche 8 comporte, du côté opposé à la plaque porteuse 1, une électrode transparente in-' interrompue 9, qui est formée par exemple par une mince couche métallique. Les éléments de l'électrode auxiliaire 10 entre la cou- che photosensible 7 et la couche électroluminescente 8 se trouvent chaque fois en regard de deux dents voisines des deux électrodes en forme de peigne 2 et 5. Ces éléments d'électrodes auxiliaires sont bons conducteurs de l'électricité et sont constitués par exem- ple par du métal ou de l'oxyde d'étain conducteur.
Il n',est pas nécessaire, et il est souvent même indésirable, que les éléments d'électrode auxiliaire, puissent transmettre le rayonnement élec- troluminescent engendré dans la couche 8; ils peuvent donc avoir une assez grande épaisseur, par exemple de 5 microns.
Pour éviter que le rayonnement électroluminescent en- gendré dans la couche réagisse sur la couche photosensible 7 par l'intermédiaire des ouvertures comprises entre les éléments d'élec- trode auxiliaire 10, ces espaces sont recouverts d'une matière iso- lante opague 11, par exemple un vernis noir. Cette;matière peut.. également être appliquée sous forme d'une couche ininterrompue, par exemple de 5 microns d'épaisseur, entre la couche électrolumines- cente '8 d'une part et la couche photosensible 7 avec élément d'é- lectrode auxilaire 10 d'autre part. En pareil cas, les éléments d'électrode auxiliaire 10 ne doivent pas être opaques.
L'électrode
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2 est reliée, par l'intermédiaire d'un conducteur 15, à une extrémité d'un enroulement secondaire 16 d'un transformateur de sortie 17 d'un générateur de tension alternative, non représenté sur le dessin. L'autre extrémité de l'enroulement secondaire est reliée à l'électrode 5 par l'intermédiaire d'un conducteur 18.
La couche d'électrode 9 sur la cou.che électroluminescente 8 est reliée, par l'intermédiaire d'un conducteur 19, à une prise ré- glable 20 de l'enroulement secondaire 16.
La plaque porteuse 1, avec les couches et les électrodes qu'elle porte, forme un écran d'image qui, en réalité, est consti- tué par une collection d'éléments électroluminescents à chacun des- quels est conjugué un élément photosensible et un élément non pho- tosensible. Les parties de la couche électroluminescente 8 qui se trouvent entre l'élément d'électrode auxiliaire 10 et la partie en regard de la couche de l'électrode 9, forment chaque fois un élément électroluminescent.
L'élément photosensible, respectivement l'élément non photosensible qui est conjugue avec un tel élément électroluminescent, est formé par une partie de la oouche photosen- sible 7, qui se trouve entre l'élément d'électrode auxiliaire cor- respondant 10 et la partie en regard d'une dent d'électrode 3, respectivement d'une dent d'électrode'6.
La fig. 3 représente la connexion électrique d'un groupe d'éléments conjugués . Ce montage est le même pour chaque groupe.
Un élément électroluminescent est représenté par le condensateur.,
31, l'élément photosensible conjugué par le condensateur 32, shunté par une résistance 33, dont la valeur dépend du rayonnement L qui est projeté par la plaque por'teuse 1 sur la partie en cause de l'électrode 2. L'élément non photosensible conjugué.est représenté sur la fig.3 par le condensateur 34, shunté par une résistance 35.,-, qui, par suite de l'effet de masquage- des bandes 4,, a une valeur invariable.
Dans le schéma, les électrodes des condensateurs et leurs connexions sont représentées par les chiffres de référence qui sont utilisés sur les fig. 1 et 2 pour les électrodes et les conducteurs correspondants. '
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Comme le montre le schéma de la fig. 3, les éléments conjugués forment un montage différentiel avec l'élément électro- luminescent (condensateur 31) dans la branche centrale. En règle générale, les condensateurs 32 et 34 auront la même capacité, tan- dis qu'à l'état non irradié, les résistances 32 et 35 seront aussi pratiquement égales.
A l'état non irriadié, la tension aux bornes du condensateur 31 est donc au premier chef, déterminée par la grandeur de la tension aux bornes de l'enroulement secondaire 16 et de l'emplacement de la prise 20 reliée à l'électrode 9, donc in- dépendante de la valeur de la capacité et de la résistance obscure de l'élément photosensible. Il est avantageux de déplacer la prise 20,par rapport au milieu, dans la direction de l'extrémité reliée au conducteur 18 de l'enroulement secondaire 16 d'une manière telle qu'à l'état non irradié, Isolément électroluminescent soit porté à la 1imite de l'électroluminescence visible. Lors de l'ir- radiation de l'écran d'image à travers la plaque porteuse 1, la résistance 33 de chaque élément photosensible varie suivant l'in- tensité locale de ce rayonnement L.
Il en résulte que la tension électrique aux bornes des éléments électroluminescents conjugués augmente-' suivant la variation des résistances en cause 33. Une image de rayonnement, projetée par le porteur 1 sur l'écran d'image, pro- voque done une électroluminescence dans la couche 8 répondant à cette image d'irradiation. La définition de l'image électrolunines- cente est donnée par les dimensions des éléments d'électrode auxi- liaire 10. De ce fait, la dimension de ces éléments dans la direc- tion des dents des électrodes 2 et 5 est au maximum égale à la dimension transversale à celle-ci.
Etant donné que de la couche photosensible 7, seules les parties qui ne sont pas recouvertes par des bandes opaques 4 penvent réagir sur le rayonnement, il est avantageux de concentrer, dans la mesure du possible, le rayonnement à traiter sur les dents transparentes de l'électrode. A cet effet,la plaque porteuse 1 peut avoir un pro- fil tel qu'il se produise un effet de lentille assurant une telle
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concentration. Dans le dispositif représenté suf la fig. 1, la plaque porteuse 1 comporte un certain nombre de surfaces cylin- driques symétriques 12, qui s'étendent dans la direction des dents de l'électrode 2 et symétriquement par rapport à celles-ci.
L'intensificateur d'image à substance solide représenté schématiquement en coupe transversale sur la fig. 4 est, en grande partie, réalisé de la même manière que celui représenté sur les fig.
1 -et 2. Aussi-a-t-on utilisé pour des parties correspondantes., les mêmes chiffres de'référence. L'écran d'image se distingue de celui représenté sur les fige 1 et 2 par l'addition d'une couche d'im- pédance 40 comportant deux électrodes transparentes sépa.rées 41 .et 42. La couche d'impédance 40 qui est appliquée sur la couche d'élec- trode est transparente et peut être, par exemple, en verre ou être constituée par une couche de matière synthétique d'une épaisseur de, par exemple, 100 microns. Les électrodes 41 et 42 qui sont, par exemple, en oxyde d'étain conducteur' recouvrent chacune une grande partie de,la surface de la couche 40 opposée à la. couche électroluminescente.
L'électrode 41 est reliée électriquement à l'électrode 2 qui comporte une borne de connexion 43, tandis que l'électrode 42 est connectée électriquement à une électrode 5 re- liée à une borne de connexion 44 La plaque 40 forme, avec les électrodes 41 et 42 et la couche d'électrode 9,, -un diviseur de tension capacitif pour la tension alternative à appliquer aux bornes
43 et 44, de sorte que la couche d'électrode 9 acquiert -un potentiel qui est compris entre celui des électrodes 2 et 5.
La fig. 5 représente le schéma de connexion d'un groupe d'éléments conjugués de l'écran d'image représenté sur la fig.4.
Comme le montre ce schéma,'les capacités et les résistances des éléments photosensibles et des éléments non photosensibles conju- gués avec un élément électroluminescent (portant les mêmes chiffres de référence sur la. fig. 3) forment, ensemble avec les capacités
51 et 52 qui sont constituées par la couche d'électrode 9 avec, respectivement les électrodes 41 et l'électrrode. 42, un montage
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de pont électrique dans la diagonale duquel se trouve l'élément électroluminescent (condensateur 31). Il est avantageux de choisir les dimensions de l'électrode 42 quelque peu plus grandes que celles de l'électrode 41, de sorte qu'à l'état non irradié, il se produise déjà une certaine tension aux bornes des éléments électroluminescent afin que ceux-ci se trouvent à la limite de l'électroluminescence visible.
La fig. 6 est une coupe transversale d'une partie de l'intensificateur d'image à substance fixe, les divers éléments se trouvant pratiquement dans le même plan.
Sur une plaque porteuse 60, qui est transparente, sont appliquées, à des distances égales, les électrodes 61 et 62, en forme de bandes, perpendiculaires au plan du dessin et alternant entre,elles. Les électrodes 61, tout comme les électrodes 62, sont interconnectées, par exemple par le fait qu'elles font partie d'une électrode en forme de peigne correspondant aux électrodes 2 et 5 de l'intensificateur d'image à substance solide, représenté sur les fig. 1 et 2.
Au milieu entre deux électrodes successives 61 et 62 se trouve une série d'éléments d'électrodes auxiliaires, séparés 63, qui ont le même dimension dans la direction perpendiculaire au plan du dessin que dans ce plan. Les espaces entre'lesdites électrodes et les séries d'éléments J'électrodes. auxiliaires sont alternative- ment recouverts d'une bande 64 en une substance photosensible et d'une bande 65 en une substance non photosensible. Les bandes 64 et 65 chevauchent chaque fois une électrode commune 61 ou 62 et le bord de la série d'éléments d'électrodes auxiliaires 63.
Les bandes 63 peuvent être constituées par du sulfure de cadmium photosensi- ble , tandis que les bandes 64 peuvent être constituées par exemple par du sulfure de cadmium pratiquement non photosensible, par exem- ple du sulfure de cadmium comportant un excès de cuivre.
Sur chaque série drôlement d'électrode auxiliaire 63 est
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appliquée une bande électroluminescente 66, perpendiculaire au plan du dessin, et dont la face opposée à la plaque porteu.se est recou- verte d'une électrode transparente 67. Les électrodes 67 des diver- ses bandes électroluminescentes sont interconnectées. Çe résultat peut s'obtenir par exemple en donnant aux électrodes communes 67, ainsi-'qu'aux électrodes 61 et 62 la forme de peigne. Il est égale- ment possible d'interconnecter les électrodes 67 en les recouvrant d'une plaque transparente à surface conductrice, par exemple d'oxyde d'étain conducteur.
Pour mettre en service l'intensificateur d'image à sub- stance solide qui vient d'être décrit on relie les électrodes 61 et 62 aux bornes d'une source de tension, par exemple le transfor- mateur de sortie d'un générateur de tension alternative, tandis qu'on relie les électrodes 67, en commun, à un point dont le poten- tiel est compris entre celui des points auxquels sont connectées les électrodes 61 et 62. Chaque groupe d'éléments conjugués forme alors,, tout comme dans l'exemple de réalisation décrit à l'aide des figures 1, 2 et 3, un montage différentiel comportant l'élément
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électanlum3.nescent dans la branche centrale.
L'élément électrolumi- nescent d'un tel groupe est formé par la partie de la bande élec- troluminescente 66 comprise entre 'un élément d'électrode auxiliaire 63 et, la partie en regard de l'électrode 67. L'élément photosensible conjugué avec cet élément électroluminescent est formé par la partie de la bande photosensible voisine 64 qui recouvre le bord de l'élé- ment d'électrode auxiliaire en cause,63. L'élément non photosensible conjugué est formé par la partie de la bande non photosensible 65 se trouvant de l'autre côté de la bande électroluminescente en cause et qui recouvre le bord en regard de l'élément d'électrode auxiliaire,
Dans le cas où l'écran d'image décrit est irradié,à travers la plaque porteuse 60,
par un rayonnement qui influence l'impédance spécifique de la substance photosensible dans les bandes 64, il influence en tout premier lieu la surface, formant un trajet, pour le courant des bandes photosensibles, qui est en contact avec
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la plaque porteuse 60. L'épaisseur des bandes 64 est donc d'im- portance .secondaire. Les variations de résistance de ce trajet de courant se traduisent par une augmentation de la tension aux bornes de l'élément électroluminescent conjugué dont le rayonnement électroluminescent sort à travers l'électrode 67. Lorsque les élé- ments d'électrodes auxiliaire 63 sont transparents, par exeple parce qu'ils sont en oxyde d'étain conducteur, l'électroltunines- cence se perçoit également à travers la plaque porteuse 60.
L'image renforcée par l'écran d'image et/ou rendue visible par cet écran se perçoit alors également du côté de la pénétration des rayons de l'image primaire.
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The invention relates to a device equipped with a solid-substance image intensifier connected to a voltage source, as well as to an image intensifier provided for the use of such a device.
By solid-substance image intensifier is meant an image screen comprising elements conjugated with an electroluminescent substance (electroluminescent elements) and a photosensitive substance, the specific electrical impedance of which can be reversibly influenced by radiation (photosensitive elements) and in which these elements comprise electrodes for a. applying an electrical voltage in such a way that the changes in impedance caused by the radiation reaching the photosensitive elements control the electrical voltage.
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ter applied to conjugated electroluminescent elements.
Such an image screen makes it possible to intensify or visualize an image of primary radiation projected onto the photosensitive elements by the fact that the variations in impedance caused by the primary radiation of the photosensitive material locally control the electric voltage and hence the electroluminescence of the electroluminescent material.
In a known solid-state image intensifier, the photosensitive elements and the light-emitting elements each form an independent layer. The elementary conjugation of these layers is obtained by placing the two layers one behind the other, if necessary with the interposition of an intermediate layer masking the electroluminescent light, in the direction of the thickness of (the screen and by constituting the electrodes by conductive surfaces, transmitting the radiation, for example of tin oxide, on either side of the layer system. It has been found that this form of construction is less suitable for use. the use of visible radiation.
The usual photosensitive substances, for example cadmium sulphide, having, for the major part of the visible spectral range, a high absorption coefficient, the thickness of the photosensitive layer must not exceed in this case a few tens of microns otherwise the radiation to be treated cannot pass through this layer. However, as a result of this very small thickness of the photosensitive layer, the ratio of the electrical impedance of a non-irradiated photosensitive element (dark impedance) to that of the conjugated electroluminescent element, a ratio which ', to ensure good electroluminescence control possibility, should be large in the known image intensifier, acquires an unfavorable low value.
The chscure impedance of a photosensitive element is determined by the specific dark resistance of the photosensitive substance and by the geometry of the element. The latter is decisive,% On, only for the dark resistance, but also for the
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element capacity which is very important when the picture screen is powered by alternating currents. The mentioned low thickness of the photosensitive layer, decreases the usability of the image screen by the fact that the capacitance of the layer becomes high and the dark resistance is low, as compared to that of the electroluminescent layer. , the thickness of which is 25 to 100 microns.
The invention provides an arrangement making it possible, if not to eliminate, at least to reduce the harmful influence of an obscure low impedance of the photosensitive elements. The arrangement according to the invention allows the use of a photosensitive substance with rather low dark resistance.
The device according to the invention is characterized in that the solid-substance image intensifier comprises non-photosensitive impedance elements conjugated with the light-emitting elements and also provided with an electrode, the elements of each group of a light-emitting element with the conjugate elements being connected to each other, respectively to the voltage source, in such a way that such a group forms a differential circuit or a bridge connection, the light-emitting element being inserted in the central branch . By branch centra, le, it is necessary to understand here the branch which connects between them the points whose potential is included between that of the points with the greatest potential difference. The indication "central" should therefore not be understood in the literal sense.
Likewise, this does not imply that, in the unexposed state, photosensitive elements,. the assembly must be such that the voltage at the terminals of the electroluminescent elements is completely compensated, therefore practically zero.
Preferably, the photosensitive elements and the non-photosensitive elements are dimensioned so that in the non-flash state, the impedance of these two kinds of elements is practically the same.
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The device according to the invention makes it possible to obtain that, whatever the value of the obscure impedance of the photosensitive elements, the derivative voltage which, in the non-irradiated state of the amplifier, is on a light-emitting element consisting of . kills any small part of the total applied voltage.
This makes it possible to use, in the solid-state image intensifier of the device, photosensitive substances of fairly high dark conduction, while the capacity of the photosensitive elements can be quite high.
The 'non-photosensitive elements of the solid-state image intensifier may consist of a substance' which in itself is not or hardly photosensitive. However, it is often simpler to use for these elements the same material as the photosensitive elements are made of and to provide them with radiation masking means, which prevent the radiation to be treated by the intensifier from influencing these elements. ment.
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In an advantageous embodiment of a solid-substance image intensifier suitable for use in a device according to the invention, the photosensitive elements and the non-photosensitive elements constitute a layer which is located on one side. electroluminescent elements assembled in a layer, the latter comprising, on the other face, an electrode extending practically over the entire layer, while between the two layers there are a certain number of auxiliary electrode elements, isolated from each other, each of which is conjugated with a photosensitive element and with a neighboring non-photosensitive element, while in addition the electrodes of the photosensitive elements as well as those of the non-photosensitive elements on the face opposite to, the electroluminescent layer are interconnected between them.
To obtain a device according to the invention with the embodiment which has just been described of the solid-substance image intensifier, the electrodes interconnected by
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group of photosensitive elements and non-photosensitive elements are connected to the voltage source and the uninterrupted electrode covering the electroluminescent layer is connected to a point whose potential is between that of the mentioned electrodes. This potential is chosen so that, in the non-irradiated state of the photosensitive elements, the electroluminescent layer hardly lights up, whereas the voltage across this layer increases during irradiation of the photosensitive elements.
The application of the desired voltage to the uninterrupted electrode covering the light emitting layer can be ensured automatically by providing the uninterrupted electrode with the light emitting layer of the advantageous embodiment described above of the image intensifier. solid substance, with a transparent impedance layer on which are on the side, opposed to the electroluminescent layer, two separate transparent electrodes, one of which is electrically connected to the interconnected electrodes of the photosensitive elements and the other to the electro- of interconnected non-photosensitive elements.
Preferably, in the solid-substance image intensifier suitable for use in the device according to the invention, the photosensitive elements and the non-photosensitive elements constitute paths, locally parallel, which alternate in the transverse direction. of these paths and in the plan thereof.
In another embodiment of the solid-substance image intensifier, the latter consists of locally parallel paths lying substantially in the same plane and which are alternately photosensitive, non-photosensitive and electroluminescent, the electroluminescent paths. which cover one of the sides of the layer being each connected to another interconnected electrode, and on the other side of the layer by a certain number of auxiliary electrode elements insulated from each other and separated, these auxiliary electrode elements extending from both sides of the electroluinescent path in question beyond the edge of the path.
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photosensitive jet and the neighboring non-photosensitive path,
while the photosensitive paths and the non-photosensitive paths, disposed on the same side of the layer as the auxiliary electrode elements, have common electrodes extending in the direction of the paths and one of two of which are electrically interconnected.
'The description of the appended drawing, given by way of non-limiting example, will make it clear how the invention can be implemented, the features which emerge both from the text and from the drawing being, of course, part of the invention.
Fig. 1 schematically shows part of a plan view of a first embodiment of the device according to the invention, various successive layers of the solid substance image intensifier used being partially removed.
Fig. 2 schematically shows part of a cross section along the plane II-II of the solid-state image intensifier shown in FIG. 1.
Fig. 3 is the equivalent diagram of a group of conjugate elements of the solid-substance image intensifier of the device shown in FIG. 1.
, Fig. 4 is a schematic cross section of the solid-state image intensifier and the electrical connections of this intensifier in another embodiment of the device according to the invention.
Fig. 5 is the equivalent diagram of a group of conjugate elements of the device shown in FIG. 4.
Fig. 6 schematically shows part of the cross section of a solid-substance image intensifier suitable for use in a device according to the invention, the various parts of which lie in substantially the same plane.
It should be noted that, for the clarity of the drawing, the various dimensions in the figures are not reproduced at the scale
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'exact. In particular, the thickness of the electrodes and those of the opaque layers used as a mask are greatly exaggerated.
Likewise, the thickness of the photosensitive elements is shown, in general, on an exaggerated scale with respect to that of the electroluminescent elements.
In the device shown in FIGS. 1 and 2, a transparent carrier plate 1, made of glass or of a synthetic material, is covered with a comb-shaped electrode 2 with parallel teeth 3. The electrode 2 consists of a transparent layer of oxide d. conductive tin. The teeth 3 each have a width of approximately 300 microns, while the distance from axis to axis of successive teeth is from 1200 to 2000 microns. The carrier plate 1 further comprises opaque bands 4 of insulating material which mask the spaces between the teeth 3. The bands 4. can consist for example of a black varnish and have a thickness of for example 5 microns.
In the middle of the opaque bands 4 are arranged the teeth 6 of a second comb-shaped electrode 5. The teeth 6 have the same width and the same distance from axis to axis as the teeth of the electrode 2 and are found above the spaces formed between these latter teeth. The electrodes 2 and 5 therefore form, in projection on a plane parallel to the carrier plate 1, interlining images which do not intersect. It is not necessary for the teeth of electrodes 2 and 5 to follow straight lines; they can also follow wavy lines or zig-zag lines. The only important point is that they are locally parallel. The cross section shown in Fig. 2 is a section perpendicular to the direction of the electrodes at this location.
Instead of giving the electrodes 2 and 5, and hence the opaque bands 4, the shape of combs, we can give them the shape of concentric spirals.
The teeth of the electrodes and the opaque bands 4 are covered with a photosensitive layer 7, which is essentially constituted by a substance whose specific electrical impedance
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can be changed reversibly by irradiation. Layer 7 has a thickness of 1a to 20 microns and may consist, for example, of cadmium sulphide, activated with copper and gallium. On the photosensitive layer 7, and separated from it by elements of the more or less square auxiliary electrodes 10, is applied a layer 8, comprising an electroluminescent substance, optionally together with a binder, such as ureaformaldehyde.
The electroluminescent substance can consist, for example, of zinc sulphide, activated with copper and aluminum. The thickness of the electroluminescent layer 8 may for example be 75 microns. Layer 8 comprises, on the side opposite to carrier plate 1, an uninterrupted transparent electrode 9, which is formed for example by a thin metal layer. The elements of the auxiliary electrode 10 between the photosensitive layer 7 and the electroluminescent layer 8 are located each time opposite two adjacent teeth of the two comb-shaped electrodes 2 and 5. These auxiliary electrode elements are good conductors. of electricity and consist, for example, of conductive metal or tin oxide.
It is not necessary, and often even undesirable, that the auxiliary electrode elements can transmit the electroluminescent radiation generated in layer 8; they can therefore have a fairly large thickness, for example 5 microns.
In order to prevent the electroluminescent radiation generated in the layer from reacting on the photosensitive layer 7 via the openings between the auxiliary electrode elements 10, these spaces are covered with an opaque insulating material 11, for example a black varnish. This material can also be applied as an uninterrupted layer, for example 5 microns thick, between the electroluminescent layer 8 on the one hand and the photosensitive layer 7 with electrode element. auxiliary 10 on the other hand. In such a case, the auxiliary electrode elements 10 should not be opaque.
The electrode
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2 is connected, via a conductor 15, to one end of a secondary winding 16 of an output transformer 17 of an alternating voltage generator, not shown in the drawing. The other end of the secondary winding is connected to electrode 5 via a conductor 18.
The electrode layer 9 on the electroluminescent layer 8 is connected, via a conductor 19, to an adjustable socket 20 of the secondary winding 16.
The carrier plate 1, with the layers and the electrodes which it carries, forms an image screen which, in reality, is constituted by a collection of electroluminescent elements to each of which is conjugated a photosensitive element and a non-photo-sensitive element. The parts of the electroluminescent layer 8 which are located between the auxiliary electrode element 10 and the part facing the layer of the electrode 9, each time form an electroluminescent element.
The photosensitive element, respectively the non-photosensitive element which is conjugated with such an electroluminescent element, is formed by a part of the photosensitive layer 7, which is located between the corresponding auxiliary electrode element 10 and the part facing an electrode tooth 3, respectively an electrode tooth '6.
Fig. 3 represents the electrical connection of a group of conjugated elements. This setup is the same for each group.
An electroluminescent element is represented by the capacitor.,
31, the photosensitive element conjugated by capacitor 32, shunted by a resistor 33, the value of which depends on the radiation L which is projected by the carrier plate 1 onto the part in question of the electrode 2. The non-element photosensitive conjugated. is represented in fig.3 by the capacitor 34, shunted by a resistor 35., -, which, as a result of the masking effect of the bands 4 ,, has an invariable value.
In the diagram, the electrodes of the capacitors and their connections are represented by the reference numbers which are used in Figs. 1 and 2 for the electrodes and the corresponding conductors. '
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As shown in the diagram in fig. 3, the conjugate elements form a differential assembly with the electroluminescent element (capacitor 31) in the central branch. Generally, capacitors 32 and 34 will have the same capacitance, while in the unirradiated state resistances 32 and 35 will also be substantially equal.
In the non-irriadiated state, the voltage at the terminals of the capacitor 31 is therefore primarily determined by the magnitude of the voltage at the terminals of the secondary winding 16 and the location of the tap 20 connected to the electrode 9 , therefore independent of the value of the capacitance and of the dark resistance of the photosensitive element. It is advantageous to move the plug 20, with respect to the middle, in the direction of the end connected to the conductor 18 of the secondary winding 16 in such a way that in the non-irradiated state, the electroluminescent isolation is raised to the limit of visible electroluminescence. During the irradiation of the image screen through the carrier plate 1, the resistance 33 of each photosensitive element varies according to the local intensity of this L radiation.
As a result, the electric voltage across the conjugated electroluminescent elements increases with the variation of the resistances involved 33. A radiation image, projected by the carrier 1 onto the image screen, therefore causes electroluminescence in layer 8 responding to this irradiation image. The definition of the electroluninescent image is given by the dimensions of the auxiliary electrode elements 10. Therefore, the dimension of these elements in the direction of the teeth of electrodes 2 and 5 is at most equal to the transverse dimension to it.
Since of the photosensitive layer 7, only the parts which are not covered by opaque bands 4 can react with the radiation, it is advantageous to concentrate, as far as possible, the radiation to be treated on the transparent teeth of the 'electrode. To this end, the carrier plate 1 may have a profile such that a lens effect is produced ensuring such a
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concentration. In the device shown in FIG. 1, the carrier plate 1 comprises a number of symmetrical cylindrical surfaces 12, which extend in the direction of the teeth of the electrode 2 and symmetrically with respect to them.
The solid-substance image intensifier shown schematically in cross-section in FIG. 4 is, in large part, produced in the same way as that shown in FIGS.
1 -and 2. The same reference numbers have therefore been used for corresponding parts. The image screen differs from that shown in Figures 1 and 2 by the addition of an impedance layer 40 comprising two separate transparent electrodes 41 and 42. The impedance layer 40 which is applied to the electrode layer is transparent and can be, for example, glass or consist of a layer of synthetic material with a thickness of, for example, 100 microns. The electrodes 41 and 42 which are, for example, of conductive tin oxide each cover a large part of the surface of the layer 40 opposite to the. electroluminescent layer.
The electrode 41 is electrically connected to the electrode 2 which has a connection terminal 43, while the electrode 42 is electrically connected to an electrode 5 linked to a connection terminal 44 The plate 40 forms, together with the electrodes 41 and 42 and the electrode layer 9 ,, -a capacitive voltage divider for the alternating voltage to be applied to the terminals
43 and 44, so that the electrode layer 9 acquires a potential which is between that of the electrodes 2 and 5.
Fig. 5 shows the connection diagram of a group of conjugate elements of the image screen shown in Fig. 4.
As shown in this diagram, the capacitors and resistances of the photosensitive elements and the non-photosensitive elements conjugated with an electroluminescent element (bearing the same reference numerals in Fig. 3) form, together with the capacitors
51 and 52 which are formed by the electrode layer 9 with, respectively, the electrodes 41 and the electrode. 42, a montage
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electric bridge in the diagonal of which is the electroluminescent element (capacitor 31). It is advantageous to choose the dimensions of the electrode 42 to be somewhat larger than those of the electrode 41, so that in the non-irradiated state there is already a certain voltage produced across the electroluminescent elements so that those -Here are at the limit of visible electroluminescence.
Fig. 6 is a cross section of a portion of the fixed substance image intensifier with the various elements lying substantially in the same plane.
On a carrier plate 60, which is transparent, are applied, at equal distances, the electrodes 61 and 62, in the form of bands, perpendicular to the plane of the drawing and alternating between them. The electrodes 61, like the electrodes 62, are interconnected, for example by the fact that they form part of a comb-shaped electrode corresponding to the electrodes 2 and 5 of the solid-state image intensifier, shown in figs. 1 and 2.
In the middle between two successive electrodes 61 and 62 is a series of separate, auxiliary electrode elements 63, which have the same dimension in the direction perpendicular to the plane of the drawing as in this plane. The spaces between said electrodes and the series of electrode elements. auxiliaries are alternately covered with a strip 64 of a photosensitive substance and a strip 65 of a non-photosensitive substance. The bands 64 and 65 each overlap a common electrode 61 or 62 and the edge of the series of auxiliary electrode elements 63.
The bands 63 may be made of photosensitive cadmium sulfide, while the bands 64 may be, for example, substantially light-insensitive cadmium sulfide, for example cadmium sulfide with excess copper.
On each series of auxiliary electrode 63 is oddly
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applied an electroluminescent strip 66, perpendicular to the plane of the drawing, and of which the face opposite to the carrier plate is covered with a transparent electrode 67. The electrodes 67 of the various electroluminescent bands are interconnected. This can be achieved, for example, by giving the common electrodes 67, as well as the electrodes 61 and 62, the shape of a comb. It is also possible to interconnect the electrodes 67 by covering them with a transparent plate with a conductive surface, for example of conductive tin oxide.
To put into service the solid-substance image intensifier which has just been described, the electrodes 61 and 62 are connected to the terminals of a voltage source, for example the output transformer of a voltage generator. alternating voltage, while the electrodes 67 are connected in common to a point the potential of which is between that of the points to which the electrodes 61 and 62 are connected. Each group of conjugated elements then forms, just like in the embodiment described with the aid of FIGS. 1, 2 and 3, a differential assembly comprising the element
EMI13.1
electanlum3.nescent in the central branch.
The electroluminescent element of such a group is formed by the part of the electroluminescent strip 66 comprised between an auxiliary electrode element 63 and the part facing the electrode 67. The conjugate photosensitive element with this electroluminescent element is formed by the part of the neighboring photosensitive strip 64 which covers the edge of the auxiliary electrode element in question, 63. The conjugated non-photosensitive element is formed by the part of the non-photosensitive strip 65 located on the other side of the electroluminescent strip in question and which covers the edge facing the auxiliary electrode element,
In the case where the image screen described is irradiated, through the carrier plate 60,
by a radiation which influences the specific impedance of the photosensitive substance in the bands 64, it first of all influences the surface, forming a path, for the current of the photosensitive bands, which is in contact with
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the carrier plate 60. The thickness of the strips 64 is therefore of secondary importance. The variations in resistance of this current path result in an increase in the voltage across the conjugate electroluminescent element from which the electroluminescent radiation exits through the electrode 67. When the auxiliary electrode elements 63 are transparent, For example, because they are made of conductive tin oxide, the electroltuninescence is also perceived through the carrier plate 60.
The image reinforced by the image screen and / or made visible by this screen is then also perceived on the side where the rays of the primary image penetrate.