EP0062553B1 - Cible de tube intensificateur d'image et tube intensificateur d'image à sortie vidéo muni d'une telle cible - Google Patents

Cible de tube intensificateur d'image et tube intensificateur d'image à sortie vidéo muni d'une telle cible Download PDF

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EP0062553B1
EP0062553B1 EP82400460A EP82400460A EP0062553B1 EP 0062553 B1 EP0062553 B1 EP 0062553B1 EP 82400460 A EP82400460 A EP 82400460A EP 82400460 A EP82400460 A EP 82400460A EP 0062553 B1 EP0062553 B1 EP 0062553B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
target
layer
luminescent material
covered
target according
Prior art date
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Expired
Application number
EP82400460A
Other languages
German (de)
English (en)
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EP0062553A1 (fr
Inventor
Jean-Pierre Galves
Daniel Gibilini
Henri Rougeot
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0062553A1 publication Critical patent/EP0062553A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of EP0062553B1 publication Critical patent/EP0062553B1/fr
Expired legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00—Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02—Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/10—Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
    • H01J29/36—Photoelectric screens; Charge-storage screens
    • H01J29/39—Charge-storage screens
    • H01J29/44—Charge-storage screens exhibiting internal electric effects caused by particle radiation, e.g. bombardment-induced conductivity
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/49—Pick-up adapted for an input of electromagnetic radiation other than visible light and having an electric output, e.g. for an input of X-rays, for an input of infrared radiation

Definitions

  • the present invention relates to an image intensifier tube target. It also relates to image intensifier tubes with video output provided with such a target.
  • radiological image intensifier tubes commonly designated by the initials IIR, but it is understood that the invention also applies to light image intensifier tubes and scintigraphy image intensifier tubes (radiationy).
  • variable gain targets whose gain, that is to say the number of photons emitted for each electron received by the target, can be multiplied by a factor of around 100.
  • the I.I.R. can, as desired, operate in radiography or radioscopy.
  • the video output signal from the ILR. allows viewing on a television screen of the information contained in the X-ray beam reaching the I.I.R .; the television image is recorded on film or photo.
  • a good signal-to-noise ratio a high dose of X-rays must be sent during the short exposure time. It is therefore necessary to have a low gain target to avoid its saturation.
  • the electron beam 14 from the cathode of the ILR. arrives on the metallic barrier layer which slows it down and lets through only the higher energy electrons. These electrons cause in the luminescent layer the creation of photons which generates charge carriers in the target's silicon. These charge carriers discharge diodes, polarized in reverse, and being on the other face of the target; finally the distribution of the charges on the other face of the target is explored by the electron beam of a shooting tube which provides the video signal.
  • the gain variation of the target is obtained by varying the acceleration voltage of the beam of the ILR. and using the non-linear relationship that exists, for metallic barrier layers, between the penetration of electrons into the barrier layer and the acceleration voltage of the electron beam.
  • An image intensifier with a target which has a luminescent layer on the face directed towards a photocathode and the other face of which is scanned by a detection beam, is known from the article published in "Journal of the electrochemical Society” , Flight. 118, No. 4 (1971) pages 619 to 628.
  • the present invention relates to a variable gain target which overcomes these drawbacks.
  • the present invention relates to a variable gain target for an image intensifier tube with video output which receives on one of its faces the impact of an electron beam coming from the photocathode of the intensifier tube, while the other face of the target is scanned by an electron beam produced by the cathode of a shooting tube, the variation of the gain of the target being obtained by means making it possible to subject the electron beam coming from the photocathode to two different acceleration voltages, characterized in that the target comprises, on its face receiving the impact of the electron beam coming from the photocathode of the intensifier tube, two types of luminescent materials, of different light output and of indifferent color, which receive the impact of the electron beam, and means ensuring the excitation of the only luminescent material of lower light output by the electron beam subjected to the lower ac voltage celeration and ensuring the excitation of the luminescent material of higher light output by the electron beam subjected to the highest acceleration voltage.
  • the two luminescent materials of the target emit light of different wavelength and the target comprises an optical filter suitable which transmits more light emitted by the luminescent material with high light output than that emitted by the other luminescent material.
  • the two luminescent materials are carried by a wafer of optical fibers and a better resolution is obtained than in the case of the prior art where the target is made of silicon, covered with '' a luminescent layer and a metallic barrier layer.
  • FIG. 1 shows the diagram of an I.I.R. with video output which is generally designated by the reference 1.
  • An X-ray beam after passing through the body to be observed 3, enters the I.I.R. through a window 4.
  • the other face f 2 of the target 7 is scanned line after line by an electron beam produced by the cathode K, heated by a filament 8, from the shooting tube. This electron beam is focused and accelerated by grids g 4 to g 7 .
  • Coils not shown, provide the concentration and deflection of the beam.
  • FIG. 2 represents the diagram of an embodiment of a target according to the invention.
  • This target consists of a plate of optical fibers, 2 to 5 mm in length for example.
  • each optical fiber of the wafer has a blind hole which is obtained by eliminating, over a depth of 5 ⁇ m for example, the core of the fibers 12, without touching their coating 13. This can, for example, to be obtained by selective chemical attack on the two glasses constituting the core and the coating. There are thus obtained blind holes 5 ⁇ m deep, 5 ⁇ m in diameter, for example, and which are separated by walls of 2 ⁇ m for example.
  • a layer of luminescent material L 2 in grains, of high light output r 2 , is first deposited, then a barrier layer 14 and another layer of luminescent material L 1 , also in grains , but of low light output r 1 .
  • a thin metallic layer 15 is generally aluminum, evaporated under vacuum, with an appropriate incidence.
  • a thin metallic layer 151a layer L 1 is also covered.
  • the IIR comprises means, it is a manual or automatic switching device, which make it possible to subject the electron beam coming from its photocathode to two equal acceleration voltages, V 1 and V 2 , equal for example at 10 KV and 30 KV.
  • the thickness of the luminescent materials L 1 , L 2 and of the barrier layer 14 of FIG. 3 so that only the luminescent material L 1 of lower light output is excited by the electron beam subjected. at the lowest acceleration voltage V 1 , and so that the luminescent material L 2 with the highest light output is mainly excited by the electron beam subjected to the highest acceleration voltage V 2 .
  • FIG. 4 represents the variations in luminescence L as a function of the acceleration voltage for the materials Li and Lz.
  • the current density of the incident beam being constant, the luminance increases with the acceleration voltage from a threshold value V 01 for L 1 , V 02 for L 2 and the growth is faster for L 2 than for L 1 .
  • this beam is subjected to the lowest acceleration voltage V i , part, 50% for example, of the beam electrons does not exceed the layer L 1 and the other 50% do not exceed the barrier layer.
  • the excitation of the L 1 layer produces light, in a relatively small amount because of the low light output of this layer.
  • the outer surface of the layer L 1 and the walls of each blind hole being covered with the thin metallic layer 15 the light emitted by the layer L 1 of each fiber propagates along the fiber towards the face f 2 of the target 7 There is no light scattering and the same resolution is maintained as that of the fiber board.
  • the beam is subjected to the highest acceleration voltage V 2 , a part 15% for example, of the electrons of the beam does not exceed the layer L 1 , another part, 35% for example, does not exceed the layer- barrier and the rest excites the L 2 layer of high light output.
  • the luminescent material in grains L 1 which emits red light can consist for example of yttrium oxysulfide doped with europium or yttrium oxide doped with europium, with a particle size of less than 1 ⁇ m.
  • the luminescent material in grains L 2 which emits green light can consist, for example, of zinc cadmium sulfide doped with silver, with a particle size of less than 2 ⁇ m.
  • the L 1 layer is a monolayer with a thickness of less than 1 ⁇ m and the L 2 layer has a thickness of 4 ⁇ m for example.
  • FIG. 5 shows the variations in the transmission coefficient T of such an optical filter adapted as a function of the wavelength ⁇ .
  • the light emitted by the luminescent materials L 1 and L 2 propagates along the optical fibers to the opposite face f 2 of the target 7, the structure of which will be examined in FIG. 2.
  • the face f 2 of the target 7 is covered with a thin transparent conductive layer 9, which is obtained by evaporation under vacuum.
  • This layer can consist of tin oxide. SnO 2 , indium oxide In 2 O 3 , cadmium oxide Cd 0 3 , manganese oxide Mn 0, or mixtures of these oxides.
  • a conventional photosensitive target 11 of the shooting tube is deposited. It can be a continuous photoconductive layer or reverse polarized diodes.
  • This photoconductive layer can consist of antimony trisulfide, amorphous selenium, an amorphous compound of selenium tellurium, sulfur and arsenic, or also a layer of lead oxide.
  • This target is read line after line by the electron beam from the shooting tube.
  • the face f 2 of the wafer can, like the face f 1 , include blind holes filled with the three layers 9,10,11.
  • Figures 6, 7 and 8 show other embodiments of the face f 1 of the target.
  • the target consists of a wafer of optical fibers.
  • each fiber has a blind hole.
  • a layer of luminescent material L 2 in grains, of high luminous efficiency r 2 , is first deposited, then an evaporated layer Li of luminescent material, of low luminous efficiency r 1 , is deposited.
  • the evaporated layer L 1 can be chosen so that there is no need for a barrier layer interposed between the layers L 1 and L 2 , and that the lowest acceleration voltage V 1 causes excitation only layer L 1 and the highest acceleration voltage V 2 causes excitation of layer L 2 .
  • the evaporated layer L 1 can also be chosen to have a sufficiently low light output to obtain a gain which is multiplied by approximately 100 when going from V 1 to V 2 and without the need for an adapted optical filter.
  • the side walls of the blind holes and the external surface of the layer L 1 are covered with a thin metallic layer 15.
  • FIG. 7 represents an embodiment of the face f 1 of the target in which the surface of the wafer is covered with two evaporated layers L 1 and L 2 of luminescent material, with different light yields.
  • a barrier layer 14, also obtained by vacuum evaporation, can be if necessary interposed between the layers L 1 and L 2 .
  • a thin metal layer 15 covers the external surface of the layer L 1 of low light output.
  • the core 12 of the fibers protrudes from the surface of the wafer. This can, for example, be obtained by selective chemical attack of the two glasses constituting the core and the coating, as was the case for obtaining the blind holes of FIGS. 3 and 6, but there, it is the coating of fibers which is eliminated.
  • two evaporated layers L 1 and L 2 of luminescent material with different light yields are deposited on the surface of each core.
  • a thin metal layer 15 covers the layer L 1 and an evaporated barrier layer can be used if necessary.
  • the Li layer may consist of yttrium oxide or oxysulfide doped with europium and the L 2 layer may consist of yttrium oxysulfide doped with terbium. These two layers are deposited in a conventional manner by electron gun.
  • the target can be formed, no longer by a wafer of optical fibers, but by a semiconductor substrate, made of silicon, for example.
  • the silicon surface is then covered with two layers L 1 and L 2 which are preferably evaporated layers of luminescent material and not of luminescent grain material, so as to improve the resolution.
  • two layers of luminescent materials are no longer used, superimposed and possibly separated by a barrier layer.
  • Two types of luminescent grain materials are used, with different light output, but the grains of the two materials are mixed and the grains of one of the materials are covered with a barrier layer.
  • Figures 9 and 10 show two embodiments of an I.I.R. with video output comprising a target according to the invention.
  • the I.I.R. 20 and the picture tube 21 are located in two separate vacuum chambers.
  • the IIR tube comprises a target 7 such as that which is represented in FIG. 2, which consists of a wafer of optical fibers whose faces fi and f 2 are covered with several layers L 1 , L 2 , 15 and 9,10,11.
  • the enclosure of the shooting tube is fixed on that of the I.I.R using a flange 22, in pyroceram sealing for example.
  • This embodiment of the IIR avoids subjecting the high temperatures shooting tube necessitated for the realization of IIR. In addition, you can test the operation of the IIR before adapting the shooting tube.
  • the I.I.R. 20 and the shooting tube 21 are coupled by two separate optical fiber plates 22 and 23.
  • the plate 22 of the IIR carries on its left face f 1 the layers L i , L 2 and 15 as shown, for example, in Figures 3 and 6 to 8 and the plate 23 of the shooting tube carries on its right face f 2 the layers 9, 10, 11.

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)

Description

  • La présente invention concerne une cible de tube intensificateur d'image. Elle se rapporte également aux tubes intensificateurs d'image à sortie vidéo munis d'une telle cible.
  • La description suivante va essentiellement concerner les tubes intensificateurs d'image radiologique, couramment désignés par les initiales I.I.R., mais il est bien entendu que l'invention s'applique aussi aux tubes intensificateurs d'image lumineuse et aux tubes intensificateurs d'image de scintigraphie (rayonnementy).
  • Dans les I.I.R., on désire disposer de cibles à gain variable, dont le gain, c'est-à-dire le nombre de photons émis pour chaque électron reçu par la cible, peut être multiplié par un facteur 100 environ. Ainsi l'I.I.R. peut, au choix, fonctionner en radiographie ou en radioscopie.
  • En radiographie, le signal de sortie vidéo de l'LLR. permet la visualisation sur un écran de télévision de l'information contenue dans le faisceau de rayons X atteignant l'I.I.R.; l'image télévision est enregistrée sur film ou sur photo. Pour avoir un bon rapport signal/bruit, on doit envoyer pendant le temps d'exposition qui est court une dose de rayons X élevée. Il faut donc disposer d'une cible de faible gain pour éviter sa saturation.
  • En radioscopie, on se limite à observer directement l'écran de télévision. On envoie pendant le temps d'observation qui est relativement long une faible dose de rayons X. Il faut alors disposer d'une cible de gain élevé pour obtenir une bonne image.
  • On connaît par la demande de brevet français N° 7 705 031, publiée sous le N° 2 341 939, une cible d'LLR. a sortie vidéo qui présente un gain variable.
  • Il s'agit d'une cible en silicium dont l'une des faces est recouverte d'une couche luminescente 12, elle-même recouverte d'une couche-barrière métallique 13.
  • Le faisceau d'électrons 14 en provenance de la cathode de l'LLR. arrive sur la couche-barrière métallique qui le ralentit et ne laisse passer que les électrons de plus grande énergie. Ces électrons provoquent dans la couche luminescente la création de photons qui engendrant des porteurs de charges dans le silicium de la cible. Ces porteurs de charges déchargent des diodes, polarisées en inverse, et se trouvant sur l'autre face de la cible; enfin la répartition des charges sur l'autre face de la cible est explorée par le faisceau d'électrons d'un tube de prise de vue qui fournit le signal vidéo.
  • La variation de gain de la cible est obtenue en faisant varier la tension d'accélération du faisceau de l'LLR. et en utilisant la relation non-linéaire qui existe, pour les couches-barrières métalliques, entre la pénétration des électrons dans la couche-barrière et la tension d'accélération du faisceau d'électrons.
  • Cette cible à gain variable selon l'art antérieur présente les inconvénients suivants:
    • - la résolution de l'I.I.R. est réduite du fait de l'utilisation de deux couches recouvrant la cible en silicium: la couche-barrière métallique et la couche luminescente;
    • - la présence d'une couche-barrière métallique introduit du bruit et entraîne des défauts del'image obtenue, comme cela est noté à la page 2, lignes 6 à 21 et à la page 5, lignes 27 à 31 de la demande de brevet citée.
  • Un intensificateur d'image avec une cible, laquelle comporte une couche luminescente sur la face dirigée vers une photocathode et dont l'autre face est balayée par un faisceau de détection, est connu de l'article paru dans »Journal of the electrochemical Society«, Vol. 118, No. 4 (1971) pages 619 à 628.
  • Par la demande e brevet français n° 2 356 266, au nom de THOMSON-CSF, on connaît des écrans à pénétration comportant deux types de matériau luminescent ayant des couleurs différentes. Le faisceau d'électrons qui bombarde cet écran peut être soumis à deux tensions d'accélération différentes.Selon la tension d'accélération du faisceau, l'écran donne des traces de couleur différente.
  • La présente invention concerne une cible à gain variable qui supprime ces inconvénients.
  • La présente invention concerne une cible à gain variable pour tube intensificateur d'image à sortie vidéo qui reçoit sur l'une des ses faces l'impact d'un faisceau d'électrons provenant de la photocathode du tube intensificateur, alors que l'autre face de la cible est balayée par un faisceau d'électrons produit par la cathode d'un tube de prise de vues, la variation du gain de la cible étant obtenue par des moyens permettant de soumettre le faisceau d'électrons provenant de la photocathode à deux tensions d'accélération différentes, caractérisée en ce que la cible comporte, sur sa face recevant l'impact du faisceau d'électrons provenant de la photocathode du tube intensificateur, deux types de matériaux luminescents, de rendement lumineux différents et de couleur indifférente, qui reçoivent l'impact du faisceau d'électrons, et des moyens assurant l'excitation du seul matériau luminescent de plus faible rendement lumineux par le faisceau d'électrons sousmis à la plus faible tension d'accélération et assurant l'excitation du matériau luminescent de plus fort rendement lumineux par le faisceau d'électrons soumis à la plus forte tension d'accélération.
  • Ainsi en passant d'une tension d'accélération à l'autre, on dispose d'une cible à gain variable dans de fortes proportions en jouant sur le rendement lumineux différent des deux matériaux luminescents constituant la cible. On n'utilise plus de couche-barrière métallique qui provoque du bruit et des défauts de l'image.
  • Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les deux matériaux luminescents de la cible émettent de la lumière de longueur d'onde différente et la cible comporte un filtre optique adapté qui transmet davantage la lumière émise par le matériau luminescent de fort rendement lumineux que celle émise par l'autre matériau luminescent.
  • Ainsi, on obtient une cible dont le gain peut être multiplié par un facteur 100 environ.
  • Enfin, selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention, les deux matériaux luminescents sont portés par une plaquette de fibres optiques et on obtient une meilleure résolution que dans le cas de l'art antérieur où la cible est en silicium, recouvert d'une couche luminescente et d'une couche-barrière métallique.
  • D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par les figures annexées qui représentent:
    • - la figure 1, le schéma d'un I.I.R. à sortie vidéo selon l'art antérieur;
    • - la figure 2, le schéma d'un mode de réalisation d'une cible selon l'invention;
    • - la figures 3 et 6 à 8, des schémas montrant, de façon plus détaillée que sur la figure 2, plusieurs modes de réalisation selon l'invention de la face de la cible qui reçoit le faisceau d'électrons en provenance de l'I.I.R.;
    • - la figure 4, la variation de la luminance en fonction de la tension d'accélération pour les matériaux luminescents L1 et L2;
    • - la figure 5, les variations du coefficient de transmission du filtre optique 10 en fonction de la longueur d'onde;
    • - les figures 9 et 10, deux modes de réalisation d'un I.I.R. à sortie vidéo comportant une cible selon l'invention.
  • Sur les différentes figures, les mêmes repères désignent les mêmes éléments, mais, pour des raisons de clarté, les cotes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées.
  • La figure 1, représente le schéma d'un I.I.R. à sortie vidéo qui est globalement désigné par la référence 1.
  • De gauche à droite sur la figure, on trouve d'abord l'I.I.R. puis le tube de prise de vue qui sont contenus dans la même enceinte à vide 2.
  • Un faisceau de rayons X, après avoir traversé le corps à observer 3, pénètre dans l'I.I.R. par une fenêtre 4.
  • L'I.I.R. comporte:
    • - un écran d'entrée, constitué d'un scintillateur 5 et d'une photocathode 6 qui assurent la conversion des rayons X en photons lumineux, puis en photo-électrons;
    • - une optique électronique constituée de grilles g1, g2 et g3 qui assurent la focalisa- tion des électrons et les soumettent a une tension d'accélération;
    • - une anode cônique A;
    • - une cible 7 qui reçoit sur sa face fi l'impact du faisceau d'électrons.
  • L'autre face f2 de la cible 7 est balayeé ligne après ligne par un faisceau d'électrons produit par la cathode K, chauffée par un filament 8, du tube de prise de vue. Ce faisceau d'électrons est focalisé et accéléré par des grilles g4 à g7.
  • Des bobines, non représentées, réalisent la concentration et la déviation du faisceau.
  • Sur la cible 7, on recueille le signal vidéo de sortie S.
  • La figure 2 représente le schéma d'un mode de réalisation d'une cible selon l'invention.
  • Cette cible est constituée par une plaquette de fibres optiques, de 2 à 5 mm de longueur par exemple.
  • La face fi de cette cible, c'est-à-dire celle qui est placée côté I.I.R., est représentée plus en détail sur la figure 3.
  • Sur la figure 3, on constate que chaque fibre optique de la plaquette comporte un trou borgne qui est obtenu en éliminant, sur une profondeur de 5 µm par exemple, l'âme des fibres 12, sans toucher à leur enrobage 13. Cela peut, par exemple, être obtenu, par attaque chimique sélective des deux verres constituant l'âme et l'enrobage. On obtient ainsi des trous borgnes de 5 µm de profondeurs, sur 5 µm de diamètre, par exemple, et qui sont séparés par des parois de 2 µm par exemple.
  • A l'intérieur de chaque trou, on dépose d'abord une couche de matériau luminescent L2, en grains, de fort rendement lumineux r2, puis une couche-barrière 14 et une autre couche de matériau luminescent L1, en grains également, mais de faible rendement lumineux r1.
  • Avant de remplir les trous de la façon qui vient d'être exposée, on recouvre les parois latérales de chaque trou d'une mince couche métallique 15. Il s'agit généralement d'aluminium, évaporé sous vide, avec une incidence adaptée. Lorsque les trous sont remplis, on recouvre également d'une mince couche métallique 151a couche L1.
  • L'I.I.R. comporte des moyens, il s'agit d'un dispositif de commutation manuel ou automatique, qui permettent de soumettre le faisceau d'électrons en provenance de sa photocathode à deux tensions d'accélération distinctes, V1 et V2, égales par exemple à 10 KV et 30 KV.
  • On sait choisir la nature, l'épaisseur des matériaux luminescents L1, L2 et de la couche-barrière 14 de la figure 3 pour que seul le matériau luminescent L1 de plus faible rendement lumineux soit excité par le faisceau d'électrons soumis à la plus faible tension d'accélération V1, et pour que le matériau luminescent L2 de plus fort rendement lumineux soit principalement excité par le faisceau d'électrons soumis à la plus forte tension d'accélération V2.
  • D'autres moyens permettant d'obtenir ce ré- sulat seront présentés par la suite; ils différent de ceux présentés, par exemple, par l'absence de couche-barrière ou par le fait que les matériaux luminescents ne sont pas en grains mais en couche mince transparente, obtenue par évaporation sous vide de leur matériau constitutif.
  • La figure 4, représente les variations de la luminescence L en fonction de la tension d'accélération pour les matériaux Li et Lz.
  • La densité de courant du faisceau incident étant constante, la luminance croît avec la tension d'accélération a partir d'une valeur de seuil V01 pour L1, V02 pour L2 et la croissance est plus rapide pour L2 que pour L1.
  • Lorsqu'un faisceau d'électrons en provenance de la photocathode du tube I.I.R. arrive sur la face fi de la cible 7, il traverse la couche métallique 15, puis pénètre dans la première couche de matériau luminescent L1.
  • Si ce faisceau est soumis à la plus faible tension d'accélération Vi, une partie, 50% par exemple, des électrons du faisceau ne dépasse pas la couche L1 et les autres 50% ne dépassent pas la couche-barrière.
  • L'excitation de la couche L1 produit de la lumi- nère, en asez faible quantité à cause du faible rendement lumineux de cette couche. La surface externe dela couche L1 et les parois de chaque trou borgne étant recouverts de la mince couche métallique 15, la lumière émise par la couche L1 de chaque fibre se propage le long de la fibre vers la face f2 de la cible 7. Il n'y a pas de diffusion de la lumière et on conserve la même résolution que celle de la plaquette de fibres.
  • Si le faisceau est soumis à la plus forte tension d'accélération V2, une partie 15% par exemple, des électrons du faisceau ne dépasse pas la couche L1, une autre partie, 35% par exemple, ne dépasse pas la couche-barrière et le restant vient exciter la couche L2 de fort rendement lumineux.
  • On comprend aisément que pour la tension d'accélération V2, la quantité de lumière émise est bien supérieure à celle qui est émise pour la tension d'accélération V1.
  • Pour Vi =10 KV et V2=30 KV, et avec un rapport des rendements lumineux r2/r1 de l'ordre de 5, on obtient un gain qui peut être multiplié par un rapport 20 environ.
  • Il est possible d'obtenir un gain variable qui peut être multiplié par un rapport 100 environ en utilisant des matériaux luminescents L1 et L2 qui émettent de la lumière de longueur d'onde différente λ1 et λ2, du rouge et du vert par exemple, et en utilisant un filtre optique adapté qui transmet d'avantage la lumière émise par le matériau luminescent L2 de fort rendement lumineux que celle émise par l'autre matériau luminescent L1.
  • Le matériau luminescent en grains L1 qui émet de la lumière rouge peut être constitué par exemple d'oxysulfure d'yttrium dopé à l'europium ou d'oxyde d'yttrium dopé à l'europium, de granulométrie inférieure à 1 µm. Le matériau luminescent en grains L2 qui émet, de la lumière verte peut être constitué par exemple de sulfure de zinc cadmium dopé à l'argent, de granulométrie inférieure à 2 µm. La couche L1 est une monocouche d'épaisseur inférieure à 1 µm et la couche L2 a une épaisseur de 4 µm par exemple. Sur la figure 5, on a représenté les variations du coefficient de transmission T d'un tel filtre optique adapté en fonction de la longueur d'onde λ.
  • On adapte le coefficient de transmission Ti du filtre pour λ1 et le coefficient de transmission T2 du filtre pour λ2, pour obtenir un gain multiplié par un rapport 100, ou même plus si nécessaire.
  • La lumière émise par les matériaux luminescents L1 et L2 se propage le long des fibres optiques jusqu'à la face opposée f2 de la cible 7, dont on va examiner la structure sur la figure 2.
  • La face f2 de la cible 7 est recouverte d'une couche mince transparente conductrice 9, qui est obtenue par évaporation sous vide. Cette couche peut être constituée d'oxyde d'étain. SnO2, d'oxyde d'indium In2 O3, d'oxyde de cadmium Cd 03, d'oxyde de manganèse Mn 0, ou de mélanges de ces oxydes.
  • Sur le filtre 10, est déposée une cible photosensible classique 11 de tube de prise de vue. Il peut s'agir d'une couche photoconductrice continue ou de diodes polarisées en inverse.
  • Cette couche photoconductrice peut être constituée de trisulfure d'antimoine, de sélénium amorphe, d'un composé amorphe de tellure de sélénium, de soufre et d'arsenic, ou encore d'une couche d'oxyde de plomb.
  • Cette cible est lue ligne après ligne par le faisceau d'electrons du tube de prise de vue.
  • Il est bien entendu que s'il est suffisant d'obtenir un gain qui peut être multiplié par un rapport 20 environ, on peut utiliser es matériaux luminescents émettant de la lumière de même longueur d'onde et on peut supprimer le filtre optique adapté.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, la face f2 de la plaquette peut, comme la face f1, comporter des trous borgnes remplis par les trois couches 9,10,11.
  • Les figure 6, 7 et 8, représentent d'autres modes de réalisation de la face f1 de la cible. Dans tous ces modes de réalisation, la cible est constituée par une plaquette de fibres optiques.
  • Sur la figure 6, comme sur la figure 3, chaque fibre comporte un trou borgne.
  • A l'intérieur de chaque trou, on dépose d'abord une couche de matériau luminescent L2, en grains, de fort rendement lumineux r2, puis, on dépose une couche évaporée Li de matériau luminescent, de faible rendement lumineux r1.
  • La couche évaporée L1 peut être choisie pour qu'il n'y ait pas besoin de couche-barrière intercalée entre les couches L1 et L2, et que la plus faible tension d'accélération V1 ne provoque l'excitation que de la couche L1 et la plus forte tension d'accélération V2 provoque l'excitation de la couche L2.
  • La couche évaporée L1 peut aussi être choisie de rendement lumineux suffisamment faible pour obtenir un gain qui soit multiplié par 100 environ lorsqu'on passe de V1 à V2 et sans qu'il soit besoin de filtre optique adapté.
  • Comme dans le cas de la figure 3, pour conserver la résolution de la plaquette de fibres optiques, les parois latérales des trous borgnes et la surface externe de la couche L1 sont recouverts d'une mince couche métallique 15.
  • La figure 7 représente un mode de réalisation de la face f1 de la cible dans lequel la surface de la plaquette, est recouverte de deux couches évaporées L1 et L2 de matériau luminescent, de rendements lumineux différents. Une couche-barrière 14, également obtenue par évaporation sous vide, peut être si nécessaire interposée entre les couches L1 et L2. Une mince couche métallique 15 recouvre la surface externe de la couche L1 de faible rendement lumineux.
  • L'utilisation de couches minces Li, L2 et 15, obtenues par évaporation sous vide de leurs matériaux constitutifs, permet d'obtenir une cible présentant une bonne résolution sans qu'il soit nécessaire de creuser les fibres.
  • Dans le mode de réalisation de la face f1 de la cible qui est représenté sur la figure 8, l'âme 12 des fibres fait saillie à la surface de la plaquette. Cela peut, par exemple, être obtenu par attaque chimique sélective des deux verres constituant l'âme et l'enrobage, comme c'était le cas pour l'obtention des trous borgnes des figures 3 et 6, mais là, c'est l'enrobage des fibres qui est éliminé.
  • Comme dans le cas de la figure 7, on dépose à la surface de chaque âme, deux couches évaporées L1 et L2 de matériau luminescent de rendements lumineux différents. Une mince couche métallique 15 recouvre la couche L1 et une couche-barrière évaporée peut si nécessaire être utilisée.
  • La couche Li peut être constituée d'oxyde ou d'oxysulfure d'yttrium dopé à l'europium et la couche L2 peut être constituée d'oxysulfure d'yttrium dopé au terbium. Ces deux couches sont déposées de façon classique par canon électronique.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention qui n'est pas représenté sur les figures, la cible peut être constituée, non plus par une plaquette de fibres optiques, mais par un substrat semi-conducteur, en silicium, par exemple. La surface du silicium est alors recouverte des deux couches L1 et L2 qui sont de préférence des couches évaporées de matériau luminescent et non du matériau luminescent en grains, de façon à améliorer la résolution.
  • Selon un autre mode de réalisation de l'invention, on n'utilise plus deux couches de matériaux luminescents superposées et éventuellement séparées par une couche-barrière. On utilise deux types de matériaux luminescents en grains, de rendement lumineux différents, mais les grains des deux matériaux sont mélangés et les grains de l'un des matériaux sont recouverts d'une couche-barrière.
  • Les figures 9 et 10, représentent deux modes de réalisation d'un I.I.R. à sortie vidéo comportant une cible selon l'invention.
  • Contrairement au mode de réalisation de la figure 1, le tube I.I.R. 20 et le tube de prise de vues 21 sont situés dans deux enceintes à vide distinctes.
  • Sur la figure 9, le tube I.I.R. comporte une cible 7 telle que celle qui est représentée sur la figure 2, qui est constituée d'une plaquette de fibres optiques dont les faces fi et f2 sont recouvertes de plusieurs couches L1, L2,15 et 9,10,11.
  • On fixe à l'aide d'une collerette 22, en scellement pyrocéram par exemple, l'enceinte du tube de prise de vue sur celle de l'I.I.R..
  • Ce mode de réalisation de l'I.I.R. permet d'éviter de faire subir au tube de prise de vue les températures élevées nécessitées pour la réali- sation de l'I.I.R.. De plus, on peut tester le fonctionnement de l'I.I.R. avant d'adapter le tube de prise de vue.
  • Sur la figure 10, l'I.I.R. 20 et le tube de prise de vue 21 sont couplés par deux plaquettes de fibres optiques distinctes 22 et 23.
  • Selon un mode préféré de réalisation de l'invention la plaquette 22 de l'I.I.R. porte sur sa face de gauche f1 les couches Li, L2 et 15 comme cela est représenté, par exemple, sur les figures 3 et 6 à 8 et la plaquette 23 du tube de prise de vue porte sur sa face de droite f2 les couches 9, 10, 11.

Claims (17)

1. Cible à gain variable pour tube intensificateur d'image à sortie vidéo qui reçoit sur l'une de ses faces (fi) l'impact d'un faisceau d'électrons provenant de la photocathode (6) du tube intensificateur (1), alors que l'autre face (f2) de la cible est balayée par un faisceau d'électrons produit par la cathode (K) d'un tube de prise de vues, la variation du gain de la cible étant obtenue par des moyens permettant de soumettre le faisceau d'électrons provenant de la photocathode (6) à deux tensions d'accélération différentes, caractérisée en ce que la cible comporte, sur sa face (f1) recevant l'impact du faisceau d'électrons provenant de la photocathode (6) du tube intensificateur (1), deux types de matériaux luminescents (Li et L2), de rendement lumineux différents (ri et r2), et de coleur indifférente, qui reçoivent l'impact du faisceau d'électrons, et des moyens (14) assurant l'excitation du seul matériau luminescent (L1) de plus faible rendement lumineux (ri) par le faisceau d'électrons soumis à la plus faible tension d'accélération (V1) et assurant l'excitation du matériau luminescent (L2) de plus fort rendement lumineux (r2) par le faisceau d'électrons soumis à la plus forte tension d'accélération (V2).
2. Cible selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux matériaux luminescents (Li et L2) émettent de la lumière de longueur d'onde différente (λ1 et λ2), et en ce qu'elle comporte un filtre optique adapté (10) qui transmet davantage la lumière émise par le matériau luminescent (L2) de fort rendement lumineux que celle émise par l'autre matériau luminescent (Li).
3. Cible selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux matériaux luminescents (Li et L2) sont portés par une plaquette de fibres optiques.
4. Cible selon la revendication 3, caractérisée en ce que les deux matériaux luminescents (Li et L2) sont contenus dans des trous borgnes obtenus en creusant l'âme (12) des fibres, les parois latérales de ces trous étant recouvertes d'une mince couche métallique (15).
5. Cible selon la revendication 4, caractérisée en ce que les trous borgnes contiennent deux couches de matériau luminescent en grains (Li et L2) séparées par une couche-barrière (14), la couche de matériau luminescent (L2) de plus fort rendement lumineux étant située au fond des trous et la couche de matériau luminescent (L1) de plus faible rendement lumineux étant recouverte d'une mince couche métallique (15).
6. Cible selon la revendication 4, caractérisée en ce que les trous borgnes contiennent une couche de matériau luminescent en grains (Li) de fort rendement lumineux recouverte d'une couche évaporée (L2) de matériau luminescent de faible rendement lumineux, cette couche évaporée étant recouverte d'une mince couche métallique (15).
7. Cible selon la revendication 3, caractérisée en ce que la surface de la plaquette de fibres optiques est recouverte de deux couches évaporées de matériau luminescent (Li et L2), la première (L2) de fort rendement lumineux et la deuxième (Li) de faible rendement lumineux, cette deuxième couche (L1), étant recouverte d'une mince couche métallique (15).
8. Cible selon la revendication 3, caractérisée en ce qu'a la surface de la plaquette, l'âme des fibres (12) fait saillie, l'âme des fibres, étant recouverte de deux couches évaporées de matériau luminescent (L1 et L2), la première (L2) de fort rendement lumineux et la deuxième (Li) de faible rendement lumineux, cette deuxième couche (L1) étant recouverte d'une mince couche métallique (15).
9. Cible selon l'une des revendications 6, 7 ou 8, caractérisée en ce qu'une couche-barrière (14) est intercalée entre les deux couches de matériaux luminescents (L1 et L2).
10. Cible selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les deux matériaux luminescents (L1 et L2) sont portés par un substrat semi-conducteur.
11. Cible selon l'une des revendications 3 à 10, caractérisée en ce qu'elle comporte sur sa face opposée à celle recouverte de matériaux luminescents (L1, L2), une cible photosensible (11) de tube de prise de vue.
12. Cible selon la revendication 11, caractérisée en ce que le filtre optique (10) est placé avant la cible photosensible (11).
13. Cible selon l'une des revendications 11 ou 12, caractérisée en ce que les matériaux luminescents sont portés par une plaquette de fibres optiques qui comporte sur sa face opposée a celle recouverte de matériaux luminescents, des trous borgnes, chacun de ces trous borgnes comportant une partie de la cible photosensible (11) et éventuellement du filtre optique (10).
14. Tube intensificateur d'image à sortie vidéo, muni d'une cible selon l'une des revendications 11 à 13, caractérisé en ce que le tube intensificateur d'image (20) et le tube de prise de vue (21) sont situés dans la même enceinte à vide.
15. Tube selon la revendication 14, caractérisé en ce que le tube intensificateur d'image (20) et le tube de prise de vue (21) sont situés dans deux enceintes à vide distinctes.
16. Tube intensificateur d'image à sortie vidéo muni d'une cible selon l'une des revendications 3 à 9, caractérisé en ce que la cible (7) à plaquette de fibres optiques de l'intensificateur d'image (20) est couplée à l'aide d'une autre plaquette de fibres optiques (23) à un tube de prise de vue (21).
17. Tube selon l'une des revendications 14 à 16, caractérisé en ce qu'il s'agit d'un tube intensificateur d'image radiologique.
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