EP0329547A1 - Digitally controlled electronic streak camera for the investigation of very short phenomena - Google Patents

Digitally controlled electronic streak camera for the investigation of very short phenomena Download PDF

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EP0329547A1
EP0329547A1 EP89400410A EP89400410A EP0329547A1 EP 0329547 A1 EP0329547 A1 EP 0329547A1 EP 89400410 A EP89400410 A EP 89400410A EP 89400410 A EP89400410 A EP 89400410A EP 0329547 A1 EP0329547 A1 EP 0329547A1
Authority
EP
European Patent Office
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electrodes
digital
voltage
pair
output
Prior art date
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Ceased
Application number
EP89400410A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Pierre Salgues
Roger Verrecchia
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.)
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of EP0329547A1 publication Critical patent/EP0329547A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
    • H01J31/501—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system
    • H01J31/502—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output with an electrostatic electron optic system with means to interrupt the beam, e.g. shutter for high speed photography
    • 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
    • H01J29/98—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the tube and not otherwise provided for

Definitions

  • the present invention relates to an ultra-fast electronic camera with digital control, for the study of very brief light phenomena.
  • This camera can be used to record images with an extremely short exposure time, to make it possible to raise the profile of the evolution, over time, of very brief light phenomena.
  • This camera is more particularly applicable to ballistics, detonics, the study of living cells, experiments using lasers, etc.
  • the image converter tube with bilamellar optics described in the aforementioned patent, therefore requires for its operation, the use of different electrical sources of high voltages, of fixed or adjustable values.
  • the tube successively comprises, along an axis OZ, a flat photocathode 1 perpendicular to this axis, delimited by a narrow slit 2, receiving the photons 3 of the phenomenon studied, and emitting electrons 4.
  • This tube also comprises a pair of planar electrodes 5 for extracting and accelerating the electrons, these electrodes being parallel to the slot and to the axis OZ.
  • Photocathode 1 is connected to an electrical source 14 DC high voltage power supply, of fixed value (-15,000 volts for example, compared to a reference mass M).
  • the electrodes 5 are electron accelerating electrodes; they are connected to the reference mass M.
  • the first pair of electrodes 6 of this lens is connected to an electrical source 15 fixed voltage supply (around +400 volts for example).
  • the second pair of electrodes 7 of the quadrupole lens is connected to a power source 16 of fixed high voltage power (around -400 volts for example).
  • the camera also includes a time focusing lens comprising at least a first, a second and a third pair of electrodes 8, 9A-9B, 10.
  • An electrode 9A of the second pair is connected to an adjustable high voltage electrical source 17 (for example between 0 and -10,000 volts).
  • An electrode 9B of this second pair is connected to an electrical source 18 of adjustable high voltage (for example between 0 and -10,000 volts).
  • This pair of electrodes 9A-9B constitutes a means of deflection of the beam on a screen 11.
  • the first and al third pairs of electrodes 8, 10 are connected to the reference ground M.
  • the electrodes 9A-9B are deflection electrodes. They are also connected to electrical sources of voltage 19, 20 of fixed values, by a deflection control means 21.
  • a screen 11 makes it possible to obtain the image 12 of a slot.
  • This camera of known type is also associated with means 13 for recording the image 12 of the slot on the screen 11.
  • These recording means can be constituted for example by a photographic plate 13.
  • photocathode 1 emits electrons in an area delimited by slot 2, these electrons being produced by the impact of photons 3 on this photocathode. These electrons are accelerated by the pair 5 of acceleration electrodes.
  • the electrodes of the first pair 6 of the quadrupole lens make it possible to obtain the image of the slit in the time plane yoz.
  • the electrodes of the second pair 7 of this quadrupole lens make it possible to obtain the spatial representation of the slit in a plane xoz parallel to the slit and perpendicular to the photocathode.
  • the electrodes 6 of the quadrupole lens make the beam divergent; this is refocused by means of the electrodes 8, 9A, 9B, 10 of the time focusing lens.
  • the electrodes 9A-9B provide a temporal deflection of the beam in the yoz plane.
  • the known tube used in this camera does not include a time pre-focusing electrode before the quadrupole lens, which decreases the performance of the camera.
  • the object of the invention is to remedy these drawbacks and in particular to produce an ultra-fast electronic camera with digital control, for the study of very brief light phenomena in which it is possible, not only to modify the values of the voltages supplied by the adjustable power supplies, but also to measure the values of these tensions, before and during the experiment.
  • the camera of the invention makes it possible to carry out these adjustments and these voltage measurements, away from the tube which is often located in a hostile environment and which is not accessible during the experiment.
  • this camera uses a tube comprising electrodes of temporal prefocalization making it possible to increase the performances.
  • the subject of the invention is an ultra-fast digital camera with digital control, for the study of very brief light phenomena, comprising an image converter tube with bilamellar optics, this tube successively comprising along an oz axis, a planar photocathode perpendicular to this axis, delimited by a narrow slit receiving the photons of the phenomenon studied and emitting electrons, a pair of planar electrodes parallel to said slit and to said axis, electron accelerators, a quadrupole spatial focusing lens comprising a first and a second pair of cylindrical electrodes respectively parallel and perpendicular to said slot and parallel to said axis, a time focusing lens comprising at least first, second and third pairs of electrodes parallel to said slot and to said axis, a screen for forming the image of the slit, the camera further comprising means for recording the image formed on r the screen, adjustable electrical supply sources supplying respectively to outputs, voltages of adjustable values, the outputs of these sources being respectively connected to the
  • the remote control station includes control means for supplying coded digital data on outputs. adjustment of voltages, and digital encoded instructions for measurements, a parallel-serial digital conversion means connected to the outputs of the control means, an output of this digital conversion means being connected to a first electrooptical converter supplying, at an output, signals optics corresponding to the coded and multiplexed digital data and instructions, the optical means comprising an emission optical fiber connected by one end to the output of the first electrooptical converter, the adjustment and measurement means comprising a first optoelectronic converter connected by an input to another end of the transmission optical fiber and supplying on an output coded digital data of voltage settings, and coded digital instructions of voltage measurements corresponding to the optical signals received, a digital-analog demultiplexing means having outputs respectively connected to control inputs voltage settings of the adjustable voltage sources, an analog-digital multiplexing means, connected respectively by inputs, to outputs of measurements of the voltage sources, these outputs respectively providing analog signals of voltage measurements, this analog multiplex
  • control means of the remote station are connected to a control input of the series-parallel conversion means of this station, to control the selection of one of the measurement means and the control one of the adjustment means.
  • FIGS. 2A and 2B schematically represent, an ultra-fast digital camera with digital control, in accordance with the invention.
  • Figure 1 has already been described to illustrate the state of the art.
  • the same elements have the same references in Figure 1 and in Figures 2A AND 2B.
  • the camera of the invention shown diagrammatically in FIGS. 2A and 2B, comprises an image converter tube with bilamellar optics, various high voltage power sources and recording means 25, located near this tube.
  • the recording means 25 can here be constituted by a CCD type camera (charge transfer camera).
  • the camera also comprises, according to the invention, a control station 28, located at a distance from the tube, for controlling, by means 29, adjustments of voltage values supplied by adjustable voltage sources 60, 15, 16, 62 , 63, 64, 65.
  • This control station also makes it possible, thanks to the means 29 for controlling adjustments and measurements, to control the measurements of the values of the voltages supplied by the voltage sources.
  • the tube represented in this figure is an improvement on the tube of FIG. 1.
  • This improvement consists in particular in using a pair of electrodes 22 of temporal prefocusing parallel to the axis OZ and to the slot, located along the axis OZ , between the acceleration electrodes 5 and the electrodes 6, 7 of the quadrupole lens. Thanks to this prefocusing, the camera has a higher light gain without its performance being significantly reduced.
  • the tube of this camera also includes a pair of additional shutter electrodes 26, between the pre-focusing electrodes 22 and the electrodes 6, 7 of the quadrupole lens. These additional electrodes 26 are parallel to the slot and to the axis OZ.
  • the tube also includes electrodes or deflection plates 73, 74 independent of the time focusing lens, which was not the case in the tube of FIG. 1. These plates are parallel to the slot and are located, along the axis OZ, between a time focusing lens constituted by first, second and third pairs of electrodes 70, 71, 72, and the screen 23.
  • the electrodes 70, 71, 72 of the time focusing lens are parallel to the axis OZ and parallel to the slot.
  • the voltage sources 14, 61A, 66, 67 of fixed values are respectively connected to the photocathode 1, to a shutter control means 61B itself connected to one of the shutter electrodes 26, and to means 68 of deflection control themselves connected to the deflection plates 73, 74.
  • the sources of voltages 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65 of adjustable values are respectively connected to the time pre-focusing electrodes 22, to the electrodes 6 , 7 of the quadrupole spatial focusing lens, to the third pair of electrodes 72 of the temporal focusing lens, and to deflection plates 73, 74.
  • the acceleration electrodes 5, one of the electrodes of the pair of shutter electrodes 26, the first electrode 70 of the time focusing lens and the screen 23 are connected to a ground of reference M.
  • the deflection control means 68, connected to the deflection plates 73, 74 allow the deflection of the electron beam focused on the screen 23.
  • the control station 28 is located at a distance from the tube while the means 29 for adjusting and measuring voltages as well as the various sources of voltages are located near the tube.
  • a station can moreover control several means 29 for adjustments and measurements associated respectively with several tubes.
  • the control station 28 is connected to the adjustment and measurement means 29, by optical means 01, 02 which make it possible, as will be seen in detail below, to transmit voltage adjustment data from the adjustable voltage sources, and measurement instructions by means of voltage measurements; these optical means also make it possible to transmit measurement results to the control station.
  • optical means 01, 02 which make it possible, as will be seen in detail below, to transmit voltage adjustment data from the adjustable voltage sources, and measurement instructions by means of voltage measurements; these optical means also make it possible to transmit measurement results to the control station.
  • These optical means consist for example of optical fibers.
  • the remote control station 28 comprises control means 30 which supply coded digital data on voltage settings on outputs 31 and digital coded instructions for measuring the voltages applied by the sources, to the photocathode, to the electrodes and , by means of the deflection control means 68, to the deflection plates 73, 74.
  • These digital control means 30 are constituted for example by a keyboard providing digital data and instructions. They can also be constituted by a microcomputer associated with a library of these data and instructions.
  • the station also comprises a parallel-serial converter 32, connected to the outputs of the control means 30.
  • This converter with parallel inputs and with serial outputs, provides on an output 33 the data and the instructions, in series.
  • This output is connected to an input of a first electro-optical converter 34 which provides on an output 35 optical signals corresponding to the coded digital data and instructions, which it must transmit.
  • the optical means comprise a transmitting optical fiber 01, which is connected at one end to the output 35 of the first electro-optical converter 34.
  • These optical means also include a second electro-optical converter 52 and a second receiving optical fiber 02 which will be described later in detail.
  • the means 29 for adjusting and measuring voltages comprise a first opto-electronic converter 36, which is connected by an input 37, to another end of the transmission optical fiber 01.
  • This first opto-electronic converter supplies on an output 38, the coded digital data for voltage settings, and the coded digital instructions for voltage measurements, corresponding to the optical signals received.
  • the measurement and adjustment means 29 also comprise a digital-anological demultiplexing means 39 having outputs 80, 81, ..., 86 respectively connected to control voltage adjustment inputs of the adjustable voltage sources 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65.
  • the demultiplexing means 39 also includes an input connected to an output 51 of an analog-digital multiplexing means 50.
  • This multiplexing means 50 is connected respectively by inputs to analog outputs of measurements 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47A, 48A, 47B, 48B, respective sources of voltages 14, 60, 61A, 16, 15, 62, 63, 64, 65, 66, 67. It is of course assumed that each source includes a circuit (not shown) providing an analog signal representative of the voltage supplied by this source.
  • the output 51 of the analog-digital multiplexing means 50 provides digital values of voltage measurements.
  • This output 51 is also connected to the second electrooptical converter 52, which provides on an output 53, optical signals corresponding to the multiplexed digital signals of voltage measurements from different sources.
  • the output 51 is also connected, as indicated above, to an input of the digital-analog demultiplexing means 39 which controls the voltage adjustment commands of the adjustable voltage sources.
  • the optical fiber for receiving measurements 02 is connected at one end to the output 53 of the second electro-optical converter 52.
  • the control station 28 further comprises a second opto-electronic converter 54, connected to another end of the receiving optical fiber 02.
  • This second converter 54 supplies on an output, the digital signals multiplexed for measurements of the different voltages.
  • a serial-parallel conversion means 55 is connected to the output 56 of the second converter 54.
  • the outputs of the conversion means 55 sequentially supply the digital signals for respective measurements of the different voltages applied to the photocathode 1, to the electrodes and to the plates. deflection 73, 74 via the control means 68.
  • the outputs of the conversion means 55 are connected to a digital display means 57 of the measured voltages.
  • An output of the control means 30 is connected to a control input 58 of the conversion means 55, for selecting any one of the voltages measured by the measurement means.
  • the keyboard 30 of the control station 28 allows an operator to select using the keys of this keyboard, the value of the desired voltage and the identification code of the power source 60 as well as the code of identification of the called tube.
  • This value and these codes are supplied in digital form by the outputs 31 of the keyboard 30.
  • These data and these codes are applied to the converter 32.
  • the data and the codes are transmitted in digital form; the first electro-optical converter 34 transforms them into optical signals applied by the optical fiber 01, to the first opto-electronic converter 36.
  • the output 38 of this first converter 36 provides these data and these codes, in digital form, to apply them to the digital-analog demultiplexing means 39.
  • a corresponding output 80 of the demultiplexing means 39 applies to the control input of the source 60, a corresponding analog adjustment signal at the selected voltage value.
  • the keyboard 30 makes it possible to select an identification code or an instruction to control the means for measuring the voltage supplied by the source 60.
  • This code is transmitted in digital form to the converter 32, then transformed into optical signals by the first electro converter. -optics 34. These signals are transmitted through the optical fiber 01 to the opto-electronic converter 36, which then transmits by means of demultiplexing 39 a digital instruction corresponding to the selection code of the measurement circuit of the chosen source.
  • a corresponding output 41 of this circuit then applies to an input of the analog-digital multiplexing means 50, an analog signal representative of the value of the output voltage of the source 60.
  • This analog signal is applied to the analog-digital multiplexing means 50, which provides on an output 51 a digital signal corresponding to the value of the measured voltage.
  • This digital signal is transformed into optical signals, thanks to the second electro-optical converter 52. These optical signals are transmitted by the optical fiber 02, to the second opto-electronic converter 54 which provides on its output 56, the digital value of the measured voltage. This numerical value is applied to the series-parallel conversion means 55, the outputs of which are connected to the display means 57.
  • the invention makes it possible to achieve the goals mentioned above: the remote control of the values of the voltages applied to the different electrodes of the tube, as well as the voltage measurements provided by the different power supplies.
  • This camera is particularly useful when the tube is placed in a hostile environment.
  • the use of optical fibers and the transmission of digital signals make it possible to avoid any electrical disturbance in commands or measurements.
  • the values of the voltages supplied by the adjustable sources can be modified and measured during the experiment.
  • the values of the voltages supplied by the various voltage sources are as follows: Source reference Voltage values 14 -15000 V (fixed) 60 - 6130 V (variable) 61A + 1500 V (impulse) 15 + 182.5 V (variable) 16 - 182.5 V (variable) 62 - 6530 V (variable) 63 - 4775 V (variable) 64 - 200 V (variable) 65 + 200 V (variable) 66 + 1000 V (impulse) 67 - 1000 V (impulse)

Landscapes

  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)
  • Photometry And Measurement Of Optical Pulse Characteristics (AREA)

Abstract

The invention relates to a digitally controlled ultra-fast electronic camera. This camera includes an image-converting tube with two-leaf optic comprising a photocathode (1), a narrow slot (2), receiving photons from a phenomenon to be investigated, a pair of electron-accelerating electrodes (5), a four-pole spatial focusing lens (6, 7), a temporal focusing lens (70, 71, 72), and means (25) of recording the image of the slot on a screen (23). The camera also includes electrical sources for powering the lenses and electrodes. According to the invention, the camera also includes a pair of temporal prefocusing electrodes (22) connected to an adjustable voltage source (60), a pair of acceleration electrodes (26) parallel to the slot, and two deflection plates (73, 74) connected to adjustable voltage sources. The camera includes a station for remote-control of the tube in order to control means of adjusting and measuring the voltages of the sources, which means are situated close to the tube. <??>Application to the investigation of very short luminous phenomena. <IMAGE>

Description

La présente invention concerne une caméra électronique ultra-rapide à commande numérique, pour l'étude de phénomènes lumineux très brefs.The present invention relates to an ultra-fast electronic camera with digital control, for the study of very brief light phenomena.

Cette caméra s'applique à l'enregistrement d'images avec un temps de pose extrêmement court, pour permettre de relever le profil de l'évolution, au cours du temps, de phénomènes lumineux très brefs. Cette caméra s'applique plus particulièrement à la balistique, la détonique, l'étude des cellules vivantes, aux expériences utilisant des lasers, etc.This camera can be used to record images with an extremely short exposure time, to make it possible to raise the profile of the evolution, over time, of very brief light phenomena. This camera is more particularly applicable to ballistics, detonics, the study of living cells, experiments using lasers, etc.

On connaît une caméra électronique ultra-rapide à balayage de fente, pour l'étude de phénomènes lumineux, qui utilise un tube convertisseur d'images à optique bilamellaire, tel que décrit dans le brevet français n° 2 561 441. Ce tube est associé à différentes sources d'alimentation de ses électrodes en haute tension électrique, et à un dispositif d'enregistrement de l'image de la fente apparaissant sur son écran. Ce dispositif d'enregistrement peut être par exemple une plaque photographique.There is known an ultra-fast electronic camera with slot scanning, for the study of light phenomena, which uses an image converter tube with bilamellar optics, as described in French Patent No. 2,561,441. This tube is associated to different sources of power for its electrodes at high electric voltage, and to a device for recording the image of the slit appearing on its screen. This recording device can for example be a photographic plate.

Le tube convertisseur d'image, à optique bilamellaire décrit dans le brevet précité, nécessite donc pour son fonctionnement, l'utilisation de différentes sources électriques de hautes tensions, de valeurs fixes ou réglables.The image converter tube, with bilamellar optics described in the aforementioned patent, therefore requires for its operation, the use of different electrical sources of high voltages, of fixed or adjustable values.

De manière connue, tel que représenté sur la figure 1, le tube comprend successivement, le long d'un axe OZ, une photocathode plane 1 perpendiculaire à cet axe, délimitée par une fente étroite 2, recevant les photons 3 du phénomène étudié, et émettant des électrons 4.In a known manner, as shown in FIG. 1, the tube successively comprises, along an axis OZ, a flat photocathode 1 perpendicular to this axis, delimited by a narrow slit 2, receiving the photons 3 of the phenomenon studied, and emitting electrons 4.

Ce tube comprend aussi une paire d'électrodes planes 5 d'extraction et d'accélération des électrons, ces électrodes étant parallèles à la fente et à l'axe OZ.This tube also comprises a pair of planar electrodes 5 for extracting and accelerating the electrons, these electrodes being parallel to the slot and to the axis OZ.

La photocathode 1 est reliée à une source électrique 14 d'alimentation en haute tension continue, de valeur fixe (-15 000 Volts par exemple, par rapport à une masse de référence M).Photocathode 1 is connected to an electrical source 14 DC high voltage power supply, of fixed value (-15,000 volts for example, compared to a reference mass M).

Les électrodes 5 sont des électrodes accélératrices des électrons ; elles sont reliées à la masse de référence M.The electrodes 5 are electron accelerating electrodes; they are connected to the reference mass M.

Le faisceau ainsi accéléré selon l'axe OZ perpendiculaire à la photocathode, parvient à une lentille quadrupolaire 6, 7 de focalisation spatiale ; cette lentille comprend une première et une deuxième paires d'électodes 6, 7 cylindriques, parallèles à l'axe OZ et respectivement parallèles et perpendiculaires à la fente 2. La première paire d'électrodes 6 de cette lentille, est reliée à une source électrique 15 d'alimentation en tension fixe (aux environs de +400 volts par exemple). La deuxième paire d'électrodes 7 de la lentille quadrupolaire est reliée à une source électrique d'alimentation 16 en haute tension fixe (aux environs de -400 volts par exemple). La caméra comporte aussi une lentille de focalisation temporelle comprenant au moins une première, une deuxième, une troisième paires d'électrodes 8,9A-9B,10. Une électrode 9A de la deuxième paire est reliée à une source électrique 17 de haute tension réglable (par exemple entre 0 et -10 000 volts). Une électrode 9B de cette deuxième paire est reliée à une source électrique 18 de haute tension réglable (par exemple entre 0 et -­10 000 volts). Cette paire d'électrodes 9A-9B constitue un moyen de déflexion du faisceau sur un écran 11. La première et al troisième paires d'électrodes 8, 10 sont reliées à la masse de référence M. Dans cette caméra de type connu, les électrodes 9A-­9B sont des électrodes de déflexion. Elles sont aussi reliées à des sources électriques de tension 19, 20 de valeurs fixes, par un moyen de commande de déflexion 21.The beam thus accelerated along the axis OZ perpendicular to the photocathode, reaches a quadrupole lens 6, 7 with spatial focus; this lens comprises first and second pairs of cylindrical electrodes 6, 7, parallel to the axis OZ and respectively parallel and perpendicular to the slot 2. The first pair of electrodes 6 of this lens, is connected to an electrical source 15 fixed voltage supply (around +400 volts for example). The second pair of electrodes 7 of the quadrupole lens is connected to a power source 16 of fixed high voltage power (around -400 volts for example). The camera also includes a time focusing lens comprising at least a first, a second and a third pair of electrodes 8, 9A-9B, 10. An electrode 9A of the second pair is connected to an adjustable high voltage electrical source 17 (for example between 0 and -10,000 volts). An electrode 9B of this second pair is connected to an electrical source 18 of adjustable high voltage (for example between 0 and -10,000 volts). This pair of electrodes 9A-9B constitutes a means of deflection of the beam on a screen 11. The first and al third pairs of electrodes 8, 10 are connected to the reference ground M. In this camera of known type, the electrodes 9A-9B are deflection electrodes. They are also connected to electrical sources of voltage 19, 20 of fixed values, by a deflection control means 21.

Un écran 11 permet d'obtenir l'image 12 d'une fente.A screen 11 makes it possible to obtain the image 12 of a slot.

A cette caméra de type connu, on associe aussi des moyens d'enregistrement 13 de l'image 12 de la fente sur l'écran 11. Ces moyens d'enregistrement peuvent être constitués par exemple par une plaque photographique 13.This camera of known type is also associated with means 13 for recording the image 12 of the slot on the screen 11. These recording means can be constituted for example by a photographic plate 13.

Le fonctionnement de cette caméra connue dans l'état de la technique, va maintenant être décrit de façon succincte : la photocathode 1 émet des électrons dans une zone délimitée par la fente 2, ces électrons étant produits par l'impact des photons 3 sur cette photocathode. Ces électrons sont accélérés par la paire 5 d'électrodes d'accélération. Les électrodes de la première paire 6 de la lentille quadrupolaire permettent d'obtenir l'image de la fente dans le plan temporel yoz. Les électrodes de la deuxième paire 7 de cette lentille quadrupolaire, permettent d'obtenir la représentation spatiale de la fente dans un plan xoz parallèle à la fente et perpendiculaire à la photocathode. Les électrodes 6 de la lentille quadrupolaire rendent le faisceau divergent ; celui-ci est refocalisé grâce aux électrodes 8,9A-­9B,10 de la lentille de focalisation temporelle. Les électrodes 9A-9B assurent une déflexion temporelle du faisceau dans le plan yoz.The operation of this known camera in the state of the technique will now be described succinctly: photocathode 1 emits electrons in an area delimited by slot 2, these electrons being produced by the impact of photons 3 on this photocathode. These electrons are accelerated by the pair 5 of acceleration electrodes. The electrodes of the first pair 6 of the quadrupole lens make it possible to obtain the image of the slit in the time plane yoz. The electrodes of the second pair 7 of this quadrupole lens make it possible to obtain the spatial representation of the slit in a plane xoz parallel to the slit and perpendicular to the photocathode. The electrodes 6 of the quadrupole lens make the beam divergent; this is refocused by means of the electrodes 8, 9A, 9B, 10 of the time focusing lens. The electrodes 9A-9B provide a temporal deflection of the beam in the yoz plane.

Une caméra électronique ultra-rapide utilisant le tube de la figure 1 et qui fait intervenir des sources d'alimentation et de tension de valeurs fixes et de valeurs réglables, présente un inconvénient important : lorsque l'on souhaite étudier un phénomène lumineux, il est nécessaire de prérégler les hautes tensions fournies par les sources réglables avant l'étude de ce phénomène, ces hautes tensions étant mesurées par des moyens qui sont connectés provisoirement aux sorties de ces sources, durant ces réglages. Ces moyens de mesures de tension sont ensuite déconnectés et l'étude du phénomène peut alors commencer ; il est alors impossible de modifier les valeurs des réglages des tensions, au cours de l'expérimentation. Il est aussi impossible de mesurer en permanence, les valeurs des tensions fournies aux différentes électrodes, au cours de cette expérimentation, car les moyens de mesures sont déconnectés une fois que les réglages de tensions ont été effectués. De plus, le tube connu utilisé dans cette caméra ne comporte pas d'électrode de préfocalisation temporelle avant la lentille quadrupolaire, ce qui diminue les performances de la caméra.An ultra-fast electronic camera using the tube of FIG. 1 and which uses power and voltage sources of fixed values and adjustable values, has an important drawback: when it is desired to study a light phenomenon, it is necessary to preset the high voltages provided by the adjustable sources before studying this phenomenon, these high voltages being measured by means which are temporarily connected to the outputs of these sources, during these adjustments. These voltage measurement means are then disconnected and the study of the phenomenon can then begin; it is then impossible to modify the values of the voltage settings during the experiment. It is also impossible to measure continuously, the values of the voltages supplied to the various electrodes, during this experiment, because the measurement means are disconnected once the voltage adjustments have been made. In addition, the known tube used in this camera does not include a time pre-focusing electrode before the quadrupole lens, which decreases the performance of the camera.

L'invention a pour but de remédier à ces inconvénients et notamment de réaliser une caméra électronique ultra-rapide à commande numérique, pour l'étude des phénomènes lumineux très brefs dans laquelle il est possible, non seulement de modifier les valeurs des tensions fournies par les alimentations réglables, mais aussi de mesurer les valeurs de ces tensions, avant et pendant l'expérience. De plus, la caméra de l'invention permet d'effectuer ces réglages et ces mesures de tension, à distance du tube qui est souvent localisé dans un milieu hostile et qui n'est pas accessible au cours de l'expérience. Enfin, cette caméra utilise un tube comportant des électrodes de préfocalisation temporelle permettant d'accroître les performances.The object of the invention is to remedy these drawbacks and in particular to produce an ultra-fast electronic camera with digital control, for the study of very brief light phenomena in which it is possible, not only to modify the values of the voltages supplied by the adjustable power supplies, but also to measure the values of these tensions, before and during the experiment. In addition, the camera of the invention makes it possible to carry out these adjustments and these voltage measurements, away from the tube which is often located in a hostile environment and which is not accessible during the experiment. Lastly, this camera uses a tube comprising electrodes of temporal prefocalization making it possible to increase the performances.

L'invention a pour objet une caméra électronique ultra-­rapide à commande numérique, pour l'étude de phénomènes lumineux très brefs, comportant un tube convertisseur d'image à optique bilamellaire, ce tube comprenant successivement le long d'un axe oz, une photocathode plane perpendiculaire à cet axe, délimitée par une fente étroite recevant les photons du phénomène étudié et émettant des électrons, une paire d'électrodes planes parallèles à ladite fente et audit axe, accélératrices des électrons, une lentille quadrupolaire de focalisation spatiale comprenant une première et une deuxième paires d'électrodes cylindriques respectivement parallèles et perpendiculaires à ladite fente et parallèles audit axe, une lentille de focalisation temporelle comprenant au moins une première, une deuxième et une troisième paires d'électrodes parallèles à ladite fente et audit axe, un écran de formation de l'image de la fente, la caméra comportant de plus des moyens d'enregistrement de l'image formée sur l'écran, des sources électriques d'alimentation réglables fournissant respectivement sur des sorties, des tensions de valeurs réglables, les sorties de ces sources étant respectivement reliées à la première paire d'électrodes et à la deuxième paire d'électrodes de la lentille quadrupolaire, à la deuxième et à la troisième paires d'électrodes de la lentille de focalisation temporelle, une source électrique d'alimentation fournissant sur une sortie, une tension de valeur fixe, cette sortie étant reliée à la photocathode, la première paire d'électrodes de la lentille de focalisation temporelle, la paire d'électrodes accélératrices et l'écran étant reliés à une masse de référence M, toutes les sources étant situées à proximité du tube, caractérisé en ce que le tube comporte, entre la paire d'électrodes d'accélération et la lentille de focalisation spatiale et le long dudit axe, une paire d'électrodes de préfocalisation temporelle parallèles à l'axe et à la fente et reliées à une source de tension de valeur réglable, une autre paire d'électrodes d'obturation parallèles à l'axe et à la fente, l'une des électrodes de cette autre paire étant reliée par un moyen de commande d'obturation, à une source de tension de valeur fixe, une autre des électrodes de cette autre paire étant reliée à la masse de référence M, deux plaques de déflexion, parallèles à la fente, situées entre la lentille de focalisation temporelle et l'écran le long dudit axe, ces plaques étant respectivement reliées à des sources de tensions de valeurs réglables et respectivement reliées par des moyens de commande de déflexion, à des sources de tensions de valeurs fixes, toutes les sources étant situées à proximité du tube, la caméra comportant en outre une station de commande à distance d'au moins un tube, pour commander des moyens de réglages des valeurs de tensions fournies par les sources de tensions réglables et de mesures respectives des tensions appliquées à la photocathode, aux différentes électrodes et aux moyens de commande d'obturation et de déflexion, ces moyens de réglages et de mesures étant situés à proximité du tube, la station de commande étant reliée aux moyens de réglages et de mesures par des moyens optiques transmettant des données de réglages aux moyens de réglages de tensions, et des instructions de mesures aux moyens de mesures, et transmettant des résultats de mesures à la station de commande.The subject of the invention is an ultra-fast digital camera with digital control, for the study of very brief light phenomena, comprising an image converter tube with bilamellar optics, this tube successively comprising along an oz axis, a planar photocathode perpendicular to this axis, delimited by a narrow slit receiving the photons of the phenomenon studied and emitting electrons, a pair of planar electrodes parallel to said slit and to said axis, electron accelerators, a quadrupole spatial focusing lens comprising a first and a second pair of cylindrical electrodes respectively parallel and perpendicular to said slot and parallel to said axis, a time focusing lens comprising at least first, second and third pairs of electrodes parallel to said slot and to said axis, a screen for forming the image of the slit, the camera further comprising means for recording the image formed on r the screen, adjustable electrical supply sources supplying respectively to outputs, voltages of adjustable values, the outputs of these sources being respectively connected to the first pair of electrodes and to the second pair of electrodes of the lens quadrupole, at the second and third pairs of electrodes of the time focusing lens, an electrical power source providing a fixed value voltage on an output, this output being connected to the photocathode, the first pair of electrodes of the time focusing lens, the pair of accelerating electrodes and the screen being connected to a reference mass M , all the sources being located near the tube, characterized in that the tube comprises, between the pair of acceleration electrodes and the spatial focusing lens and along said axis, a pair of temporal prefocalization electrodes parallel to the axis and the slot and connected to a voltage source of adjustable value, another pair of shutter electrodes parallel to the axis and to the slot, one of the electrodes of this other pair being connected by a shutter control means, at a voltage source of fixed value, another of the electrodes of this other pair being connected to the reference mass M, two deflection plates, parallel to the slot, located between the time focusing lens the and the screen along said axis, these plates being respectively connected to sources of voltages of adjustable values and respectively connected by deflection control means, to sources of voltages of fixed values, all the sources being located in the vicinity of the tube, the camera further comprising a remote control station of at least one tube, for controlling means for adjusting the voltage values supplied by the adjustable voltage sources and for respective measurements of the voltages applied to the photocathode, to the different electrodes and to the shutter and deflection control means, these adjustment and measurement means being located near the tube, the control station being connected to the adjustment and measurement means by optical means transmitting adjustment data to the voltage setting means, and measurement instructions to the measurement means, and transmitting measurement results to the control station.

Selon une autre caractéristique de l'invention, la station de commande à distance comporte des moyens de commande pour fournir sur des sorties des données numériques codées de réglage de tensions, et des instructions numériques codées de mesures, un moyen de conversion numérique parallèle-série relié aux sorties des moyens de commande, une sortie de ce moyen de conversion numérique étant reliée à un premier convertisseur électrooptique fournissant sur une sortie, des signaux optiques correspondant aux données et instructions numériques codées et multiplexées, les moyens optiques comprenant une fibre optique d'émission reliée par une extrémité à la sortie du premier convertisseur électrooptique, les moyens de réglages et de mesures comportant un premier convertisseur optoélectronique relié par une entrée à une autre extrémité de la fibre optique d'émission et fournissant sur une sortie des données numériques codées de réglages de tensions, et des instructions numériques codées de mesures de tensions correspondant aux signaux optiques reçus, un moyen de démultiplexage numérique-analogique ayant des sorties respectivement reliées à des entrées de commande de réglages de tensions des sources de tensions réglables, un moyen de multiplexage analogique-numérique, relié respectivement par des entrées, à des sorties de mesures des sources de tensions, ces sorties fournissant respectivement des signaux analogiques de mesures de tensions, ce moyen de multiplexage analogique-­numérique fournissant sur une sortie des signaux numériques multiplexés de mesures de tensions, un deuxième convertisseur électrooptique relié à une sortie du moyen de multiplexage analogique-numérique pour fournir sur une sortie, des signaux optiques correspondant aux signaux numériques multiplexés de mesures, les moyens optiques comprenant une fibre optique de réception de mesures, reliée par une extrémité à la sortie du deuxième convertisseur électrooptique, la station de commande comportant en outre un deuxième convertisseur opto-électronique relié à une autre extrémité de la fibre optique de réception, pour fournir sur une sortie les signaux numériques multiplexés de mesures, un moyen de conversion numérique série-parallèle relié à la sortie du deuxième convertisseur opto-électronique, des sorties du moyen de conversion série-parallèle fournissant un à un les signaux numériques de mesures respectives des tensions appliquées à la photocathode, aux électrodes, et aux plaques de déflexion par des moyens de commande de déflexion, les sorties du moyen de conversion série-parallèle étant reliées à un moyen numérique d'affichage de tensions mesurées, la sortie du moyen de multiplexage analogique-numérique étant aussi reliée à une entrée du moyen de démultiplexage numérique-analogique pour asservir les réglages de tensions des sources de tensions de valeurs réglables.According to another characteristic of the invention, the remote control station includes control means for supplying coded digital data on outputs. adjustment of voltages, and digital encoded instructions for measurements, a parallel-serial digital conversion means connected to the outputs of the control means, an output of this digital conversion means being connected to a first electrooptical converter supplying, at an output, signals optics corresponding to the coded and multiplexed digital data and instructions, the optical means comprising an emission optical fiber connected by one end to the output of the first electrooptical converter, the adjustment and measurement means comprising a first optoelectronic converter connected by an input to another end of the transmission optical fiber and supplying on an output coded digital data of voltage settings, and coded digital instructions of voltage measurements corresponding to the optical signals received, a digital-analog demultiplexing means having outputs respectively connected to control inputs voltage settings of the adjustable voltage sources, an analog-digital multiplexing means, connected respectively by inputs, to outputs of measurements of the voltage sources, these outputs respectively providing analog signals of voltage measurements, this analog multiplexing means -digital providing on an output multiplexed digital signals of voltage measurements, a second electrooptical converter connected to an output of the analog-digital multiplexing means to provide on an output, optical signals corresponding to the multiplexed digital signals of measurements, the optical means comprising an optical fiber for receiving measurements, connected at one end to the output of the second electrooptical converter, the control station further comprising a second opto-electronic converter connected to another end of the optical fiber for receiving, for supplying on a output the multiplexed digital signals of measurements , a serial-parallel digital conversion means connected to the output of the second opto-electronic converter, outputs of the serial-parallel conversion means providing one to one the digital signals for respective measurements of the voltages applied to the photocathode, to the electrodes, and to the deflection plates by deflection control means, the outputs of the series-parallel conversion means being connected to a digital voltage display means measured, the output of the analog-digital multiplexing means also being connected to an input of the digital-analog demultiplexing means for controlling the voltage settings of the voltage sources of adjustable values.

Selon une autre caractéristique de l'invention, les moyens de commande de la station éloignée sont reliés à une entrée de commande du moyen de conversion série-parallèle de cette station, pour commander la sélection de l'un des moyens de mesures et la commande de l'un des moyens de réglage.According to another characteristic of the invention, the control means of the remote station are connected to a control input of the series-parallel conversion means of this station, to control the selection of one of the measurement means and the control one of the adjustment means.

Les caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront mieux de la description qui va suivre, donnée en référence aux figures 2A et 2B qui représentent schématiquement, une caméra électronique ultra-rapide à commande numérique, conforme à l'invention. La figure 1 a déjà été décrite pour illustrer l'état de la technique. Les mêmes éléments portent les mêmes références sur la figure 1 et sur les figures 2A ET 2B.The characteristics and advantages of the invention will emerge more clearly from the description which follows, given with reference to FIGS. 2A and 2B which schematically represent, an ultra-fast digital camera with digital control, in accordance with the invention. Figure 1 has already been described to illustrate the state of the art. The same elements have the same references in Figure 1 and in Figures 2A AND 2B.

La caméra de l'invention, représentée schématiquement sur les figures 2A et 2B, comprend un tube convertisseur d'image à optique bilamellaire, différentes sources d'alimentation haute tension et des moyens d'enregistrement 25, situés à proximité de ce tube.The camera of the invention, shown diagrammatically in FIGS. 2A and 2B, comprises an image converter tube with bilamellar optics, various high voltage power sources and recording means 25, located near this tube.

Les moyens d'enregistrement 25 peuvent ici être constitués par une caméra de type CCD (caméra à transfert de charge). La caméra comprend aussi, selon l'invention, une station de commande 28, située à distance du tube, pour commander grâce à des moyens 29, des réglages de valeurs de tensions fournies par des sources de tensions réglables 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65. Cette station de commande permet aussi grâce aux moyens 29 de commande de réglages et de mesures, de commander les mesures des valeurs des tensions fournies par les sources de tensions réglables 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65, et les mesures de valeurs de tensions fixes fournies par des sources de tensions 14, 61A, 66, 67.The recording means 25 can here be constituted by a CCD type camera (charge transfer camera). The camera also comprises, according to the invention, a control station 28, located at a distance from the tube, for controlling, by means 29, adjustments of voltage values supplied by adjustable voltage sources 60, 15, 16, 62 , 63, 64, 65. This control station also makes it possible, thanks to the means 29 for controlling adjustments and measurements, to control the measurements of the values of the voltages supplied by the voltage sources. adjustable 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65, and measurements of fixed voltage values provided by voltage sources 14, 61A, 66, 67.

Le tube représenté sur cette figure est une amélioration du tube de la figure 1. Cette amélioration consiste notamment à utiliser une paire d'électrodes 22 de préfocalisation temporelle parallèles à l'axe OZ et à la fente, situées le long de l'axe OZ, entre les électrodes d'accélération 5 et les électrodes 6, 7 de la lentille quadrupolaire. Grâce à cette préfocalisation, la caméra présente un gain lumineux plus élevé sans que ses performances soient notablement diminuées.The tube represented in this figure is an improvement on the tube of FIG. 1. This improvement consists in particular in using a pair of electrodes 22 of temporal prefocusing parallel to the axis OZ and to the slot, located along the axis OZ , between the acceleration electrodes 5 and the electrodes 6, 7 of the quadrupole lens. Thanks to this prefocusing, the camera has a higher light gain without its performance being significantly reduced.

Le tube de cette caméra comporte aussi une paire d'électrodes supplémentaires d'obturation 26, entre les électrodes de préfocalisation 22 et les électrodes 6, 7 de la lentille quadrupolaire. Ces électrodes supplémentaires 26 sont parallèles à la fente et à l'axe OZ. Enfin, le tube comporte aussi des électrodes ou plaques de déflexion 73, 74 indépendantes de la lentille de focalisation temporelle, ce qui n'était pas le cas dans le tube de la figure 1. Ces plaques sont parallèles à la fente et sont situées, le long de l'axe OZ, entre une lentille de focalisation temporelle constituée par des première, deuxième et troisième paires d'électrodes 70, 71, 72, et l'écran 23.The tube of this camera also includes a pair of additional shutter electrodes 26, between the pre-focusing electrodes 22 and the electrodes 6, 7 of the quadrupole lens. These additional electrodes 26 are parallel to the slot and to the axis OZ. Finally, the tube also includes electrodes or deflection plates 73, 74 independent of the time focusing lens, which was not the case in the tube of FIG. 1. These plates are parallel to the slot and are located, along the axis OZ, between a time focusing lens constituted by first, second and third pairs of electrodes 70, 71, 72, and the screen 23.

Les électrodes 70, 71, 72 de la lentille de focalisation temporelle sont parallèles à l'axe OZ et parallèles à la fente.The electrodes 70, 71, 72 of the time focusing lens are parallel to the axis OZ and parallel to the slot.

Les sources de tensions 14, 61A, 66, 67 de valeurs fixes sont respectivement reliées à la photocathode 1, à un moyen 61B de commande d'obturation lui-même relié à l'une des électrodes d'obturation 26, et à des moyens 68 de commande de déflexion eux-mêmes reliés aux plaques de déflexion 73, 74. Les sources de tensions 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65 de valeurs réglables sont respectivement reliées aux électrodes de préfocalisation temporelle 22, aux électrodes 6, 7 de la lentille quadrupolaire de focalisation spatiale, à la troisième paire d'électrodes 72 de la lentille de focalisation temporelle, et aux plaques de déflexion 73, 74. Les électrodes d'accélération 5, l'une des électrodes de la paire d'électrodes d'obturation 26, la première électrode 70 de la lentille de focalisation temporelle et l'écran 23 sont reliés à une masse de référence M. Les moyens de commande de déflexion 68, reliés aux plaques de déflexion 73, 74 permettent la déflexion du faisceau d'électrons focalisé sur l'écran 23.The voltage sources 14, 61A, 66, 67 of fixed values are respectively connected to the photocathode 1, to a shutter control means 61B itself connected to one of the shutter electrodes 26, and to means 68 of deflection control themselves connected to the deflection plates 73, 74. The sources of voltages 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65 of adjustable values are respectively connected to the time pre-focusing electrodes 22, to the electrodes 6 , 7 of the quadrupole spatial focusing lens, to the third pair of electrodes 72 of the temporal focusing lens, and to deflection plates 73, 74. The acceleration electrodes 5, one of the electrodes of the pair of shutter electrodes 26, the first electrode 70 of the time focusing lens and the screen 23 are connected to a ground of reference M. The deflection control means 68, connected to the deflection plates 73, 74 allow the deflection of the electron beam focused on the screen 23.

La station de commande 28 est située à distance du tube tandis que les moyens 29 de réglages et de mesures de tensions ainsi que les différentes sources de tensions sont situés à proximité du tube.The control station 28 is located at a distance from the tube while the means 29 for adjusting and measuring voltages as well as the various sources of voltages are located near the tube.

Une station peut d'ailleurs commander plusieurs moyens 29 de réglages et de mesures associés respectivement à plusieurs tubes. La station de commande 28 est reliée aux moyens de réglage et de mesures 29, par des moyens optiques 01, 02 qui permettent, comme on le verra plus loin en détail, de transmettre des données de réglages de tensions des sources de tensions réglables, et des instructions de mesures aux moyens de mesures de tensions ; ces moyens optiques permettent aussi de transmettre des résultats de mesures, vers la station de commande. Ces moyens optiques sont constitués par exemple par des fibres optiques.A station can moreover control several means 29 for adjustments and measurements associated respectively with several tubes. The control station 28 is connected to the adjustment and measurement means 29, by optical means 01, 02 which make it possible, as will be seen in detail below, to transmit voltage adjustment data from the adjustable voltage sources, and measurement instructions by means of voltage measurements; these optical means also make it possible to transmit measurement results to the control station. These optical means consist for example of optical fibers.

La station 28 de commande à distance comporte des moyens de commande 30 qui fournissent sur des sorties 31, des données numériques codées de réglages de tensions, et des instructions numériques codées de mesures des tensions appliquées par les sources, à la photocathode, aux électrodes et, par l'intermédiaire des moyens de commande de déflexion 68, aux plaques de déflexion 73, 74. Ces moyens de commande numérique 30 sont constitués par exemple par un clavier fournissant des données et des instructions numériques. Ils peuvent aussi être constitués par un micro-ordinateur associé à une bibliothèque de ces données et instructions.The remote control station 28 comprises control means 30 which supply coded digital data on voltage settings on outputs 31 and digital coded instructions for measuring the voltages applied by the sources, to the photocathode, to the electrodes and , by means of the deflection control means 68, to the deflection plates 73, 74. These digital control means 30 are constituted for example by a keyboard providing digital data and instructions. They can also be constituted by a microcomputer associated with a library of these data and instructions.

La station comporte aussi un convertisseur parallèle-­série 32, relié aux sorties des moyens de commande 30. Ce convertisseur à entrées parallèles et à sorties série, fournit sur une sortie 33 les données et les instructions, en série. Cette sortie est reliée à une entrée d'un premier convertisseur électro-optique 34 qui fournit sur une sortie 35 des signaux optiques correspondant aux données et instructions numériques codées, qu'il doit émettre. Les moyens optiques comprennent une fibre optique d'émission 01, qui est reliée par une extrémité, à la sortie 35 du premier convertisseur électro-optique 34. Ces moyens optiques comprennent aussi un deuxième convertisseur électrooptique 52 et une deuxième fibre optique 02 de réception qui seront décrits plus loin en détail.The station also comprises a parallel-serial converter 32, connected to the outputs of the control means 30. This converter with parallel inputs and with serial outputs, provides on an output 33 the data and the instructions, in series. This output is connected to an input of a first electro-optical converter 34 which provides on an output 35 optical signals corresponding to the coded digital data and instructions, which it must transmit. The optical means comprise a transmitting optical fiber 01, which is connected at one end to the output 35 of the first electro-optical converter 34. These optical means also include a second electro-optical converter 52 and a second receiving optical fiber 02 which will be described later in detail.

Les moyens 29 de réglages et de mesures de tensions comprennent un premier convertisseur opto-électronique 36, qui est relié par une entrée 37, à une autre extrémité de la fibre optique 01 d'émission. Ce premier convertisseur opto-électronique fournit sur une sortie 38, les données numériques codées de réglages de tensions, et les instructions numériques codées de mesures de tension, correspondant aux signaux optiques reçus.The means 29 for adjusting and measuring voltages comprise a first opto-electronic converter 36, which is connected by an input 37, to another end of the transmission optical fiber 01. This first opto-electronic converter supplies on an output 38, the coded digital data for voltage settings, and the coded digital instructions for voltage measurements, corresponding to the optical signals received.

Les moyens de mesures et de réglages 29 comprennent aussi un moyen de démultiplexage numérique-anologique 39 ayant des sorties 80, 81,..., 86 respectivement reliées à des entrées de commande de réglages de tensions des sources de tensions réglables 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65. Le moyen de démultiplexage 39 comporte aussi une entrée reliée à une sortie 51 d'un moyen 50 de multiplexage analogique-numérique. Ce moyen 50 de multiplexage est relié respectivement par des entrées à des sorties analogiques de mesures 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47A, 48A, 47B, 48B, des sources respectives de tensions 14, 60, 61A,16, 15, 62, 63, 64, 65, 66, 67. On suppose bien entendu que chaque source comporte un circuit (non représenté) fournissant un signal analogique représentatif de la tension fournie par cette source. La sortie 51 du moyen de multiplexage analogique-numérique 50 fournit des valeurs numériques de mesures de tensions. Cette sortie 51 est aussi reliée au deuxième convertisseur électrooptique 52, qui fournit sur une sortie 53, des signaux optiques correspondant aux signaux numériques multiplexés de mesures de tensions des différentes sources. La sortie 51 est aussi reliée, comme indiqué plus haut, à une entrée du moyen de démultiplexage numérique-analogique 39 qui asservit les commandes de réglages des tensions des sources de tensions réglables.The measurement and adjustment means 29 also comprise a digital-anological demultiplexing means 39 having outputs 80, 81, ..., 86 respectively connected to control voltage adjustment inputs of the adjustable voltage sources 60, 15, 16, 62, 63, 64, 65. The demultiplexing means 39 also includes an input connected to an output 51 of an analog-digital multiplexing means 50. This multiplexing means 50 is connected respectively by inputs to analog outputs of measurements 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47A, 48A, 47B, 48B, respective sources of voltages 14, 60, 61A, 16, 15, 62, 63, 64, 65, 66, 67. It is of course assumed that each source includes a circuit (not shown) providing an analog signal representative of the voltage supplied by this source. The output 51 of the analog-digital multiplexing means 50 provides digital values of voltage measurements. This output 51 is also connected to the second electrooptical converter 52, which provides on an output 53, optical signals corresponding to the multiplexed digital signals of voltage measurements from different sources. The output 51 is also connected, as indicated above, to an input of the digital-analog demultiplexing means 39 which controls the voltage adjustment commands of the adjustable voltage sources.

La fibre optique de réception de mesures 02 est reliée par une extrémité, à la sortie 53 du deuxième convertisseur électro-optique 52.The optical fiber for receiving measurements 02 is connected at one end to the output 53 of the second electro-optical converter 52.

La station de commande 28 comprend en outre un deuxième convertisseur opto-électronique 54, relié à une autre extrémité de la fibre optique de réception 02. Ce deuxième convertisseur 54 fournit sur une sortie, les signaux numériques multiplexés de mesures des différentes tensions. Un moyen de conversion série-­parallèle 55, est relié à la sortie 56 du deuxième convertisseur 54. Les sorties du moyen de conversion 55 fournissent séquentiellement les signaux numériques de mesures respectives des différentes tensions appliquées à la photocathode 1, aux électrodes et aux plaques de déflexion 73, 74 par l'intermédiaire des moyens de commande 68. Les sorties des moyens de conversion 55 sont reliées à un moyen numérique d'affichage 57 des tensions mesurées. Une sortie des moyens de commande 30 est reliée à une entrée de commande 58 du moyen de conversion 55, pour sélectionner l'une quelconque des tensions mesurées par les moyens de mesures. Ces moyens de commande peuvent d'ailleurs commander les réglages et les mesures de tensions de sources d'alimentation d'autres tubes.The control station 28 further comprises a second opto-electronic converter 54, connected to another end of the receiving optical fiber 02. This second converter 54 supplies on an output, the digital signals multiplexed for measurements of the different voltages. A serial-parallel conversion means 55 is connected to the output 56 of the second converter 54. The outputs of the conversion means 55 sequentially supply the digital signals for respective measurements of the different voltages applied to the photocathode 1, to the electrodes and to the plates. deflection 73, 74 via the control means 68. The outputs of the conversion means 55 are connected to a digital display means 57 of the measured voltages. An output of the control means 30 is connected to a control input 58 of the conversion means 55, for selecting any one of the voltages measured by the measurement means. These control means can moreover control the settings and the voltage measurements of power sources of other tubes.

Pour effectuer un réglage de tension, par exemple de la tension de sortie de la source 60 appliquée à la paire d'électrodes 22, on opère de la manière suivante :To carry out a voltage adjustment, for example of the output voltage of the source 60 applied to the pair of electrodes 22, the procedure is as follows:

Le clavier 30 de la station de commande 28 permet à un opérateur de sélectionner à l'aide des touches de ce clavier, la valeur de la tension souhaitée et le code d'identification de la source d'alimentation 60 ainsi que le code d'identification du tube appelé. Cette valeur et ces codes sont fournis sous formes numériques par les sorties 31 du clavier 30. Ces données et ces codes sont appliqués au convertisseur 32. Les données et les codes sont transmis sous forme numérique ; le premier convertisseur électro-optique 34 les transforme en signaux optiques appliqués par la fibre optique 01, au premier convertisseur opto-électronique 36. La sortie 38 de ce premier convertisseur 36 fournit ces données et ces codes, sous forme numérique, pour les appliquer au moyen de démultiplexage numérique-analogique 39. En fonction du code d'identification du tube et de la source sélectionnée, une sortie 80 correspondante du moyen de démultiplexage 39 applique à l'entrée de commande de la source 60, un signal analogique de réglage correspondant à la valeur de tension choisie.The keyboard 30 of the control station 28 allows an operator to select using the keys of this keyboard, the value of the desired voltage and the identification code of the power source 60 as well as the code of identification of the called tube. This value and these codes are supplied in digital form by the outputs 31 of the keyboard 30. These data and these codes are applied to the converter 32. The data and the codes are transmitted in digital form; the first electro-optical converter 34 transforms them into optical signals applied by the optical fiber 01, to the first opto-electronic converter 36. The output 38 of this first converter 36 provides these data and these codes, in digital form, to apply them to the digital-analog demultiplexing means 39. Depending on the identification code of the tube and the selected source, a corresponding output 80 of the demultiplexing means 39 applies to the control input of the source 60, a corresponding analog adjustment signal at the selected voltage value.

Pour mesurer et connaître la valeur d'une tension effectivement appliquée par une source d'alimentation, à des électrodes correspondantes, par exemple la tension appliquée par la sortie de la source 60 aux électrodes 22, on opère de la manière suivante :To measure and know the value of a voltage actually applied by a power source, to corresponding electrodes, for example the voltage applied by the output of the source 60 to the electrodes 22, the procedure is as follows:

Le clavier 30 permet de sélectionner un code d'identification ou une instruction de commande du moyen de mesures de la tension fournie par la source 60. Ce code est transmis sous forme numérique au convertisseur 32, puis transformé en signaux optiques par le premier convertisseur électro-optique 34. Ces signaux sont transmis grâce à la fibre optique 01 au convertisseur opto-électronique 36, qui transmet alors au moyen de démultiplexage 39 une instruction numérique correspondant au code de sélection du circuit de mesures de la source choisie. Une sortie correspondante 41 de ce circuit applique alors à une entrée du moyen de multiplexage analogique-­numérique 50, un signal analogique représentatif de la valeur de la tension de sortie de la source 60. Ce signal analogique est appliqué au moyen de multiplexage analogique-numérique 50, qui fournit sur une sortie 51 un signal numérique correspondant à la valeur de la tension mesurée. Ce signal numérique est transformé en signaux optiques, grâce au deuxième convertisseur électro-­optique 52. Ces signaux optiques sont transmis par la fibre optique 02, au deuxième convertisseur opto-électronique 54 qui fournit sur sa sortie 56, la valeur numérique de la tension mesurée. Cette valeur numérique est appliquée au moyen de conversion série-parallèle 55, dont les sorties sont reliées aux moyens d'affichage 57.The keyboard 30 makes it possible to select an identification code or an instruction to control the means for measuring the voltage supplied by the source 60. This code is transmitted in digital form to the converter 32, then transformed into optical signals by the first electro converter. -optics 34. These signals are transmitted through the optical fiber 01 to the opto-electronic converter 36, which then transmits by means of demultiplexing 39 a digital instruction corresponding to the selection code of the measurement circuit of the chosen source. A corresponding output 41 of this circuit then applies to an input of the analog-digital multiplexing means 50, an analog signal representative of the value of the output voltage of the source 60. This analog signal is applied to the analog-digital multiplexing means 50, which provides on an output 51 a digital signal corresponding to the value of the measured voltage. This digital signal is transformed into optical signals, thanks to the second electro-optical converter 52. These optical signals are transmitted by the optical fiber 02, to the second opto-electronic converter 54 which provides on its output 56, the digital value of the measured voltage. This numerical value is applied to the series-parallel conversion means 55, the outputs of which are connected to the display means 57.

L'invention permet bien d'atteindre les buts mentionnés plus haut : la commande de réglages à distance des valeurs des tensions appliquées aux différentes électrodes du tube, ainsi que les mesures de tensions fournies par les différentes alimentations. Cette caméra est particulièrement utile lorsque le tube est placé en milieu hostile. L'utilisation de fibres optiques et les transmissions de signaux numériques permettent d'éviter toute perturbation électrique dans les commandes ou les mesures. Les valeurs des tensions fournies par les sources réglables peuvent être modifiées et mesurées en cours d'expérimentation.The invention makes it possible to achieve the goals mentioned above: the remote control of the values of the voltages applied to the different electrodes of the tube, as well as the voltage measurements provided by the different power supplies. This camera is particularly useful when the tube is placed in a hostile environment. The use of optical fibers and the transmission of digital signals make it possible to avoid any electrical disturbance in commands or measurements. The values of the voltages supplied by the adjustable sources can be modified and measured during the experiment.

A titre d'exemple, les valeurs des tensions fournies par les différentes sources de tension sont les suivantes : Référence de la source Valeurs de tensions 14 -15000 V (fixe) 60 - 6130 V (variable) 61A + 1500 V (impulsionnelle) 15 + 182,5 V (variable) 16 - 182,5 V (variable) 62 - 6530 V (variable) 63 - 4775 V (variable) 64 - 200 V (variable) 65 + 200 V (variable) 66 + 1000 V (impulsionnelle) 67 - 1000 V (impulsionnelle) By way of example, the values of the voltages supplied by the various voltage sources are as follows: Source reference Voltage values 14 -15000 V (fixed) 60 - 6130 V (variable) 61A + 1500 V (impulse) 15 + 182.5 V (variable) 16 - 182.5 V (variable) 62 - 6530 V (variable) 63 - 4775 V (variable) 64 - 200 V (variable) 65 + 200 V (variable) 66 + 1000 V (impulse) 67 - 1000 V (impulse)

Claims (3)

1. Caméra électronique ultra-rapide à commande numérique, pour l'étude de phénomènes lumineux très brefs, comportant un tube convertisseur d'image à optique bilamellaire, ce tube comprenant successivement le long d'un axe (oz), une photocathode (1) plane perpendiculaire à cet axe, délimitée par une fente étroite (2) recevant les photons (3) du phénomène étudié et émettant des électrons (4), une paire d'électrodes planes (5) parallèles à ladite fente et audit axe, accélératrices des électrons, une lentille quadrupolaire de focalisation spatiale comprenant une première et une deuxième paires (6, 7) d'électrodes cylindriques respectivement parallèles et perpendiculaires à ladite fente (2) et parallèles audit axe (oz), une lentille de focalisation temporelle comprenant au moins une première, une deuxième et une troisième paires (70, 71, 72) d'électrodes parallèles à ladite fente (2) et audit axe, un écran (23) de formation de l'image (24) de la fente, la caméra comportant de plus des moyens (25) d'enregistrement de l'image formée sur l'écran (23), des sources (15, 16, 62, 63) électriques d'alimentation réglables fournissant respectivement sur des sorties, des tensions de valeurs réglables, les sorties de ces sources étant respectivement reliées à la première paire d'électrodes (6) et à la deuxième paire d'électrodes (7) de la lentille quadrupolaire, à la deuxième et à la troisième paires (71, 72) d'électrodes de la lentille de focalisation temporelle, une source électrique d'alimentation (14) fournissant sur une sortie, une tension de valeur fixe, cette sortie étant reliée à la photocathode (1), la première paire d'électrodes (70) de la lentille de focalisation temporelle, la paire d'électrodes accélératrices (5) et l'écran (23) étant reliés à une masse de référence (M), toutes les sources étant situées à proximité du tube, caractérisée en ce que le tube comporte, entre la paire d'électrodes (5) d'accélération et la lentille (6, 7) de focalisation spatiale et le long dudit axe, une paire d'électrodes (22) de préfocalisation temporelle parallèles à l'axe et à la fente et reliées à une source de tension (60) de valeur réglable, une autre paire d'électrodes (26) d'accélération parallèles à l'axe et à la fente, l'une des électrodes de cette autre paire (26) étant reliée par un moyen de commande (61B) d'obturation à une source (61A) de tension de valeur fixe, une autre des électrodes de cette autre paire étant reliée à la masse de référence (M), deux plaques de déflexion (73, 74), parallèles à la fente, situées entre la lentille de focalisation temporelle (70, 71, 72) et l'écran (23) le long dudit axe, ces plaques étant respectivement reliées à des sources de tensions (64, 65) de valeurs réglables et respectivement reliées par des moyens de commande de déflexion (68), à des sources de tensions (66, 67) de valeurs fixes, toutes les sources étant situées à proximité du tube, la caméra comportant en outre une station (28) de commande à distance d'au moins un tube, pour commander des moyens (29) de réglages des valeurs de tensions fournies par les sources de tensions réglables et de mesures respectives des tensions appliquées à la photocathode, aux différentes électrodes et aux moyens de commande d'obturation et de déflexion, ces moyens de réglages et de mesures (29) étant situés à proximité du tube, la station de commande (28) étant reliée aux moyens de réglages et de mesures par des moyens optiques (01, 02) transmettant des données de réglages aux moyens de réglages de tensions, et des instructions de mesures aux moyens de mesures, et transmettant des résultats de mesures à la station de commande (28).1. Ultra-fast electronic camera with digital control, for the study of very brief light phenomena, comprising an image converter tube with bilamellar optics, this tube successively comprising along an axis (oz), a photocathode (1 ) plane perpendicular to this axis, delimited by a narrow slot (2) receiving the photons (3) of the phenomenon studied and emitting electrons (4), a pair of planar electrodes (5) parallel to said slot and to said axis, accelerators electrons, a quadrupole spatial focusing lens comprising first and second pairs (6, 7) of cylindrical electrodes respectively parallel and perpendicular to said slot (2) and parallel to said axis (oz), a temporal focusing lens comprising at at least a first, a second and a third pair (70, 71, 72) of electrodes parallel to said slot (2) and to said axis, a screen (23) for forming the image (24) of the slot, the camera further comprising means s (25) for recording the image formed on the screen (23), adjustable power sources (15, 16, 62, 63) supplying respectively on outputs, voltages of adjustable values, the outputs of these sources being respectively connected to the first pair of electrodes (6) and to the second pair of electrodes (7) of the quadrupole lens, to the second and to the third pair (71, 72) of electrodes of the time focusing lens, an electrical power source (14) supplying a fixed value voltage at an output, this output being connected to the photocathode (1), the first pair of electrodes (70) of the focusing lens temporal, the pair of accelerating electrodes (5) and the screen (23) being connected to a reference mass (M), all the sources being located near the tube, characterized in that the tube comprises, between the pair of acceleration electrodes (5) and the lens (6, 7) of spatial focusing and along the said axis, a pair electrodes (22) for temporal prefocusing parallel to the axis and to the slot and connected to a voltage source (60) of adjustable value, another pair of acceleration electrodes (26) parallel to the axis and at the slot, one of the electrodes of this other pair (26) being connected by a control means (61B) shutter to a source (61A) of voltage of fixed value, another of the electrodes of this other pair being connected to the reference ground (M), two deflection plates (73, 74), parallel to the slot, located between the time focusing lens (70, 71, 72) and the screen (23) along said axis , these plates being respectively connected to voltage sources (64, 65) of adjustable values and respectively connected by deflection control means (68), to voltage sources (66, 67) of fixed values, all the sources being located near the tube, the camera further comprising a remote control station (28) of at least one tube, for controlling er means (29) for adjusting the voltage values supplied by the adjustable voltage sources and for respective measurements of the voltages applied to the photocathode, to the different electrodes and to the shutter and deflection control means, these adjustment means and of measurements (29) being located near the tube, the control station (28) being connected to the adjustment and measurement means by optical means (01, 02) transmitting adjustment data to the voltage adjustment means, and measurement instructions to the measurement means, and transmitting measurement results to the control station (28). 2. Caméra selon la revendication 1, caractérisée en ce que la station (28) de commande à distance comporte des moyens de commande (30) pour fournir sur des sorties (31) de données numériques codées de réglage de tensions, et des instructions numériques codées de mesures, un moyen de conversion numérique (32) parallèle-série relié aux sorties des moyens de commande (30), une sortie de ce moyen de conversion numérique (32) étant reliée à un premier convertisseur électrooptique (34) fournissant sur une sortie, des signaux optiques correspondant aux données et instructions numériques codées et multiplexées, les moyens optiques comprenant une fibre optique (01) d'émission reliée par une extrémité à la sortie du premier convertisseur électrooptique (32), les moyens de réglages et de mesures (29) comportant un premier convertisseur optoélectronique (36) relié par une entrée à une autre extrémité de la fibre optique d'émission (01) et fournissant sur une sortie des données numériques codées de réglages de tensions, et des instructions numériques codées de mesures de tensions correspondant aux signaux optiques reçus, un moyen de démultiplexage numérique-analogique (39) ayant des sorties (80, 81,..., 86) respectivement reliées à des entrées de commande de réglages de tensions des sources de tensions réglables, un moyen de multiplexage analogique-numérique (50), relié respectivement par des entrées, à des sorties de mesures (40, 41,..., 46, 47A, 47B, 48A, 48B) des sources de tensions, ces sorties fournissant respectivement des signaux analogiques de mesures de tensions, ce moyen de multiplexage analogique-­numérique (50) fournissant sur une sortie des signaux numériques multiplexés de mesures de tensions, un deuxième convertisseur électrooptique (52) relié à la sortie du moyen (50) de multiplexage analogique-numérique pour fournir sur une sortie, des signaux optiques correspondant aux signaux numériques multiplexés de mesures, les moyens optiques comprenant une fibre optique (02) de réception de mesures, reliées par une extrémité à la sortie du deuxième convertisseur électrooptique (52), la station de commande (28) comportant en outre un deuxième convertisseur opto-électronique (54) relié à une autre extrémité de la fibre optique de réception (02), pour fournir sur une sortie les signaux numériques multiplexés de mesures, un moyen de conversion numérique série-parallèle (55) relié à la sortie du deuxième convertisseur opto-électronique (54), des sorties du moyen de conversion série-parallèle (55) fournissant un à un les signaux numériques de mesures respectives des tensions appliquées à la photocathode, aux électrodes, et aux moyens de commande d'obturation et de déflexion, les sorties du moyen de conversion série-parallèle (55) étant reliées à un moyen numérique (57) d'affichage de tensions mesurées, la sortie du moyen de multiplexage analogique-numérique (50) étant aussi reliée à une entrée du moyen (39) de démultiplexage numérique-analogique pour asservir les réglages de tensions des sources de tensions de valeurs réglables.2. Camera according to claim 1, characterized in that the remote control station (28) comprises control means (30) for supplying on outputs (31) coded digital voltage setting data, and digital instructions measurement coded, a digital-parallel conversion means (32) connected to the outputs of the control means (30), an output of this digital conversion means (32) being connected to a first electrooptical converter (34) providing on a output, optical signals corresponding to the data and coded and multiplexed digital instructions, the optical means comprising an emission optical fiber (01) connected by one end to the output of the first electrooptical converter (32), the adjustment and measurement means (29) comprising a first optoelectronic converter ( 36) connected by an input to another end of the transmitting optical fiber (01) and providing on an output coded digital data of voltage settings, and coded digital instructions of voltage measurements corresponding to the received optical signals, a digital-analog demultiplexing means (39) having outputs (80, 81, ..., 86) respectively connected to control inputs for regulating voltages of the adjustable voltage sources, analog-digital multiplexing means (50) , connected respectively by inputs, to measurement outputs (40, 41, ..., 46, 47A, 47B, 48A, 48B) of voltage sources, these outputs respectively providing analog signals d e voltage measurements, this analog-digital multiplexing means (50) supplying on an output multiplexed digital signals of voltage measurements, a second electrooptical converter (52) connected to the output of the analog-digital multiplexing means (50) for supplying an optical signal corresponding to the multiplexed digital measurement signals to an output, the optical means comprising an optical fiber (02) for receiving measurements, connected at one end to the output of the second electrooptical converter (52), the control station (28) further comprising a second opto-electronic converter (54) connected to another end of the receiving optical fiber (02), for supplying on an output the multiplexed digital measurement signals, a means of digital serial-parallel conversion (55) connected to the output of the second opto-electronic converter (54), outputs of the serial-parallel conversion means (55) supplying the n signals one by one Numerical of respective measurements of the voltages applied to the photocathode, to the electrodes, and to the shutter and deflection control means, the outputs of the conversion means series-parallel (55) being connected to a digital means (57) for displaying measured voltages, the output of the analog-digital multiplexing means (50) also being connected to an input of the digital-analog demultiplexing means (39) to control the voltage settings of voltage sources with adjustable values. 3. Caméra selon la revendication 2, caractérisée en ce que les moyens de commande (30) de la station éloignée (28) sont reliés à une entrée de commande du moyen de conversion série-­parallèle (55) de cette station, pour commander la sélection de l'un des tubes, de l'un des moyens de mesures, et de l'un des moyens de réglage.3. Camera according to claim 2, characterized in that the control means (30) of the remote station (28) are connected to a control input of the serial-parallel conversion means (55) of this station, to control the selection of one of the tubes, one of the measurement means, and one of the adjustment means.
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