FR2492162A1 - Temp. stabilised pyro-electric infrared vidicon tube target - has resistive heating coil for electrode on end close to target to optimise ambient temp. - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un tube vidicon à cible pyroélectrique ; on rappelle que les cibles pyroélectriques pour tubes vidicon sont constituées essentiellement d'un matériau possèdant la propriété de présenter en chacun de ses points une polarisation électrique fonction de la température en ce point. The present invention relates to a vidicon tube with pyroelectric target; it is recalled that the pyroelectric targets for vidicon tubes consist essentially of a material having the property of exhibiting at each of its points an electrical polarization as a function of the temperature at this point.
Ces cibles, exposées au rayonnement en provenance d'un objet, permettent d'obtenir, grâce à cette propriété, une image de cet objet sous Peffet de la variation de température provoqué par le rayonnement incident en chacun de leurs points. Cette image est lue par un faisceau d'électrons balayant point par point la cible, sur sa face opposée à celle exposée au rayonnement incident, selon une série de lignes parallèles constituant une trame, pour fournir un signal électrique représentant séquentiellement l'analyse du relief de charges existant sur la cible. These targets, exposed to radiation from an object, make it possible to obtain, thanks to this property, an image of this object under the effect of the temperature variation caused by the incident radiation at each of their points. This image is read by an electron beam scanning point by point the target, on its face opposite to that exposed to the incident radiation, along a series of parallel lines constituting a frame, to provide an electrical signal sequentially representing the analysis of the relief of charges existing on the target.
Les propriétés des matériaux que l'on utilise dans les cibles pyroélectriques utilisées dans les tubes vidicon varient fortement selon la température desdits matériaux. The properties of the materials used in pyroelectric targets used in vidicon tubes vary greatly depending on the temperature of said materials.
En l'occurence les deux paramètres importants sont le coefficient pyroélectrique (p) et la constante diélectrique (g r). In this case the two important parameters are the pyroelectric coefficient (p) and the dielectric constant (g r).
(p) et (g r) augmentent avec la température, mais alors que la valeur des charges pyroélectriques disponibles augmentent avec (p), l'aug mentation de ( r) limite la valeur utile du signal vidéo provoqué par la lecture des charges par le canon à électrons. Par conséquent, il existe une température optimale pour la cible, qui varie suivant la nature du matériau utilisé.(p) and (gr) increase with temperature, but while the value of the available pyroelectric charges increase with (p), the increase in (r) limits the useful value of the video signal caused by the reading of the charges by the electron gun. Therefore, there is an optimal temperature for the target, which varies depending on the nature of the material used.
Dans les tubes vidicon à cible pyroélectrique connus de l'hom- me de l'art, munis d'une cathode incandescente émettant une puissance d'un demi-watt, la cible, par exemple en sulfate de triglycine (TGS), est maintenue à une température d'environ 300C. In vidicon tubes with pyroelectric target known to those skilled in the art, fitted with an incandescent cathode emitting a power of half a watt, the target, for example triglycine sulfate (TGS), is maintained at a temperature of around 300C.
Elle est facilement obtenue par l'échauffement résultant de la dissipation thermique de la cathode du tube et des éléments électroniques constituant son environnement. Lorsqu'on pratique cette méthode de chauffe, on n'est par maître de la température de la cible.It is easily obtained by the heating resulting from the heat dissipation of the cathode of the tube and of the electronic elements constituting its environment. When you practice this heating method, you are not in control of the target temperature.
Par ailleurs, d'autres matériaux possèdent un coefficient pyroélectrique à température ambiante, plus faible que le TGS mais aussi une constante diélectrique plus faible. De plus leur point de
Curie est plus élevé.In addition, other materials have a pyroelectric coefficient at room temperature, lower than the TGS but also a lower dielectric constant. Plus their point of
Curie is higher.
Pour obtenir une sensibilité égale ou supérieure à celle obtenue avec le TGS, il est donc nécessaire de porter ces matériaux à une température optimale plus élevée et de pouvoir la stabiliser. Les matériaux en question sont notamment le sulfate de triglycine deutéré (DTGS), le fluoberyllate de triglycine (TGFB) et le fluoberyllate de triglycine deutéré (DTGFB) dont les températures optimales de fonctionnement s'échelonnent entre 40 et 6O0C. To obtain a sensitivity equal to or greater than that obtained with the TGS, it is therefore necessary to bring these materials to a higher optimal temperature and to be able to stabilize it. The materials in question are in particular deuterated triglycine sulphate (DTGS), triglycine fluoberyllate (TGFB) and deuterated triglycine fluoberyllate (DTGFB), the optimum operating temperatures of which range between 40 and 60 ° C.
D'autre part, l'emploi de cibles de réalisation récente sous une forme réticulée, en vue d'augmenter le pouvoir de résolution du tube, amène une perte de sensibilité provoquée par la diminution de la surface utile de la cible. Pour remédier à cet inconvénient, il est nécessaire d'augmenter le coefficient pyroélectrique du matériau en élevant sa température. On the other hand, the use of targets of recent achievement in a crosslinked form, in order to increase the resolving power of the tube, leads to a loss of sensitivity caused by the reduction in the useful surface of the target. To overcome this drawback, it is necessary to increase the pyroelectric coefficient of the material by raising its temperature.
Pour que la sensibilité soit égale pour tous les points de la cible, il est nécessaire que la température soit uniforme, comptetenu des pertes par rayonnement et par conduction, que subit la cible. For the sensitivity to be equal for all the points of the target, it is necessary that the temperature is uniform, taking into account losses by radiation and by conduction, which the target undergoes.
Pour stabiliser sur une valeur déterminée la température d'un tube vidicon à cible pyroélectrique, il est connu d'employer un élément chauffant auxiliaire qui de préférence est incorporé au canon électronique. To stabilize the temperature of a vidicon tube with pyroelectric target to a determined value, it is known to use an auxiliary heating element which is preferably incorporated in the electronic gun.
Suivant un mode de réalisation décrit dans la demande de brevet français n" 7731019 publiée sous le n" 2 368 142 par la
Société dite "North American Philips Corporation", ledit élément chauffant est situé du côté de la cathode, à l'extrémité du canon électronique opposée à celle de la cible pyroélectrique, loin de cette dernière.According to an embodiment described in French patent application No. 7731019 published under the number "2 368 142 by the
Company known as "North American Philips Corporation", said heating element is located on the cathode side, at the end of the electron gun opposite to that of the pyroelectric target, far from the latter.
Dans une telle disposition, on se heurte au problème suivant: l'image recueillie sur la cible n'est pas uniforme ; elle présente un excès de sensibilité au centre de la cible, les écarts de sensibilité du centre de la cible à ses bords pouvant atteindre 20%, et étant d'autant plus accentués que la température augmente. In such an arrangement, one encounters the following problem: the image collected on the target is not uniform; it presents an excess of sensitivity in the center of the target, the differences in sensitivity from the center of the target to its edges being able to reach 20%, and being all the more accentuated as the temperature increases.
La Demanderesse a essayé d'interpréter cette non uniformité de la température de la cible et de ce fait a imaginé une structure permettant de pallier à l'inconvénient ci-dessus. The Applicant has tried to interpret this non-uniformity of the temperature of the target and has therefore devised a structure making it possible to overcome the above drawback.
En effet, cet excès de température au centre de la cible peut être dû aux réflexions multiples sur le corps intérieur du tube vidicon, réflexions produisant une concentration du rayonnement sur le centre de la cible ; les fuites thermiques par diffusion peuvent être également la cause d'une baisse de température sur les bords de la cible. Indeed, this excess temperature at the center of the target may be due to the multiple reflections on the interior body of the vidicon tube, reflections producing a concentration of the radiation on the center of the target; diffusion thermal leaks can also be the cause of a drop in temperature at the edges of the target.
La présente invention a pour but d'obtenir une meilleure uniformité de la température en disposant un élément chauffant à proximité de la cible, élément résistif constitué par un bobinage métallique entourant une électrode cylindrique, cette disposition permet de répartir le flux de chaleur de manière continue, à la surface de la cible. The object of the present invention is to obtain a better uniformity of temperature by placing a heating element close to the target, a resistive element constituted by a metallic coil surrounding a cylindrical electrode, this arrangement makes it possible to distribute the heat flow continuously. , on the surface of the target.
La présente invention concerne un tube vidicon à cible pyroélectrique comprenant une enveloppé à vide munie d'une fenêtre transparente au rayonnement incident, et, à l'intérieur de ladite enveloppe, une cible pyroélectrique recevant, en fonctionnement, sur l'une de ses faces, le rayonnement en provenance de l'objet à observer, des moyens engendrant dans l'enceinte dudit tube un faisceau d'électrons issu d'une cathode et assurant le balayage point par point de l'autre face de la cible par le faisceau, et des moyens associés pour lire le courant de signal déposé en chaque point de la cible par le faisceau, ledit tube comprenant en outre à l'intérieur de l'enveloppe à vide, une électrode de paroi, constituée d'un cylindre creux perpendiculaire au plan de la cible, dont une des extrémités débouche au voisinage de cette dernière, tube caractérisé en ce qu'il comporte un élément chauffant résistif constitué d'un bobinage entourant l'électrode de paroi, dans sa partie située à proximité de la cible. The present invention relates to a pyroelectric target vidicon tube comprising a vacuum envelope provided with a window transparent to incident radiation, and, inside said envelope, a pyroelectric target receiving, in operation, on one of its faces. , the radiation coming from the object to be observed, means generating in the enclosure of said tube an electron beam coming from a cathode and ensuring the scanning point by point of the other face of the target by the beam, and associated means for reading the signal current deposited at each point of the target by the beam, said tube further comprising inside the vacuum envelope, a wall electrode, consisting of a hollow cylinder perpendicular to the plane of the target, one end of which opens out in the vicinity of the latter, a tube characterized in that it comprises a resistive heating element consisting of a coil surrounding the wall electrode, in its part located near the target.
L'invention sera mieux comprise en se reportant à la description suivante, en regard de la figure unique jointe qui représente un tube vidicon selon l'invention, muni d'une cible pyroélectrique. The invention will be better understood by referring to the following description, with reference to the attached single figure which represents a vidicon tube according to the invention, provided with a pyroelectric target.
Un tube vidicon, conforme à l'invention, muni d'une cible pyroélectrique comporte une enveloppe cylindrique 1 fermé à l'une de ses extrémités par une fenêtre 2 transparente au rayonnement infrarouge représenté par une flèche 3, en provenance de l'objet à observer. A cette extrémité de l'enveloppe est fixée une cible pyroélectrique 4 ; cette cible est réalisée en l'un des matériaux suivants déjà cités: TGS, DTGS, TGFB, DTGFB, sous la forme d'une structure continue ou dune structure réticulée. A vidicon tube, according to the invention, provided with a pyroelectric target comprises a cylindrical envelope 1 closed at one of its ends by a window 2 transparent to infrared radiation represented by an arrow 3, coming from the object to observe. At this end of the envelope is fixed a pyroelectric target 4; this target is made from one of the following materials already mentioned: TGS, DTGS, TGFB, DTGFB, in the form of a continuous structure or a crosslinked structure.
L'autre extrémité de l'enveloppe contient un canon à électrons comportant une cathode 5, qui emet des électrons, entourée d'un wehnelt 6 limitant la section transversale du faisceau d'électrons, situé au niveau de l'anode 7 ; l?électrode de paroi 8, cylindrique, sert à dévier et à concentrer le faisceau d'électrons pour obtenir un balayage adéquat- de la cible. L'électrode de paroi 8 est reliée mécaniquement, par une pièce isolante en céramique 11, à une pièce métallique 9 servant de support à la grille de champ 10, cette dernière étant à proximité de la face de la cible pyroélectrique balayée par le faisceau d'électrons.Conformément à l'invention, on a logé dans le volume vide situé entre l'électrode de paroi 8 et le support métallique 9, un élément chauffant 12 constitué d'un bobinage métallique à double spires entourant le cylindre formé par l'électrode de paroi, dans sa partie proche de la cible. Cet élément est maintenu en place et isolé de l'électrode de paroi, à !L'aide d'un ciment réfractaire ; il permet d'élever la température de électrode de paroi 8 ainsi que celle du support métallique 9, qui rayonnent sur la cible, et l'amènent à la température désirée. The other end of the envelope contains an electron gun comprising a cathode 5, which emits electrons, surrounded by a wehnelt 6 limiting the cross section of the electron beam, located at the level of the anode 7; the cylindrical wall electrode 8 serves to deflect and concentrate the electron beam to obtain an adequate scanning of the target. The wall electrode 8 is mechanically connected, by a ceramic insulating part 11, to a metal part 9 serving as a support for the field grid 10, the latter being close to the face of the pyroelectric target swept by the beam d electrons. In accordance with the invention, a heating element 12 consisting of a metal coil with double turns surrounding the cylinder formed by the housing in the empty volume located between the wall electrode 8 and the metal support 9 was accommodated. wall electrode, in its part close to the target. This element is held in place and isolated from the wall electrode, using a refractory cement; it makes it possible to raise the temperature of the wall electrode 8 as well as that of the metal support 9, which radiate on the target, and bring it to the desired temperature.
Pour augmenter leur rayonnernentv on peut réaliser sur une partie de ces électrodes des dépôts 13 à émissivité thermique élevée. Les dépôts recouvrent en particulier les parties de la grille de champ situées au voisinage des bords de la cible; ils permettent ainsi de réajuster la température sur les bords de la cible où celle-ci a tendance à diminuer ; ces dépôts à haute émissivité thermique peuvent être réalisés par enduction au graphite ou évaporation métallique d'or ou de bismuth par exemple. To increase their radiation, deposits 13 with high thermal emissivity can be produced on part of these electrodes. The deposits cover in particular the parts of the field grid located in the vicinity of the edges of the target; they thus make it possible to readjust the temperature on the edges of the target where the latter tends to decrease; these deposits with high thermal emissivity can be produced by coating with graphite or metallic evaporation of gold or bismuth for example.
L'élément chauffant 12 selon l'invention est alimenté par une source de puissance réglable. L'une des connexions de cet élément chauffant peut être constituée par l'électrode de paroi 8. The heating element 12 according to the invention is supplied by an adjustable power source. One of the connections of this heating element can be constituted by the wall electrode 8.
La puissance nécessaire pour maintenir la température de la cible à la valeur désirée est comprise entre 0,25 watt et 1 watt selon le matériau pyroélectrique utilisé. The power required to maintain the target temperature at the desired value is between 0.25 watt and 1 watt depending on the pyroelectric material used.
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1980
- 1980-10-14 FR FR8021945A patent/FR2492162A1/en active Granted
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