FR2594258A1 - Method for manufacturing a photocathode of the alkali metal antimony type and image intensifier tube comprising such a cathode - Google Patents
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Abstract
Description
PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PHOTOCATHODE DU
TYPE ANTIMONIURE ALCALIN
ET TUBE INTENSIFICATEUR D'IMAGES COMPORTANT UNE
TELLE PHOTOCATHODE
La présente invention concerne un procédé de fabrication de photocathodes du type antimoniure alcalin, qui sont utilisées dans les tubes intensificateurs d'images lumineuses ou IIL et dans les tubes intensificateurs d'images radiologiques ou IIR. Elle concerne également un tube intensificateur d'images comportant une telle photocathode.PROCESS FOR MANUFACTURING A PHOTOCATHODE OF
ALKALI ANTIMONIURE TYPE
AND IMAGE INTENSIFIER TUBE COMPRISING A
SUCH PHOTOCATHODE
The present invention relates to a method for manufacturing photocathodes of the alkaline antimonide type, which are used in light image intensifier tubes or IIL and in radiological image intensifier tubes or IIR. It also relates to an image intensifier tube comprising such a photocathode.
Ces tubes sont constitués - par un écran d'entrée, un système d'optique électronique et un écran d'observation. Dans les IIR, l'écran d'entrée comporte un scintillateur qui convertit les photons
X incidents en photons visibles, alors que les IIL reçoivent directe ment des photons visibles. Ces photons visibles viennent frapper une photocathode, généralement du type antimoniure alcalin, qui ainsi excitée, génère un flux d'électrons. Le flux d'électrons issu de la photocathode est ensuite transmis par le système d'optique électronique qui focalise les électrons et les dirige sur l'écran d'observation constitué d'un luminographe qui émet alors une lumière visible.Cette lumière peut ensuite être traitée, par exemple, par un système de télévision de cinema ou de photographie.These tubes consist of - an input screen, an electronic optical system and an observation screen. In IIR, the input screen has a scintillator which converts photons
X incidents in visible photons, while the IILs receive visible photons directly. These visible photons strike a photocathode, generally of the alkaline antimonide type, which thus excited, generates a flow of electrons. The flow of electrons from the photocathode is then transmitted by the electronic optical system which focuses the electrons and directs them onto the observation screen made up of a luminograph which then emits visible light. processed, for example, by a cinema or photography television system.
Les photocathodes du type antimoniure alcalin peuvent avoir l'une des compositions chimiques suivantes : Sb Cs3, Sb K3, Sb K2
Cs, Sb K Na Cs, Sb K Rb Cs...., c'est-à-dire qu'elles sont constituées d'antimoine et d'un ou plusieurs métaux alcalins.The alkaline antimonide type photocathodes can have one of the following chemical compositions: Sb Cs3, Sb K3, Sb K2
Cs, Sb K Na Cs, Sb K Rb Cs ...., that is to say that they consist of antimony and one or more alkali metals.
A titre d'exemple ces photocathodes peuvent être obtenues en intercalant des couches d'antimoine et des couches de métaux alcalins puisqu'à ce que soit obtenue la sensibilité recherchée. On peut ainsi par exemple réaliser l'empilement suivant: Sb, K, Sb, K
Sb, K Sb, K ...By way of example, these photocathodes can be obtained by interleaving layers of antimony and layers of alkali metals since the desired sensitivity is obtained. It is thus possible for example to produce the following stack: Sb, K, Sb, K
Sb, K Sb, K ...
II est également possible d'obtenir ces photocathodes en dépo sant en une seule fois tout l'antimoine et tous les métaux alcalins. It is also possible to obtain these photocathodes by depositing all the antimony and all the alkali metals at one time.
On réalise ces photocathodes en disposant dans l'enceinte à vide de l'IIR ou de l'IlL un génerateur d'antimoine et un nombre de générateurs alcalins égal au nombre de métaux alcalins qui entrent dans la composition de la photocathode. La fabrication de la photocathode se fait dans l'enceinte à vide du tube car les métaux alcalins sont très réactifs et doivent être créés sous vide pour être stables. These photocathodes are produced by placing an antimony generator and a number of alkaline generators equal to the number of alkali metals which form part of the photocathode in the vacuum enclosure of the IIR or of the IlL. The photocathode is manufactured in the vacuum chamber of the tube because the alkali metals are very reactive and must be created under vacuum to be stable.
Le générateur d'antimoine est constitué par un creuset contenant de l'antimoine, dont on provoque l'évaporation en chauffant le creuset, par effet Joule par exemple. The antimony generator consists of a crucible containing antimony, which is caused to evaporate by heating the crucible, by Joule effect for example.
Chaque générateur alcalin est constitué par un creuset comportant un chromate d'un métal alcalin et de l'aluminium ou du silicium. Le chauffage du générateur, généralement par effet Joule, produit l'aluminothermie ou la silicothermie du composé et libère le métal alcalin en question et des produits de réaction. Each alkaline generator consists of a crucible comprising a chromate of an alkali metal and of aluminum or silicon. The heating of the generator, generally by Joule effect, produces the aluminothermy or the silicothermic of the compound and releases the alkali metal in question and reaction products.
Un fois la photocathode réalisée, on enlève généralement de Enceinte à vide le générateur d'antimoine alors que les générateurs alcalins demeurent généralement dans l'enceinte à vide. Once the photocathode has been carried out, the antimony generator is generally removed from the Vacuum enclosure whereas the alkaline generators generally remain in the vacuum enclosure.
Il est donc d'usage d'utiliser pour fabriquer les photocathodes du type antimoniure alcalin un nombre de générateurs alcalins égal au nombre de métaux alcalins entrant dans la composition de ces photocathodes. It is therefore customary to use to manufacture photocathodes of the alkaline antimonide type a number of alkaline generators equal to the number of alkali metals used in the composition of these photocathodes.
La présente invention concerne un procédé de fabrication, par évaporation d'antimoine et de métaux alcalins contenus dans des générateurs qui sont chauffés, d'une photocathode du type antimoniure alcalin comportant plusieurs métaux alcalins dans des proportions déterminées, le procédé étant caractérisé en ce qu'il est utilisé pour fabriquer cette photocathode au moins un générateur alcalin libérant au moins deux métaux alcalins, sensiblement dans les proportions déterminées. The present invention relates to a process for manufacturing, by evaporation of antimony and alkali metals contained in generators which are heated, of a photocathode of the alkaline antimonide type comprising several alkali metals in predetermined proportions, the process being characterized in that 'it is used to manufacture this photocathode at least one alkaline generator releasing at least two alkali metals, substantially in the determined proportions.
Selon un mode de réalisation préféré de Vinvention, le générateur alcalin comporte, notamment, un composé desdits métaux alcalins dans lesdites proportions. According to a preferred embodiment of the invention, the alkaline generator comprises, in particular, a compound of said alkali metals in said proportions.
La présente invention concerne également un tube intensificateur d'images comportant une photocathode du type antimoniure alcalin comportant plusieurs métaux alcalins dans des proportions déterminées, caractérisé en ce que l'enceinte à vide du tube comporte au moins un générateur alcalin ayant libéré par chauffage au moins deux métaux alcalins dans les proportions existant dans la photocathode. The present invention also relates to an image intensifier tube comprising a photocathode of the alkaline antimonide type comprising several alkali metals in predetermined proportions, characterized in that the vacuum enclosure of the tube comprises at least one alkaline generator having released by heating at least two alkali metals in the proportions existing in the photocathode.
Le procédé selon l'invention permet, par rapport aux pratiques usuelles, une diminution de l'encombrement puisqu'un seul générateur alcalin est utilisé. Or, il a déjà été signalé que les générateurs alcalins utilisés demeurent généralement dans l'enceinte à vide du tube une fois la photocathode terminée. I1 est donc particulièrement intéressant de pouvoir se limiter à un seul générateur alcalin. The method according to the invention allows, compared to usual practices, a reduction in the size since only one alkaline generator is used. However, it has already been reported that the alkaline generators used generally remain in the vacuum chamber of the tube once the photocathode is finished. It is therefore particularly advantageous to be able to limit oneself to a single alkaline generator.
De plus, le procédé selon l'invention permet l'obtention de cathodes de meilleure qualité physico-chimique que celles obtenues en utilisant plusieurs générateurs alcalins., puisqu'on utilise un seul générateur alcalin contenant le nombre de métaux alcalins souhaité, et dans les proportions voulues. In addition, the method according to the invention makes it possible to obtain cathodes of better physicochemical quality than those obtained by using several alkaline generators., Since a single alkaline generator is used containing the desired number of alkali metals, and in the desired proportions.
Le procédé selon Invention est plus simple et les risques d'erreurs sont moindres. The method according to the invention is simpler and the risks of errors are less.
Enfin, dans le mode de réalisation préféré de Pinvention, oU le générateur alcalin comporte, notamment, un composé de métaux alcalins dans les proportions voulues, on évite l'inconvénient qui peut se manifester lorsque l'on utilise un générateur unique comportant un mélange d'un composé de chacun des métaux alcalins utilisés, car dans ce cas les températures d'évaporation des divers composés utilisés étant différentes, révaporation de ces divers composés commence de façon échelonnée dans le temps, ce qui fait varier la stoechiométrie du mélange. Finally, in the preferred embodiment of the invention, where the alkaline generator comprises, in particular, an alkali metal compound in the desired proportions, the disadvantage which can manifest itself when using a single generator comprising a mixture of 'a compound of each of the alkali metals used, because in this case the temperatures of evaporation of the various compounds used being different, evaporation of these various compounds begins in a staggered manner over time, which varies the stoichiometry of the mixture.
D'autres objets, caractéristiques et résultats de l'invention ressortiront de la description suivante donnée à titre d'exemple non limitatif et illustrée par la figure annexée qui représente, une vue en coupe longitudinale d'un IIR lors de la fabrication d'une photo cathode par le procédé selon l'invention. Other objects, characteristics and results of the invention will emerge from the following description given by way of nonlimiting example and illustrated by the appended figure which represents, a view in longitudinal section of an IIR during the manufacture of a photo cathode by the method according to the invention.
Pour des raisons de clarté, sur cette figure, les côtes et proportions des divers éléments ne sont pas respectées. For reasons of clarity, in this figure, the dimensions and proportions of the various elements are not respected.
On a représenté sur la figure annexée, l'enceinte à vide 1 d'un tube IIR dont on veut réaliser la photocathode. Cet IIR comporte un scintillateur 2 qui fait partie de l'écran d'entrée. La photocathode n'est généralement pas déposée directement sur le scintillateur mais sur une sous-couche conductrice de l'électricité 3 qui permet de reconstituer les charges du matériau de la photocathode. Cette sous-couche peut par exemple être constituée d'alumine, d'oxyde d'indium ou d'un mélange de ces deux corps. Le système d'optique électronique de l'lIR comporte des électrodes G1, G2, G3 et une anode A. On désigne par la référence 4 l'écran d'observation de l'llR. There is shown in the appended figure, the vacuum enclosure 1 of an IIR tube for which the photocathode is to be produced. This IIR includes a scintillator 2 which is part of the entry screen. The photocathode is generally not deposited directly on the scintillator but on an electrically conductive sub-layer 3 which makes it possible to reconstitute the charges of the material of the photocathode. This sub-layer can for example consist of alumina, indium oxide or a mixture of these two bodies. The IR's electronic optical system comprises electrodes G1, G2, G3 and an anode A. The reference screen of the IIIR is designated by the reference 4.
On a représenté dans Penceinte à vide 1 le générateur d'antimoine 5 et le générateur alcalin 6 qui sont utilisés. Dans le mode de réalisation représenté sur la figure, le générateur alcalin 6 est porté par la grille G3. Le générateur d'antimoine 5 est placé sur le trajet des électrons, ce qui explique qu'on renlève de l'enceinte, une fois la photocathode terminée. The vacuum enclosure 1 shows the antimony generator 5 and the alkaline generator 6 which are used. In the embodiment shown in the figure, the alkaline generator 6 is carried by the grid G3. The antimony generator 5 is placed on the path of the electrons, which explains why we remove the enclosure, once the photocathode is finished.
Le générateur d'antimoine est constitué par un creuset contenant de l'antimoine, dont on provoque révaporation en chauffant le creuset, par effet Joule par exemple. The antimony generator consists of a crucible containing antimony, which is caused to evaporate by heating the crucible, by Joule effect for example.
Le générateur alcalin est constitué par un creuset 8 dont le contenu est évaporé par chauffage, par effet Joule par exemple. The alkaline generator consists of a crucible 8, the contents of which are evaporated by heating, for example by Joule effect.
Dans un mode de réalisation de l'invention, ce creuset contient un mélange de chromates des métaux alcalins entrant dans la composition de la photocathode. Ces chromates se présentent sous forme de poudre ou de granulés. Ce mélange renferme les divers chromates dans les proportions que l'on désire retrouver dans la photocathode. En plus du mélange de chromates, le générateur alcalin contient de l'aluminium ou du silicium. Le chauffage du générateur alcalin libère par aluminothermie ou silicothermie ces métaux alcalins, plus des produits de réaction. In one embodiment of the invention, this crucible contains a mixture of chromates of the alkali metals used in the composition of the photocathode. These chromates are in the form of powder or granules. This mixture contains the various chromates in the proportions that one wishes to find in the photocathode. In addition to the chromate mixture, the alkaline generator contains aluminum or silicon. Heating the alkaline generator liberates these alkali metals, plus reaction products, by aluminothermy or silicothermia.
Les réactions qui se produisent dans le générateur alcalin sont les suivantes, dans un cas particulier pris comme exemple, où l'on utilise du chromate de potassium et du chromate de césium: (1/2) . K2 Cr O4 + Al ou Si < K + Produits de réaction (1/2) . Cs2 Cr O4 + Al ou Si Cs + Produits de réaction. The reactions which occur in the alkaline generator are the following, in a particular case taken as an example, where potassium chromate and cesium chromate are used: (1/2). K2 Cr O4 + Al or Si <K + Reaction products (1/2). Cs2 Cr O4 + Al or Si Cs + Reaction products.
Ces formules sont écrites pour une mole de potassium et une mole de césium. These formulas are written for one mole of potassium and one mole of cesium.
Au niveau de la photocathode se produit, toujours pour un cas particulier pris comme exemple, la relation suivante, où n et m sont les proportions respectives des chromates contenus dans le générateur alcalin: nK + m Cs -3Sb CSm
Il est bien entendu que le générateur alcalin peut contenir un mélange de composés de métaux alcalins dans des proportions déterminées où les composés utilisés ne soient pas des chromates, mais par exemple des bi-chromates, des hydrures ou des chlorures.At the photocathode level, again for a particular case taken as an example, the following relation occurs, where n and m are the respective proportions of the chromates contained in the alkaline generator: nK + m Cs -3Sb CSm
It is understood that the alkaline generator can contain a mixture of alkali metal compounds in predetermined proportions where the compounds used are not chromates, but for example bi-chromates, hydrides or chlorides.
La photocathode peut être réalisée indifféremment couche par couche, c'est-à-dire en intercalant des couches d'antimoine et de métaux alcalins, ou par le procédé dit "de la quantité d'antimoine" où l'on dépose en une seule fois tout l'antimoine et tous les métaux alcalins, ou par un autre procédé connu. The photocathode can be carried out either layer by layer, that is to say by intercalating layers of antimony and alkali metals, or by the process known as "of the quantity of antimony" where one deposits in only one times all antimony and all alkali metals, or by some other known method.
On a expliqué dans l'introduction à la description que lorsqu'on utilise un mélange de composés des différents métaux alcalins utilisés, comme les températures d'évaporation des divers composés utiiises sont dilferentes, levaporation de ces divers composés commence de façon échelonnée dans le temps, ce qui fait varier la stoechiométrie du mélange et donc finalement la composition de la photocathode obtenue. It was explained in the introduction to the description that when a mixture of compounds of the various alkali metals used is used, as the evaporation temperatures of the various compounds used are dilferent, the evaporation of these various compounds begins in a staggered fashion over time , which varies the stoichiometry of the mixture and therefore ultimately the composition of the photocathode obtained.
Pour remédier à cet inconvénient, on met dans le générateur alcalin, non plus un mélange de composés, mais un composé des divers métaux alcalins utilisés dans des proportions données. Dans un tel composé, la température d'évaporation des métaux est fixe et il n'y a pas dc perte de stoechiométrie. To overcome this drawback, we put in the alkaline generator, no longer a mixture of compounds, but a compound of the various alkali metals used in given proportions. In such a compound, the evaporation temperature of the metals is fixed and there is no loss of stoichiometry.
On donnera ci-dessous deux exemples d'obtention de ce compose. Two examples of obtaining this compound will be given below.
On veut par exemple obtenir un composé de formule
K2 Cs (Cr 04)312. We want for example to obtain a compound of formula
K2 Cs (Cr 04) 312.
On peut l'obtenir en faisant re-cristalliser une solution, dans l'eau ou dans l'alcool par exemple, d'un mélange de poudre de chromate de potassium et de poudre de chromate de césium, dans des proportions déterminées. It can be obtained by re-crystallizing a solution, in water or in alcohol for example, of a mixture of potassium chromate powder and cesium chromate powder, in predetermined proportions.
On peut également obtenir ce composé de formule
K2 Cs (Cr 04)3/2 en faisant fondre sous vide un mélange de poudre de chromate de potassium et de poudre de chromate de césium, dans des proportions déterminées, puis en provoquant la solidification du mélange.We can also obtain this compound of formula
K2 Cs (Cr 04) 3/2 by melting under vacuum a mixture of potassium chromate powder and cesium chromate powder, in predetermined proportions, then causing the mixture to solidify.
Lorsqu'on a obtenu le composé recherché, par exemple un composé de formule K n Cs Cr O4, la réaction qui se produit dans
m O4 le générateur alcalin est la suivante: K Cs Cr O + Al ou SiO n K + m Cs + Produits de réaction.When the desired compound has been obtained, for example a compound of formula K n Cs Cr O4, the reaction which takes place in
m O4 the alkaline generator is as follows: K Cs Cr O + Al or SiO n K + m Cs + Reaction products.
n m 4
Au niveau de la photocathode, se produit la réaction suivante:
At the photocathode, the following reaction occurs:
Ce qui vient d'être dit s'applique bien entendu aux composés autres que des chromates, aussi bien en ce qui concerne les procédés d'obtention de ces composés que l'utilisation de Valuminothermie ou de la silicothermie pour libérer les métaux alcalins. What has just been said applies of course to compounds other than chromates, both with regard to the processes for obtaining these compounds and the use of valuminothermie or silicothermie to release the alkali metals.
Comme dans le cas d'un mélange de composés, le générateur alcalin contient de raluminium ou du silicium et la photocathode est réalisée couche par couche cu par le procédé dit "de la quantité d'antimoine" ou de toute autre façon connue. As in the case of a mixture of compounds, the alkaline generator contains aluminum or silicon and the photocathode is produced layer by layer cu by the process known as "of the quantity of antimony" or in any other known way.
Le procédé selon l'invention, dans ses divers modes de réalisation, peut être utilisé pour fabriquer n'importe quelle photocathode du type antimoniure d'indium, de composition par exemple
Sb K Na Cs, Sb K Rb Cs, Sb K2 Cs...The method according to the invention, in its various embodiments, can be used to manufacture any photocathode of the indium antimonide type, of composition for example
Sb K Na Cs, Sb K Rb Cs, Sb K2 Cs ...
Pour réaliser une photocathode, de formule Sb K Rb Cs par exemple, c'est-à-dire une photocathode comportant trois métaux alcalins, on peut utiliser un générateur alcalin multiple fournissant deux de ces métaux alcalins dans des proportions déterminées et un générateur alcalin fournissant le troisième métal alcalin. To make a photocathode, of formula Sb K Rb Cs for example, that is to say a photocathode comprising three alkali metals, it is possible to use a multiple alkaline generator supplying two of these alkali metals in predetermined proportions and an alkaline generator supplying the third alkali metal.
On règle alors la proportion dans la photocathode du troisième métal alcalin en effectuant des mesures, de transparence ou de photo-électricité par exemple, sur la photocathode en cours de fabrication. The proportion in the photocathode of the third alkali metal is then adjusted by carrying out measurements, of transparency or of photoelectricity for example, on the photocathode during manufacture.
On peut aussi utiliser un générateur alcalin fournissant les trois métaux alcalins. En définitive, l'invention concerne un procédé de fabrication d'une photo cathode du type antimoniure alcalin comportant plusieurs métaux alcalins dans des proportions déterminées dans lequel on utilise au moins un générateur alcalin libérant par chauffage au moins deux métaux alcalins, sensiblement dans les proportions déterminées. One can also use an alkaline generator supplying the three alkali metals. Ultimately, the invention relates to a process for manufacturing a photo cathode of the alkaline antimonide type comprising several alkali metals in predetermined proportions in which at least one alkaline generator is used which liberates at least two alkali metals by heating, substantially in the proportions determined.
L'examen de l'IIR ou de fIIL permet de détecter l'utilisation d'un générateur alcalin multiple selon l'invention car le ou les générateurs alcalins utilisés pour fabriquer la photocathode restent dans l'enceinte du tube. Ainsi, il est clair qu'une photocathode comportant plusieurs métaux alcalins alors que le tube ne comporte qu'un seul générateur alcalin, révèle l'utilisation d'un générateur alcalin multiple selon l'invention. Examination of the IIR or fIIL makes it possible to detect the use of a multiple alkaline generator according to the invention because the alkaline generator (s) used to manufacture the photocathode remain in the enclosure of the tube. Thus, it is clear that a photocathode comprising several alkali metals while the tube comprises only one alkaline generator, reveals the use of a multiple alkaline generator according to the invention.
Claims (14)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8601848A FR2594258B1 (en) | 1986-02-11 | 1986-02-11 | PROCESS FOR MANUFACTURING AN ALKALI ANTIMONIURE PHOTOCATHODE AND IMAGE ENHANCER TUBE INCLUDING SUCH A PHOTOCATHODE. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8601848A FR2594258B1 (en) | 1986-02-11 | 1986-02-11 | PROCESS FOR MANUFACTURING AN ALKALI ANTIMONIURE PHOTOCATHODE AND IMAGE ENHANCER TUBE INCLUDING SUCH A PHOTOCATHODE. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2594258A1 true FR2594258A1 (en) | 1987-08-14 |
| FR2594258B1 FR2594258B1 (en) | 1988-10-14 |
Family
ID=9332016
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8601848A Expired FR2594258B1 (en) | 1986-02-11 | 1986-02-11 | PROCESS FOR MANUFACTURING AN ALKALI ANTIMONIURE PHOTOCATHODE AND IMAGE ENHANCER TUBE INCLUDING SUCH A PHOTOCATHODE. |
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| FR (1) | FR2594258B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| EP0324676A1 (en) * | 1988-01-15 | 1989-07-19 | Thomson-Csf | Method to manufacture a photocathode for an image intensifier tube |
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| US3372967A (en) * | 1966-07-06 | 1968-03-12 | Rca Corp | Method of making a multi-alkali cathode |
| GB1237673A (en) * | 1968-11-12 | 1971-06-30 | Tokyo Shibaura Electric Co | Alkali metal generating agents and a generator for the same |
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-
1986
- 1986-02-11 FR FR8601848A patent/FR2594258B1/en not_active Expired
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2594258B1 (en) | 1988-10-14 |
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