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La présente 'inversion concerne plus particulièrement un dispositif ampifacateur de rayonnement et notamment un amplificateur à état solide des- tiné à repréduire fidèlement une image par rayonnement.
Dans les demandes au brevet principal, on a décrit un dispositif amplificateur d'amage du type envisagé dans la présente invention. Ce dispo- sitif amplificateur d'image se présente sous la forme d'une construction en cellules formées de lamelles dans laquelle les lamelles sont disposées en pratique sous la forme d'un condensateur ordinaire à plaques parallèles com- portant une substance diélectrique interposée entre les deux plaques. Les plaques du condensateur se composent d'un matériau conducteur 'de l'électri- cité, par exemple du métal se présentant sous la forme d'une pellicule suffi- samment mince pour être transparente.
Le diélectrique se compose de deux par- ties une lamelle de matériau photo-conducteur, par exemple du sulfure de cadmium présentant une impédance électrique à l'obscurité élevée , et une la- melle contigûe de matériau électroluminescent dont la luminescence est pro- voquée par l'application d'un champ électrique variable.
Un matériau classi- que approprié pour cette lamelle électroluminescente est constitué par une mixture de sulfure de zinc et d'oxyde de sine activé au cuivre, comme expo- sé par Destriau dans l'édition de 1937, volume 38, de 'Philosophioal Magasi- ne",aux pages 700-739, 774-793, 80c--8870 D'autres matériaux appropriés sont également décrits dans ces pages Depuis cet article, on mentionne les ef- forts de développement considérables qui ont été réalisés dans le raffinage de ces matériaux électroluminescents en vue de l'éclairage dessalles, de la même manière que pour 'L'éclairage incandescent classique.Les matériumue utili- sés peuvent être adaptés à cette invention,
à la lumière des- enseignements des demandée de brevets de perfectionnement précitées et du pré- sent exposé, sent On peut considérer que, par suite de l'application d'une tension alternative d'excitation aux deux plaques de l'amplificateur d'image décrit ci-dessus, il existe entre ces deux plaques une chute de tension qui est la somme des deux chutes de tension se produisant à travers les deux couches diélectriques respectives. En concevant ces oouches diélectriques d'une ma- nière déterminée, on peut empêcher le matériau électroluminescent d'être lu- minescent en l'absence de tout éclairage d'excitation, mais, d'autre part, on peut provoquer sa luminescence lorsqu'une énergie lumineuse est projetée sur la couche photo-conductrice.
Au cours de cette dernière condition, les caractéristiques électriques de la couche photo-conductrice sont modifiées de manière à altérer la distribution des tensions à travers les deux couches, dans une certaine direction de manière à augmenter la valeur de la tension appliquée à la couche électroluminescente. Par suite de cette augmentation de tension, la couche électroluminescente émet de la lumière dont la brillan- ce correspond à la modification des caractéristiques électriques de la cou- che photo-conductrice.
Une telle cellule amplificatrice présents une utilité particuliè- re dans la production des images de télévision et de cinéma. Cette cellule permet une amplification de l'image qui est projetee sur elle, d'où il résul- te qu'une image de faible brillance, produite par un tube écran de télévi- sion relativement petit, peut être agrandie plusieurs fois et reproduite dans des conditions de brillance très améliorées pour permettre une observa- tion aisée
Les caractéristiques de reproduction de cet amplificateur sont en partie fonction de la conception des diverses lamelles. Ainsi, en modifiant certaines caractéristiques de structure, on peut obtenir des variations cor- respondantes des caractéristiques de reproduction.
Un des objets de la présente invention est donc de prévoir un dis- positif amplificateur de rayonnement à état solide.
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Un autre objet de la présente invention est encore de prévoir un dispositif amplificateur de rayonnement à état solide dont la construction permet d'utiliser utilement la radiation incidente en vue d'une reproduction.
Un autre objet de la présente invention est encore de prévoir un dispositif amplificateur de rayonnement à état solide dans lequel les moyens luminescents sont excités de façon utile dans des zones élémentaires sépa- rées afin d'obtenir des caractéristiques de brillance optima.
Selon la présente invention, on prévoit un dispositif amplifica- teur de rayonnement comprenant une-variété de zones constituant des électro- des élémentaires qui sont séparées électriquement, lesdites zones étant cons- tituées par un matériau conducteur, des moyens constituant une première élec- trode sont disposés sur une face de ces zones élémentaires et des moyens de commande de tension sont connectés entre ces zones élémentaires et lesdites premières électrodes. Les moyens permettant de commander la tension présen- tent des caractéristiques d'impédance qui sont fonction du rayonnement qui vient les frapper de sorte que l'impédance entre n'importe quelle zone élé- mentaire choisie et la première électrode est déterminée par ce rayonnement.
Des secondes électrodes sont disposées sur la face opposée des zones formant les électrodes élémentaires, et les sources lumineuses sont interposées entre cette seconde électrode et les zones élémentaires. La source lumineuse fonc- tionne pour provoquer la luminescence dans des zones séparées correspondant aux zones d'électrodes élémentaires respectivement et un champ électrique va- riable d'amplitude prédéterminée est appliqué entre ces zones élémentaires et les moyens constituant les secondes électrodes. Des moyens pour le régla- ge du rayonnement permettant de concentrer le rayonnement incident sur des portions prédéterminées des moyens de commande de la tension assurant une u- tilisation efficace de ce rayonnement incident pour commander l'impédance des dits moyens de commande de la tension.
Grâce à une telle commande de.l'impé- dance, un champ électrique variable appliqué aux moyens constituant la pre- mière et la seconde électrode peut être commandé efficacement lorsqu'il est appliqué aux dits moyens producteurs de lumière de manière à provoquer la luminescence de ceux-ci.
Les objets et caractéristiques de la présente invention apparaî- tront plus clairement à la lecture de la description suivante d'exemples de réalisation, ladite description étant faite en relation avec les dessins ci-annexés, dans lesquels :
La Fig. 1 montre sous une forme schématique une vue en coupe trans- versale d'une forme de réalisation de la présente invention ;
La Fig. 2 montre une vue en élévation frontale de l'exemple de la Fig. 1 ;
La Fig. 3 montre une vue en coupe transversale fragmentaire agran- die d'un exemple particulier de réalisation ;
La Fig. 4 montre une coupe fragmentaire agrandie prise suivant la ligne 4-4 de la Fig. 3.
La Fig. 5 montre une coupe transversale fragmentai- re agrandie d'un autre exemple de réalisation ;
La Fig.6 montre une vue en coupe transversale similaire d'un autre exemple de réalisation ;
La Fig. 7 montre Une vue en coupe fragmentaire d'un autre exemple de réalisation ;
La Fig.. 8 montre une vue en élévation fragmentaire de l'exemple de réalisation de la Fig. 6 et
La Fig. 9 montre un schéma d'un circuit équivalent utilisé pour ex-
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pllquer le fonctionnement du dispositif préve par 1 invention.
Si l'on se réfère à la Fig.1on voit que l'amplificateur d'ima- ge se compose d'un ensemble de lamelles, de construction plane, et présen- te une configuration appropriée , par exemple la forme circulaire montrée à la Fig. 2. Les lamelles constituait cet ensemble comprennent un disque sup- :
port 1 de verre ou d.'une substance similaire une pellicule transparente 2 constituée par un matériau conducteur, par exemple une couche d'argent ap- pliquée par évaporation sur une face du disque 1, une couche 3 de matériau photoconducteur (du sulfure de cadmium par exemple), appliqué sur la pelli- cule 2, une lamelle de matériau électro-luminescent 4 disposée sur la cou- ohe 3, une autre pellicule 5 de matériau conducteur qui peut être identique au matériau constituant la pellicule 2 et un disque support en verre 6 dis- posé dans une position contigûe à la pellicule 50 Une lamelle isolante atté- nuant la lumière (non montrée) peut être interposée entre les couches 4 et 5 pour limiter la réflexion de la lumière entre les lamelles 4 et 5.
Le circuit électrique équivalent de cet assemblage est représenté à la Fig. 9. La résistance, indiquée d'une façon générale par la référence numérique 7, se compose de la pellicule formant électrode 2 et du matériau photo-conducteur 3, et le condensateur indiqué d'une façon générale par la référence numérique 8, comprend la lamelle électroluminescente 4 (le diélec- trique) et la pellicule formant électrode 5. Par suite de l'application d'une tension alternative d'excitation, par exemple de 600 V. à 800 hertz, à tra- vers les deux électrodes 2 et 5, il se produit une certaine distribution des tensions ou division de tensions à travers les deux éléments composants 7 et 8 du fait qu'ils sont connectés en série.
Si l'on suppose en premier lieu que les éléments composants 7 et 8 sont soumis à une condition de non-éclai- rement (en d'autres mots s'ils sont placés dans un lieu complètement obscur), on obtient une certaine division de tensions. Si l'on suppose maintenant que le matériau photo-conducteur de la résistance 7 est éclairé, les caracté- ristiques d'impédance de ce matériau varient de façon correspondante, alté- rant de ce fait la division des tensions. Du fait que cet éolairement tend à abaisser l'impédance du matériau photo-conducteur 3, une augmentation de tension est appliquée à la lamelle 4.
Cette lamelle 4 (condensateur 8) de- vient alors luminescente en présentant une brillance qui est fonction de l'amplitude du voltage alternatif qui lui est appliqué, de sorte qu'il ap- parait qu'à mesure que l'impédance de l'élément composant 7 décroît, le ma- tériau électroluminescent 4 du condensateur 8 tend à devenir luminescent.
Il est important que la couche photo-conductrice 3 possède une ca- pacité relativement faible lorsqu'elle ne reçoit'aucune lumière. De même la résistance à l'obscurité à cette couche 3 doit être élevée. Lorsque l'impé- dance est calculée correctement, la division des tensions à travers les deux éléments composants7 et 8 est propre à imposer pratiquement la tonalité de la tension à la résistance 7 et une très faible tension à travers le conden- sateur 8 dans la condition de non-éclairement.
En calculant cette dernière tension de manière à ce qu'elle soit suffisamment faible, la couche électro- luminescente 7 ne devient pas luminescenteo Si l'on suppose maintenant que l'on projette sur la couche 3 une lumière incedente dont la brillance s'ac- croît progressivement, l'impédance à travers la couche 3 diminue de façon correspondante, modifiant de ce fait la division des tensions à travers les éléments composants 7 et 8 dans une direction propre à accroître la tension à travers le matériau électroluminescent 40 Lorsque le seuil de la sensibi- lité luminescente est atteint, la lamelle 4 devient luminescente à un degré qui est fonction de la valeur de la tension qui lui est appliquée.
Les mé- thodes connues pour la préparation d'une surface photo-conductrice qui con- sistent, par exemple, à constituer par évaporation un dépôt de sulfure de cad- mium,ne se sont pas révélées satisfaisantes pour produire une couche 3 d'une
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épaisseur suffisante fournissant les impédances de commande nécessaires. La raison principale de cette Difficulté réside dans le fait que lesdites mé- thodes donnent des surfaces photo-conductrices qui ont tendance à se désin- tégrer ou à se séparer de leurs sous-couches lorsqu'elles ont l'épaisseur suffisante.
En vue d'obtenir une commande de tension correcte, il est né- cessaire cependant de prévoir une épaisseur suffisante= afin-de réduire l'admission delà couche photo-conductrice qui, si elle est trop élevée, pro- voque une émission de lumière par la couche 4 même si la couche 3 n'est pas éclairée.
On se référera maintenant aux Figso 3 et 4 où les éléments identi- ques sont indiqués par les mêmes références numériques. Les éléments de ren- forcement ou plaques 1 se composent de préférence d'une plaque plate transpa- rents ponportans des surfaces opposées parallèles, l'une de ces surfaces étant marquée ou formée de manière à présenter une pluralité de cannelures 9 en "V" parallèles, également espacées, longitudinales, qui définissent des bords ou crêtes supports 10 et des portions en creux 11. Ainsi que le montre clairement la Fig. 3 la largeur de chaque crête 10 dépasse pratiquement cel- le de la cannelure 9, la raison de cette différence dans les dimensions étant expliquée ci-après.
Les crêtes des différentes cannelures 11 sont garnies ou recouver- tes d'un matériau conducteur, par exemple du platine .ou de l'argent, de ma- nière à définir les conducteurs formant électrode indiqués par la référence numérique 12. Les autres extrémités de ces électrodes 12 sont connectées en- tre elles par une barre omnibus appropriée 13 (Fig. 4) qui borde de préfé- rence le périmètre du support 1. En comparant cette structure d'électrode des Figs. 3 et 4 avec le schéma de la Fig. 1, on voit que l'ensemble de l'élec- trode collectrice 12, 13 correspond à la couche 2 de la Fig. P.
Une mince pellicule de matériau photo-conducteur qui est indiquée par la référence numérique 14 est déposée sur la surface cannelée de l'élé- ment support 1. Ce matériau peut être constitué par toute composition photo- conductrice connue appropriée et, dans le présent exemple, elle est consti- tuée, par du sulfure de cadmium présentant une épàisseur qui peut varier en- tre 2 et 20 microns. L'épaisseur de la pellicule est calculée de manière à obtenir les caractéristiques de fonctionnement désirée de l'amplificateur terminé ainsi qu'il sera expliqué plus complètement ci-après. La pellicule peut être constituée par évaporation sur la matière suivant toutes méthodes appropriées, l'une de ces méthodes étant décrite par R.P. Aitohison dans "Na- ture Magazine" , Vol. 167, page 812.
Lorsque l'application de la pellicule 14 est terminée, une connexion conductrice doit être réaliséeavec les élec- trodes en bandes 12 produisant ainsi des éléments séparés électriquement de pellicule photo-conductrice 14 qui se prolongent entre les électrodes en bande adjacentes 12. Ainsi, l'excitation d'un élément 14 entre les électro- des en bande adjacentes 12 ne produit aucun effet sur les caractéristiques de conductivité d'un élément 14 entre les autres électrodes 12. L'importan- ce de ce fait deviendra apparent à la lecture de la description suivante.
Après que la pellicule 14 a été réalisée les cavités subsistant dans les cannelures 9 sont garnies au moyen d'un matériau diélectrique iner- te 15, par exemple de la cire durcissable. De préférence ce matériau est opaque à la transmission de la lumière.
Après que les cannelures ont été garnies de ce matériau plastique 15, une couche de matériau phosphoreux électroluminescent est appliquée de. façon appropriée sur les pellicules exposées du matériau photo-conducteur 14 sur les crêtes 10, cette application étant réalisée par pulvérisation ou autre procédé similaire. On constitue ensuite, par évaporation, sur cette couche de matériau phosphoreux 14, l'électrode formée par la pellicule 5
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qui complète la construction essentielle de l'amplificateur de lumière.
Saivant une variante, le matériau phosphoreux peut être appliqué sur une surface d'une plaque de renforcement, constituée par du verre ou tout autre matériau similaire, cette surface ayant été pourvue précédemment d'un revêtement conducteur transparent d'un matériau quelconque, par exem- ple des couches d'argent, de chlorure d'étain, obtenues par évaporation.
Cette surface phosphoreuse est alors pressée contre les crêtes 10 et en con- tact conducteur avec la pellicule photo--conductrice 14. D'autres méthodes d'assemblage apparaîtront à l'homme de l'art,
Durant le fonctionnement, un rayon ponctuel de lumière, indiqué par la référence numérique 16, frappant une portion de la pellicule 14 à l'intérieur des limites des cannelures 19 sert à réduire l'impédance de la pellicule 14 à ce point d'impact, ladite impédance étant mesurée entre l'é- lectrode en bande adjacente 12 et la surface adjacente de matériau phospho- reux 4.
Comme expliqué précédemment, cette réduction de l'impédance sert à augmenter la tension appliquée au matériau phosphoreux 4 et à exciter ce dernier, et du fait que le matériau photo-conducteur 14 possède une résistan- ce passablement élevée, cette excitation du matériau phosphoreux 14 se pro- duit en un point unique et correspond à la dimension de section du rayon lumineux 16. Avec un tel rayon ponctuel d'excitation 16, le phosphore est excité au voisinage de la zone indiquée en 17.
Il devient maintenant appa- rant qu'un trajet relativement long entre les électrodes en bande individuel- les 12 et la couche phosphoreuse 4 produit une impédance suffisamment élevée dans la pellicule photo-conductrice 14 pour empêcher à un voltage élevé d'être appliqué à la couche phosphoreuse 4 pour provoquer la luminescence de cette dernière lorsque l'amplificateur est soumis à des conditions de non- éclairement. Cependant, lorsqu'on applique un rayonnement incident ou autre sur la pellicule 14, cette impédance est commandée de façon appropriée pour augmenter la tension appliquée aux zones respectives du matériau phos- phoreux 4, de manière à provoquer la luminescence de ce dernier.
En raison des dimensions relativement grandes des crêtes individuel- les 10, tout rayonnement incident qui couvre à la fois les cannelures en "V" et les crêtes adjacentes a pour effet d'abaisser l'impédance de la pelli- cule conductrice sur les crêpes de manière à rendre celle-ci conductrice.
Ces portions conductrices étant adjacentes à la couche phosphoreuse 4, cette dernière devient de ce fait luminescente sur une zone correspondante aux zones de la pellicule 14 les plus conductrices. Il devient par conséquent évident que tout rayonnement incident est utilisé de façon efficace pour commander les caractéristiques d'impédance du matériau photo-conducteur 14, les seules portions non sensibles de l'amplificateur étant celles qui sont couvertes par les électrodes en bande 12 qui constituent de façon évidente une très petite fraction de la totalité de la pellicule sensible 14 disponi- ble.
Dans les autres exemples de réalisation de la présente invention, di- vers expédients ont été utilisés pour appliquer de façon encore plus effica- oe le rayonnement incident d'excitation en vue d'augmenter la sortie de bril- lance de l'amplificateur.
La Fig. 5 montre un autre exemple de réalisation de la présente invention dans lequel les parties semblables ont été indiquées par les mêmes références numériques. Dans ce cas la surface de gauche sur laquelle le rayonnement incident est projeté est pourvue d'une pluralité de portions cylindriques 18 formant lentille qui sont situées en correspondance optique avec les cannelures 9 en "V" respectives. Le rayonnement incident frappant l'une de ces lentilles 18 est ainsi convergé sur les surfaces des cannelures 9 de manière à en exciter la pellicule 14. Par ce moyen, la lumière inciden- te est utilisée de façon plus effective pour commander l'impédance de la pellicule 14 s'étendant entre les électrodes individuelles 12 et la couche
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phosphoreuse 4.
Il est évident qui au lieu d'utiliser les lentilles convexes 18, on peut employer des surfaces concaves en alignement' optique avec les di- verses cannelures 9, ou toutes surfaces pour la diffusion ou la concentra- tion appropriée de la lumière qui peuvent être nécessaires pour obtenir les différentes caractéristiques de réglage du matériau photo-conducteur 14.
La Fig. 6 montre unfautre exemple de réalisation de la présente invention qui, au lieu d'utiliser des lentilles pour diriger le rayonnement incident sur les surfaces recouvertes des cannelures 9, utilise des éléments réfléchissante incorporés dans un élément de renforcement 1. Les surfaces réfléchissantes sont constituées par des cannelures 19 creuses en forme de "V", se prolongeant longitudinalement, et qui sont garnies d'une substance métallique conductrice, par exemple de l'argent, de manière à produire les zones conductrices élémentaires 20. Ainsi un rayon lumineux 21 pénétrant dans l'élément de verre 1 entre les cannelures adjacentes 9 est réfléchi par la surface de la cannelure 19 qu'il frappe pour venir ensuite frapper la pel- licule 14 sur la surface 9 en "V".
Ainsi pratiquement tout le rayonnement incident projeté sur la surface de gauche de l'élément support 1 est concen- tré sur la surface de commande des cannelures en "V"9, ce qui permet une
EMI6.1
utilisation satisfaisantecdu rayonnement incident
Dans les exemples où l'on utilise du métal sur les crêtes 10, il est nécessaire de disposer ce métal sur des zones séparées, de largeur appro- priée, ces zones étant séparées, de largeur appropriée, ces sones étant sé- parées électriquement par un matériau isolant ou non-conducteur de l'élec- tricité. La Fig. 8 est une illustration de l'arrangement de ces zones élé- mentaires, les rectangles 22 représentant des éléments métalliques sur les- quels la couche phosphoreuse 4 est déposée, et les bandes 23 définissant les zones isolante entre ceux-ci.
Ainsi un rayon lumineux ponctuel qui exci- te la couche photo-conductrice 14 directement sous une zone métallique 22 sert à exciter le matériau phosphoreux qui est seulement en contact avec cette zone particulière 22. En l'absence des zones isolantes 23 entre les zones conductrices élémentaires 22, une ligne complète d'éclairement corres- pondant à la dimension longitudinale de la crête 10 serait produiteo Il est évident que ce résultat ne serait pas approprié pour la production d'une image complexe par rayonnement, car des zones séparées individuelles corres- pondant à une mosaïque doivent.être prévues pour exciter les zones indivi- duelles de la couche phosphoreuse 4.
La Fig. 7 montre un autre exemple de réalisation possible de la présente invention dans laquelle l'élément 1 est pourvu de cannelures longi- tudinales alternées, de largeurs inégales. Les cannelures 24 relativement larges comportent les conducteurs en bande 12 et le matériau photo-conduc- teur 14, tandis que les cannelures 25 adjacentes, relativement étroites, sont vides ou garnies seulement d'un matériau isolant. De petits segments de pellicules d'un matériau métallique 26 traversent les cannelures larges 24 de manière à contacter les- extrémités des pellicules photo-conductrices respectives 14, ces segments 26 correspondant aux zones élémentaires 22 de la Fig. 8. Le matériau phosphoreux 4 est déposé sur les éléments métalli- ques 26.
Un rayonnement incident frappant le matériau photo-conducteur dans les diverses cannelures 24 sert à commander la luminescence du matériau phos- phoreux qui est en contact conducteur avec les segments métalliques respec- tifs 26. On appréciera que cet exemple particulier de réalisation fournit un autre arrangement.permettant d'obtenir une utilisation plus efficace de la lumière incidente pour commander les caractéristiques d'impédance de la pellicule de commande 14.
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On comprendra clairement que les cannelures 24 peuvent présenter d'autres configurations géométriques et être constituées par exemple par une pluralité de cannelures ou d'ondulations disposées sous le segment 26. Les surfaces de ceux-ci 'devraient être recouvertes de la même pellicule photo- conductrice .
Si l'on considère les caractéristiques de fonctionnement de la présente invention telles qu'elles ont été décrites en relation avec les exemples de réalisation montrés aux figures, il est important de noter que l'excitation par un rayonnement incident d'un point ou d'une zone de la pellicule photo-conductrice 14 n'affecte pas les caractéristiques diélectri- ques des points des zones adjacentes de la pellicule . La raison en est, évidemment, que la pellicule 14 est un semi-conducteur qui présente une im- pédance relativement élevée jusqu'à ce qu'un rayonnement d'excitation agisse sur elle. Cette caractéristique tend à restreindre latéralement l'effet de la lumière incidente sur la couche 3 au seul point qui est éclairé, réduisant ainsi et éliminant la tendance à une excitation diffuse ou dispersée du ma- tériau photo-conducteur.
En d'autres termes, la conduction latérale dans la couche 3 est pratiquement éliminée. Le résultat pratique est qu'une lumière incidente ponctuelle sur la face de gauche de l'amplificateur de la Fig. 1 apparaît comme un point de lumière sur la face droite de l'écran en corres- pondance pratiquement directe avec lui. Il apparaît clairement qu'une image complexe projetée sur la face de gauche de l'amplificateur peut être repro- duite fidèlement sur la face d'observation.
En permettant un fonctionnement amélioré, la présente invention sert à concentrer le rayonnement incident sur les zones de commande désirées de la substance photo-conductrice 3, 14.
Bien que les objets et caractéristiques de la présente invention aient été décrits ci-dessus en relation avec des exemples particuliers de ré- alisation, on comprendra clairement que cette'description est faite seulet,. ment à titre d'exemple et ne limite pas la portée de l'invention.