<Desc/Clms Page number 1>
L'invention concerne un intensificateur d'images à substan- ce solide, c'est-à-dire un dispositif permettant d'intensifier une image de rayonnement sans recourir à un récipient à vide.
Ces derniers temps, on a décrit un certain nombre d'inten- sificateurs d'images à substance solide qui tous comportent en combinaison une partie sensible au rayonnement et une partie électron luminescente. Dans la partie sensible au rayonnement, on utilise des substances qui, lors d'une variation'de l'intensité du rayonne- ment incident, présentent une variation d'impédance électrique. Là partie électroluminescente peut émettre des rayons par le fait qu'elle est disposée entre deux électrodes auxquelles est appliqua
<Desc/Clms Page number 2>
une tension électrique, l'intensité de ce rayonnement dépendant entre autres de l'intensité du champ et donc de la tension entre les électrodes.
Etant donné que la partie sensible au rayonnement se trouve entre la partie électroluminescente et l'une des électrodes, lors d'une variation de l'intensité du rayonnement touchant la partie sensible au rayonnèrent, la tension aux bornes de la partie électroluminescente varie. La Demanderesse a constaté qu'une combi- naison appropriée de la partie sensible au rayonnement et d'une partie électroluminescente permet d'obtenir que l'intensité du rayonnement émis par la partie électroluminescente soit plus grande que l'intensité du'rayonnement parvenant sur la partie sensible au rayonnement.
Dans une forme de réalisation pratique déterminée. d'un intensificateur d'images à substance solide connu,la couche de fond faisant office de porteur, par exemple du verre, est recouverte d'une mince couche conductrice sur laquelle se trouve une couche d'une substance électroluminescente. La mince couche conductrice est perméable au rayonnement qui est émis par la couche électrolumines- cente. Du côté opposé au porteur, la couche électroluminescente est recouverte d'une couche sensible au rayonnement qui, à son tour, est recouverte, du côté opposé. au porteur, par une électrode qui est perméable au rayonnement à intensifier. Comme matière pour la couche électroluminescente,on choisit par exemple du sulfure de zinc activé à l'aide de cuivre et comme matière pour la couche sensible au rayonnement, du sulfure de cadmium ou du sulfure d'antimoine.
Un intensificateur d'images à substance solide conforme à l'invention est constitué par deux électrodes pratiquement paral- lèles, une couche électroluminescente appliquée entre ces électrodes et parallèle à celles-ci et une couche d'une matière sensible au rayonnement qui se trouve entre la dernière couche mentionnée et l'une des électrodes; il est caractérisé par le fait qu'au moins la moitié de la substance sensible au rayonnement est concentrée dans
<Desc/Clms Page number 3>
un ou plusieurs corps affectant une forme telle que le quotient du volume et de la surface de ces corps soit plus petit que 1/10e de l'épaisseur de la couche sensible au rayonnement.
Des essais ont prouvé que, par la constitution spéciale, conforme à l'invention, de la couche sensible au rayonnement, on obtient un coefficient d'intensification notablement plus grand que lorsque la même quantité de matière sensible au rayonnement est appliquée en une, couche homogène cohérente. Cela est probalement dû à la réduction de la capacité de la couche sensible en rayonne- ment par rapport aux électrodes, lors d'une augmentation de la surface captant le rayonnement.
L'un des autres avantages réside dans le fait que le coefficient d'intensification pour des rayons incidents,de longueur @ comprise entre 3000 et 20.000' #, est moins tributaire de la longueur 'd'onde que dans.un intensificateur dont la couche sensible au ' rayonnement est homogène.
Les corps dans lesquels est concentrée la substance sensi- ble au rayonnement peuvent affecter des formes très différentes, par exemple de cylindres allongés, massifs ou creux, de minces bandelet- tes, de prismes allongés, de parallélépipèdes etc...
La matière qui sépare les corps ou des parties de ces corps appelée par la suite matière additionnée, peut être de natures diver- ses. Il s'est cependant révélé avantageux de choisir une matière à plus petite constante diélectrique que celle de la substance sensible au rayonnement même. De plus, il est avantageux de.choisir le rapport de la quantité de substance sensible au rayonnement à la quantité de substance additionnée d'une façon telle que la constante diélec-. trique moyenne de la couche sensible au rayonnement soit plus petite que la moitié de la constante diélectrique de la substance sensible au rayonnement elle-même.
Par constante diélectrique moyenne, on entend la valeur numérique que l'on trouve en déterminant,suivant les procédés usuels,
<Desc/Clms Page number 4>
la constante diélectrique de la couche sensible au rayonnement, la mesure étant effectuée avec une surface si grande de cette couche que l'on ne trouve pas d'autre constante. diélectrique moyenne, lorsqu'on effectue la mesure avec une plus grande surface de cette couche.
Etant donné que las substances sensibles au rayonnement ont, en général, une grande constante diélectrique relative, comprise entre 5 et 15,'plusieurs substances conviennent comme matière addi- tionnée, par exemple le polystyrène, l'éthyl-cellulose, le verre, des matières céramiques* On peut donc influencer et régler la constante diélectrique moyenne de la couche sensible au rayonnement par le choix de la matière additionnée et par le choix du rapport de la quantité de substance sensible au rayonnement à la quantité de matière additionnée.
On peut réaliser par exemple la couche sensible au rayonne- ment en ménageant des perforations dans un corps à constante diélec- trique plus basse que celle de la substance sensible au rayonnement elle-même et en remplissant, du moins partiellement, ces perforations de substance sensible au rayonnement.
Dans une forme de réalisation particulière de l'intensifi- cateur d'images conforme à l'invention, la substance sensible au rayonnement est appliquée, sous forme d'une mince couche, sur la paroi des ouvertures ménagées dans le corps.
Etant donné qu'il est désirable qu'une partie aussi grande que possible du rayonnement à intensifier touche la substance sensible au rayonnement, on peut incorporer dans la couche sensible au rayonnement une matière qui disperse le rayonnement à intensifier On est alors certain d'un rendement de conversion très élevé et, de plus, on est moins tributaire de la direction du rayonnement incident. Lorsque la substance sensible au rayonnement se trouve, comme il a été mentionné ci-dessus, en une mince couche sur la paroi intérieure d'ouvertures ménagées dans le corps, l'espace subsistant de ces ouvertures peut être rempli de matière de dispersion. Cela
<Desc/Clms Page number 5>
est simple par exemple lorsque le corps est constitué par une plaque de verre perforée.
La matière additionnée peut également exercer-' un effet de dispersion sur le rayonnement à intensifier..
Lorsqu'on désire intensifier un rayonnement qui n'est pas bien absorbé par la substance sensible au rayonnement, on peut incorporer dans la couche sensible au rayonnement une matière luminescente qui absorbe convenablement le rayonnement à intensifier et qui le convertit en un rayonnement qui,lui, est bien absorbé par la substance sensible au rayonnement. Cette substance peut par exemple Drendre la place d.es substances de dispersion de rayonnement .Mentionnées précédemment.
La description du dessin annexé donné à titre d'exemple non-limitatif,.fera bien comprendre comment l'invention peut être réalisée, les particularités oui ressortent tant du texte que du dessin faisant, bien entendu, partie de l'invention.
La fig. 1 est une coupe d'un intensificateur de rayonnement dans lequel la substance sensible au rayonnement est concentrée dans des corps en forme de rubans.
La fige 2 est une coupe d'un intensificateur d'images à substance solide, dans lequel la couche sensible au rayonnement comporte des cylindres massifs oblongs de substance sensible @u ray onne..lent.
La fig. 3 est une vue en plan d'une partie d'un intensifi- cateur d'images tel que représenté sur la fig. 2.
La fig. 4 est une coupe d'un intensificateur d'images à substance solide, dans lequel la couche sensible au rayonnement est appliquée sous forme d'une mince couche sur la paroi d'ouvertures ménagées dans un support.
La fig. 5 représente en coupe un intensificateur d'images à substance solide utilisant une matière de dispersion.
La fig. 6 est une vue en plan d'une part Le de l'intensifl- cateur d'images représenté sur la fig. 5.
La fig. 7 est une coupe d'un intensificateur d'images -
<Desc/Clms Page number 6>
approprié' à l'intensification de rayons X.
Pour la clarté du dessin, certaines parties des figures. sont tracées à une échelle exagérée.
Sur la fig.l.un support en verre 1 est recouvert d'une électrode' 2 qui est perméable au rayonnement émis par la couche éfectroluminescente 3 et qui est constituée,. par exemple, par- de l'oxyde d'étain. Sur la couche électroluminescente 3 se trouve.la couche sensible au rayonnement qui est constituée par des bandelet- tes. 4 d'une substance sensible au rayonnement, par exemple du sulfura. d-e cadmium, séparées par une substance à plus basse constante diélectrique, par exemple du polystyrène. Sur le côté supérieur de la couche sensible au rayonnement se trouve une électrode 5 qui est perméable au rayonnement à intensifier, par exemple de l'aluminium, éventuellement sous forme de grille.
Aux électrodes 2 et 5 est connectée une source de tension alternative 6. Le fonctionnement, de ,cet intensificateur peut être succinctement décrit de la manière suivante.
La couche électroluminescente 3 se trouve dans le champ alternatif entre les électrodes 2 et 5. Etant donné qu'entre l'élee- trode 5 et la couche électroluminescente 3 se trouve la couche sen- sible au rayonnement 4, la tension entre les électrodes 2 et 5 est répartie sur la couche sensible au rayonnement et sur la couche 3 dans le rapport des impédances de ces couches. L'impédance de la couche 3 ne varie pas, mais celle de la couche 4 est tributaire de la conduction qui, à son tour, dépend de l'intensité du rayonnement absorbé dans les bandelettes 4. A mesure que l'impédance de la couche sensible est plus élevée, la partie de la tension appliquée à la couche électroluminescente 3 devient plus petite.
On a constaté que par la concentration de la substance sensible .au rayonnement dans les bandelettes 4 placées de champ, le coefficient d'intensifi- cation est plus grand que lorsque la même quantité de substance sensible au rayonnement est appliquée, en une couche homogène conti- nue, entre l'électrode 5 et la couche électroluminescente 3,
<Desc/Clms Page number 7>
lorsque la tension de fonctionnement est choisie de façon que, dans les deux cas à l'état éclairé, la tension sur la couche électrolu- minescente reste la même* On a évidemment admis que, dans les deux cas, pratiquement tout le rayonnement est absorbé.
La fig. 2 représente une forme de réalisation dans.laquelle la substance sensible au rayonnement est répartie d'une autre manière Cette figure est la coupe transversale d'un intensificateur d'images à substance solide constitué par un support en verre 7 recouvert d'une électrode 8, par exemple de l'oxyde d'étain conducteur, et par une couche électroluminescente 9, par exemple du sulfure de zinc activé à l'aide de cuivre. Sur cettecouche est appliqué un corps de verre 10 muni 'd'un grand nombre de! trous 11. Ces trous sont rem- plis de matière sensible au rayonnement, par exemple de sulfure de cadmium. Sur le corps 10 est appliquée une électrode 12 qui est perméable au rayonnement à intensifier.
Tout comme dans la forme de réalisation représentée sur la fig. 1, les couches 8 et 12 sont connectées à une source de tension alternative 13. Le nombre de trous et leur grandeur sont choisis de façon que la constante diélectrique moyenne de la couche combinée 10-11 soit plus petite que la moitié de la constante diélectrique de la matière qui est logée dans les trous 11.
La fig. 3 est une vue en plan d'un élément tel que repré- senté sur la fig.2; on constate que les trous 11 sont répartis irrégulièrement sur toute la surface du corps 10. On sait qu'un corps de verre comportant un tel grand nombre de trous peut se réaliser par voie photochimique
Etant donné que l'air à également une constante diélectri- que notablement plus basse que la constante diélectrique de la plupart des matières sensibles au rayonnement, il est possible de disposer la substance sensible au rayonnement entre l'électrode et la couche électroluminescente sans l'intervention d'une autre substa ce solide. On obtient alors en quelque sorte une structure spongieu- se.
En pratique, la fabrication d'une telle couche n'est évidemment
<Desc/Clms Page number 8>
pas très simple, mais, à l'aide de matière sensible au rayonnement présentant la forme d'aiguilles, on est parvenu à réaliser un intensificateur d'images dans lequel les aiguilles sont toutes disposées parallèlement entre la couche électroluminescente et l'électrode.
La fig. 4 est une coupe d'un intensificateur d'images à substance solide ressemblant à celui représenté sur les figs. 2 et 3. La seule différence est que la substance sensible au rayonnement ne remplit pas entièrement les trous 14 du corps de verre 15, mais qu'elle est appliquée sous forme de revêtement 16 sur le côté inté- rieur de ces trous. Il est évident que, dans cette forme de réalisa- tion, une partie du rayonnement ne parviendrait pas sur la substance sensible au rayonnement, lorsque l'irradiation s'effectue perpendi- culairement à la surface de l'électrode 17. Il est donc désirable que, avec cet intensificateur, l'incidence du rayonnement s'effectue sous un certain angle, comme il est indiqué par les flèches 18.
Dans certains cas, cela peut constituer un inconvénient car l'intensifi- cation devient alors tributaire de l'angle d'incidence. Les autres parties de cet intensificateur sont : un porteur de verre 19 et une mince couche conductrice 20, perméable au rayonnement émis par la couche électroluminescente 21.
Voici.les dimensions des diverses parties de cet intensi- ficateur d'images:
Le support en verre 19 a une épaisseur de 2 mm et la couche d'oxyde d'étain y appliquée 20, une épaisseur maximum de 1/u.
La couche 21 a une épaisseur de 40/u. La couche sensible au rayonne- ment 15 a une épaisseur de 2 mm et le diamètre des trous ménagés dans le verre est de 0,3 mm. La distance d'axe en axe des trous est de 0,5 mm. La couche sensible au rayonnement 16, obtenue'par dépôt par vaporisation, a une épaisseur de 10 /u. L'électrode 17 est constituée par une grille d'aluminium de 1 /u d'épaisseur appliquée par vapori- sation, qui coïncide avec le gabarit des trous. Cet intensificateur permet d'intensifier un rayonnement de longueur d'onde comprise
<Desc/Clms Page number 9>
entre 3000 et 20.000 , ainsi que les rayons cathodiques.
Dans le cas d'une tension d'alimentation de 5kY et d'une fréquence de 2000 Hz, l'intensification est d'au moins 103fois pour la lumière visible, avec un rapport de contrastes maximum de 25 dB.
Lorsque la même quantité de substance sensible au rayonne- ment est appliquée sous forme d'une couche homogène, on obtient un intensificateur qui, pour une même tension aux bornes de la couche électroluminescente, a une intensification qui, pour la lumière visible, dépasse à peine 1 fois et pour des images infrarouges, à rapport de contrastes de l'image de sortie inférieur à 20 dB, est au maximum de 50 fois.
Pour réduire les variations en fonction de la direction propres à l'intensificateur représente sur la fig. 4, on peut recourir à une forme de construction telle que représentée sur la fig.5. Cette figure est à nouveau une coupe et, comme on le constate, la constitution de l'ntensificateur est, pour ainsi dire,.entière- ment la même que celle de l'intensificateur représenté sur la fig.4.
La seule différence est que les trous 22 dans le corps indiqué par 23 sont remplis d'une substance, par exemple de l'oxyde de magnésium dans du verre synthétique, du verre opalin;, qui disperse le rayonne- ment incident vers tous les côtés, come il est indiqué par des flèches. Ce rayonnement dispersé parvient sur la substance sensible au rayonnement 24
La fig. 6 est une vue d'une partie des éléments représen- tés sur les figs. 4 et 5, les électrodes supérieures (17 sur la fig. 4 et 25 sur la fig. 5) étant supposées enlevées.
Dans l'intensificateur d'images représenté sur la fig. 5, on peut remplir ]es trous,au lieu d'une,substance dispersant le rayonnement, d'rne substance qui convertit le rayonnement incident en un autre rayonnement qui est alors absorbé par la substance sensible au rayonnement 24. On procédera de cette manière, lorsque la substance sensible au rayonnement 24 n'absorbe pas convenablement
<Desc/Clms Page number 10>
le rayonnement à intensifier. Cette forme de réalisation sera utilises en particulier pour l'intensification d'images de-rayons X.
.On peut alors remplir les trous 22, par exemple, de tungstate de calcium ou de sulfure de zinc activé à l'aide d'argent.
La fig. 7 représente une variante de cette forme de réali- sation. Le support en verre 25 y représenté comporte une couche d'oxyde d'étain conducteur 26 et une couche électroluminescente 27.
Cette couche 27 est recouverte d'une couche 28 essentiellement constituée par du tungstate de calcium, comportant un grand nombre de petits trous qui sont remplis d'une substance sensible au rayonne- ment 29, par exemple du sulfure de cadmium. Sur cette couche est appliquée une seconde électrode 30, qui est perméable au rayonnement que le tungstate de calcium convertit en un rayonnement pouvant être absorbé par les éléments 29.