BE853123A - Detecteur de radiations a jointion thermoelectrique - Google Patents

Description

  Détecteur - radiations à jonction thermoélectrique. 

  
La présente invention concerne un détecteur

  
de radiations à jonction thermoélectrique.

  
Le détecteur classique à effet thermoélectrique comprend une double jonction thermoélectrique connectée dans une boucle de mesure comme montré à la figure 1. Une jonction I sert de jonction de mesure, la seconde II sert de jonction de référence. Dans ce dispositif, les circuits électrique et thermique sont pratiquement les mêmes. Une grande partie de l'énergie thermique irradiant la jonction de mesure s'écoule vers la jonction de référence. Si pour les métaux les conductivités thermique et électrique sont liées entre elles, il n'en est pas de même pour les semi-conducteurs,

  
ce qui affecte le rendement du détecteur.

  
L'invention a peur objet un détecteur à jonction thermoélectrique qui ne présente pas les inconvénients des détecteurs connus et qui est isolé thermiquement du milieu environnant et du circuit de mesure.

  
Le détecteur de radiations suivant l'invention se caractérise en ce qu'il comprend deux électrodes s'étendant parallèlement aux éléments de la jonction et séparés de ceux-ci par un matériau non conducteur de l'électricité, un moyen pour faire varier la capacité électrique entre les électrodes et les éléments formant la jonction thermoélectrique, et un dispositif de mesure connecté entre les deux électrodes afin

  
de mesurer le signal électrique produit par la variation de ladite capacité lorsque les éléments de la jonction thermoélectrique sont irradiés par un faisceau de radiations.

  
Des exemple? de mode de réalisation vont être décrits ci-après en se référant aux dessins joints

  
sur lesquels :
- la figure 1 illustre schématiquement un détecteur classique ;
- les figures 2 à 4 représentent schématiquement trois modes de réalisation suivant l'invention.

  
Un premier mode de réalisation est illustré à la figure 2. La jonction thermoélectrique est formée par deux éléments 1 et 2 en matériaux électroconducteurs ou semi-conducteurs essentiellement différents, par exemple un semiconducteur du type 2 et un semiconducteur du type n montés sur un support isolant 5 transparent aux radiations à détecter. En regard des éléments 1

  
et 2 sont disposées deux électrodes 3 et 4 en matériau électroconducteur. Les électrodes 3 et 4 sont connectées aux bornes de sortie A et B auxquelles doit être connecté un instrument de mesure de la tension électrique. Ces électrodes sont couplées à un moyen propre à imprimer à ces électrodes des vibrations d'amplitude constante. Dans le mode de réalisation illustré, ce moyen consiste en un dispositif piézoélectrique

  
excité par une tension alternative. Les électrodes 3

  
et 4 sont montées sur un bloc isolant 7 qui lui-même repose sur un support 8 en matériau électroconducteur. Ce support 8 sert d'électrode et se trouve placé sur une face d'un bloc 9 en matériau piézoélectrique. L'autre face de celui-ci porte une seconde électrode

  
10. Les électrodes 8 et 10 sont reliées aux bornes

  
de la source de tension d'excitation.V.

  
La jonction thermoélectrique présente un potentiel de contact qui dépend des matériaux utilisés. Lorsque les électrodes 3 et 4 vibrent, les capacités qu'elles forment avec les éléments 1 et 2 varient et les tensions électriques apparaissant aux sorties A et B varient également, donnant naissance à un courant alternatif dans le circuit de mesure. Si la température de la jonction 1-2 varie sous l'effet d'une irradiation, le signal alternatif de sortie varie également.

  
Une tension de polarisation peut être appliquée afin d'annuler le signal de sortie à une température

  
de référence donnée.

  
Il est possible de ne provoquer le déplacement

  
que d'une des électrodes par rapport à la jonction 1-2 pour produire une différence de potentiel à l'entrée

  
du circuit de mesure.

  
Si les radiations incidentes sont modulées ou si elles varient à une fréquence suffisamment rapide,

  
les électrodes 3 et 4 peuvent être maintenues stationnaires, la tension entre les éléments 1 et 2 variant également dans ce cas.

  
Une autre variante est illustrée schématiquement par le mode de réalisation de la figure 3. Les éléments 1 et 2 formant la jonction thermoélectrique sont placés  <EMI ID=1.1> 

  
3 et 4 sont placées sur la face opposée de ce support 

  
6. Sur les deux autres faces de celui-ci sont placées  des électrodes 11 et 12 entre lesquelles est appliquée 

  
une tension d'excitation VD ( par exemple une tension 

  
en dents de scie). Cette tension fait varier la 

  
constante diélectrique du support 6, provoquant 1'  apparition d'une tension alternative entre les bornes

  
de sortie A et B auxquelles est connecté le circuit de mesure. Une variation de la température de la jonction 

  
sous l'effet de radiations incidentes Io produit une  variation du signal alternatif de sortie. 

  
La tension d'exciation VD peut évidemment être  remplacée par un champ magnétique, un faisceau de radiations ou tout autre moyen d'excitation approprié. 

  
Un autre mode de réalisation est illustré à la figure 4. Ce mode de réalisation peut servir de cible  dans un tube images par exemple. Sur un support isolant 
13 transparent aux radiations à détecter mais ayant 

  
une résistance thermique très élevée sont formées un  ensemble de pastilles 14 et sur ces pastilles sont  déposées à leur tour des pastilles 15 qui forment des jonctions thermoélectriques avec les pastilles 14 sousjacentes.

  
Lorsque la surface du support isolant 13 est 

  
illuminée par un faisceau de radiations Io, il s'éta- 

  
 <EMI ID=2.1> 

  
températures correspondant à la distribution d'illu-  mination, ce qui produit une distribution de tensions électriques qui peut être lue par un faisceau de balayage. Ce faisceau peut être utilisé pour rétablir les tensions des pastilles 14 afin de corriger le glissement de tension en dirigeant le faisceau vers les parties saillantes de ces pastilles.

  
Les pastilles 14 peuvent avoir une épaisseur plus petite que le parcours libre moyen des porteurs de charges et plus grande que la distance d'absorption pour les radiations incidentes. Par distance d'absorption on entend la distance sur laquelle une partie appréciable des radiations incidentes est absorbée.

  
 <EMI ID=3.1> 

  
être entraînés à travers la surface de séparation entre les pastilles 14 et 15 par les photons incidents. Le détecteur est considéré alors comme travaillant

  
au moins partiellement comme un détecteur quantique

  
et ayant une vitesse de réponse élevée.

  
Dans une variante du mode de réalisation de la figure 4, les pastilles 14 peuvent être reliées à la masse par un trajet de fuite afin d'empêcher les glissements de tension. Ce trajet de fuite peut être réalisé par des languettes en matière ayant une résistance thermique élevée et une résistance électrique relativement élevée. 

REVENDICATIONS

  
1. Détecteur de radiations comportant une jonction thermoélectrique entre deux éléments en matériaux semi-conducteurs, caractérisé en ce qu'il comprend deux électrodes s'étendant parallèlement aux éléments de

  
la jonction et séparées de ceux-ci par un matériau

  
non conducteur de l'électricité, un moyen pour faire varier la capacité électrique entre les électrodes d'une part et les éléments formant la jonction thermoélectrique d'autre part, et un dispositif de mesure connecté entre les deux électrodes afin de mesurer le signal électrique produit par la variation de ladite capacité lorsque les éléments de la jonction thermoélectrique sont irradiés par un faisceau de radiations.

Claims (1)

1. 2. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen pour faire varier la capacité consite en un dispositif pour imprimer des vibrations à au moins une des électrodes en sorte de faire varier la distance séparant cette électrode des éléments de la jonction thermoélectrique.

   3. Détecteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les éléments de la jonction thermoélectrique d'une part et lesdites électrodes d'autre part sont déposées sur deux premières faces opposées d'un support isolant, et en ce qu'il comprend en outre deux autres électrodes déposées sur deux secondes faces opposées dudit support isolant et un moyen pour appliquer entre ces deux dernières électrodes un signal d'excitation variant à fréquence élevée afin de faire varier la constante diélectrique du support isolant.

   4. Détecteur de radiations pour former une cible dans un tube image, caractérisé en ce qu'il comprend

   un support isolant transparent aux radiations à détecter

   et ayant une résistance thermique élevée, un premier ensemble de pastilles en un premier matériau électroconducteur ou semiconducteur déposées sur une première face du support isolant, et un second ensemble de pastilles

   en un second matériau conducteur de l'électricité ou semiconducteur déposées sur la surface des pastilles du premier ensemble et formant avec celles-ci des jonctions thermoélectriques, la seconde face du support isolant servant à être illuminée par un faisceau de radiations incidentes.

   5. Détecteur selon la revendication 4, caractérisé <EMI ID=4.1>

   épaisseur plus petite que le parcours libre moyen des porteurs de charges et plus grande que la distance d' absorption pour les radiations incidentes.

   6. Détecteur selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce que les pastilles du premier ensemble sont reliées à la masse par un trajet de fuite.