Tube à décharge électronique et utilisation de ce tube La présente invention a pour objet un tube à dé charge électronique pour intensifier une image, des tiné notamment à intensifier une image électronique à faible contraste, et une utilisation de ce tube. Un tel tube est d'une application générale chaque fois qu'on cherche à intensifier une image, par exemple l'image électronique produite par un microscope élec tronique, ce dernier donnant en général des images à très faible contraste.
Dans l'intensification des images à faible contraste, il est important d'assurer une atténuation et une ré fraction minimums de la lumière. Pour cela, on a uti lisé comme tube d'intensification d'images un tube de caméra, par exemple du type orthicon ou vidicon, qui est combiné avec un dispositif, par exemple un mi croscope électronique, produisant l'image électroni que à intensifier, dans une même enveloppe vidée d'air dont le vide est commun au tube et au dispositif, de manière que la paroi extrême normalement prévue de la section image du tube soit éliminée. Cette cons truction est très peu satisfaisante dans de nombreux cas,
par exemple celui d'un microscope électronique, où il est nécessaire de rétablir une pression de temps en temps afin d'effectuer les réglages nécessaires, ces rétablissements pouvant entraîner une contamination de la matière photosensible du tube. On a donc cher ché à obtenir un tube d'intensification d'images tel que la surface de phosphore puisse être remplacée ou modifiée à volonté sans difficulté, permettant d'effec tuer les opérations normales de manière entièrement satisfaisante sans qu'il soit nécessaire de rétablir une pression dans l'espace où la matière photosensible est disposée, et présentant un haut rendement.
Le tube faisant l'objet :de la présente invention est caractérisé en ce qu'il comprend une pièce à fibres optiques constituant une partie de l'enveloppe du tube et comportant sur sa face externe une couche de phos phore destinée à recevoir l'image électronique à inten sifier, et sur sa face interne une surface photosensible disposée et agencée de façon à recevoir la lumière de la couche de phosphore.
Le tube peut être du type orthicon et la surface photosensible peut être une photocathode, ou le tube peut être du type vidicon et la surface photosensible à une couche photoconductrice.
Le tube peut être destiné à produire une repré sentation extérieure d'une image optique incidente sur sa surface photosensible, et comprendre une sur face photosensible sur la face interne de la pièce à fibres optiques qui forme une partie de l'enveloppe et comprend, sur sa face externe, une couche de phos phore agencée pour recevoir @l'image électronique à intensifier.
La pièce à fibres optiques peut être une plaque à fibres optiques fermant une partie de la paroi extrême de l'enveloppe du tube.
Un avantage important de ce tube vient de ce que la couche de phosphore est externe par rapport à la structure du tube et par conséquent facilement acces- sible pour son remplacement ou toute modification désirée.
Un :autre avantage vient de ce que le tube est une unité comportant son propre vide permanent, tan dis qu'un dispositif produisant l'image électronique à intensifier, par exemple un microscope électronique, est totalement séparé constructivement du tube, de sorte que son vide peut être supprimé sans affecter la surface photosensible placée dans le vide interne permanent du tube.
On entend par pièce à fibres optiques un en semble d'une multitude de fibres (ou tubes) très fines, contiguës, capables de transmettre la lumière d'une de leurs extrémités à l'autre et s'étendant chacune d'une face de l'ensemble à l'autre. Chaque fibre peut être couverte avec une matière opaque. Avec un tel ensem ble, il n'y a pratiquement pas de passage de la lu mière transversalement à la longueur des fibres, et la distribution de la lumière incidente sur une face de la pièce est conservée et apparait pratiquement inchan gée sur la face opposée.
Par un choix approprié des matières constituant la couche de phosphore et la surface photosensible, en accord avec les principes connus, l'ensemble de la pièce à fibres optiques et des revêtements déposés sur ses faces opposées peut agir comme un multiplicateur d'électrons donnant une multiplication très impor tante de l'ordre de 100 à 300.
Le dessin annexé représente, à titre d'exemple, une forme d'exécution du tube objet de l'invention. La fig. 1 est une coupe schématique d'une instal lation comprenant cette forme d'exécution, et la fig. 2 est une coupe, à plus grande échelle, d'une partie représentée à la fig. 1.
Il faut noter que la fig. 2 est purement schémati que, les épaisseurs des diverses couches étant forte ment exagérées pour rendre la figure compréhensible. En fait, ces couches sont extrêmement minces.
L'installation représentée à la fig. 1 comprend un microscope électronique A, connu en soit, compor tant une enveloppe 1 dont l'espace intérieur est vidé d'air quand le microscope fonctionne et dont la pres sion peut être rétablie pour permettre l'insertion d'un échantillon 3 destiné à être examiné. L'enveloppe 1 enferme un canon à électrons 2 destiné à projeter un faisceau d'électrons à travers l'échantillon 3.
Une len tille électronique 4 agrandit le faisceau qui passe à travers l'échantillon et produit un faisceau d'électrons émergent parallèle, indiqué par les flèches, qui est coaxial avec l'enveloppe et sort par un trou 5, par exemple de 50,8 mm de diamètre, ménagé dans une base plane 6 de l'enveloppe. Le microscope est agencé de façon qu'on puisse disposer dans la trajec toire du faisceau depuis la lentille 4 soit un écran fluorescent pour permettre une vision directe de l'image, soit une plaque photographique pour per mettre de photographier l'image. Un tel dispositif est bien connu.
Pour produire une image intensifiée, on utilise en association avec le microscope un tube d'intensifica tion d'images B constituant ladite forme d'exécution. Ce tube est du type orthicon modifié, mais il pour rait être aussi du type vidicon modifié. A l'extrémité de la section image de l'enveloppe 9 du tube B est percé un trou circulaire 10. Ce trou est fermé par un disque à fibres optiques 13 portant sur sa face interne une couche photosensible 15 et sur sa face externe une couche de phosphore 14.
Avec un tube B du type orthicon, la couche photosensible 15 est une photocathode, tandis qu'avec un tube du type vi dicon, cette couche 15 serait évidemment une couche photoconductrice. Le tube B comprend un canon à électrons G, des électrodes multiplicatrices M à élec trons secondaires, des électrodes E de la section image et des bobines de focalisation C connues en elles-mêmes et représentées schématiquement.
Le disque 13 à fibres optiques forme une partie de l'enveloppe du tube B évacuée en permanence. Le dis que 13 comporte sur la couche de phosphore 14 une mince couche d'aluminium 17 transparente pour les électrons et disposée autour du bord du disque et sur une faible distance à l'intérieur sur sa face opposée. Un dépôt annulaire conducteur 18 de SnOest dis posé sur cette face opposée et s'étend sur la couche d'aluminium 17 de cette face. La couche photosensi ble 15 est déposée sur ladite face opposée du disque à fibres optiques et son bord s'étend partiellement sur le dépôt conducteur 18.
Du chlorure d'argent (non représenté) est placé entre le dépôt de SnO, et la paroi externe plane adjacente de l'enveloppe 9 du tube B pour constituer un joint capable de tenir le vide entre le disque à fibres optiques et le reste de l'enveloppe vidée d'air du tube. Dans ce joint au chlorure d'argent est noyée la partie interne striée d'un anneau d'argent 19, les stries venant en contact avec le dépôt conducteur 18 de SnO.. et constituant une connexion pour la couche photosensible 15 qui est elle-même connectée par le dépôt de SnO., à la couche d'aluminium 17.
Le tube B (fig. 1), avec son disque 13 à fibres optiques et ses couches de phosphore 14 et d'alumi nium 17 constituant une partie de son enveloppe, est juxtaposé au microscope électronique A, les trous 5 et 10 étant coaxiaux et les fibres optiques du disque 13, lequel peut présenter une épaisseur de 3 à 6 mm, étant parallèles à l'axe.
Un joint 12 de section circu laire est disposé entre la base plane 6 de l'enveloppe du microscope A et la paroi adjacente de l'enveloppe 9 du tube B, ce joint étant capable de résister à la pression atmosphérique et de maintenir le vide requis dans le microscope électronique alors que les deux unités A et B sont assemblées et que la première est évacuée pendant l'emploi. Le tube B constitue toute fois une unité pour lui-même avec sa propre enve loppe évacuée en permanence. Quand cela est néces saire pour permettre l'insertion d'un échantillon, la pression dans le microscope peut être rétablie.
En fonctionnement, une image électronique de l'échantillon 3, constituée par les rayons électroniques émergeant de la lentille 4 comme l'indiquent les flè ches, est projetée sur la couche de phosphore 14 pour produire une image lumineuse correspondante qui est transférée à travers le disque 13 à fibres optiques à la couche photosensible 15 où elle est transformée en une image électrique correspondante. Cette image est explorée par le rayon du tube B et ainsi traduite de façon connue en un train de signaux qui peut être appliqué à un tube cathodique reproducteur non re présenté, du type général d'un tube reproducteur de télévision, pour produire une image visible brillante et intensifiée.
Le tube B peut être d'un autre type qu'un tube orthicon ou vidicon. On peut utiliser des tubes de caméra, modifiés évidemment comme indiqué précé demment afin qu'une partie de l'enveloppe de leur section image soit constituée par une pièce à fibres optiques à couche de phosphore sur sa face externe et à surface :photosensible sur sa face interne. Tous ces tubes modifiés produisent, en réponse à une image optique incidente tombant sur leur surface photosensible, un train de signaux électriques de sor tie représentant ladite image optique.
Toutefois, l'em ploi de signaux de sortie électriques n'est pas néces saire, le tube pouvant être tel qu'il donne une sortie sous forme d'une image optique visible et intensifiée. Ainsi, on peut utiliser un tube du type à image di recte modifié, c'est-à-dire un tube dans lequel une image optique appliquée à .une surface photosensible est électroniquement traduite en une image optique intensifiée sur un écran fluorescent monté dans le tube, la modification du tube consistant, comme pré cédemment, à utiliser une pièce à fibres optiques com portant une couche de phosphore sur sa face externe et une couche photosensible sur sa face interne.
Le gain d'électrons qui peut être atteint avec le tube décrit est de l'ordre de 100 à 300 selon les matiè res utilisées pour former la couche de phosphore 14 et la couche photosensible 15.
Comme indiqué plus haut, le tube .décrit n'est pas limité à l'intensification d'images électroniques four nies par un microscope électronique, il peut servir à d'autres buts, par exemple à l'intensification d'images de rayons X, de particules nucléaires ou d'autres ra diations.
Electronic discharge tube and use of this tube The present invention relates to an electron discharge tube for intensifying an image, in particular for intensifying an electronic image with low contrast, and a use of this tube. Such a tube is of general application whenever an attempt is made to intensify an image, for example the electronic image produced by an electronic microscope, the latter generally giving images with very low contrast.
In enhancing low contrast images, it is important to ensure minimum attenuation and reduction of light. For this, a camera tube, for example of the orthicon or vidicon type, which is combined with a device, for example an electron microscope, producing the electronic image to be intensified, was used as image intensification tube. , in the same envelope emptied of air, the vacuum of which is common to the tube and to the device, so that the end wall normally provided for the image section of the tube is eliminated. This construction is very unsatisfactory in many cases,
for example that of an electron microscope, where it is necessary to re-establish a pressure from time to time in order to carry out the necessary adjustments, these re-establishments possibly causing contamination of the photosensitive material of the tube. It has therefore been sought to obtain an image intensifier tube such that the phosphor surface can be replaced or modified at will without difficulty, allowing normal operations to be carried out entirely satisfactorily without the need to re-establishing a pressure in the space where the photosensitive material is placed, and having a high efficiency.
The tube forming the subject of: the present invention is characterized in that it comprises an optical fiber part constituting a part of the casing of the tube and comprising on its outer face a layer of phosphorus intended to receive the image electronics to be intensified, and on its internal face a photosensitive surface arranged and arranged so as to receive the light from the phosphor layer.
The tube may be of the orthicon type and the photosensitive surface may be a photocathode, or the tube may be of the vidicon type and the photosensitive surface may be a photoconductive layer.
The tube may be intended to produce an exterior representation of an optical image incident on its photosensitive surface, and include a photosensitive surface on the inner face of the fiber optic part which forms part of the casing and comprises, on its external face, a layer of phosphorus arranged to receive @ the electronic image to be intensified.
The fiber optic part may be a fiber optic plate closing off part of the end wall of the tube casing.
An important advantage of this tube is that the phosphor layer is external to the structure of the tube and therefore easily accessible for replacement or any desired modification.
Un: Another advantage is that the tube is a unit with its own permanent vacuum, tan say that a device producing the electronic image to be intensified, for example an electron microscope, is completely constructively separated from the tube, so that its vacuum can be removed without affecting the photosensitive surface placed in the permanent internal vacuum of the tube.
By optical fiber part is meant a set of a multitude of very fine, contiguous fibers (or tubes) capable of transmitting light from one of their ends to the other and each extending from one side of the tube. the whole to the other. Each fiber can be covered with an opaque material. With such an assembly, there is practically no passage of light transversely to the length of the fibers, and the distribution of the incident light on one face of the part is preserved and appears practically unchanged on the opposite face. .
By an appropriate choice of the materials constituting the phosphor layer and the photosensitive surface, in accordance with known principles, the whole of the optical fiber part and the coatings deposited on its opposite faces can act as an electron multiplier giving a very important multiplication of the order of 100 to 300.
The appended drawing represents, by way of example, an embodiment of the tube which is the subject of the invention. Fig. 1 is a schematic sectional view of an installation comprising this embodiment, and FIG. 2 is a section, on a larger scale, of a part shown in FIG. 1.
It should be noted that fig. 2 is purely schematic, the thicknesses of the various layers being greatly exaggerated to make the figure understandable. In fact, these layers are extremely thin.
The installation shown in fig. 1 comprises an electron microscope A, known per se, comprising a casing 1 whose interior space is emptied of air when the microscope is operating and whose pressure can be restored to allow the insertion of a sample 3 intended for to be examined. The envelope 1 encloses an electron gun 2 intended to project an electron beam through the sample 3.
An electron lens 4 enlarges the beam which passes through the sample and produces a parallel emerging electron beam, indicated by the arrows, which is coaxial with the envelope and exits through a hole 5, for example of 50.8 mm in diameter, provided in a flat base 6 of the envelope. The microscope is arranged so that it is possible to place in the beam path from the lens 4 either a fluorescent screen to allow direct vision of the image, or a photographic plate to allow the image to be photographed. Such a device is well known.
To produce an intensified image, an image intensification tube B constituting said embodiment is used in association with the microscope. This tube is of the modified orthicon type, but it could also be of the modified vidicon type. At the end of the image section of the casing 9 of the tube B is drilled a circular hole 10. This hole is closed by an optical fiber disc 13 carrying on its internal face a photosensitive layer 15 and on its external face a layer. phosphorus 14.
With a tube B of the orthicon type, the photosensitive layer 15 is a photocathode, while with a tube of the vi dicon type, this layer 15 would obviously be a photoconductive layer. Tube B comprises an electron gun G, multiplier electrodes M with secondary electrons, electrodes E of the image section and focusing coils C known in themselves and shown schematically.
The optical fiber disc 13 forms a part of the casing of the tube B which is permanently evacuated. The say 13 has on the phosphor layer 14 a thin layer of aluminum 17 transparent to electrons and disposed around the edge of the disc and a small distance inside on its opposite face. An annular conductive deposit 18 of SnO is placed on this opposite face and extends over the aluminum layer 17 of this face. The photosensitive layer 15 is deposited on said opposite face of the optical fiber disc and its edge partially extends over the conductive deposit 18.
Silver chloride (not shown) is placed between the SnO deposit, and the adjacent flat outer wall of the casing 9 of tube B to form a seal capable of holding the vacuum between the fiber optic disc and the rest of the tube. the air-empty envelope of the tube. In this silver chloride seal is embedded the internal part striated with a silver ring 19, the striations coming into contact with the conductive deposit 18 of SnO 4 and constituting a connection for the photosensitive layer 15 which is itself. even connected by the deposit of SnO., to the aluminum layer 17.
Tube B (fig. 1), with its optical fiber disc 13 and its phosphor 14 and aluminum 17 layers constituting part of its envelope, is juxtaposed under the electron microscope A, holes 5 and 10 being coaxial and the optical fibers of the disc 13, which may have a thickness of 3 to 6 mm, being parallel to the axis.
A gasket 12 of circular section is arranged between the flat base 6 of the envelope of the microscope A and the adjacent wall of the envelope 9 of the tube B, this gasket being capable of withstanding atmospheric pressure and of maintaining the required vacuum. in the electron microscope while the two units A and B are assembled and the first is discharged during use. Tube B, however, constitutes a unit for itself with its own permanently evacuated envelope. When necessary to allow the insertion of a sample, the pressure in the microscope can be restored.
In operation, an electronic image of sample 3, consisting of the electron rays emerging from lens 4 as indicated by the arrows, is projected onto the phosphor layer 14 to produce a corresponding light image which is transferred through the lens. optical fiber disc 13 to the photosensitive layer 15 where it is transformed into a corresponding electrical image. This image is scanned by the beam of tube B and thus translated in a known manner into a signal train which can be applied to an unrepresented reproducing cathode ray tube, of the general type of a television reproducing tube, to produce a visible image. shiny and intensified.
Tube B may be of another type than an orthicon or vidicon tube. Camera tubes can be used, obviously modified as indicated above so that part of the envelope of their image section is formed by an optical fiber part with a phosphorus layer on its external face and with a surface: photosensitive on its surface. internal face. All of these modified tubes produce, in response to an incident optical image falling on their photosensitive surface, a train of output electrical signals representing said optical image.
However, the use of electrical output signals is not necessary, as the tube may be such as to output as a visible and intensified optical image. Thus, a tube of the modified direct image type can be used, i.e. a tube in which an optical image applied to a photosensitive surface is electronically translated into an intensified optical image on a fluorescent screen mounted in the tube. tube, the modification of the tube consisting, as before, in using an optical fiber part comprising a phosphor layer on its outer face and a photosensitive layer on its inner face.
The electron gain that can be achieved with the tube described is of the order of 100 to 300 depending on the materials used to form the phosphor layer 14 and the photosensitive layer 15.
As indicated above, the tube described is not limited to the intensification of electronic images supplied by an electron microscope, it can serve other purposes, for example the intensification of X-ray images. , nuclear particles or other radiation.