EP0053530A1 - Tube photodétecteur à multiplication d'électrons utilisable dans un lecteur vidéo couleur - Google Patents

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EP0053530A1
EP0053530A1 EP81401754A EP81401754A EP0053530A1 EP 0053530 A1 EP0053530 A1 EP 0053530A1 EP 81401754 A EP81401754 A EP 81401754A EP 81401754 A EP81401754 A EP 81401754A EP 0053530 A1 EP0053530 A1 EP 0053530A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
tube
anode
tube according
photocathode
light
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP81401754A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Jean-Claude Reymond
Michel Blamoutier
Yves René Beauvais
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Thales SA
Original Assignee
Thomson CSF SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thomson CSF SA filed Critical Thomson CSF SA
Publication of EP0053530A1 publication Critical patent/EP0053530A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/26—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output
    • H01J31/265—Image pick-up tubes having an input of visible light and electric output with light spot scanning

Definitions

  • the present invention relates to an electron multiplication photodetector tube.
  • Electron multiplier tubes are known in which the multiplication of a primary electron beam is obtained by a series of secondary electronic emissions inside a set of rectilinear channels, of very small diameter, parallel and placed in a longitudinal electric field.
  • Multiplier tubes of this kind include an insulating body pierced with very small diameter channels, coated on their internal walls with a very thin resistive layer, endowed with the property of secondary electronic emission with a coefficient greater than unity, while a potential difference, established between the ends of the coatings creates in the channels a longitudinal electric field.
  • a beam of primary electrons penetrating into the channels from various angles, gives rise to a series of secondary electronic emissions on the internal coatings so that at the exit of the channels the number of electrons is strongly increased compared to that of the primary beam.
  • Multiplier tubes of this type and their applications to devices known as "light amplifiers” or “image intensifiers” have been described in various publications, in particular in French patent 1,465,381 of March 24, 1965 relating to improvements according to which the electron multiplier body, or microchannel wafer, is produced by drilling a silicon diode polarized in the blocking direction.
  • the object of the invention is to change the function of the tube, in this case that it becomes a light detector by modifying its structure, light detection being understood as well as detection of a single luminous flux. , or a limited number luminous flux, or a relatively high number of flux corresponding to the different points of an image.
  • An object of the invention is to obtain such a photodetector tube by replacing the fluorescent screen normally placed at the rear of the microchannel plate by an anode forming a solid diode polarized in the blocking direction.
  • the anode consists of one or more elements according to the intended use, in particular, a mosaic of elements allows the detection of a video image.
  • the detector tube is produced with an anode composed of four detector quadrants, this configuration being advantageously usable in video image video player devices (slides, films, etc.) using an analyzer tube with mobile spot called “flying spot” and where we must extract the three channels by trichromatic optical separation followed by photodetection and multiplication of electrons.
  • the electron multiplier tube comprises, in a known manner and placed in an enclosure 1 under vacuum, a photocathode 2 followed by a body or wafer 3 pierced with channels, then a third electrode 4.
  • a high voltage generator represented by a DC voltage source 5 and a resistive divider 6, develops the various voltages supply to produce at the terminals of the electrodes of the tube to establish between the elements 2, 3 and 4, the potential differences desired to ensure operation, these voltages Ul, U2, U3, which can be from a few hundred to a few thousand volts .
  • the ends of the channels facing the photocathode are brought to a higher potential than the photocathode and the opposite ends to a lower potential than the electrode 4.
  • the electrode 4 is a planar anode constituted by a solid diode polarized in the blocking direction by a continuous polarization source 7 annex, this anode itself being produced in the form of one or more distinct elements.
  • a single detector element is considered for simplification.
  • the anode is advantageously made with a P-type silicon substrate in which a fine N-type diffusion has been carried out, so as to obtain a PN junction reverse biased by the source 7.
  • the PN junction is preferable to the NP junction for questions of speed and quantum efficiency.
  • the junction can also include a Schottky barrier.
  • the detected video signal SV is recovered on the corresponding electrode at the terminals of a load resistor 8.
  • the tube To process a light image the tube must, in a conventional manner, be associated with a receiving optic 9 whose function is to produce, by focusing or otherwise, the light image in the plane of the photocathode.
  • the optics can consist of a dioptric or catadioptric objective, possibly followed by a window in optical fibers. To process a single luminous flux, or a limited number of distinct incident fluxes, the optics 9 is not necessary.
  • the electrons emitted reach the anode 4.
  • These electrons are accelerated by the voltage U3 of high value, for example 5 KV, so as to present a significant kinetic energy, in this case 5 KeV.
  • the anode 4 By striking the anode 4, they create electron-hole pairs which are separated by the field prevailing in the space charge of the P-N junction, and a detected current IS can thus flow in the external circuit.
  • an energy of the order of 3.5 eV per incident electron is required.
  • the energy of an electron can be of the order of 5 KeV, which means that the current gain can be of the order of 1,400.
  • a gain of 1000 can be obtained.
  • the creation of the pairs takes place at a depth of penetration into the silicon of the order of 1 ⁇ m and the created pairs can be separated by the junction close to the receiving surface with a yield close to unity.
  • the gain G 2 thus obtained by the detection 4 is added to the electronic gain G l of the microchannels 3, so that the current IS which leaves the device is equal to G l x G 2 times the value IO of the electron current which attacks the microchannels.
  • the total gain of the tube can, in the aforementioned concept, be between 1.5 10 5 and 3 10 5 , these values being indicated without limitation.
  • the tube is preferably arranged, upstream of the electron multiplier according to the assembly of FIG. 2 or 3.
  • This arrangement is known in light image intensifier tubes incorporating a photocathode 11 arranged on an input window 12 in optical fibers to convert the input light image into an electronic image and a focusing anode 13 in the form of a cone acting as an electrostatic lens; a correcting electrode 14 can also be placed between the conical anode 13 and the multiplier wafer 3, in order to improve the linearity and the geometry of the image.
  • the tube can be used to amplify separately and in parallel several optical signals incident simultaneously on photocathode 11.
  • Figure 3 shows the path of two separate beams F1, F2, but is not limiting.
  • the electrons emitted by photocathode 11 because of the light flux F1 strike the region A of the microchannel plate; similarly the distinct flow F2 reaches the distinct region B of the wafer.
  • These two electron flows are amplified separately in the microchannel amplifier and it suffices to have two anodes 4-1 and 4-2 to obtain the currents IS1 and IS2 corresponding respectively to the amplified optical input signals F1 and F2.
  • the anode 4 will consist of a detector mosaic, each element of which corresponds to a point of the electronic image and therefore to an elementary flux located at the level of the input. of the tube.
  • a mosaic of P nxm elements distributed in n rows and m columns, we thus treat P incident elementary fluxes leading to the photocathode 11 at the conjugate locations of P detector elements.
  • CCD charge coupled device
  • the planar anode 4 can be sensitized by residual light radiation which would have passed through the electrodes upstream.
  • a very thin, opaque screen is interposed on the electronic path.
  • This screen can be produced in the form of a deposit 15 on one of the lateral faces of the multiplier wafer, it being understood that it covers the entire face in question.
  • the screen 15 may consist of a very thin layer of silica (SI0 2 ) or of alumina (AI 0) or of any other light metal oxide.
  • the screen 15 retains the ions which are torn from the microchannel electrode 3 and which would otherwise be transported on the photocathode, thus preserving the technical characteristics of the tube.
  • One of the possible applications of the tube according to the invention relates to the detection of signals from the trichrome analysis of a color image carried by a film.
  • Fig. 4 shows a color image video player corresponding to such an application and using a mobile spot analyzer tube, commonly called a flying-spot, to scan the film. It comprises the flying-spot tube 20, with its scanning circuits 21, a lens 22 which forms the image of the front face of the tube on the film 23 to be analyzed, a condenser 24 which makes the emerging beam practically parallel and a separator three-color optics 25.
  • the separator consists of prisms comprising dichroic or interference mirrors 26, 27 and reflecting mirrors 28, 29 to select the three beams each carrying information contained respectively in the blue, red and green spectral bands. These three beams emerge in parallel and reach a microchannel tube according to FIG. 3 and the detector anode of which consists of four detector quadrants as shown in more detail in FIG. 5 with a special prism separator assembly enabling the beams to be located in three of the quadrants.
  • the separator assembly comprises, along the axis Zl of the condenser 24, an assembly of three prisms 31, 32 and 33.
  • the prism 31 receives the light flux of axis Zl on an inlet face and has a downstream face in contact with a corresponding face of the prism 32 to form, by an appropriate optical treatment, the first dichroic mirror 26.
  • This mirror reflects one of the spectral bands to be filtered, for example red R, in a vertical direction to reach on a reflecting face of a fourth prism 34; this reflecting face corresponds to the mirror 28.
  • the prism 32 has a second contact face this time with the prism 33 to form the second dichroic mirror 27 and reflect the blue spectral band B in a horizontal direction and therefore perpendicular to the previous one, so to be able to dispose laterally a fifth prism 35 which includes the reflecting face 29.
  • the exit faces of the prisms 33, 34 and 35 are coplanar respectively delivering the green light flows V, red R and blue B, along parallel axes. These fluxes are received by the optical fiber entry window of the tube 1 and, taking into account the inversion produced by the electrostatic lens, the corresponding detection is carried out respectively if the qudrants 4-1, 4-2 and 4 -3 of the anode, conjugates of the exit faces of the prisms 34, 33 and 35.
  • the video signals delivered by the detector quadrants are then further amplified in circuits 40-1, 40-2 and 40-3 which deliver the three standard chromatic components R, G, B.
  • the fourth quadrant of the anode is used as follows: one or more optical fibers, such as 36 and 37, have one end disposed upstream of the film, preferably near the image forming object 22. These fibers 36 and 37 thus collect a light energy proportional to that emitted by the spot of the tube 20. The exit ends of the fibers illuminate through the tube 1 the fourth detector quadrant 4-4 which is followed by a similar amplifier 40-4 to those 40-1 to 40-3 of the other routes. The output of this amplifier is applied simultaneously to three analog divider circuits 41-1 to 41-3 interposed respectively on the three channels R, G and B.
  • the terminal signals are given by the ratios:
  • the photodetector and electron multiplier tube with microchannels described above admits several variants conforming to the characteristics set out and which fall within the scope of the present invention.
  • the tube may or may not be equipped with an optical objective (9, Fig.l), may or may not include an electronic optic (Fig. 1 or 2) and in the absence of this the photocathode 2 will be located very close to the microchannel wafer 3.
  • the number and the shape of the detector elements constituting the anode 4 are determined according to the envisaged application, detector with four quadrants as we have seen or any other form, strip for example.

Landscapes

  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Abstract

ube permettant la détection de lumière.
Il comporte, une photocathode (2) suivie d'un corps multiplicateur (3) percé de microcanaux, puis d'une anode détectrice (4). L'anode comporte un ou plusieurs éléments selon le nombre de flux à détecter, une mosaïque d'éléments pour détecter une image vidéo. Chaque élément constitue une diode à silicum polarisée dans le sens bloquant par une source annexe (7).
L'invention s'applique notamment aux lecteurs vidéo d'images en couleur, entre autre aux indicateurs cartographiques de bord.

Description

  • La présente invention a trait à un tube photodétecteur à multiplication d'électrons.
  • On connaît des tubes multiplicateurs d'électrons dans lesquels la multiplication d'un faisceau d'électrons primaires s'obtient par une suite d'émissions électroniques secondaires à l'intérieur d'un ensemble de canaux rectilignes, de très faible diamètre, parallèles et placés dans un champ électrique longitudinal.
  • Les tubes multiplicateurs de ce genre comprennent un corps isolant, percé de canaux de très faible diamètre, revêtus sur leurs parois internes d'une très mince couche résistive, douée de la propriété d'émission électronique secondaire avec un coefficient supérieur à l'unité, tandis qu'une différence de potentiel, établie entre les extrémités des revêtements crée dans les canaux un champ électrique longitudinal. Avec cette disposition, un faisceau d'électrons primaires, pénétrant dans les canaux sous des angles divers, donne lieu à une suite d'émissions électroniques secondaires sur les revêtements internes de sorte qu'à la sortie des canaux le nombre d'électrons est fortement accru par rapport à celui du faisceau primaire.
  • Les tubes multiplicateurs de ce type et leurs applications aux dispositifs dits "amplificateurs de lumière" ou "intensificateurs d'images" ont été décrits dans diverses publications, notamment dans le brevet français 1 465 381 du 24 mars 1965 relatif à des perfectionnements suivant lesquels le corps multiplicateur d'électrons, ou galette à microcanaux, est produit par perçage d'une diode à silicium polarisée dans le sens bloquant.
  • L'invention a pour but de changer la fonction du tube, en l'occurence qu'il devienne un détecteur de lumière par modification de sa structure, la détection de lumière s'entendant aussi bien en tant que détection d'un unique flux lumineux, ou d'un nombre limité de flux lumineux, ou encore d'un nombre relativement élevé de flux correspondant aux différents points d'une image.
  • Un objet de l'invention est d'obtenir un tel tube photodétecteur en remplaçant l'écran fluorescent normalement placé à l'arrière de la galette à microcanaux par une anode formant une diode solide polariseée dans le sens bloquant. L'anode est constituée par un ou plusieurs éléments selon l'utilisation envisagée, en particulier, une mosaïque d'éléments permet la détection d'une image vidéo.
  • Suivant un autre objet de l'invention le tube détecteur est réalisé avec une anode composée de quatre quadrants détecteurs, cette configuration étant avantageusement utilisable dans des dispositifs lecteurs vidéo d'images couleurs (diapositives, films, etc...) utilisant un tube analyseur à spot mobile dit "flying spot" et où l'on doit extraire les trois voies par séparation optique trichrome suivie de photodétection et multiplication d'électrons.
  • Les particularités de la présente invention apparaîtront dans la description qui suit donnée à titre d'exemple non limitatif à l'aide des figures annexées qui représentent :
    • - Fig. 1, un schéma d'un tube détecteur à microcanaux conforme à l'invention ;
    • - Fig. 2, un mode de réalisation d'un tube selon la Fig. 1 ;
    • - Fig. 3, une réalisation selon la Fig. 2 où l'anode comporte plusieurs éléments ;
    • - Fig. 4, un schéma d'une utilisation d'un tube selon l'invention dans un lecteur vidéo d'images couleurs à tube flying spot ; et
    • - Fig. 5, une représentation partielle du montage lecteur de la Fig. 4, relative à la séparation optique trichrome et au tube détecteur conforme à l'invention.
  • En se reportant à la Fig. 1, le tube multiplicateur d'électrons comporte, de manière connue et placés dans une enceinte 1 sous vide, une photocathode 2 suivi d'un corps ou galette 3 percé de canaux, puis une troisième électrode 4. Extérieurement à l'enceinte, un générateur haute tension représenté par une source de tension continue 5 et un diviseur résistif 6, élabore les diverses tensions d'alimentation à produire aux bornes des électrodes du tube pour établir entre les éléments 2, 3 et 4, les différences de potentiels désirées pour assurer le fonctionnement, ces tensions Ul, U2, U3, pouvant être de quelques centaines à quelques milliers de volts. Les extrémités des canaux en regard de la photocathode sont portées à un potentiel plus élevé que la photocathode et les extrémités opposées, à un potentiel plus bas que l'électrode 4.
  • Conformément à l'invention l'électrode 4 est une anode plane constituée par une diode solide polarisée dans le sens bloquant par une source continue de polarisation 7 annexe, cette anode étant elle-même réalisée sous forme d'un ou plusieurs éléments distincts. Dans la version représentée, un seul élément détecteur est considéré à titre de simplification. L'anode est avantageusement réalisée avec un substrat de silicium de type P dans lequel une diffusion fine de type N a été effectuée, de manière à obtenir une jonction P-N polarisée en inverse par la source 7. La jonction P-N est préférable à la jonction N-P pour des questions de rapidité et de rendement quantique. La jonction peut également comporter une barrière Schottky. Le signal vidéo détecté SV est récupéré sur l'électrode correspondante aux bornes d'une résistance de charge 8.
  • Pour traiter une image lumineuse le tube doit, de manière conventionnelle, être associé à une optique réceptrice 9 dont la fonction est de produire, par focalisation ou autre, l'image lumineuse dans le plan de la photocathode. L'optique peut consister en un objectif dioptrique ou catadioptrique, éventuellement suivi d'une fenêtre en fibres optiques. Pour traiter un seul flux lumineux, ou un nombre limité de flux incidents distincts, l'optique 9 n'est pas nécessaire.
  • Lorsqu'une image lumineuse (ou un flux) est projetée sur la photocathode 2, celle-ci émet des électrons qui pénètrent dans les canaux de la galette 3. Ce faisceau d'électrons primaires provoque sur les parois des canaux des émissions d'électrons secondaires qui à leur tour frappent ces parois, et ainsi de suite. Comme le coefficient d'émission est supérieur à l'unité, les électrons se trouvent multipliés à la sortie des canaux et produisent sur l'anode 4 une image électronique intensifiée par rapport à l'image (ou au flux) initiale correspondant au faisceau d'électrons primaires.
  • Après amplification par la galette 3, les électrons émis parviennent sur l'anode 4. Ces électrons sont accelérés par la tension U3 de valeur élevée, par exemple 5 KV, de manière à présenter une énergie cinétique importante, dans ce cas de 5 KeV. En frappant l'anode 4, ils créent des paires électron-trou qui sont séparées par le champ qui règne dans la charge d'espace de la jonction P-N, et un courant détecté IS peut ainsi circuler dans le circuit extérieur. Pour créer une paire électron-trou par bombardement électronique dans le silicium, il faut une énergie de l'ordre de 3,5 eV par électron incident. Dans le cas présent, l'énergie d'un électron peut être de l'ordre de 5 KeV, ce qui fait que le gain en courant peut être de l'ordre de 1 400. En tenant compte toutefois d'une couche sans charge, dite morte, un gain de 1 000 peut être obtenu. La création des paires se fait à une profondeur de pénétration dans le silicium de l'ordre de 1 um et les paires crées peuvent être séparées par la jonction proche de la surface réceptrice avec un rendement voisin de l'unité.
  • Le gain G2 ainsi procuré par la détection 4 s'ajoute au gain électronique Gl des microcanaux 3, de sorte que le courant IS qui sort du dispositif est égal à Gl x G2 fois la valeur IO du courant d'électrons qui attaque les microcanaux. En tenant compte du rendement faible de la photocathode, le gain total du tube peut, dans le concept précité, se situer entre 1,5 105, et 3 105, ces valeurs étant indiquées à titre non limitatif.
  • Pour la détection de plusieurs flux lumineux parvenant à l'entrée, ainsi que pour la détection d'image le tube est de préférence aménagé, en amont du multiplicateur d'électrons selon le montage de la Fig. 2 ou 3. Ce montage est connu dans les tubes intensificateurs d'image lumineuse incorporant une photocathode 11 disposée sur une fenêtre d'entrée 12 en fibres optiques pour convertir l'image lumineuse d'entrée en une image électronique et une anode de focalisation 13 en forme de cône jouant le rôle d'une lentille électrostatique ; une électrode correctrice 14 peut également être disposée entre l'anode conique 13 et la galette multiplicatrice 3, afin d'améliorer la linéarité et la géométrie de l'image. Comme la lentille électrostatique conjugue au sens optique la photocathode 11 et la face d'entrée des microcanaux 3, on peut utiliser le tube pour amplifier séparément et en parallèle plusieurs signaux optiques incidents simultanément sur la photocathode 11. La figure 3 montre le cheminement de deux faisceaux distincts F1, F2, mais n'est pas limitative. Les électrons émis par la photocathode 11 à cause du flux lumineux F1 viennent frapper la région A de la galette à microcanaux ; de même le flux distinct F2 parvient à la région distincte B de la galette. Ces deux flux d'électrons sont amplifiés séparément dans l'amplificateur à microcanaux et il suffit de disposer de deux anodes 4-1 et 4-2 pour obtenir les courants IS1 et IS2 correspondant respectivement aux signaux optiques d'entrée F1 et F2 amplifiés.
  • Dans le cas d'une image optique projetée sur la photocathode 11, l'anode 4 sera constituée par une mosaïque détectrice dont chaque élément correspond à un point de l'image électronique et par conséquent à un flux élémentaire localisé au niveau de l'entrée du tube. Avec une mosique de P = nxm éléments répartis en n lignes et m colonnes, on traite ainsi P flux élémentaires incidents aboutissant sur la photocathode 11 aux emplacements conjugués de P éléments détecteurs. On pourra utiliser par exemple une mosaïque en dispositif à transfert de charge, ou CCD (charge coupled device).
  • Etant donné la propriété photodétectrice présentée par les diodes solides non isolées de la lumière, l'anode plane 4 peut être sensibilisée par un rayonnement lumineux résiduel qui aurait traversé les électrodes en amont. Pour éliminer et se protéger du rayonnement lumineux parasite, un écran très mince, opaque, est interposé sur la trajet électronique. Cet écran peut être réalisé sous forme d'un dépôt 15 sur une des faces latérales de la galette multiplicatrice, étant entendu qu'il recouvre la totalité de la face en question. L'écran 15 peut consister en une très fine couche de silice (SI02) ou d'alumine (AI 0 ) ou de tout autre oxyde de métal léger. Outre la propriété d'être à la fois opaque pour un flux de photons et transparent pour un courant d'électrons, l'écran 15 retient les ions qui sont arrachés de l'électrode à microcanaux 3 et qui sinon seraient transportés sur la photocathode, préservant ainsi les caractéristiques techniques du tube.
  • Une des applications possibles du tube selon l'invention concerne la détection de signaux provenant de l'analyse trichrome d'une image couleur portée par un film.
  • La fig. 4 représente un lecteur vidéo d'images en couleur correspondant à une telle application et utilisant un tube analyseur à spot mobile, communément appelé flying-spot, pour balayer le film. Il comporte le tube flying-spot 20, avec ses circuits de balayage 21, un objectif 22 qui forme l'image de la face avant du tube sur le film 23 à analyser, un condenseur 24 qui rend le faisceau émergeant pratiquement parallèle et un séparaeur optique trichrome 25. Le séparateur est constitué de prismes comportant des miroirs dichroïques ou interférentiels 26, 27 et des miroirs réfléchissants 28, 29 pour sélectionner les trois faisceaux porteurs chacun respectivement des informations contenues dans les bandes spectrales bleue, rouge et verte. Ces trois faisceaux émergent parallèlement et parviennent à un tube à microcanaux selon la Fig. 3 et dont l'anode détectrice est constituée de quatre quadrants détecteurs comme représenté plus en détail sur la Fig. 5 avec un montage séparateur à prismes particulier permettant de localiser les faisceaux selon trois des quadrants.
  • Le montage séparateur comporte, selon l'axe Zl du condenseur 24, un assemblage de trois prismes 31, 32 et 33. Le prisme 31 reçoit le flux lumineux d'axe Zl sur une face d'entrée et comporte une face en aval en contact avec une face correspondante du prisme 32 pour former par un traitement optique approprié le premier miroir dichroïque 26. Ce miroir réfléchit une des bandes spectrales à filtrer par exemple le rouge R, selon une direction verticale pour aboutir sur une face réfléchissante d'un quatrième prisme 34 ; cette face réfléchissante correspond au miroir 28. Le prisme 32 comporte une deuxième face de contact cette fois avec le prisme 33 pour former le deuxième miroir dichroîque 27 et réfléchir la bande spectrale bleue B selon une direction horizontale et donc perpendiculaire à la précédente, en sorte de pouvoir disposer latéralement un cinquième prisme 35 qui comporte la face réfléchissante 29. Les faces de sortie des prismes 33, 34 et 35 sont coplanaires délivrant respectivement les flux luminaux vert V, rouge R et bleu B, selon des axes parallèles. Ces flux sont reçus par la fenêtre d'entrée en fibre optique du tube 1 et, en tenant compte de l'inversion produite par la lentille électrostatique, la détection correspondante s'effectue respectivement si les qudrants 4-1, 4-2 et 4-3 de l'anode, conjugués des faces de sortie des prismes 34, 33 et 35.
  • Les signaux vidéo délivrés par les quadrants détecteurs sont ensuite encore amplifiés dans des circuits 40-1, 40-2 et 40-3 qui délivrent les trois composantes chromatiques normalisées R,V,B.
  • Le quatrième quadrant de l'anode est utilisé de la manière suivante : une ou plusieurs fibres optiques, telles 36 et 37, ont une extrémité disposée en amont du film, de préférence à proximité de l'objetif 22 de formation d'image. Ces fibres 36 et 37 collectent ainsi une énergie lumineuse proportionnelle à celle émise par le spot du tube 20. Les extrémités de sortie des fibres illuminent à travers le tube 1 le quatrième quadrant détecteur 4-4 qui est suivi par un amplificateur 40-4 semblable à ceux 40-1 à 40-3 des autres voies. La sortie de cet amplificateur est appliquée simultanément à trois circuits diviseurs analogiques 41-1 à 41-3 interposés respectivement sur les trois voies R,V et B.
  • En désignant par SR, SV et SB, les courants respectifs des voies R,V et B, et par S0 le courant de référence issu du quatrième quadrant, les signaux terminaux sont donnés par les rapports :
    • SR' = SR/SO , SV' = SV/SO , SB' = SB/SO
  • les valeurs obtenues étant ainsi indépendantes des fluctuations de la luminosité du tube d'analyse 20 et du gain total du tube 1.
  • Le lecteur vidéo qui vient d'être décrit présente de nombreux avantages par rapport aux solutions à photomultiplicateurs :
    • - toute la partie détectrice 1 est en circuit solide ;
    • - le dispositif ne possède pas la sensibilité microphonique des photomultiplicateurs ;
    • - il n'y a qu'une seule alimentation THT pour l'ensemble des détecteurs ; cette amélioration est importante parce que dans un photomultiplicateur le gain varie proportionnellement à Vn, où V est la valeur de la THT et n le nombre de dynodes amplificatrices. Il en résulte la nécessité d'une parfaite stabilisation des THT. Dans le lecteur proposé, le gain des trois canaux de couleur est le même, puisque l'amplificateur 1 est commun aux trois voies. La couleur du point analysé ne dépendant que du rapport des trois composantes RVB entre elles, une variation de la THT, même importante, n'affecte pas la chrominance du point ;
    • - les quatre chaines d'amplification 41-1 à 41-4 sont identiques et délivrent des signaux vidéo normalisés dont on a enlevé le bruit dû à la fluctuation d'émission du luminophore du tube d'analyse (non homogénéité de la couche ; variation de THT, etc...).
  • D'autres avantages résultent par ailleurs des réductions de volume et de poids de cet appareil lecteur vidéo grâce au tube détecteur à microcanaux lorsque l'utilisation exige des caractéristiques correspondantes (compacité élevée, faible poids). Ceci est le cas pour les indicateurs cartographiques permettant de visualiser une carte géographique à bord de véhicule, en particulier à bord d'avion, la carte correspondant à la région survolée.
  • Le tube photodétecteur et multiplicateur d'électrons à microcanaux décrit précédemment admet plusieurs variantes conformes aux caractéristiques exposées et qui entrent dans le cadre de la présente invention. Comme il a déjà été mentionné le tube peut être équipé ou non d'un objectif optique (9, Fig.l), comporter ou non une optique électronique (Fig. 1 ou 2) et en l'absence de celle-ci la photocathode 2 sera située très proche de la galette à microcanaux 3. Le nombre et la forme des éléments détecteurs constituant l'anode 4, sont déterminés en fonction de l'application envisagée, détecteur à quatre quadrants comme on l'a vu ou tout autre forme, bande par exemple.

Claims (10)

1. Tube photodétecteur à multiplication d'électrons comportant dans une enceinte sous vide (1), une photocathode (2) émettrice d'un faisceau d'électrons primaires sur réception d'un rayonnement lumineux, une galette à microcanaux (3) pour multiplier ledit faisceau par une suite d'émissions électroniques secondaires à l'intérieur des canaux rectilignes, parallèles et placés dans un champ électrique longitudinal, un générateur haute tension (5-6) pour produire les tensions d'alimentations des électrodes respectives du tube, le tube étant caractérisé en ce que l'électrode en aval de la galette à microcanaux (3) est une anode (4) formée d'au moins un élément et constituant une diode solide polarisée dans le sens bloquant par une source de tension annexe (7).
2. Tube selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'anode est formée d'une pluralité d'éléments pour détecter une pluralité de flux lumineux distincts reçus à l'entrée du tube sur la photocathode.
3. Tube selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte un montage connu en soi formant lentille électrostatique en amont de la galette à microcanaux, ce montage groupant une anode conique (13) précédée par la photocathode (11) déposée sur une fenêtre d'entrée en fibre optique (12) et éventuellement suivie d'une électrode (14) correctrice de linéarité.
4. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un écran (15) opaque à la lumière, transparent aux électrons, et qui est interposé sur le trajet électronique parvenant à l'anode.
5. Tube selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'écran est un dépôt en oxyde de métal léger, silice, alumine ou autre effectué sur une face de la galette à microcanaux.
6. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une optique réceptrice (9) pour focaliser une image à l'entrée du tube et que l'anode est une mosaïque détectrice.
7. Tube selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'anode et un détecteur à quatre quadrants (4-1 à 4-4).
8. Utilisation d'un tube selon la revendication 7 dans un lecteur vidéo d'images couleur comportant un lecteur de film (24) à tube flying-spot (20), un séparateur optique trichrome (25) et des moyens de photodétection et d'amplification, caractérisé en ce que lesdits moyens sont constitués par ledit tube à quatre quadrants détecteurs suivis d'amplificateurs vidéo identiques (40-1 à 40-4), le séparateur trichrome étant constitué par un montage à prismes (31 à 35) comportant deux miroirs dichroïques (26-27) et deux miroirs reflé- chissants (28-29) pour produire la séparation des voies rouge (R) verte (V) et bleue (B) selon des faces de sortie correspondant à trois des quadrants.
9. Utilisation d'un tube selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il comporte en outre au moins un conducteur optique à fibre (36, 37) pour prélever une fraction de l'énergie lumineuse émise par le spot du tube flying-spot, ledit conducteur étant positionné par une extrémité en amont du film et couplé par son autre extrémité avec le tube multiplicateur d'électrons à microcanaux pour coopéer avec le quatrième quadrant détecteur (4-4), le signal (SO) correspondant détecté étant appliqué après amplification respectivement à trois circuits diviseurs analogiques (41-1 à 41-3) interposés sur les voies (R, V, B) de détection en aval des amplificateurs.
10. Utilisation d'un tube selon la revendication 7 ou 8 pour réaliser un indicateur cartographique de bord.
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