WO1998043275A1 - Diode a vide a densite de courant de saturation elevee et temps de reponse rapide pour la detection de rayonnements electromagnetiques - Google Patents

Diode a vide a densite de courant de saturation elevee et temps de reponse rapide pour la detection de rayonnements electromagnetiques Download PDF

Info

Publication number
WO1998043275A1
WO1998043275A1 PCT/FR1998/000564 FR9800564W WO9843275A1 WO 1998043275 A1 WO1998043275 A1 WO 1998043275A1 FR 9800564 W FR9800564 W FR 9800564W WO 9843275 A1 WO9843275 A1 WO 9843275A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
coaxial cable
diode
photocathode
grid
current density
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.)
Ceased
Application number
PCT/FR1998/000564
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Luc Bourgade
Dominique Gontier
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.)
Commissariat à l'Énergie Atomique et Aux Énergies Alternatives
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
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 Commissariat a lEnergie Atomique CEA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Priority to EP98917194A priority Critical patent/EP0968518B1/fr
Priority to DE69828494T priority patent/DE69828494D1/de
Priority to US09/381,271 priority patent/US6337537B1/en
Publication of WO1998043275A1 publication Critical patent/WO1998043275A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J40/00—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas
    • H01J40/16—Photoelectric discharge tubes not involving the ionisation of a gas having photo- emissive cathode, e.g. alkaline photoelectric cell

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum diode with high saturation current density and fast response time for the detection of electromagnetic radiation.
  • the invention can be used in a broadband spectrometer, which is used to measure the spectrum of X-radiation emitted by a plasma generated by means of a laser.
  • temporal response which is worth approximately 150 ps.
  • the coaxial cable mentioned above has a diameter of a few millimeters.
  • a vacuum diode whose electrodes have small dimensions.
  • Known vacuum diodes have electrodes, namely a photocathode and a grid, which are planar, parallel and placed facing one another.
  • the surface of the electrodes to be considered is perfectly defined, which simplifies the calculation of the absolute response of these diodes but also fixes the maximum current which can be supplied by them.
  • V represents the voltage between the electrodes of the vacuum diode, expressed in V
  • d represents the distance between these electrodes, expressed in cm.
  • the voltage and the distance between the electrodes are fixed by physical considerations of voltage withstand, due to the dielectric strength of a coaxial cable of the kind mentioned above, and of vacuum level for the distance between the electrodes .
  • the voltage is of the order of 1500 V and the distance between the electrodes is of the order of 1 mm, which leads to a limiting current density of the order of 13 A / cm 2 .
  • this leads to a maximum current of 0.13 A or alternatively, with a coaxial cable of SMA 50 ⁇ type, to a maximum voltage signal of 6.5 V.
  • the maximum useful current should be limited to a measurement, to one tenth of this value or 0.65 V.
  • This last value is notably low, which inevitably results in a drop in the measurement dynamics (in this case of the order of 10) because the minimum measurable sensitivity, taking into account the noise of the measurement, is of the order of 50 mV with a fast oscilloscope, for example of the IN 7000 type.
  • the present invention aims to solve the above problems and to provide a vacuum diode with high saturation current density and fast response time for the detection of electromagnetic radiation.
  • the subject of the present invention is a vacuum diode for the detection of electromagnetic radiation, this diode comprising:
  • this diode being characterized in that the grid has the shape of a cylinder and surrounds the photocathode, the latter extending along the axis of the cylinder, in that the photocathode comprises a part of the inner conductor of a coaxial cable, the outer conductor and the electrically insulating material of this cable coaxial being eliminated opposite this part, and in that the grid is electrically connected to the outer conductor of this coaxial cable, the inner and outer conductors being coaxial.
  • said part is one end of the inner conductor of the coaxial cable.
  • the internal radius of the grid can be approximately equal to the internal radius of the external conductor of the coaxial cable.
  • the internal radius of the grid can be chosen so that the impedance of the diode, when placed in a vacuum, is equal to the characteristic impedance of the coaxial cable.
  • the coaxial structure of the vacuum diode object of the present invention allows it to have better performance, as regards the maximum current density, than the known vacuum diodes.
  • the core (inner conductor) of a coaxial cable is used directly as a photocathode and there is, at the periphery of this coaxial cable, the grid intended to collect the electrons which are generated at the core of the coaxial cable, by interaction with radiation.
  • the application of formula (b) to the present invention leads to very high values with regard to the current density per unit surface, the surface considered being that of the photocathode, that is to say of a part of the core of a coaxial cable in the preferred embodiment.
  • the limit current density is more than 30 A / cm 2 , ie the limit current density of a diode with a flat structure. For even smaller cables, this density increases considerably.
  • a cable of 3.58 mm in diameter leads to a charge current density of 50 A / cm 2 and this reaches, for a cable of 1.19 mm in diameter, a value of the order of 200 A / cm 2 .
  • a diode according to the invention makes it possible to "convey" an almost constant current, whatever the diameter of the coaxial cable used, and leads to less limitations, as regards the current density, than the vacuum diodes classics with flat electrodes.
  • the vacuum diode according to the invention which is schematically shown in perspective in the single appended figure, is intended to detect electromagnetic radiation 2 which is for example X radiation.
  • This diode according to the invention comprises: a photocathode 4 which is intended to receive the radiation 2, and
  • the grid 6 surrounds the photocathode 4 and has the shape of a cylinder whose axis has the reference X in the figure.
  • the photocathode 4 also has the shape of a cylinder whose axis is also the X axis as seen in the figure.
  • the diode is formed at one end 7 of a coaxial cable 8, for example of the SMA type.
  • This cable comprises an inner conductor 10 of cylindrical shape and an outer conductor 12 also of cylindrical shape, the conductors 10 and 12 being coaxial.
  • the space between the conductors 10 and 12 is filled with a dielectric material 14.
  • the coaxial cable also includes a protective sheath which is not shown in the figure.
  • the photocathode 4 is formed by a part of the inner conductor 10 which projects beyond the end 7 of the coaxial cable.
  • the grid 6 is a thin metal blade, pierced with a large number of openings 16. This initially rectangular blade has been curved to have the shape of a cylinder whose height is equal to the height of the photocathode 4 and whose inner radius is roughly equal to the radius inside of the outside conductor 12 of the coaxial cable 8.
  • the base of the grid 6 is electrically connected to this outer conductor 12.
  • the height of the grid 6 (height of the photocathode 4) is denoted h
  • the radius of the photocathode 4 is denoted r
  • the inner radius and the outer radius of the outer conductor 12 of the coaxial cable 8 are respectively denoted RI and R2.
  • a suitable measuring device 20 is connected to the inner conductor 10 and an outer conductor 12 of the coaxial cable 8, at the end 22 thereof, opposite to the one where the diode is located.
  • the measuring device 20 is intended to establish an appropriate electrical voltage between these external and internal conductors, and therefore between the photocathode 4 and grid 6 of the diode, and to measure the current supplied by grid 6 when the diode is placed in a vacuum (very low pressure, of the order of 10 ⁇ 5 Pa to 13 ⁇ 3 Pa depending on the experiments to be carried out ) and that the radiation 2 that one wants to study is sent to the diode.
  • the internal radius of the grid can be greater than the external radius of the external conductor 12 of the coaxial cable 8 and it is then necessary to provide an adaptation part (not shown) allowing the establishment of a connection. between the grid 6 and the external conductor 12.
  • Di represents the internal diameter of this external conductor
  • d represents the diameter of the internal conductor of the coaxial cables
  • Vm represents the maximum bias voltage of the coaxial cables
  • S represents the surface of the part of the coaxial cables which forms the photocathode
  • J 2 represents the maximum current per unit of length obtained using the simulation
  • ji represents the maximum current density per unit of area, obtained using the formula (b)
  • j 2 represents the current density maximum per unit area, obtained using simulation.
  • the diodes according to the invention have a low capacity per unit of length (less than 0.1 pF / cm), which leads to RC response time constants of less than ten picoseconds and therefore time resolutions in accordance with the measurement needs.
  • diodes according to the invention can be used in fields of current densities and temporal responses which are inaccessible with known vacuum diodes.
  • the present invention is capable of very numerous applications in particular in the field of laser metrology.

Landscapes

  • Measurement Of Radiation (AREA)

Abstract

Cette diode comprend une grille (6) en forme de cylindre et une photocathode (4) qui s'étend suivant l'axe (X) du cylindre. La photocathode comprend une partie du conducteur intérieur d'un câble coaxial (8), le conducteur extérieur et le matériau électriquement isolant de ce câble coaxial étant éliminés en regard de cette partie, et la grille est électriquement reliée au conducteur extérieur de ce câble coaxial, les conducteurs intérieur et extérieur étant coaxiaux. Application à la détection de rayonnements visibles, infrarouges, ultraviolets et X.

Description

DIODE A VIDE A DENSITE DE COURANT DE SATURATION ELEVEE
ET TEMPS DE REPONSE RAPIDE POUR LA DETECTION DE
RAYONNEMENT_fELECTROMAGNETIQUES
DESCRIPTION
Domaine technique
La présente invention concerne une diode à vide à densité de courant de saturation élevée et temps de réponse rapide pour la détection de rayonnements électromagnétiques .
Elle trouve notamment des applications dans le domaine de la détection de rayonnements infrarouges, visibles, ultraviolets et X.
En particulier, l'invention est utilisable dans un spectromètre à large bande, qui est utilisé pour mesurer le spectre d'un rayonnement X émis par un plasma engendré au moyen d'un laser.
Il s'agit d'améliorer les résolutions temporelle et spectrale d'un tel spectromètre et aussi de diminuer son encombrement .
Il est donc souhaitable de disposer d'un détecteur de rayonnement X capable d'accepter un flux important de ce rayonnement tout en ayant une bonne réponse temporelle .
Etat de la technique antérieure
On est amené à rechercher un détecteur de rayonnements qui permette : - d'une part de disposer du courant de saturation le plus élevé possible, pour pouvoir accepter un flux de photons important, et de placer ce détecteur le plus près possible du plasma émissif afin de réduire par là-même 1 ' encombrement du spectromètre,
- d'autre part, d'obtenir une meilleure réponse temporelle que celle des détecteurs (diodes à vide) habituellement utilisés dans un tel spectromètre, réponse temporelle qui vaut environ 150 ps .
Les détecteurs utilisant des photoconducteurs ont en principe de telles propriétés mais leur étalonnage, en termes de fiabilité et de stabilité, est plus délicat à obtenir que celui des diodes à vide classiques .
C'est pourquoi, dans la présente invention, on préfère utiliser une photocathode soumise à une irradiation X, photocathode dont le rendement X est bien connu de manière quantitative et stable au cours du temps .
De plus, depuis plusieurs années, la gamme des câbles coaxiaux utilisables dans des expériences de création de plasmas par irradiation laser s'est considérablement élargie.
La bande passante de ces câbles coaxiaux est ainsi passée de quelques gigahertz à quelques dizaines de gigahertz et leur temps de réponse est passé d'une centaine de picosecondes à une dizaine de picosecondes. Pour la mesure du spectre du rayonnement X émis par un plasma engendré au moyen d'un laser, on peut utiliser un câble coaxial de type SMA 50 Ω dont la bande passante est satisfaisante (elle vaut une dizaine de gigahertz) .
Cependant, il convient de lui associer une diode à vide pour détection de rayonnements X, dont la configuration soit la mieux adaptée possible.
Or, le câble coaxial mentionné ci-dessus a un diamètre de quelques millimètres.
On est ainsi conduit à rechercher une diode à vide dont les électrodes ont de faibles dimensions. Les diodes à vide connues ont des électrodes, à savoir une photocathode et une grille ("grid"), qui sont planes, parallèles et placées en regard l'une de 1 ' autre .
Dans ces conditions, la surface des électrodes à considérer est parfaitement définie, ce qui simplifie le calcul de la réponse absolue de ces diodes mais fixe aussi le courant maximal qui peut être fourni par elles .
Pour une telle diode à vide, la densité de courant de saturation par effet de charge d'espace est donnée par la formule classique de Child :
(a) J = 2,34 x ÎO^V1'5 d"2.
Dans cette formule :
• J représente cette densité de courant par unité de surface, exprimée en A/cm2,
• V représente la tension entre les électrodes de la diode à vide, exprimée en V, et • d représente la distance entre ces électrodes, exprimée en cm. A ce sujet, on peut par exemple consulter le document suivant :
(1) Physical Review, vol.5, n°5, 1911, p. 492.
Cette formule (a) conduit très rapidement à une limitation en courant importante, si l'on essaie de diminuer la surface de la diode à vide.
La tension et la distance entre les électrodes sont fixées par des considérations physiques de tenue en tension, due à la rigidité diélectrique d'un câble coaxial du genre de celui qui est mentionné plus haut, et de niveau de vide pour la distance entre les électrodes .
Dans les conditions habituelles de vide pour les expériences mentionnées plus haut et de tenue en tension statique des câbles coaxiaux S A, la tension est de l'ordre de 1500 V et la distance entre les électrodes est de l'ordre de 1 mm, ce qui conduit à une densité de courant limite de l'ordre de 13 A/cm2. Pour une surface de diode de 1 mm2, ceci conduit à un courant maximal de 0,13 A ou bien, avec un câble coaxial de type SMA 50 Ω, à un signal maximal de tension de 6,5 V.
De plus, pour des raisons de fiabilité de la mesure en termes de linéarité de la réponse de la diode à vide (réponse en tension et réponse en temps), il convient de limiter le courant maximal utile à une mesure, au dixième de cette valeur soit 0,65 V.
Cette dernière valeur est notablement faible, ce qui se traduit inéluctablement par une baisse de la dynamique de mesure (dans ce cas de l'ordre de 10) car la sensibilité minimale mesurable, compte tenu du bruit de la mesure, est de l'ordre de 50 mV avec un oscilloscope rapide par exemple de type IN 7000.
L'obligation de limiter le courant maximal, pour une mesure, au dixième du courant de saturation conduit à rechercher une augmentation de ce dernier pour améliorer les domaines d'utilisation des diodes à vide pour rayonnements X en termes de linéarité dans le domaine temporel et de niveau de tension.
Exposé de 1 ' invention
La présente invention a pour but de résoudre les problèmes précédents et de proposer une diode à vide à densité de courant de saturation élevée et à temps de réponse rapide pour la détection de rayonnements électromagnétiques .
Plus précisément, la présente invention a pour objet une diode à vide pour la détection d'un rayonnement électromagnétique, cette diode comprenant :
- une photocathode destinée à recevoir le rayonnement, et
- une grille placée en regard de la photocathode, espacée de celle-ci et destinée à collecter les électrons émis par la photocathode lorsque celle-ci reçoit le rayonnement, cette diode étant caractérisée en ce que la grille a la forme d'un cylindre et entoure la photocathode, cette dernière s ' étendant suivant l'axe du cylindre, en ce que la photocathode comprend une partie du conducteur intérieur d'un câble coaxial, le conducteur extérieur et le matériau électriquement isolant de ce câble coaxial étant éliminés en regard de cette partie, et en ce que la grille est électriquement reliée au conducteur extérieur de ce câble coaxial, les conducteurs intérieur et extérieur étant coaxiaux. De préférence, ladite partie est une extrémité du conducteur intérieur du câble coaxial .
Le rayon intérieur de la grille peut être environ égal au rayon intérieur du conducteur extérieur du câble coaxial. Le rayon intérieur de la grille peut être choisi de façon que l'impédance de la diode, lorsqu'elle est placée dans le vide, soit égale à l'impédance caractéristique du câble coaxial.
Ceci permet d'améliorer la résolution temporelle de la diode.
La structure coaxiale de la diode à vide objet de la présente invention lui permet d'avoir de meilleures performances, en ce qui concerne la densité de courant maximale, que les diodes à vide connues. On utilise de préférence directement l'âme (conducteur intérieur) d'un câble coaxial comme photocathode et l'on dispose, à la périphérie de ce câble coaxial, la grille destinée à collecter les électrons qui sont engendrés au niveau de l'âme du câble coaxial, par interaction avec le rayonnement.
Le calcul de la densité de courant de saturation par effet de charge d'espace, dans le cas d'une émission thermoélectronique, pour une anode en forme de cylindre et une cathode chauffée, disposée suivant l'axe de ce cylindre conduit à la formule suivante :
(b) J = 14,65 x 10~6 β~2 V1'5 r"1. Dans cette formule (b) :
• J représente cette densité de courant par unité de longueur de cathode (cette longueur étant exprimée en cm) , J étant exprimé en A/cm, • V représente la tension entre 1 ' anode et la cathode (exprimée en V) ,
• r représente le rayon du cylindre de l'anode (exprimé en cm) , et
• β"2 est un terme correctif (sans dimension) qui tend vers 1 lorsque le rapport du rayon de la cathode
(supposée cylindrique) au rayon de l'anode tend vers 0.
A ce sujet, on se reportera aux documents suivants :
(2) Physical Review, séries II, vol. 2, 1913, p. 450
(3) Physical Review, séries II, vol. 21, n°4, 1923, p. 419.
Comme on pourra le constater à la lecture du tableau qui se trouve à la fin de la présente description, l'application de la formule (b) à la présente invention conduit à des valeurs très élevées en ce qui concerne la densité de courant par unité de surface, la surface considérée étant celle de la photocathode, c'est-à-dire d'une partie de l'âme d'un câble coaxial dans le mode de réalisation préféré. Ainsi, pour un câble coaxial SMA de 6,35 mm de diamètre, polarisé à 3000 V, la densité de courant limite est de plus de 30 A/cm2, soit la densité de courant limite d'une diode à structure plane. Pour des câbles encore plus petits, cette densité augmente considérablement.
Ainsi, un câble de 3,58 mm de diamètre conduit à une densité de courant de charges de 50 A/cm2 et celle- ci atteint, pour un câble de 1,19 mm de diamètre, une valeur de l'ordre de 200 A/cm2.
Ainsi, une diode conforme à l'invention permet de "véhiculer" un courant quasiment constant, quel que soit le diamètre du câble coaxial utilisé, et conduit à moins de limitations, en ce qui concerne la densité de courant, que les diodes à vide classiques dont les électrodes sont planes.
Brève description du dessin
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description d'un exemple de réalisation donné ci-après, à titre purement indicatif et nullement limitatif, en faisant référence à la figure unique annexée qui est une vue schématique en perspective d'un mode de réalisation particulier de la diode à vide objet de la présente invention.
Exposé détaillé d'un mode de réalisation particulier
La diode à vide conforme à l'invention, qui est schématiquement représentée en perspective sur la figure unique annexée, est destinée à détecter un rayonnement électromagnétique 2 qui est par exemple un rayonnement X.
Cette diode conforme à l'invention comprend : - une photocathode 4 qui est destinée à recevoir le rayonnement 2, et
- une grille 6 qui est placée en regard de la photocathode 4 et espacée de cette photocathode et qui est destinée à collecter
- .les électrons émis par cette photocathode 4 lorsque celle-ci reçoit le rayonnement.
Conformément à la présente invention, la grille 6 entoure la photocathode 4 et a la forme d'un cylindre dont l'axe a la référence X sur la figure.
La photocathode 4 a également la forme d'un cylindre dont l'axe est également l'axe X comme on le voit sur la figure.
Dans l'exemple représenté, la diode est formée à une extrémité 7 d'un câble coaxial 8 par exemple de type SMA.
Ce câble comprend un conducteur intérieur 10 de forme cylindrique et un conducteur extérieur 12 également de forme cylindrique, les conducteurs 10 et 12 étant coaxiaux.
De plus, l'espace compris entre les conducteurs 10 et 12 est rempli d'un matériau diélectrique 14.
Le câble coaxial comprend également une gaine protectrice qui n'est pas représentée sur la figure. Comme on le voit sur celle-ci, la photocathode 4 est constituée par une partie du conducteur intérieur 10 qui dépasse à l'extrémité 7 du câble coaxial.
La grille 6 est une lame métallique de faible épaisseur, percée d'un grand nombre d'ouvertures 16. Cette lame de forme initiale rectangulaire a été recourbée pour avoir la forme d'un cylindre dont la hauteur est égale à la hauteur de la photocathode 4 et dont le rayon intérieur est à peu près égal au rayon intérieur du conducteur extérieur 12 du câble coaxial 8.
La base de la grille 6 est électriquement reliée à ce conducteur extérieur 12. Sur la figure, la hauteur de la grille 6 (hauteur de la photocathode 4) est notée h, le rayon de la photocathode 4 est noté r tandis que le rayon intérieur et le rayon extérieur du conducteur extérieur 12 du câble coaxial 8 sont respectivement notés RI et R2. Pour former la diode conforme à l'invention qui est schématiquement représentée sur la figure annexée, on commence par enlever la gaine protectrice du câble coaxial 8, à l'extrémité 7 de celui-ci, sur une hauteur suffisante légèrement supérieure à h. Puis on enlève le conducteur extérieur 12 ainsi que le diélectrique 14 de ce câble coaxial 8 sur cette hauteur h, ce qui laisse apparaître une partie de l'âme du câble coaxial, cette partie étant destinée à constituer la photocathode 4. Ensuite, on découpe la grille en forme de lame rectangulaire à laquelle on donne la forme d'un cylindre de dimensions appropriées et l'on fixe la base de ce cylindre au conducteur extérieur 12, au niveau de l'extrémité 7, par exemple par soudage. Pour utiliser la diode conforme à l'invention schématiquement représentée sur la figure annexée, on connecte un appareil de mesure approprié 20 au conducteur intérieur 10 et un conducteur extérieur 12 du câble coaxial 8, à l'extrémité 22 de celui-ci, opposée à celle où se trouve la diode.
L'appareil de mesure 20 est destiné à établir une tension électrique appropriée entre ces conducteurs extérieur et intérieur, et donc entre la photocathode 4 et la grille 6 de la diode, et à mesurer le courant fourni par la grille 6 lorsque la diode est placée dans le vide (très basse pression, de l'ordre de 10~5 Pa à 13~3 Pa suivant les expériences à réaliser) et que le rayonnement 2 que 1 ' on veut étudier est envoyé vers la diode .
Pour améliorer la résolution temporelle de la diode, on peut utiliser une grille de rayon intérieur approprié au milieu compris entre la grille et la photocathode (c'est-à-dire le vide) pour que l'impédance de la diode soit égale à l'impédance caractéristique du câble coaxial 8.
Dans ce cas, le rayon intérieur de la grille peut être supérieur au rayon extérieur du conducteur extérieur 12 du câble coaxial 8 et l'on est alors amené à prévoir une pièce d'adaptation (non représentée) permettant l'établissement d'une liaison électrique entre la grille 6 et le conducteur extérieur 12.
On a cherché à vérifier la possibilité de passage d'un courant important et quasiment indépendant des dimensions de la diode conforme à l'invention.
Pour ce faire, on a effectué une simulation du fonctionnement de cette diode en prenant en compte les effets de charge d'espace en géométrie cylindrique. Les résultats sont indiqués sur le tableau qui se trouve à la fin de la présente description, pour quatre types de câbles coaxiaux qui sont disponibles dans le standard SMA hyperfréquence à 18 GHz ou 20 GHz.
Les résultats relatifs à ces quatre câbles coaxiaux sont respectivement donnés dans les quatre colonnes du tableau. Dans celui-ci, D2 représente le diamètre extérieur du conducteur extérieur de ces câbles coaxiaux,
Di représente le diamètre intérieur de ce conducteur extérieur, d représente le diamètre du conducteur intérieur des câbles coaxiaux,
Vm représente la tension maximale de polarisation des câbles coaxiaux,
S représente la surface de la partie des câbles coaxiaux qui forme la photocathode,
Ji représente le courant maximal par unité de longueur, obtenu à l'aide de la formule (b) ,
J2 représente le courant maximal par unité de longueur obtenu à l'aide de la simulation, ji représente la densité de courant maximale par unité de surface, obtenue à l'aide de la formule (b) et j2 représente la densité de courant maximale par unité de surface, obtenue à l'aide la simulation.
On a également indiqué dans ce tableau, la valeur du paramètre β2 pour les câbles coaxiaux considérés.
Les diodes conformes à l'invention, à structure coaxiale, présentent une faible capacité par unité de longueur (inférieure à 0,1 pF/cm) , ce qui conduit à des constantes de temps de réponse RC inférieures à une dizaine de picosecondes et donc à des résolutions temporelles conformes aux besoins des mesures.
Ces diodes conformes à l'invention sont utilisables dans des domaines de densités de courant et de réponses temporelles qui sont inaccessibles avec les diodes à vide connues.
De plus, elles sont utilisables avec un grand nombre de rayonnements électromagnétiques allant du domaine infrarouge jusqu'au domaine X-dur (énergie de l'ordre de 10 keV) voire même au-delà.
La présente invention est susceptible de très nombreuses applications notamment dans le domaine de la métrologie laser.
TABLEAU
Figure imgf000016_0001

Claims

REVENDICATIONS
1. Diode à vide, pour la détection d'un rayonnement électromagnétique (2), cette diode comprenant :
-. une photocathode (4) destinée à recevoir le rayonnement, et
- une grille (6) placée en regard de la photocathode, espacée de celle-ci et destinée à collecter les électrons émis par la photocathode lorsque celle-ci reçoit le rayonnement, cette diode étant caractérisée en ce que la grille (6) a la forme d'un cylindre et entoure la photocathode (4), cette dernière s ' étendant suivant l'axe (X) du cylindre, en ce que la photocathode comprend une partie
(4) du conducteur intérieur (10) d'un câble coaxial
(8), le conducteur extérieur et le matériau électriquement isolant (14) de ce câble coaxial étant éliminés en regard de cette partie, et en ce que la grille (6) est électriquement reliée au conducteur extérieur (12) de ce câble coaxial, les conducteurs intérieur et extérieur étant coaxiaux.
2. Diode selon la revendication 1, caractérisée en ce que ladite partie (4) est une extrémité du conducteur intérieur (10) du câble coaxial (8).
3. Diode selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rayon intérieur de la grille (6) est environ égal au rayon intérieur (Ri) du conducteur extérieur (12) du câble coaxial (8).
4. Diode selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le rayon intérieur de la grille est choisi de façon que l'impédance de la diode, lorsqu'elle est placée dans le vide, soit égale à l'impédance caractéristique du câble coaxial (8).
PCT/FR1998/000564 1997-03-21 1998-03-20 Diode a vide a densite de courant de saturation elevee et temps de reponse rapide pour la detection de rayonnements electromagnetiques Ceased WO1998043275A1 (fr)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP98917194A EP0968518B1 (fr) 1997-03-21 1998-03-20 Diode a vide a densite de courant de saturation elevee et temps de reponse rapide pour la detection de rayonnements electromagnetiques
DE69828494T DE69828494D1 (de) 1997-03-21 1998-03-20 Vakuumdiode mit hoher sättigungsstromdichte und kurze antwortzeit zur erfassung elektromagnetischer strahlung
US09/381,271 US6337537B1 (en) 1997-03-21 1998-03-20 Vacuum diode with high saturation current density and quick response time for detecting of electromagnetic radiation

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9703476A FR2761195B1 (fr) 1997-03-21 1997-03-21 Diode a vide a densite de courant de saturation elevee et temps de reponse rapide pour la detection de rayonnements electromagnetiques
FR97/03476 1997-03-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO1998043275A1 true WO1998043275A1 (fr) 1998-10-01

Family

ID=9505049

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/FR1998/000564 Ceased WO1998043275A1 (fr) 1997-03-21 1998-03-20 Diode a vide a densite de courant de saturation elevee et temps de reponse rapide pour la detection de rayonnements electromagnetiques

Country Status (5)

Country Link
US (1) US6337537B1 (fr)
EP (1) EP0968518B1 (fr)
DE (1) DE69828494D1 (fr)
FR (1) FR2761195B1 (fr)
WO (1) WO1998043275A1 (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105469814A (zh) * 2008-03-13 2016-04-06 吉伯生创新比利时有限责任公司 用于使得能够从多个项目中选择项目的方法和设备
WO2020079922A1 (fr) * 2018-10-16 2020-04-23 浜松ホトニクス株式会社 Tube à vide de circuit amplificateur et circuit amplificateur l'utilisant

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR699787A (fr) * 1929-05-28 1931-02-19 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements apportés aux cellules photographiques
US3983437A (en) * 1968-03-12 1976-09-28 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Electromagnetic radiation detector
DE3238387A1 (de) * 1982-10-16 1984-04-19 Rudolf 8100 Garmisch-Partenkirchen Leutenbauer Verfahren zur verwendung einer geschlossenen hochvakuumfotozelle fuer die ermittlung der planckschen konstante h und hochvakuumfotozelle, die zur durchfuehrung des verfahrens besonders geeignet ist

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4358764A (en) * 1980-07-28 1982-11-09 Southwest Microwave, Inc. Coupling unit for coaxial cable including means for radiating wave energy
US5245183A (en) * 1992-09-10 1993-09-14 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army Vibration resistant coaxial infrared diode and integrated circuit board
RU2120706C1 (ru) * 1997-01-28 1998-10-20 Институт сильноточной электроники СО РАН Устройство для генерации импульсного электронного пучка

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR699787A (fr) * 1929-05-28 1931-02-19 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements apportés aux cellules photographiques
US3983437A (en) * 1968-03-12 1976-09-28 The United States Of America As Represented By The United States Energy Research And Development Administration Electromagnetic radiation detector
DE3238387A1 (de) * 1982-10-16 1984-04-19 Rudolf 8100 Garmisch-Partenkirchen Leutenbauer Verfahren zur verwendung einer geschlossenen hochvakuumfotozelle fuer die ermittlung der planckschen konstante h und hochvakuumfotozelle, die zur durchfuehrung des verfahrens besonders geeignet ist

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ARMENTROUT C J ET AL: "UV TO SOFT-X-RAY SURVEYS USING A COMPACT, BIPLANAR DIODE ARRAY", 1 August 1988, REVIEW OF SCIENTIFIC INSTRUMENTS, VOL. 59, NR. 8 PART 02, PAGE(S) 1843 - 1845, XP000256684 *

Also Published As

Publication number Publication date
FR2761195B1 (fr) 2006-12-15
DE69828494D1 (de) 2005-02-10
US6337537B1 (en) 2002-01-08
EP0968518B1 (fr) 2005-01-05
EP0968518A1 (fr) 2000-01-05
FR2761195A1 (fr) 1998-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4839588A (en) Method for the examination of electrically active impurities of semiconductor materials or structures and measuring arrangement for carrying out the method
BE1018836A3 (fr) Dispositif et methode pour la mesure d'un faisceau energetique.
FR2679653A1 (fr) Vacumetre a ionisation.
FR2920539A1 (fr) Systeme d'analyse de gaz a basse pression par spectroscopie d'emission optique
FR2514557A1 (fr) Spectrometre magnetique miniature a structure coaxiale
EP2233949B1 (fr) Dispositif de détection de rayonnement ionisant
EP0069000B1 (fr) Scintillateur pour la réalisation de détecteurs très rapides de photons de grande énergie et à la réalisation de tomographes
EP0968518B1 (fr) Diode a vide a densite de courant de saturation elevee et temps de reponse rapide pour la detection de rayonnements electromagnetiques
He et al. Spatio-temporal characteristics of Trichel pulse at low pressure
EP2396806B1 (fr) Dispositif d'analyse de masse a large acceptance angulaire comprenant un reflectron
WO2003010793A1 (fr) Detecteur de rayonnements ionisants, a lame solide de conversion des rayonnements, et procede de fabrication de ce detecteur
Marinelli et al. X-ray beam monitor made by thin-film CVD single-crystal diamond
EP0662607B1 (fr) Jauge à ionisation munie d'une cathode à micropointes
EP0340126B1 (fr) Détecteur gazeux pour rayons-x sans parallaxe
FR2935071A1 (fr) Detecteur de rayons x utilisable aux frequences micro-ondes
EP0116806A1 (fr) Détecteur gazeux à avalanche électronique, courbe et à lame
Bazalevsky et al. AlGaAs/GaAs photodetectors for detection of luminescent light from scintillators
KR102753326B1 (ko) 커브드 미러 및 이를 포함하는 역광전자 분광장치
EP3652563B1 (fr) Detecteur et spectrometre de neutrons rapides
WO2010031748A1 (fr) Procede de caracterisation de couches dielectriques par spectroscopie de photo-emission ultraviolette
FR2784750A1 (fr) Spectrometre de masse pour ions secondaires et porte-echantillon utilise dans un spectrometre de masse pour ions secondaires
WO2022008325A1 (fr) Dispositif de determination de la resistance electrique d'un systeme et procede associe
FR2961009A1 (fr) Detecteur d'electrons secondaires energetiques
Mitko et al. Thermo reflectance bolometry
WO2026062348A1 (fr) Appareil de mesure neutronique

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1998917194

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 09381271

Country of ref document: US

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 1998917194

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

Ref document number: 1998542084

Format of ref document f/p: F

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 1998917194

Country of ref document: EP