TITRE : DETECTEUR DE PARTICULES ELEMENTAIRES

[001] L’invention concerne un détecteur de particules élémentaires et un procédé de détection de particules élémentaires. L’invention concerne également un support d’enregistrement d’informations pour la mise en œuvre de ce procédé de détection de particules élémentaires.

[002] Des détecteurs connus de particules élémentaires comportent :

- une cathode et une grille conductrice apte à créer une différence de potentiels susceptible d'accélérer des électrons en direction de la grille conductrice, la grille conductrice étant apte à être traversée par les électrons accélérés,

- une dynode interposée entre la cathode et la grille conductrice, cette dynode étant apte, pour chaque particule élémentaire, à produire une avalanche d’électrons secondaires, cette dynode comportant à cet effet plusieurs canaux, chaque canal comportant un matériau émissif, ce matériau émissif étant apte, en réponse à un impact d'un électron, à générer, en moyenne, plus d'un électron secondaire,

- une plaque de lecture disposée du côté de la grille conductrice opposé à la dynode, cette plaque de lecture comportant :

• une face extérieure agencée de manière à être percutée par l'avalanche d'électrons secondaires, et

• des électrodes disposées les unes à côtés des autres dans une face parallèle à ou confondue avec la face extérieure,

- des premiers capteurs aptes à mesurer la quantité de charges électriques sur les électrodes,

- une unité de traitement apte à déterminer l'emplacement de l'avalanche d'électrons à partir de la quantité de charges électriques mesurée par les premiers capteurs et à partir de l'emplacement connu des électrodes.

[003] Par exemple, un tel détecteur de particules élémentaires est connu du brevet US6384519B1.

[004] De tels détecteurs fonctionnent correctement pour déterminer une position du point d’impact de la particule élémentaire et un instant d’arrivée de cette particule élémentaire. Toutefois, il est souhaitable d’améliorer la précision sur la mesure de cette position et/ou de l’instant d’arrivée.

[005] L’invention vise donc à proposer un détecteur de particules élémentaires dans lequel la précision de la mesure de la position du point d’impact et/ou la précision de la mesure de l’instant d’arrivée de la particule élémentaire sont améliorées. Elle a donc pour objet un tel détecteur de particules élémentaires conforme à la revendication 1.

[006] L’invention a également pour objet un procédé de détection d’une particule élémentaire à l’aide du détecteur revendiqué. [007] Enfin, l’invention a également pour objet un support d’enregistrement d’informations, lisibles par un calculateur électronique, ce support d’enregistrement comportant des instructions pour l’exécution du procédé de détection de particules élémentaires, lorsque ces instructions sont exécutées par le calculateur électronique.

[008] L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif et faite en se référant aux dessins sur lesquels :

- la figure 1 est une illustration schématique, en coupe verticale, d’un premier mode de réalisation d’un détecteur de particules élémentaires ;

- la figure 2 est une illustration schématique et partielle en coupe verticale d’un canal d’une dynode du détecteur de la figure 1 ;

- les figures 3 et 4 sont des illustrations schématiques de différents positionnements possibles des canaux d’une dynode supérieure par rapport aux canaux d’une dynode inférieure dans un détecteur tel que le détecteur de la figure 1 ;

- la figure 5 est une illustration schématique d’un pic de charges susceptible d’être mesuré par une plaque de lecture du détecteur de la figure 1 ;

- la figure 6 est une illustration schématique d’un pic de charges susceptible d’être mesuré sur une grille conductrice du détecteur de la figure 1 ;

- la figure 7 est une illustration schématique et en vue de dessus d’une grille conductrice du détecteur de la figure 1 ;

- la figure 8 est une illustration schématique partielle, en coupe verticale, d’une plaque de lecture du détecteur de la figure 1 ;

- la figure 9 est une illustration schématique, partielle et en vue de dessus, de l’agencement de différentes électrodes, les unes par rapport aux autres, de la plaque de lecture de la figure 8 ;

- la figure 10 est un organigramme d’un procédé de détection de particules élémentaires à l’aide du détecteur de la figure 1 ;

- la figure 11 est une illustration schématique et partielle, en coupe verticale, d’un autre mode de réalisation d’une plaque de lecture ;

- la figure 12 est un organigramme d’un procédé de détection de particules élémentaires en utilisant la plaque de lecture de la figure 11 ;

- la figure 13 est une illustration schématique et en vue de dessus d’un autre mode de réalisation d'une grille conductrice pour le détecteur de la figure 1 ;

- la figure 14 est une illustration schématique, partielle et en vue de dessus, d’un autre agencement possible des différentes électrodes de la plaque de lecture.

[009] Dans ces figures, les mêmes références sont utilisées pour désigner les mêmes éléments. Dans la suite de cette description, les caractéristiques et fonctions bien connues de l'homme du métier ne sont pas décrites en détail.

[0010] Chapitre I : Exemples de modes de réalisation

[0011] La figure 1 représente un détecteur 2 de particules élémentaires. Le détecteur 2 est un détecteur connu sous le terme de "détecteur à galette de microcanaux" ou sous le terme anglais de "MicroChannel Plate Detector". Dans ce mode de réalisation, les particules élémentaires à détecter sont des photons.

[0012] L'architecture générale et le principe de fonctionnement d'un tel détecteur sont connus. Par exemple, le lecteur peut se référer au brevet US6384519B1. Ainsi, par la suite, seuls les détails nécessaires pour comprendre l'invention sont décrits en détail.

[0013] Dans cette demande, les figures sont orientées par rapport à un repère orthogonal XYZ, où Z est la direction verticale qui pointe vers le haut. Les termes tels que "supérieur", "inférieur", "haut", "bas", "au-dessus" et "au-dessous" sont définis par rapport à la direction Z.

[0014] Le détecteur 2 comporte successivement en allant du haut vers le bas les différents éléments suivants:

- une cathode 4,

- une dynode supérieure 6,

- une grille conductrice supérieure 8,

- une dynode inférieure 10,

- un grille conductrice inférieure 12,

- un espaceur 14, et

- une plaque 16 de lecture.

[0015] Ces différents éléments s'étendent essentiellement chacun dans un plan horizontal. Ils sont donc beaucoup plus larges que haut. Ils sont également directement empilés les uns sur les autres. Toutefois, pour accroître la lisibilité de la figure 1, sur cette figure, ces différents éléments sont espacés verticalement les uns des autres.

[0016] La cathode 4 est réalisée dans un matériau qui est aussi électriquement conducteur ou résistif. La cathode 4 est raccordée à une borne 20 d'une source 22 d'alimentation qui délivre un potentiel HV1. La cathode 4 est en général réalisée dans un matériau émissif qui génère au moins un électrons lorsqu'une particule élémentaire le percute. Dans le cas particulier où la particule élémentaire est un photon, cette cathode est connue sous le terme de "photocathode".

[0017] Par "matériau électriquement conducteur" ou "matériau conducteur", on désigne ici un matériau dont la résistivité à 20°C est inférieure à 10 ² Q.m et, de préférence, inférieure à 10 ⁵ Q.m ou 10 ⁶ Q.m. Généralement, la résistivité d'un matériau électriquement conducteur à 20°C est supérieure à 10 ¹⁰ Q.m.

[0018] Par "matériau électriquement résistif" ou "matériau résistif", on désigne ici un matériau dont la résistivité à 20°C est inférieure à 10 ¹² Q.m et, de préférence, inférieure à 10 ⁶ Q.m ou 10 ⁴ Q.m.

[0019] La dynode 6 est située juste sous la cathode 4. La dynode 6 est une galette de microcanaux connue sous l’acronyme MCP (« Micro-Channel Plate »). Elle est traversée verticalement, de part en part, par plusieurs millions de canaux souvent appelés « microcanaux ». Sur la figure 1, seuls quelques canaux 24 sont schématiquement représentés. Dans ce mode de réalisation, chaque canal s’étend le long d’un axe vertical 26. [0020] La densité des canaux 24 par unité de surface horizontale est typiquement supérieure à mille canaux par centimètre carré ou 10 000 canaux par centimètre carré ou 100 000 canaux par centimètre carré. Ici, la densité de canaux par centimètre carré est très importante. Par exemple, cette densité est supérieure à 1 million de canaux par centimètre carré ou supérieure à 3 millions de canaux par centimètre carré. A cet effet, le diamètre moyen Dm24 des canaux 24 est très petit, c’est-à-dire, généralement inférieur à 100 pm ou 50 pm ou 10 pm. Ce diamètre Dm24 est aussi habituellement supérieur à 10 nm ou 50 nm.

[0021] Par "diamètre moyen", on désigne la moyenne non pondérée ou arithmétique des diamètres de toutes les sections transversales du canal 24 le long de son axe 26. Les sections transversales sont horizontales. De plus, lorsque la section transversale du canal 24 n’est pas circulaire, le terme « diamètre » désigne le diamètre hydraulique de cette section transversale.

[0022] Ici, la section transversale du canal 24 est circulaire. De plus, cette section transversale est constante sur toute la longueur du canal 24. La longueur du canal 24 dans la direction Z est classiquement supérieure à son diamètre Dm24 ou à 2*Dm24 ou à 10*Dm24. Dans cette description, le symbole "*" désigne l'opération de multiplication. Cette longueur est aussi habituellement inférieure à 500*Dm24 ou 100*Dm24 ou 50*Dm24.

[0023] La distance horizontale la plus courte qui sépare les axes 26 de deux canaux 24 situés l’un à côté de l’autre est habituellement inférieure à 4*Dm24 ou 2*Dm24.

[0024] Chaque canal 24 comporte :

- une entrée 28 (figure 2) par l’intermédiaire de laquelle les électrons à amplifier pénètrent à l’intérieur du canal 24, et

- une sortie 30 (figure 2) par l’intermédiaire de laquelle les électrons amplifiés s'échappent du canal 24.

[0025] Au moins, la partie supérieure des parois verticales du canal 24 est constituée d’un revêtement émissif 32 (figure 2). Lorsque le revêtement 32 ne forme qu’une partie de la paroi verticale du canal 24, il forme typiquement plus d’un quart ou plus d’un tiers de la hauteur de cette paroi verticale. Ici, le revêtement émissif 32 s'étend sur toute la longueur du canal 24.

[0026] Le revêtement 32 est réalisé dans un matériau émissif qui, en moyenne, lorsqu’il est heurté par un électron génère en réponse plus d’un électron secondaire et de préférence plus de 1,5 ou 2 électrons secondaires. Par exemple, le matériau émissif utilisé pour réaliser le revêtement 32 est choisi dans le groupe constitué des matériaux émissifs listés entre les lignes 6 à 44 de la colonne 10 de US6384519B1.

[0027] En dehors des canaux 24 et des revêtements 32, la dynode 6 comporte une matrice 34 dans laquelle sont creusés ces canaux 24. La matrice 34 peut être réalisée dans un matériau résistif ou un matériau diélectrique. Par « matériau diélectrique », on désigne ici un matériau dont la résistivité à 20°C est supérieure ou égale à 10 ¹² Q.m et, de préférence, supérieure ou égale à 10 ¹⁴ Q.m ou 10 ¹⁶ Q.m. Généralement, la résistivité d'un matériau diélectrique à 20°C est inférieure à 10 ²⁸ Q.m. Un matériau résistif est un matériau dont la résistivité est comprise entre celles des matériaux diélectriques et des matériaux conducteurs.

[0028] La grille 8 en combinaison avec la cathode 4 génère un champ électrique propre à accélérer vers le bas, les électrons situés et générés à l’intérieur de chacun des canaux 24. Par exemple, le champ électrique généré est compris entre 1 kV/cm 50 kV/cm.

[0029] A cet effet, la grille 8 est réalisée dans un matériau conducteur, tel qu’un métal. Elle est raccordée à une borne 36 de la source 22 qui délivre un potentiel HV2 supérieur au potentiel HV1. La différence entre les potentiels HV1 et HV2 est, par exemple, supérieure à 10 Volts ou 100 Volts et généralement, inférieure à 5 000 Volts ou 2 000 Volts.

[0030] La grille 8 est aussi, autant que possible, transparente aux électrons accélérés et expulsés par les sorties 30 des canaux 24. Une telle grille est connue sous le nom de « Grille de Frisch » ou « Frisch grid » en anglais.

[0031] Le taux de transparence d’une grille conductrice est défini comme étant la valeur, exprimée en %, du rapport entre le nombre d’électrons traversant cette grille divisé par le nombre d’électrons projetés sur cette grille. Ce taux de transparence est généralement compris entre 30 % et 95 % ou entre 45 % et 90 %. Par exemple, ici, il est supérieur à 60 % ou 70 %.

[0032] A cet effet, la grille 8 est transpercée d’une multitude de petits trous 38, dont seul un petit nombre est schématiquement représenté sur la figure 1. Typiquement, le diamètre D38 des trous 38 est inférieur à 50 pm ou 100 pm. Pour obtenir un taux de transparence élevé, le cumul des surfaces des sections transversales des trous 38 représentent plus de 30 % ou 45 % et, de préférence, plus de 60 % ou 70 % de la plus petite surface de la grille conductrice contenant tous ces trous 38.

[0033] Typiquement, l’épaisseur de la grille 8 est faible devant le diamètre D38 des trous, c’est-à-dire que l’épaisseur de la grille est généralement inférieure au diamètre D38 ou à 0,5*D38.

[0034] L'impédance de la grille 8 est uniforme. Par exemple, ici, on considère que l'impédance de la grille est uniforme si l'impédance entre deux points A et B quelconque de la grille 8, espacés horizontalement l'un de l'autre par une distance horizontale constante, est systématiquement comprise entre 0,95Z _AB et 1,05Z _AB et ceci quelle que soit la distance horizontale choisie, où Z _AB est une constante.

[0035] La dynode 10 est identique à la dynode 6 sauf que :

- les canaux, les entrées et les sorties de ces canaux portent, respectivement, les références numériques 40, 42 et 44, et

- le diamètre Dm40 de ces canaux 40 est différent du diamètre Dm24.

[0036] La dynode 10 est positionnée par rapport à la dynode 6 de manière à ce les électrons qui s'échappent de la sortie 30 d'un canal 24 se répartissent dans plusieurs canaux 40. Par exemple, à cet effet, la projection orthogonale, sur un plan horizontal contenant les entrées 42, de la section transversale de la sortie 30 de chaque canal 24 recouvre, au moins partiellement, au moins deux entrées 42. Grâce à cela, les électrons qui s'échappent de la sortie 30 sont répartis dans plusieurs des canaux 40 de la dynode 10.

[0037] Pour cela, dans un premier mode de réalisation, le diamètre Dm40 est inférieur au diamètre Dm24 et, de préférence, inférieur à 0,8*Dm24 ou à 0,5*Dm24. Ce mode de réalisation est illustré sur la figure 3. Sur cette figure, la projection orthogonale de la sortie 30 d’un canal 24 sur le plan horizontal contenant les entrées 42 est représentée par un cercle en pointillés qui porte la même référence que la sortie 30.

[0038] Dans un autre mode de réalisation, le diamètre Dm40 est égal ou supérieur au diamètre Dm24. Dans ce cas, les canaux 40 sont décalés horizontalement par rapport aux canaux 24. A titre d’illustration, ceci est représenté sur la figure 4 dans le cas particulier où les diamètres Dm40 et Dm24 sont égaux.

[0039] La grille 12 est identique à la grille 8, sauf que les trous portent les références numériques 50. De plus, le diamètre D50 des trous 50 n’est pas nécessairement égal au diamètre D38. En effet, si nécessaire, il est adapté pour obtenir un taux de transparence supérieur à 60 % ou 80 %. Par exemple, le diamètre D50 est adapté en fonction du diamètre Dm40.

[0040] La grille 12 est raccordée à une borne 52 de la source 22 qui génère un potentiel HV3. Le potentiel HV3 est supérieur au potentiel HV2 pour créer un champ électrique dans les canaux 40 qui permet d’accélérer les électrons secondaires vers la grille 12. Par exemple, le potentiel HV3 est réglé pour générer un champ électrique identique à celui généré dans les canaux 24.

[0041] L’espaceur 14 sépare la dynode 10 de la plaque de lecture 16. Plus précisément, il ménage un espace vide 56 entre les sorties 42 des canaux 40 et une face extérieure horizontale 60 de la plaque 16. Cet espace vide 56 est traversé par l’avalanche d’électrons secondaires qui débouchent des sorties 44 de la dynode 10 lorsqu’une particule élémentaire est détectée. Cet espace 56 augmente la dispersion spatiale de ces électrons secondaires, en particulier, dans la direction horizontale. Ainsi, la surface de la zone d’impact des électrons secondaires de l’avalanche sur la face extérieure 60 est supérieure en présence de l’espaceur 14 qu’en son absence. Par exemple, l’espaceur 14 est agencé pour que la distance entre le plan horizontal contenant les sorties 44 et la face extérieure 60, soit supérieure à 10 pm ou 15 pm et généralement inférieure à 300 pm ou 200 pm.

[0042] L’association de la cathode 4, de la dynode 6, de la grille 8, de la dynode 10 et de la grille 12 forme un dispositif d’amplification de charges électriques. Plus précisément, à chaque fois qu’un électron est généré par la cathode 4 et pénètre dans un des canaux 24, la probabilité est grande qu'il percute le revêtement 32, ce qui, en réponse, entraîne la génération, en moyenne de plus d’un électron secondaire. Ces électrons secondaires sont accélérés à leur tour et percutent à nouveau le revêtement 32 ce qui démultiplie le nombre d’électrons secondaires et provoque ce que l’on appelle une avalanche d’électrons secondaires. Les électrons secondaires pénètrent à l’intérieur des canaux 40 et le même phénomène de démultiplication des électrons secondaires se produit dans ces canaux 40. Ainsi, chaque particule élémentaire qui percute la cathode 4 provoque l’apparition d’une avalanche d’électrons secondaires qui est ensuite projetée sur la face extérieure 60 de la plaque 16. L'emplacement de cette avalanche d’électrons secondaires sur la face extérieure 60 est représentative de la position du point d'impact de la particule élémentaire sur la cathode 4. Il faut donc déterminer l'emplacement de l’avalanche d’électrons secondaires pour pouvoir en déduire la position de ce point d’impact. La plaque 16 permet, notamment, de déterminer l'emplacement de cette avalanche d’électrons secondaires dans un plan horizontal.

[0043] A cet effet, la plaque 16 comporte notamment :

- un substrat 61 dont la face supérieure forme la face extérieure 60, et

- des bandes conductrices 62 qui s'étendent horizontalement sur la face extérieure 60.

[0044] Chaque bande 62 est électriquement isolée des autres bandes conductrices 62 présentes dans la plaque 16. Chaque bande 62 s'étend principalement horizontalement depuis une extrémité distale jusqu'à une extrémité proximale. Les extrémités distale et proximale de chaque bande 62 sont situées sur un bord de la plaque 16. L'agencement des bandes 62 est décrit plus en détail en référence aux figures 8 et 9.

[0045] Puisque les bandes 62 sont situées sur la face extérieure 60, elles sont directement exposées aux électrons secondaires de chaque avalanche. Ainsi, lorsque les électrons d'une avalanche atteignent une bande 62 cela génère sur cette bande un pic de charges caractéristiques. Un tel pic 64 de charges est schématiquement représenté sur le graphe de la figure 5. Sur ce graphe, ainsi que sur le graphe de la figure 6, l'axe des abscisses représente le temps et l'axe des ordonnées représente la quantités de charges électriques. Ce pic 64 débute à un instant ti et se termine à un instant t ₂ . Les instants et t ₂ correspondent à des instants où la quantité de charges sur la bande 62, respectivement, dépasse et retombe sous un seuil prédéterminé. En effet, les électrons secondaires de la même avalanche n'arrivent pas tous en même temps et au même endroit sur la bande 62 car ils n'ont pas tous suivi le même parcours.

[0046] Pour détecter ou mesurer de tel pics de charges, chaque bande 62 est raccordée à une entrée respective d'un capteur 70 de charges électriques. A cet effet, le détecteur 2 comporte un ensemble 72 de capteurs qui comporte au moins autant de capteurs 70 qu'il y a de bandes 62.

[0047] Pour simplifier la figure 1, une seule bande conductrice 62 et un seul capteur 70 sont représentées.

[0048] Le capteur 70 est capable de mesurer une grandeur physique représentative de la quantité de charges électriques présente sur la bande 62 à laquelle il est raccordé. Dans ce mode de réalisation, le capteur 70 mesure rapidement la quantité de charges électriques présentent sur cette bande conductrice 62. La mesure de la quantité de charges électriques sur une bande peut consister : - à signaler le franchissement du seuil prédéterminé par la quantité de charges électriques tant que ce seuil est franchi, ou

- à systématiquement générer une grandeur électrique représentative de la quantité de charges électriques actuellement présentes sur la bande conductrice.

[0049] Le détecteur 2 comporte aussi une unité de traitement 80 raccordée à chacun des capteurs 70. L'unité de traitement 80 est capable d'acquérir les mesures des capteurs 70. Ensuite, l'unité 80 détermine automatiquement, à partir des mesures des capteurs 70 et de l'agencement connu des bandes conductrices 62, l'emplacement de la seconde avalanche d'électrons secondaires. A partir de l'emplacement de la seconde avalanche, l'unité 80 établit la position du point d'impact entre la particule élémentaire et la cathode 4. À cet effet, l'unité de traitement 80 comporte :

- une mémoire 82, et

- un microprocesseur 84 programmable apte à exécuter des instructions enregistrées dans la mémoire 82.

[0050] La mémoire 82 comporte les instructions et les données nécessaires pour l'exécution du procédé de la figure 10.

[0051] Enfin, le détecteur 2 comporte un ensemble 90 d’un ou plusieurs capteurs 92 aptes chacun à mesurer un instant auquel l’avalanche d’électrons secondaires traverse la grille 8. Par la suite, cet instant est appelé "instant de traversée". Ici, chacun de ces capteurs est raccordé électriquement à la grille 8. L’ensemble 90 comporte ici quatre capteurs 92 désignés individuellement par les références 92a à 92d sur la figure 7. Pour simplifier la figure 1, un seul de ces capteurs 92 est représenté sur cette figure. Dans ce premier mode de réalisation, chaque capteur est par exemple raccordé à un point respectif de la périphérie de la grille 8. Les points de raccordement des capteurs 92a à 92d sont notés, respectivement, P _92a à P _92d . Ici, ces points P _92a à P _92d sont uniformément répartis sur la périphérie de la grille 8.

[0052] Chaque capteur 92 est conçu pour mesurer le signal électrique caractéristique qui apparaît lorsque la grille 8 est traversée par une avalanche d’électrons secondaires. Plus précisément, lorsqu’une avalanche d’électrons secondaires traverse la grille 8, cela provoque, par induction électromagnétique, l’apparition d’un pic de charges dans la grille 8. Un tel pic 94 de charges est représenté sur le graphe de la figure 6. Le pic 94 débute à un instant t ₃ et se termine à un instant t ₄ . Par exemple, les instants t ₃ et t ₄ sont les instants où la quantité de charges électriques mesurée par le capteur 92, respectivement, dépasse puis retombe sous un seuil prédéterminé. On notera que le pic 94 est beaucoup plus étroit que le pic 64 et que donc les instants t ₃ et t ₄ sont plus rapprochés l’un de l’autre que les instants ti et t ₂ . En effet :

- l’impédance de la grille 8 est beaucoup plus uniforme que l’impédance des bandes conductrices 62, et

- au moment où l’avalanche d’électrons secondaires traverse la grille 8, les électrons secondaires sont moins dispersés spatialement qu’au moment où cette avalanche percute la plaque 16. Par contre, la quantité d’électrons secondaires est moindre au niveau de la grille 8.

[0053] L'unité 80 est également raccordée à chacun des capteurs 92 pour déterminer un instant t _a d'arrivée de la particule élémentaire à partir des mesures des capteurs 92.

[0054] La figure 8 représente la plaque 16 en coupe verticale le long d'une direction V horizontale. Le substrat 61 est ici formé d'un empilement, immédiatement les unes sur les autres, de couches horizontales. Ces couches horizontales empilées sont les suivantes, en allant du bas vers le haut dans la direction Z :

- une couche inférieure de métallisation 102,

- une première couche diélectrique 104,

- une première couche de métallisation intermédiaire 106,

- une deuxième couche diélectrique 108,

- une deuxième couche de métallisation intermédiaire 110,

- une troisième couche diélectrique 112, et

- une couche de métallisation supérieure 114 déposée sur la face avant de la couche diélectrique 112.

[0055] Par "couche diélectrique", on désigne une couche horizontale dont plus de 90 % du volume est réalisé en matériau diélectrique.

[0056] Par exemple, les couches de métallisation sont réalisées en cuivre.

[0057] Comme cela est décrit plus en détail en référence à la figure 9, la couche de métallisation 114 est structurée pour former des tuiles horizontales 120 séparées horizontalement mécaniquement les unes des autres par des interstices 124. Dans ce texte, la référence 120 est utilisée en tant que référence générique pour désigner toutes les tuiles réalisées dans la couche 114. Chaque tuile 120 est complètement entourée par un interstice 124. Les interstices 124 sont remplis d'un matériau diélectrique, par exemple, identique à celui de la couche diélectrique 112. Ainsi, il n'existe pas de connexion électrique, réalisée dans la couche 114, qui raccorde électriquement deux tuiles 120 entre elles. Ici, les tuiles 120 sont toutes identiques les unes aux autres. En particulier, chaque tuile 120 se déduit d'une autre tuile 120 seulement par une translation horizontale éventuellement combinée à une rotation autour d'un axe vertical. Chaque tuile a la forme d'un polygone dont tous les côtés ont la même longueur.

[0058] La plus grande dimension d'une tuile 120 est choisie pour que chaque avalanche d'électrons secondaires qui touche la plaque 16, percute au moins deux, et dans ce mode de réalisation, au moins trois tuiles 120 appartenant à des bandes conductrices 62 différentes. A cet effet, la plus grande dimension d'une tuile 120 est de préférence inférieure ou égale à 5*Dm40 ou à 3*Dm40 et, avantageusement, inférieure à Dm40 ou à 0,5Dm40. Par « plus grande dimension d'une tuile», on désigne ici la longueur du plus grand côté du rectangle horizontal de plus petite surface qui contient entièrement la tuile 120. Par « plus petite dimension d'une tuile », on désigne la longueur du petit côté de ce rectangle. La plus petite dimension d'une tuile 120 est typiquement supérieure à 0,01*Dm40 ou 0,l*Dm40 ou 0,3*Dm40. [0059] Pour former une bande conductrice 62 qui s'étend principalement le long d'une ligne horizontale 126 (Figure 9) parallèle à la direction V, des tuiles situées les unes derrière les autres le long de cette ligne 126 sont raccordées électriquement entre elles en série par l'intermédiaire de connexions électriques 128. Les connexions 128 sont réalisées sous la face avant de la couche diélectrique 112. Ici, chaque connexion 128 qui raccorde électriquement une première et une deuxième tuiles 120 le long de la ligne 126 comporte :

- un piste conductrice 130 réalisée dans l'une des couches de métallisation 102, 106, ou 110 et qui s'étend horizontalement entre une première extrémité située sous la première tuile 120 et une deuxième extrémité située sous la deuxième tuile 120, et

- des plots conducteurs 132, 134 verticaux, connus sous le terme de « via », qui traversent chacun une ou plusieurs des couches 104, 108 et 112 pour raccorder électriquement les première et deuxième tuiles, respectivement, aux première et deuxième extrémités de la piste 130.

[0060] Ici, dans le cas particulier des tuiles 120 alignées le long de la ligne 126, la piste 130 est réalisée dans la couche de métallisation 110. Les vias 132, 134 traversent donc uniquement la couche diélectrique 112. Les couches de métallisation 102 et 106 sont utilisées pour réaliser les pistes électriques, correspondant à la piste 130, pour les bandes conductrices 62 qui s'étendent, respectivement, parallèlement à d'autres directions U et W. Ici, la direction V est parallèle à la direction Y et les directions U et W sont décalées angulairement de, respectivement, 60° et 120° par rapport à la direction V.

[0061] En plus des vias 132 et 134, chaque bande conductrice comporte au moins un via supplémentaire 136 qui débouche sur la face inférieure de la couche 104 et qui permet de raccorder cette bande à un capteur 70 respectif. Le via 136 s'étend, par exemple, depuis l'une des connexions 128 jusqu'à cette face inférieure de la couche 104. Dès lors, le capteur 70 qui mesure la quantité de charges électriques présente sur cette bande 62 peut être placé n'importe où sur cette face inférieure et non pas seulement sur la périphérie de la plaque 16.

[0062] La figure 9 représente un premier exemple d'agencement possible, les unes par rapport aux autres, des tuiles 120 sur la face avant horizontale de la couche diélectrique 112. Dans ce mode de réalisation, chaque tuile 120 a la forme d'un losange dont les deux sommets 140, 142 les plus pointus sont situés à chaque extrémité de la grande diagonale de ce losange. L'angle au niveau des sommets 140 et 142 est égal à 60°.

[0063] Sur la figure 9, les interstices 124 entre les tuiles 120 sont représentés par des traits.

[0064] Les tuiles 120 sont agencées les unes par rapport aux autres de manière à former un pavage, également connu sous le terme anglais de « tessallation », de la face avant de la couche diélectrique 112. Ici, les tuiles 120 sont réparties sur la face avant de la couche diélectrique 112 de manière à former un pavage périodique, c'est- à-dire un pavage qui peut être entièrement construit en répétant périodiquement un même motif dans au moins deux directions horizontales différentes. Par exemple, ici, le motif répété est un hexagone formé par trois tuiles 120 adjacentes qui portent, respectivement, les références numériques 120a, 120b et 120c sur la figure 9. Les grandes diagonales de ces tuiles 120a, 120b et 120c sont, respectivement, parallèles à des directions Da, Db et De. La direction Da est parallèle à la direction X et les directions Db et De sont décalées angulairement, respectivement, de +60° et +120° par rapport à la direction Da. Dans le motif répété, ces trois tuiles 120a, 120b et 120c ont un sommet commun. Dans le cas du pavage de la figure 9, le motif est répété périodiquement dans les directions Da, Db et De.

[0065] Sur la figure 9, pour faciliter l'identification des tuiles 120a, 120b et 120c, chaque tuile 120a, 120b et 120c est remplie avec une texture respective.

[0066] Toutes les tuiles 120b dont les grandes diagonales sont alignées sur la ligne 126 sont électriquement raccordées en série les unes aux autres depuis un bord du pavage jusqu'au bord opposé pour former une bande conductrice 62 qui s'étend parallèlement à la direction V. En raccordant ainsi les tuiles 120b alignées le long de la ligne 126, chaque tuile 120b est séparée de la tuile 120b immédiatement consécutive le long de la ligne 126 par des tuiles 120a et 120c. Grâce à cela, la précision sur la mesure de la position de la particule élémentaire est augmentée. Les autres tuiles 120b sont électriquement raccordées les unes aux autres de façon similaire pour former une pluralité de bandes conductrices 62 qui s'étendent parallèlement à la direction Y. Les différentes bandes conductrices 62 parallèles à la direction Y ainsi formées sont électriquement isolées les unes des autres.

[0067] De façon similaire, les tuiles 120a dont les grandes diagonales sont alignées les unes après les autres le long d'une ligne 144 parallèle à la direction W sont toutes électriquement raccordées en série les unes aux autres par des connexions 128. En procédant ainsi pour toutes les tuiles 120a, on forme une pluralité de bandes conductrices 62 électriquement isolées les unes des autres et toutes parallèles à la direction U.

[0068] Enfin, toujours de façon similaire à ce qui a été décrit pour les tuiles 120a et 120b, les tuiles 120c alignées les unes derrière les autres le long d’une même ligne 146 parallèle à la direction U sont électriquement raccordées en série les unes aux autres par des connexions 128. En procédant ainsi pour toutes les tuiles 120c, on forme une pluralité de bandes conductrices 62 électriquement isolées les unes des autres et toutes parallèles à la direction U.

[0069] Lorsque les dimensions des tuiles 120 sont assez grandes, celles-ci peuvent être gravées dans la couche de métallisation 114 en utilisant des procédés de gravure simple comme la photolithographie. Lorsque les dimensions des tuiles 120 sont très petites, il est possible de les réaliser en utilisant les mêmes procédés de fabrications que ceux mis en œuvre pour raccorder entre eux des composants électroniques réalisés sur un substrat en silicium. Typiquement, il s'agit des procédés mis en œuvre durant la phase de fabrication désignée par l'acronyme BEOL ("Back End Of Line"). Les couches de métallisation utilisées pour réaliser les tuiles 120 et leurs connexions 128 sont alors, par exemple, choisies dans les niveaux de métallisation connus sous les acronymes Ml à M8.

[0070] Etant donné que les charges de l'avalanche s'étalent systématiquement au- dessus d'au moins trois tuiles 120 contiguës, l’avalanche provoque une variation de la charge électrique d'au moins trois bandes conductrices 62 qui s'étendent chacune dans trois directions différentes. Ainsi, même si deux avalanches touchent simultanément la plaque 16 à deux endroits différents, l'unité de traitement 80 est capable de déterminer sans ambiguïté les positions des deux points d'impact simultanés s'ils sont séparés l'un de l'autre par une distance supérieure à la plus grande dimension d’une tuile.

[0071] Ici, la sensibilité de chaque bande conductrice 62 est identique à celle des autres bandes conductrices 62. Ainsi, il n'est pas nécessaire de prévoir dans la plaque 16 des moyens de compensation d'écart de sensibilité entre les différentes bandes conductrices 62.

[0072] Enfin, le nombre de capteurs 70 nécessaires pour mesurer la position du point d'impact d'une particule élémentaire est beaucoup plus petit que dans le cas où chaque tuile 120 serait électriquement isolée de toutes les autres tuiles 120 et directement raccordée à une entrée d'un capteur 70 respectif. En effet, dans ce dernier cas, l'ensemble 72 doit comporter autant de capteur 70 que de tuiles 120 alors que dans le mode de réalisation décrit ici, il comporte seulement un capteur 70 par bande conductrice 62.

[0073] Le fonctionnement du détecteur 2 va maintenant être décrit à l’aide du procédé de la figure 10.

[0074] Lors d’une étape 150, un photon percute la cathode 4 et la cathode 4 génère en réponse au moins un électron qui pénètre à l’intérieur du canal 24 le plus proche du point d’impact. Cet électron est alors accéléré et percute le revêtement 32, entraînant ainsi la génération d’une première avalanche d’électrons secondaires.

[0075] La première avalanche d’électrons secondaires traverse la grille 8, générant ainsi un pic de charges, tel que le pic 94. Les électrons de cette première avalanche pénètrent à l’intérieur de plusieurs des canaux 40. Ces électrons sont alors une nouvelle fois amplifiés à l’intérieur des canaux 40. On produit ainsi en sortie de la dynode 10 une seconde avalanche d’électrons secondaires contenant beaucoup plus d’électrons que la première avalanche d’électrons secondaires.

[0076] La seconde avalanche traverse la grille 12 et l’espace vide 56 et les électrons secondaires de cette seconde avalanche viennent percuter plusieurs des tuiles 120 de la plaque 16. Cela génère alors un pic de charges tel que le pic 64, sur plusieurs des bandes conductrices 62.

[0077] En parallèle, lors d'une étape 152, les capteurs 70 mesurent en permanence la quantité de charges électrique présente sur chacune des bandes 62 et transmettent ces mesures à l’unité 80. Dans le même temps, les capteurs 92 mesurent en permanence la quantité de charges électrique présente sur la grille 8 et transmettent ces mesures à l’unité 80. [0078] Lors d’une étape 154, par exemple, exécutée en parallèle de l’étape 152, l’unité 80 traite les mesures des capteurs 70 et 92 pour établir, lors d’une opération 156, la position Pf du point d’impact du photon sur la cathode 4 et, lors d’une opération 158, l’instant t _a d’arrivée de ce photon.

[0079] Lors de l’opération 156, un emplacement P701 est d’abord déterminé à partir des points de croisement entre les bandes conductrices 62 sur lesquelles un pic de charges a été détecté. La zone de répartition des charges des électrons secondaires de la seconde avalanche sur la face extérieure 60 se trouve à l’intersection de plusieurs bandes 62 sur lesquelles un pic de charges est détecté. Puisque l'emplacement des bandes 62 est connue dans un plan X, Y, l'emplacement de cette zone de répartition dans le plan X, Y peut être déterminée. Par exemple, à cet effet, la mémoire 82 comporte une cartographie des bandes 62 codant pour chacune de ces bandes l’équation de l’axe horizontal le long duquel elle s’étend. Les coordonnées dans le plan X, Y du point d’intersection entre deux bandes 62 peuvent alors facilement être trouvées, puisque l’équation des axes de ces bandes est connue.

[0080] Dans ce mode de réalisation, à titre d’illustration, lors de l’opération 156, les mesures des capteurs 92 sont en plus utilisées pour valider ou invalider l'emplacement P701 déterminé à partir des mesures des capteurs 70.

[0081] Par exemple, pour cela, l’unité 80 calcule l’écart Ee _{a b} L'écart Ee _a.b est égale à l'estimation de la différence entre les instants tm _92a et tm _92b où le pic de charges est détecté par les capteurs, respectivement, 92a et 92b. Cet écart Ee _a.b est, par exemple, estimé à l’aide de la relation suivante : Ee _a.b = (d _92a -d _92b )/c ₈ , où

- d _92a et d _92b sont les distances qui séparent l'emplacement P701 déterminé des emplacements, respectivement, des capteurs 92a et 92b, et

- c ₈ est la vitesse de propagation du signal électrique dans la grille 8.

[0082] Les emplacements des capteurs 92a et 92b dans le plan X, Y sont connues et, par exemple, mémorisées dans la mémoire 82.

[0083] L’écart Ee _a.b est ensuite comparé à l’écart mesuré Em _a.b . L’écart Em _a.b est égale à la différence tm _92a -tm _92b , où les instants tm _92a et tm _92b sont les instants mesurés où, respectivement, les capteur 92a et 92b détectent le pic de charges.

[0084] Si la différence, en valeur absolue, entre les écarts Ee _a.b et Em _a.b est supérieure à un seuil SI, alors l'emplacement P701 est considéré comme invalide. Dans le cas contraire, il est considéré comme valide.

[0085] La vérification de la validité de l'emplacement P701 est testée, comme décrit ci-dessus, dans le cas particulier des capteurs 92a et 92b, en utilisant successivement les autres paires possibles de capteurs 92. Si l'emplacement P701 déterminé est validé avec les mesures de chacun des capteurs 92, alors l'emplacement P701 est considéré comme valide. Par exemple, dans ce cas, la position Pf du point d’impact est prise égale à cet emplacement P701. Dans le cas contraire, l'emplacement P701 est considéré comme invalide. Dans ce dernier cas, le procédé s’arrête et retourne dans un état initial pour déterminer la position du point d'impact de la prochaine particule élémentaire reçue. [0086] Ensuite, lors de l’opération 158, l’unité 80 établit l’instant t _a d’arrivée de la particule élémentaire. Pour cela, dans ce mode de réalisation, un instant t _a 92 d’arrivée de la particule élémentaire est déterminé à partir des mesures des capteurs 92. A cet effet, l’unité 80 relève les instants tm _92a , tm _92b , tm _92c et tm _92d où les capteurs, respectivement, 92a, 92b, 92c et 92d ont détecté un pic de charges tel que le pic 94. Par exemple, chacun de ces instants tm ₉₂ est établi à partir des instants correspondant aux instants t ₃ et t ₄ du pic 94.

[0087] Ensuite, chacun de ces instants tm _92a à tm _92d est corrigé en y retranchant le temps de propagation du signal électrique entre l'emplacement où la première avalanche traverse la grille 8 et l'emplacement du capteur 92. Par la suite, les instants tm _92a à tm _92d corrigés sont notés, respectivement, tc _92a à tc _92d .

[0088] Par exemple, l’instant tc _92a est calculé à l’aide de la relation suivante :

tc _92a =tm _92a -d _92a /c ₈ , où :

- c ₈ est la vitesse de propagation du signal électrique dans la grille 8, et

- d _92a est la distance entre l'emplacement où la première avalanche traverse la grille 8 et l'emplacement du capteur 92a.

[0089] L'emplacement où la première avalanche traverse la grille 8 est établi à partir de la position Pf déterminée lors de l’opération 156. Par exemple, les coordonnées de cet emplacement sont prises égales aux coordonnées x,y de la position Pf. Les coordonnées du capteur 92a dans le plan X, Y sont connues et, par exemple, pré enregistrées dans la mémoire 82.

[0090] Les autres instants corrigés tc _92b , tc _92c et tc _92d sont typiquement calculés de façon similaire, mais en remplaçant la distance d _92a par la distance appropriée.

[0091] L’instant d’arrivée t _a92 de la particule élémentaire est alors déterminé à partir des instants corrigés tc _92a à tc _92d . Par exemple, l’instant t _a92 est égal à la moyenne arithmétique des instants tc _92a à tc _92d . Ici, l’instant t _a d’arrivée de la particule élémentaire est par exemple pris égale à l’instant t _a92 ainsi déterminé.

[0092] La figure 11 représente une plaque de lecture 200 susceptible d’être utilisée à la place de la plaque 16. Cette plaque 200 est identique à la plaque 16, sauf que deux capteurs 70i et 70 ₂ sont raccordés à chaque extrémité de chaque bande conductrice 62. Pour simplifier la figure 11, une seule bande 62 est représentée. Les traits ondulés et verticaux indiquent qu’une partie centrale de la plaque 200 n’a pas été représentée sur la figure 11. Le via 136 est remplacé par deux vias 202 et 204 situés chacun à une extrémité respective de la bande 62. Les capteurs 70i et 70 ₂ sont raccordés, respectivement, aux vias 202 et 204. Chacun des capteurs 70i et 70 ₂ est identique au capteur 70.

[0093] Le fonctionnement d’un détecteur équipé de la plaque 200 va maintenant être décrit en référence au procédé de la figure 12. Le procédé de la figure 12 est identique au procédé de la figure 10, sauf que l’étape 154 est remplacée par une étape 208. L'étape 208 comporte successivement :

- une opération 210 d'établissement de la position Pf du point d’impact, et - une opération 212 d'établissement de l’instant t _a d’arrivée de la particule élémentaire.

[0094] L’opération 212 est identique à l’opération 156, sauf qu’elle comporte, en plus ou à la place, la détermination d'un emplacement P702 de la seconde avalanche d'électrons secondaires à partir des instants tm _70i et tm ₇₀ 2 où les capteurs 70i et 70 ₂ détectent la présence d’un pic de charges, tel que le pic 64. Par exemple, chaque instant tm _70i et tm ₇₀₂ est déterminé à partir des instants correspondant aux instants ti et t ₂ du pic 64. Pour au moins l'une des bandes 62 touchée par la seconde avalanche, l'emplacement P702 le long de cette bande 62 est déterminé à partir des coordonnées xc ₆₂ , yc ₆₂ du point milieu situé à mi-distance entre les capteurs 70i et 70 ₂ et des instants tm _70i et tm ₇₀₂ . Par exemple, les coordonnées x _2i , y _2i de l'emplacement P702 sont prises égales aux coordonnées xc ₆₂ , yc ₆₂ auxquelles sont ajoutée la distance (tm ₇ oi-tm ₇₀₂ )*Ci ₆ , où Ci ₆ est la vitesse de propagation du signal électrique dans la bande 62. En effet, les instants tm _70i et tm ₇₀₂ sont égaux, seulement si la seconde avalanche est située sur le point milieu. Dans tous les autres cas, c’est-à- dire dès que la seconde avalanche est excentrée par rapport au point milieu, les instants tm _70i et tm ₇₀₂ sont différents. L'écart entre les instants tm _70i et tm ₇₀₂ est proportionnel au décalage de la seconde avalanche par rapport au point milieu.

[0095] Le calcul ci-dessus est, de préférence, réalisé pour plusieurs des bandes 62 sur lesquelles un pic de charges est détecté. Pour chacune de ces bandes 62, un emplacement P702 est obtenu. Ces différents emplacements P702 sont alors combinés pour obtenir des coordonnées x _2i , y _2i plus précises.

[0096] Si des coordonnées X _Ü , yi, de l'emplacement P701 ont été déterminées à partir des points de croisement des bandes conductrices 62 sur lesquelles un pic de charges a été détecté, avantageusement, celles-ci sont combinées aux coordonnées x _2j , y _2i pour obtenir des coordonnées plus précises de la seconde avalanche. Par exemple, les coordonnées de la seconde avalanche sont obtenues en réalisant une moyenne arithmétique ou pondérée des coordonnées X _Ü , yi, et x _2i , y _2i . Par exemple, le poids accordé aux coordonnées x _2i , y _2i est inférieur à celui accordé aux coordonnées X _Ü , yii. Ensuite, par exemple, les coordonnées x,y de la position Pf du point d’impact sont prises égales aux coordonnées plus précises ainsi déterminées.

[0097] L’opération 212 est identique à l’opération 158, sauf qu’elle comporte, en plus ou à la place, la détermination d’un instant t _a7 o d’arrivée à partir des mesures des capteurs 70i et 70 ₂ raccordés à une bande 62 touchée par la seconde avalanche d’électrons secondaires.

[0098] Par exemple, pour cette bande 62, chaque instant tm _70i et tm ₇₀₂ est d’abord corrigé pour y retrancher le temps de propagation du signal électrique entre l'emplacement de la seconde avalanche et l'emplacement de chacun des capteurs

70 ₁ et 70 ₂ . Pour cela, les coordonnées de l'emplacement où la seconde avalanche touche la plaque 16 sont établies à partir des coordonnées de la position Pf déterminée lors de l’opération 210. Les coordonnées de chacun des capteurs 70i et

70 ₂ dans le plan X, Y sont connues et, par exemple, pré-enregistrées dans la mémoire 82. Par exemple, un instant tc _70i corrigé de l’instant tm _70i est calculé à l’aide de la relation suivante tc _70i =tm ₇ oi-d ₇ oi/Ci ₆ , où d _70i est la distance entre les coordonnées de la seconde avalanche le long de la bande 62 et les coordonnées du capteur 70i dans le plan X, Y.

[0099] L’instant tc ₇₀₂ corrigé est calculé de façon similaire en remplaçant les coordonnées du capteur 70i par les coordonnées du capteur 70 ₂ .

[00100] L’instant t _{a 0} est alors obtenu en combinant les instants tc _70i et tc ₇₀₂ calculés pour les différentes bandes 62 sur lesquelles un pic de charges a été détecté. Par exemple, l’instant t _a70 est la moyenne arithmétique de tous les instants tc _70i et tc ₇₀₂ calculés. Lorsque les instants t _a70 et t _a92 sont tous les deux déterminés, l’instant d’arrivée t _a est obtenu en combinant ces deux instants t _a70 et t _a92 . Par exemple, dans un mode de réalisation simple, l’instant t _a est égal à la moyenne arithmétique des instants t _a70 et t _a92 .

[00101] La figure 13 représente quatre grilles conductrices 220 à 223, susceptibles d’être utilisées à la place de la grille 8. Les grilles 220 à 223 s’étendent ici chacune dans le même plan horizontal que le plan horizontal dans lequel s’étend la grille 8. Ces grilles 220 à 223 sont agencées et disposées les unes à côté des autres, de manière à occuper la même surface que la grille 8. Les grilles 220 à 223 sont électriquement isolées les unes des autres. A cet effet, elles sont ici isolées électriquement les unes des autres par deux séparations horizontales 226 et 228 parallèles, respectivement, aux directions X et Y. Ainsi, chaque grille 220 à 223 correspond à un quart de disque. Chaque grille 220 à 223 est raccordée à un capteur 92 respectif. Ici, les grilles 220 à 223 sont raccordées, respectivement, aux capteurs 92a à 92d. Par exemple, les grilles 220 à 223 sont identiques à la grille 8, sauf que chacune d’elle occupe une partie respective de la surface susceptible d’être traversée par la première avalanche d’électrons secondaires. En particulier, chacune des grilles 220 à 223 est raccordée à la borne 36.

[00102] Le fonctionnement d’un détecteur dans lequel la grille 8 est remplacée par les grilles 220 à 223 se déduit des explications précédemment données. Ce détecteur est en plus capable de distinguer, à partir des mesures des capteurs 92a à 92d, deux particules élémentaires qui arrivent en même temps sur la cathode 4, à partir du moment où chacune de ces particules élémentaires déclenchent une avalanche d’électrons secondaires qui traversent une grille respective parmi les grilles 220 à 223.

[00103] La figure 14 représente une plaque de lecture 250 identique à la plaque 16 sauf que les tuiles 120 sont remplacées par des tuiles 252. Les tuiles 252 sont identiques aux tuiles 120 sauf qu'elles ont chacune une forme triangulaire. Plus précisément, chaque tuile 252 est un triangle équilatéral ou isocèle. Dans ce mode de réalisation, les tuiles 252 sont raccordées électriquement les unes aux autres de manière à former des bandes conductrices 254 qui s'étendent parallèlement à six directions A, B, C, D, E et F. Les directions A et D sont parallèles à la direction Y. Les directions B et E sont décalées angulairement de -60° par rapport, respectivement, aux directions A et D. Les directions C et E sont décalées angulairement de +60° par rapport, respectivement, aux directions A et D.

[00104] Sur la figure 14, les références numériques 252a, 252b, 252c, 252d, 252e et 252f sont utilisées pour désigner les tuiles 252 qui appartiennent à des bandes conductrices parallèles, respectivement, aux directions A, B, C, D, E et F. Pour simplifier la figure 14, chaque tuile qui appartient aux bandes conductrices qui s'étendent parallèlement à une direction prédéterminée est remplie avec une texture respective, ce qui permet d'identifier cette tuile dans la plaque 250, même sans référence numérique. Dans le pavage de la figure 14, le motif répété de façon périodique est un hexagone comportant un exemplaire de chacune des tuiles 252a, 252b, 252c, 252d, 252e et 252f. Dans ce motif, ces tuiles 252a, 252b, 252c, 252d, 252e et 252f partagent un sommet commun situé sur le centre géométrique de l'hexagone. Cet hexagone est répété périodiquement dans les directions A, B et C.

[00105] Les tuiles 252a et 252d sont alignées le long de lignes parallèles aux directions A et D telles que la ligne 256. Le long de la ligne 256, une tuile 252d est interposée entre chaque paire de tuiles 252a successives.

[00106] Les tuiles 252b et 252f sont alignées le long de lignes parallèles aux directions B et F telles que la ligne 258. Le long de la ligne 258, une tuile 252b est interposée entre chaque paire de tuiles 252f successives.

[00107] Les tuiles 252c et 252e sont alignées le long de lignes parallèles aux directions C et E telles que la ligne 260. Le long de la ligne 260, une tuile 252c est interposée entre chaque paire de tuiles 252e successives.

[00108] Grâce à cet agencement et à ce raccordement des tuiles 252 entre elles, chaque tuile 252, qui n'est pas située sur un bord du pavage, est immédiatement entourée de tuiles 252 appartenant à cinq bandes conductrices différentes. Dès lors, chaque point d'impact se traduit par une variation de la charge électrique d'au moins six bandes conductrices différentes. Avec la plaque 250, il est donc possible de déterminer, sans ambiguïté, la position de cinq points d'impact simultanés au moins si la distance séparant ces points d'impacts deux à deux est supérieure à la plus grande dimension de la tuile.

[00109] Chapitre II. VARIANTES

[00110] Variantes des dvnodes

[00111] En variante, la matrice 34 est réalisée dans le même matériau que le revêtement 32.

[00112] De nombreux procédés sont possibles pour fabriquer le revêtement 32. Par exemple, le revêtement est obtenu par une réaction chimique entre la matière qui compose la matrice 34 et un réactif chimique. Par exemple, ce réactif chimique est un réactif liquide ou gazeux introduit à l’intérieur de chacun des canaux. Par exemple, le revêtement 32 est le résultat d’une oxydation ou d'une nitridation de la matrice 34.

[00113] D’autres matériaux émissifs sont utilisables pour réaliser le revêtement 32. Par exemple, le revêtement 32 peut aussi être réalisé dans un ou plusieurs des matériaux choisis dans le groupe composé des matériaux listés entre les lignes 41 et 44 de la colonne 10 de US6384519B1.

[00114] Dans un autre mode de réalisation, le revêtement 32 ne recouvre pas la totalité des parois des canaux. Par exemple, le revêtement 32 est seulement situé sur la partie supérieure des canaux, tandis que la partie inférieure de ces canaux est dépourvue de revêtement émissif.

[00115] Dans un autre mode de réalisation, le matériau émissif est un gaz et les canaux sont remplis de ce gaz. Par exemple, le gaz est un mélange de 90 %, en masse, d’argon et de 10 %, en masse, de dioxyde de carbone. Dans ce cas, le revêtement 32 peut être omis.

[00116] La section transversale des canaux peut avoir n’importe quelle forme. Par exemple, la section transversale des canaux peut être un polygone, tel qu’un carré ou être un ovale.

[00117] La section transversale des canaux n’est pas nécessairement constante sur toute la longueur du canal. Par exemple, la section transversale du canal peut se réduire au fur et à mesure que l’on avance vers sa sortie.

[00118] De nombreuses méthodes sont possibles pour fabriquer les canaux. Par exemple, les canaux peuvent être réalisés par gravure plasma anisotropique (« anisotropic plasma etching »), par photolithographie ou autre.

[00119] L’axe des canaux peut être incliné par rapport au plan horizontal. Si le détecteur comporte plusieurs dynodes empilées les unes au-dessus des autres, les axes des canaux de la dynode supérieure sont, de préférence, inclinés le long d’une première direction qui coupe une seconde direction. Les axes des canaux de la dynode inférieure sont alors parallèles à cette seconde direction.

[00120] Dans un autre mode de réalisation, les canaux ne s'étendent pas le long d’un axe rectiligne, mais le long d’une trajectoire courbe ou sinueuse.

[00121] La dynode peut être réalisée dans d’autre matériau. Par exemple, en variante, la dynode est réalisée dans un matériau résistif ou diélectrique ou conducteur. Par exemple, le matériau utilisé pour fabriquer la dynode peut être choisi dans le groupe composé des matériaux listés entre les lignes 6 et 17 de la colonne 10 de US6384519B1.

[00122] Lorsque la dynode est réalisée dans un matériau diélectrique, la conductivité des parois des canaux peut être augmentée en déposant sur ces parois une sous- couche d’un matériau résistif comme, par exemple une sous-couche polymère résistif. Cette sous-couche forme alors la paroi du canal sur laquelle le revêtement émissif est réalisé.

[00123] Lorsque les capteurs 70 sont raccordés entre les extrémités des bandes conductrices, il n’est pas nécessaire que les extrémités de chaque bande conductrice soient situées sur le bord de la plaque de lecture. En variante, les extrémités d’au moins certaines des bandes conductrices sont alors situées entre les bords de la plaque de lecture. [00124] Les bandes conductrices peuvent être remplacées par des électrodes conductrices électriquement isolées les unes des autres et individuellement raccordées chacune à son propre capteur 70 comme décrit dans US6384519B1.

[00125] En variante, les bandes conductrices sont des bandes rectilignes qui s’étendent dans un seul plan. Elles sont donc dépourvues de tuiles situées dans un premier plan horizontal et de connexions électriques situées sous ce premier plan horizontal. Dans ce cas, pour que les bandes conductrices qui s’étendent dans des directions sécantes puissent se croiser, elles sont réalisées dans des plans horizontaux situés à différentes hauteurs.

[00126] En variante, une couche résistive pleine et uniforme est déposée sur la face extérieure 60 de la plaque 16. Éventuellement, cette couche résistive est séparée des bandes conductrices 62 par une couche en matériau diélectrique. La résistivité de surface de cette couche résistive, connue sous le terme anglais de « sheet resistivity » ou « surface resistivity » à 20 °Celsius est comprise entre 10 kQ/carré et 100 MW/carré. De préférence, la résistivité de surface est supérieure à 100 kQ/carré ou 1 MW/carré et, avantageusement, inférieure à 10 MW/carré. Par couplage capacitif entre cette couche résistive et les bandes 62, les électrons secondaires reçus sur la couche résistive engendrent une variation correspondante de la charge électrique de certaines des bandes 62. C’est cette variation de la charge électrique des bandes 62 qui est mesurée par les capteurs 70. Cette couche résistive permet d’étaler les charges électriques sur la face extérieure 60.

[00127] Dans une autre variante, le substrat 61 comporte en plus des plans de masse s'étendant horizontalement entre les couches de métallisation pour réduire la diaphonie entre les bandes conductrices.

Autres variantes du détecteur

[00128] D’autres particules élémentaires qu’un photon peuvent être détectées. Par exemple, la particule élémentaire à détecter peut être une particule chargée, telle qu'un ion ou un muon, ou une particule neutre tel qu'un neutron. Pour cela, la cathode est alors réalisée dans un matériau émissif qui libère au moins un électron lorsqu’elle est percutée par la particule élémentaire à détecter. Le matériau émissif dépend donc de la particule élémentaire à détecter. Par exemple, pour détecter un neutron, le matériau émissif utilisé peut être du bore ou du palladium. Il est aussi possible de détecter des protons en choisissant le matériau émissif approprié.

[00129] En variante, le détecteur comporte une seule dynode et une seule grille conductrice.

[00130] En variante, un espaceur peut aussi être placé entre les dynodes 6 et 10. Cela permet notamment d'améliorer la dispersion spatiale des électrons secondaires dans différents canaux. Par exemple, il est alors possible de répartir les électrons qui sortent de la sortie 30 d'un seul canal 24 dans plusieurs canaux 40 même si le diamètre Dm40 des canaux 40 est supérieure au diamètre Dm24. A l’inverse, l’espaceur 14 peut être omis dans certains modes de réalisation comme les modes de réalisation où le diamètre Dm24 est supérieur au diamètre Dm40. [00131] Dans un mode de réalisation simplifié, le détecteur comporte un seul capteur 92. Dans ce cas, la combinaison des instants tc _92a à tc _92d est omise.

[00132] Il existe de nombreuses technologies différentes pour mesurer un pic de charge tel que le pic 64 ou 94. En particulier, une mesure capacitive ou inductive peut être mise en œuvre. Dans ces cas là, les capteurs 70 et 92 ne sont pas nécessairement raccordés électriquement directement à, respectivement, une bande 62 et la grille 8.

[00133] Lorsque le détecteur comporte plusieurs dynodes et plusieurs grilles conductrices situées entre ces dynodes, une seule ou plusieurs de ces grilles conductrices sont raccordées à des capteurs 92. Par exemple, dans un mode de réalisation alternatif, les capteurs 92 sont raccordés à la grille 12 au lieu d’être raccordés à la grille 8. Dans ce cas, la quantité de charges électrique qui traverse la grille 12 est plus importante mais la répartition spatiale des électrons est alors plus étalée.

[00134] D'autres modes de réalisation des grilles 220 à 223 sont possibles. Par exemple, plus de quatre grilles peuvent être utilisées ou, à l'inverse, moins de quatre grilles. Les formes des grilles 220 à 223 peuvent aussi être différentes.

[00135] En variante, les capteurs 70 sont raccordés à l’extrémité distale ou proximale des bandes conductrices 62. Dans ce cas, les connexions aux bandes 62 sont réparties sur la périphérie de la plaque de lecture. Il n’est alors pas nécessaire de prévoir un via vertical pour raccorder les capteurs 70 à un point central de ces bandes 62.

[00136] En variante, lors de l’opération 210, l'emplacement P702 n'est pas déterminé. Par exemple, dans ce cas, la position Pf du point d'impact est uniquement établie à partir de l'emplacement P701.

[00137] Dans une autre variante, l'emplacement P701 n'est pas déterminé. Par exemple, dans ce cas, la position Pf est établie en utilisant uniquement l'emplacement P702 et sans utiliser les points d’intersection entre les bandes conductrices 62. Dans ce cas, il n’est pas nécessaire que les bandes conductrices se croisent. Par exemple, elles peuvent être toutes parallèles les unes aux autres.

[00138] La validation et, en alternance, l'invalidation de l'emplacement P701 peut être appliquée à l'emplacement P702. Dans un autre mode de réalisation, La validation et, en alternance, l'invalidation de l'emplacement déterminé à partir des mesures des capteurs 92 peut être omise.

[00139] Lors de l’opération 156, il est aussi possible de déterminer un emplacement P92 où la première avalanche traverse la grille 8 à partir des mesures des capteurs 92. Plus précisément, on exploite à ce moment-là le fait qu’il existe plusieurs capteurs 92 raccordés à la même grille 8 à des endroits différents. Les temps de propagation du signal électrique, généré par la première avalanche d’électrons secondaires qui traverse la grille 8, jusqu’à chacun des capteurs 92a à 92d ne sont alors pas identiques car les distances à parcourir ne sont pas les mêmes. C’est cette différence entre les temps de propagation qui est exploitée pour déterminer l'emplacement P92 par triangulation. La détermination d’un emplacement par triangulation étant bien connue, celle-ci n’est pas décrite plus en détail ici. Ensuite, la position Pf du point d’impact est établie en combinant les emplacements P701 et P92 ou P702 et P92. Par exemple, la position Pf est égale à la moyenne arithmétique des emplacements P701 et P92.

[00140] Il existe de nombreuses façons de combiner les emplacements P701, P702 et P92 pour déterminer la position Pf du point d’impact. Par exemple, une moyenne pondérée des emplacements P701 et P92 peut être utilisée en donnant de préférence plus de poids à l'emplacement P701.

[00141] La détermination de l’instant t _a92 à partir des différents instants corrigés tc _92a à tc _92d peut être réalisée autrement que par une simple moyenne arithmétique. Par exemple, la moyenne arithmétique est remplacée par une moyenne pondérée dans laquelle un poids plus important est affecté aux capteurs 92 qui sont les plus proches du point d’impact. Dans un autre mode de réalisation, seule la ou les mesures des capteurs 92 qui se trouvent à une distance inférieure à un seuil prédéterminé du point d’impact sont prises en compte. De façon similaire, l’instant t _a70 peut être calculé en mettant en œuvre d’autres moyens qu’une simple moyenne arithmétique. Par exemple, les différentes variantes décrites dans le cas particulier de la détermination de l’instant t _a92 s’appliquent aussi à la détermination de l’instant t _a70 .

[00142] D’autres modes de réalisation qu’une moyenne arithmétique des instants t _a70 et t _a92 sont possibles pour établir l’instant t _a . Par exemple, l’instant t _a est une moyenne pondérée des instants t _a70 et t _a92 en donnant plus de poids à l’instant t _a92 qu’à l’instant ta70-

[00143] Dans un mode de réalisation simplifié, la correction des instants tm ₉₂ ou tm ₇₀ est omise. Par exemple, l'instant t _a92 ou t _a70 est directement calculé à partir des mesures des capteurs 92 ou 70 mais sans utiliser la position Pf du point d'impact. Ce mode de réalisation est pratique si les temps de propagation sont négligeables.

[00144] Le calcul de l’instant t _a70 peut être mis en œuvre même si un seul capteur 70 est raccordé à chaque bande conductrice 62.

[00145] Dans une variante, l'instant t _a70 n'est pas déterminé et les mesures des capteurs 70 ne sont pas utilisées pour déterminer l'instant t _a .

[00146] En variante, l'instant t _a92 n'est pas déterminé. Par exemple, l’instant t _a est déterminé uniquement à partir des mesures des capteurs 70. A titre d'illustration, l’instant t _a est alors pris égal à l’instant t _a70 . Dans ce cas, les capteurs 92 peuvent être omis.

[00147] Chapitre III. AVANTAGES DES MODES DE REALISATION DECRITS

[00148] Après avoir traversé la grille conductrice, l’avalanche d’électrons secondaires s’évase. La zone d’impact des électrons secondaires sur la plaque de lecture est donc plus large que la zone de la grille conductrice traversée par ces mêmes électrons secondaires. Autrement dit, la dispersion spatiale de ces électrons secondaires est plus faible au niveau de la grille conductrice qu’au niveau de la plaque de lecture. Puisque la dispersion spatiale de ces électrons secondaires au niveau de la grille conductrice est plus faible, il génère un pic de charges plus étroit. De plus, l’impédance de la grille conductrice est beaucoup plus uniforme que l’impédance des bandes conductrices 62. En effet, l'impédance des tuiles 120 est différente de l'impédance des connexions 128 ce qui crée de nombreuses ruptures d'impédance le long de chaque bande 62. A cause de ces deux caractéristiques, l'incertitude sur l’instant t _a auquel la particule élémentaire arrive est plus faible si cet instant est établi à partir des mesures des capteurs 92 que seulement à partir des mesures des capteurs 70.

[00149] Le fait d’utiliser les instants corrigés tc _92a à tc _92d permet d’accroître encore plus la précision sur la mesure de l’instant t _a d’arrivée.

[00150] Le fait d’utiliser plusieurs capteurs 92 permet aussi d’accroître encore plus la précision sur la mesure de l’instant t _a d’arrivée.

[00151] Le fait d’utiliser plusieurs grilles contiguës les unes aux autres dans un même plan permet de distinguer plusieurs particules élémentaires touchant la cathode 4 simultanément. Cela permet alors de déterminer de façon plus fiable l’instant d’arrivée t _a de ces particules élémentaires.

[00152] Le fait d’utiliser des bandes conductrices au lieu d’électrodes individuelles réduit considérablement le nombre de capteurs 70 nécessaires pour déterminer la position Pf du point d’impact. De plus, les tuiles de chaque bande conductrice sont situées dans même plan, de sorte qu’elles présentent la même sensibilité. Il n’est donc pas nécessaire d’implémenter des moyens pour corriger des écarts de sensibilité entre les bandes conductrices, comme c’est le cas lorsque ces bandes conductrices sont situées dans des plans horizontaux différents.

[00153] Le fait que la plus grande dimension des tuiles soit inférieure ou égale à la plus grande dimension de la sortie des canaux permet simplement de répartir l’avalanche d’électrons secondaires sur plusieurs tuiles et cela même dans le cas où le détecteur comporte une seule dynode.

[00154] Le fait de raccorder le capteur 70 non pas aux extrémités de la bande 62, mais en un point central, en passant par l’intermédiaire du via 136, permet de loger le capteurs 70 sous la bande 62. Cela facilite le placement des capteurs 70 et donc la fabrication de la plaque de lecture.

[00155] Le fait que la sortie des canaux de la dynode 6 recouvre au moins partiellement plusieurs entrées de la dynode 10 permet de simplement étaler l’avalanche d’électrons secondaires sur un plus grand nombre de tuiles, même si la plus grande dimension de ces tuiles est supérieure à la plus grande dimension de la section transversale de la sortie des canaux directement en vis-à-vis de ces tuiles. Cela permet de simplifier la conception et la fabrication de la plaque de lecture, car les contraintes sur les dimensions des tuiles sont réduites.

[00156] Le fait que la section transversale des entrées 42 des canaux 40 de la dynode inférieure 10 soient plus petites que la section transversale des sorties 30 des canaux 24 de la dynode 6 permet simplement d’étaler l’avalanche d’électrons secondaires. En particulier, cet étalement se produit sans qu’il soit pour cela nécessaire de positionner précisément la dynode 6 par rapport à la dynode 10.

[00157] L’invention s’applique naturellement à l’étude de la physique des particules. L’invention s’applique également au domaine de l’imagerie, notamment dans le domaine spatial, médical ou environnemental et également le domaine du transport. Par exemple, dans le domaine médical, l'invention peut être utilisée dans le cadre de traitement par hadronthérapie ou protonthérapie ou encore dans le cadre de la thérapie par émission de positons (TEP).