TUBE MULTIPLICATEUR D'ELECTRONS A PLUSIEURS VOIES

DESCRIPTION

DOMAINE TECHNIQUE La présente invention est relative à un tube multiplicateur d'électrons à plusieurs voies.

éTAT DE LA TECHNIQUE ANTéRIEURE

Un tube photomultiplicateur à plusieurs voies comporte en général à l'intérieur d'une enveloppe étanche vide de gaz, une électrode sensible à la lumière, appelée photocathode, une optique électronique de répartition, un multiplicateur d'électrons pour multiplier les électrons émis par la photocathode et une anode par voie qui collecte les électrons multipliés dans chacune des voies.

La demande de brevet EP 0487 178 décrit un tube multivoies, dans lequel chacune des voies correspond à une partie d'une photocathode commune. La séparation entre voies résulte d'une optique d'entrée comprenant un séparateur composé par un ensemble de parois perpendiculaire au plan de la photocathode commune. Chaque voie dispose de son propre multiplicateur constitué par une succession de dynodes. Des parties d'anodes électriquement distinctes à raison d'une partie par voie permettent de collecter le signal propre à chaque voie. Il est connu que de tels tubes multivoies à cathode plane présentent une dispersion importante de temps de transit entre la photocathode et la première dynode. Le tube multivoies décrit dans la demande EP 0487 178 prévoit bien une dynode

d'ajustement de gain, mais cette dynode ne permet pas un ajustement des temps de transit. De ce fait de tels tubes multivoies ne peuvent être employés dans des applications pour lesquelles la dispersion des temps de transit est un facteur pénalisant. Il est connu des tubes monovoies dans lesquels la dispersion des temps de transit entre photocathode et première dynode du multiplicateur est réduite par le fait que la photocathode est montée sur une surface hémisphérique. Du fait de cette forme la distance entre les différents points de la photocathode et un centre est égale. Cette géométrie contribue à réduire la dispersion du temps de transit .

EXPOSé DE L'INVENTION L'invention a pour objet un tube photomultiplicateur multivoies présentant une résolution temporelle améliorée par rapport aux tubes multivoies connus de l'art antérieur. Dans l'art antérieur cité ci-dessus, la photocathode est disposée sur la face interne de la paroi formant fenêtre de transparence. Cette face interne est plane. De ce fait les électrons d'une voie émis par les parties de bord de la partie plane de photocathode correspondant à cette voie ont des trajectoires plus longues que les trajectoires des électrons émis par la partie centrale de cette même partie de photocathode.

Selon l'invention, la face interne de la fenêtre de transparence comporte un nombre de concavités, de préférence hémisphériques, égal au nombre de voies du tube. La photocathode est comme dans l'art antérieur, déposée sur la face interne de la

paroi formant fenêtre de transparence . Chaque concavité correspond à une voie . Chaque concavité a une surface de révolution autour d'un axe central. De ce fait les distances entre un point focal de concentration des électrons situé sur l'axe central, et chaque point de la partie de la photocathode correspondant à cette voie, sont sensiblement égales entre elles. Pour chaque voie, la dispersion des temps de transit entre la partie de la photocathode correspondant à cette voie et le point focal ne résulte plus que des différences de vitesse initiale des électrons au moment de l'émission et éventuellement des formes des surfaces équipotentielles . Les formes de ces surfaces créées par les formes des électrodes de l'optique de focalisation peuvent conduire à de légères différences dans les distances parcourues par un électron pour croiser ces différentes surfaces équipotentielles.

Dans le mode de réalisation qui sera décrit de façon détaillée, la fenêtre de transparence a une face externe plane et une face interne ayant des parties planes aux endroits ou les concavités ne sont pas présentes. Les parties planes de la face internes sont situées dans un plan qui est parallèle au plan de la face externe. La distance entre ces plans parallèles constitue l'épaisseur de la fenêtre de transparence. La paroi comportant la fenêtre de transparence a ainsi des parties épaisses correspondant à des parties non creuses, dont l'épaisseur est ce qui a été appelée l'épaisseur de la fenêtre de transparence, et des parties creuses plus minces que ces parties épaisses.

Les concavités de révolution se présentent ainsi comme des creux à partir du plan de la face interne.

A toutes ces fins l'invention est relative à un tube photomultiplicateur à plusieurs voies comportant une enveloppe étanche, ayant une paroi formant fenêtre de transparence à des photons, et d'autres parois, la fenêtre de transparence comportant une face externe plane et une face interne, une direction axiale du tube étant une direction perpendiculaire à la face plane, le tube comportant dans l'ordre dans le sens de la direction axiale, une photocathode sous forme d'une couche photoémettrice disposée sur la face interne de la fenêtre de transparence de façon à recevoir des photons lumineux ayant traversé la fenêtre de transparence, une optique de focalisation répartissant les électrons en provenance de la photocathode dans les différentes voies, et les dirigeant vers une première dynode propre à chaque voie, - un empilement d'étages multiplicateurs, comportant dans le sens de parcours des électrons, un premier étage comportant les premières dynodes, et un empilement d'étages multiplicateurs suivants, dont un avant dernier étage et un dernier étage, une anode formée par des conducteurs isolés les uns des autres à raison de un conducteur isolé pour chaque voie de multiplication, ladite anode étant en aval du dernier étage multiplicateur ou entre l'avant dernier et le dernier étage multiplicateur, des moyens de raccordement traversant l'enveloppe étanche et comportant des contacts de

raccordement extérieurs à l'enveloppe, eux même raccordés à des liaisons électriques internes de raccordement, pour raccorder les dynodes, la photocathode, les électrodes formant l'optique de focalisation, et les différents conducteurs isolés (51) formant ensemble l'anode, à leur tension respective de fonctionnement, caractérisé en ce que, la fenêtre de transparence comporte un nombre de concavités égal au nombre de voies du tube, chaque concavité correspondant à une voie, ces concavités se présentant sous forme de parties creusées à partir de la face interne de la fenêtre de transparence, la paroi comportant la fenêtre de transparence ayant ainsi des parties creuses et des parties épaisses correspondant à des parties non creuses, les surfaces des parties creuses recevant la couche photoémettrice formant la photocathode, chaque surface creuse formant ainsi une zone de photocathode. Dans un mode de réalisation, l'une des faces de la fenêtre de transparence comporte des stries situées dans les parties épaisses de cette fenêtre, ces stries étant comblées par un produit réfléchissant ou absorbant des photons . Dans un mode de réalisation, le tube comporte en outre immédiatement en aval de la photocathode un ensemble de parois conductrices, perpendiculaires à la face plane de la fenêtre de transparence De préférence ces parois se présentent sous la forme de cylindres à raison de un cylindre par voie

du tube. Le mot cylindre est employé dans son sens géométrique. Il peut être à base circulaire, ou polygonale régulière. Les axes des polygones réguliers ou des cercles sont confondus avec les axes des calottes formant les parties de photocathode.

Selon le raccordement électrique des parois conductrices, ces parois peuvent avoir une fonction de déflection ou de première électrode d'optique de focalisation. Si ces parois sont au même potentiel que la cathode, alors il s'agit d'un déflecteur. Si ces parois sont à un potentiel algébrique supérieure à celui de la cathode, alors il s'agit d'une grille focalisatrice accélératrice, formant une partie d'une optique d'entrée sous forme de triode ou éventuellement de tétrode. L'avantage de telles optiques est leur capacité à réduire le temps de transit des électrons entre la cathode et le multiplicateur.

Dans un mode de réalisation, chaque concavité de la face interne de la fenêtre de transparence du tube est une calotte hémisphérique, chacun de cercles déterminés par l'intersection entre un plan parallèle au plan de la face plane et lesdites calottes étant tangent ou très proche de deux autres de ces cercles s'il s'agit d'une partie de coin de la fenêtre de transparence, de trois autres cercles s'il s'agit d'une partie périphérique de la fenêtre de transparence autre que les parties de coin et de quatre autres cercles s'il s'agit d'un cercle n'occupant pas une position périphérique.

Dans un mode de réalisation, l'optique de focalisation comporte une électrode accélératrice et focalisatrice par voie, l'une au moins ou chacune de ces électrodes comprenant, - une paroi conductrice cylindrique d'axe perpendiculaire à la face plane de la fenêtre de transparence, cette paroi cylindrique ayant selon la direction axiale deux extrémités, une première proche de la photocathode et une seconde éloignée de la photocathode, la première extrémité étant délimitée par l'intersection de la paroi cylindrique avec un plan non parallèle à la face plane de la fenêtre de transparence et sécant à toutes les génératrices de la paroi cylindrique et la seconde extrémité étant délimitée par une intersection avec un plan parallèle à la face plane de la fenêtre de transparence, la paroi cylindrique ayant ainsi selon la direction axiale, une génératrice de longueur maximum et une génératrice de longueur minimum diamétralement opposées l'une à l'autre et une paroi plane parallèle à la face externe de la fenêtre de transparence, et raccordée intérieurement à la paroi conductrice cylindrique au niveau de sa seconde extrémité, cette paroi plane comportant une zone de passage des électrons, cette zone de passage étant plus proche de la génératrice de longueur maximum de la paroi cylindrique que de la génératrice de longueur minimum de ladite paroi cylindrique .

Dans le mode préféré de réalisation toutes les électrodes accélératrices et focalisatrices sont identiques entre elles.

Dans un mode de réalisation, chaque paroi cylindrique d'une électrode focalisatrice est à base polygonale et comporte un ensemble de parties de paroi, à raison de une partie par côté du polygone formant la base de la paroi cylindrique. Des parties de chacune des parois cylindriques sont des parties d'un seul tenant d'une première plaque dîtes de parties de paroi cylindrique, ces parties étant raccordées à ladite première plaque par un pli. Dans un mode de réalisation, des parties de paroi cylindrique des électrodes accélératrices focalisatrices sont des parties d'un seul tenant d'une seconde plaque dîtes de parties de paroi cylindrique, différente de la première plaque, ces parties étant raccordées à ladite seconde plaque par un pli.

Dans un mode de réalisation des parties de paroi cylindrique des électrodes accélératrices focalisatrices ont une première sous partie raccordée par un pli avec une partie de paroi cylindrique d'un seul tenant avec ladite première plaque, et une seconde sous partie raccordée par un pli avec une partie de paroi cylindrique d'un seul tenant avec ladite seconde plaque.

Dans un mode de réalisation, les parois planes comportant les zones de passage d'électrons de chacune des électrodes individuelles focalisatrices sont formées d'un seul tenant dans une plaque de fond comportant autant de zones de passages que de voies. Dans un mode de réalisation, une première dynode de l'une au moins des voies comporte dans la direction axiale une première extrémité proche de la cathode et

une seconde extrémité éloignée, chaque première dynode ayant une face située dans une direction définie par la perpendiculaire à la face externe de la fenêtre de transparence, sous la zone de passage des électrons au travers de l'électrode accélératrice et focalisatrice .

Dans un mode de réalisation une face de réception d'électrons de chacune des premières dynodes de l'étage de premières dynodes, ladite face de réception d'électrons étant située dans une direction définie par la perpendiculaire à la face externe de la fenêtre de transparence, sous une zone de passage des électrons au travers de l'électrode accélératrice et focalisatrice, est formée d'un seul tenant dans une plaque dîtes de premières dynodes, chaque face de réception d'électrons étant liée par un pli au continuum de ladite plaque de premières dynodes . Les modes de réalisation dans lesquels des parties de paroi cylindrique ou la paroi de fond des électrodes accélératrices focalisatrices ou encore les faces de réception d'électrons des premières dynodes, sont réalisées à partir de plaques conductrices découpées et pliées présentent des facilités de réalisation puisque toutes les parois peuvent être réalisées par des opérations collectives de découpage et pliage. De plus le positionnement relatif des parois d'électrodes et leur manipulation sont très aisés puisqu'elles sont d'un seul tenant. •

Dans un mode de réalisation, une première dynode de chaque voie est constituée par un ensemble de parois conductrices formant ensemble une boîte sans couvercle présentant une ouverture située du côté de sa

première extrémité, l'ensemble de parois comportant des première à troisième parois planes perpendiculaires à la face externe de la fenêtre de transparence, les première et seconde parois étant parallèles entre elles et perpendiculaires à des extrémités de la troisième paroi, ces première et seconde parois ayant dans une direction perpendiculaire à la troisième paroi une longueur plus grande au niveau de la première extrémité de la boîte qu'au niveau de la seconde extrémité, une quatrième paroi face à la troisième paroi ayant sa première extrémité perpendiculaire à la face externe de la fenêtre de transparence et présentant une concavité tournée vers la photocathode cette quatrième paroi étant perpendiculaire aux première et seconde parois . Dans un mode de réalisation l'anode ou un étage de réglage de gain comporte une cassette assemblée comportant une pluralité de parties conductrices, isolées électriquement les unes des autres, chaque partie conductrice étant en outre munie d'une liaison de raccordement qui lui est propre d'un seul tenant avec la partie conductrice à laquelle la liaison est raccordée,

- une première et une seconde entretoises isolantes, l'une au moins des entretoises comportant des ouvertures au travers de laquelle chacune des parties conductrices est apparente, chacune des parties conductrices et une partie au moins de la liaison de raccordement qui lui correspond étant logées entre la première et la seconde entretoise.

Dans un mode de réalisation de la cassette, les parties conductrices de l'anode ou de l'étage de réglage de gain et leurs liaisons de raccordement ont des parties ayant une faible épaisseur et des parties ayant une forte épaisseur plus importante que celle des parties de faible épaisseur, une partie au moins des parties de forte épaisseur constituant une partie de premiers moyens de positionnement des parties électriquement isolées les unes des autres, une partie complémentaire de ces premiers moyens de positionnement étant constituée par des ouvertures ou des niches de l'une ou l'autre des entretoises logeant des parties de forte épaisseur.

BREVE DESCRIPTION DES DESSINS L'invention sera maintenant décrite à l'aide des dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 représente une coupe longitudinale selon le plan AA de la figure 2 d'un tube photomultiplicateur selon l'invention. La figure 2 représente une vue de dessus de la fenêtre de transparence d'un tube selon l'invention. La figure 3 représente une vue en perspective éclatée d'une partie d'un exemple de réalisation d'un tube selon l'invention, la partie représentée comportant un déflecteur, une optique de focalisation une première dynode et un empilement d'étages multiplicateurs.

La figure 4 représente une vue en perspective éclatée d'un ensemble de quatre plaques découpées et pliées dont les trois premières plaques sont destinées après assemblage à former ensemble un

ensemble d'électrodes focalisatrices à raison de une par voie et dont la dernière est destinée à former une partie au moins d'un ensemble de première dynodes à raison de une par voie, La figure 5 représente une vue en perspective des trois premières plaques représentées figure 4, pliées et assemblées pour former l'ensemble d'électrodes focalisatrices,

La figure 6 représente une vue en perspective d'une partie d'un tube à quatre voies selon l'invention, une partie de l'enveloppe du tube étant découpée pour laisser apparaître l'intérieur du tube.

La figure 7 représente une vue de dessus d'une plaque usinée comportant une pluralité de parties conductrices, munies chacune d'une liaison de raccordement, et une pièce provisoire de maintien.

La figure 8 représente une vue en perspective éclatée d' entretoises isolantes, de la plaque usinée, et de moyens d'assemblages serrés des deux entretoises.

La figure 9 représente une vue en perspective d'une cassette assemblée convenant à la réalisation d'une dynode de réglage de gain ou d'une anode d'un tube multivoies selon l'invention. Dans les différentes figures des mêmes numéros de référence désignent des éléments de même nature ou ayant même fonction. De la sorte un élément déjà décrit d'une figure précédente ne sera pas nécessairement décrit dans une figure suivante.

EXPOSé DéTAILLé DE MODES DE RéALISATION PARTICULIERS

La figure 1 représente une coupe longitudinale partielle d'un tube photomultiplicateur 1 à neuf voies selon l'invention. Cette coupe est selon la ligne AA de la figure 2. La figure 6 représente une vue en perspective d'une partie d'un autre tube 1 à quatre voies selon l'invention, une partie de l'enveloppe du tube étant découpée pour laisser apparaître l'intérieur du tube. Seule la partie originale des tubes 1 représentés figure 1 et 6 sera décrite de façon détaillée. Il s'agit de la fenêtre de transparence 5, d'un moyen 40, de séparation des voies, d'une optique 9 de focalisation linéaire, et d'une première dynode de chacune des voies. Dans un mode optionnel de réalisation le tube

1 selon l'invention comporte en outre, une anode comportant autant de conducteurs isolés que de voies, de fabrication plus simple que celles de l'art antérieur. Le tube photomultiplicateur 1 comporte une enveloppe étanche 4, formé par un ensemble de parois assemblées entre elles. Dans l'exemple représenté, une première paroi 3 a une forme de manchon cylindrique, d'axe AA', par exemple à base rectangulaire ou carrée. Le manchon cylindrique 3 est réalisé de préférence dans une matière isolante, par exemple du verre. Le manchon est complété à une extrémité par une paroi 5 formant une fenêtre de transparence à des photons . Il est complété, de façon en elle-même connue, à l'autre extrémité, par une paroi de fond 10. Des broches 20 de raccordement des différentes électrodes situées à

l'intérieur de l'enveloppe étanche 4 passent de façon étanche, et de façon en elle-même connue également au travers de cette paroi de fond. Lorsque le tube 1 est en fonctionnement ces broches 20 sont couplées à des sources de tension, appliquant des tensions de fonctionnement aux différentes électrodes du tube 1.

La paroi 5 formant la fenêtre de transparence du tube comporte une face 6 externe plane et une face 7 interne présentant autant de concavités 8 que de voies, c'est-à-dire neuf dans l'exemple représenté figure 1 et quatre dans l'exemple représenté figure 6. Chacune des concavités 8 est tournée vers l'intérieur du tube 1. Chacune des concavités 8 est, dans les exemples représentés, une calotte sphérique 8. Chaque centre de calotte 8 est situé sur un axe perpendiculaire à la face plane 6 externe du tube 1. Une cathode 2 photo émettrice est disposée sur la face interne 7 de la paroi 5 formant la fenêtre 5 de transparence, de façon à recevoir des photons lumineux ayant traversé la fenêtre de transparence 5. Dans l'exemple représenté figure 1, la photocathode 2 est déposée seulement sur la surface interne des concavités 8. Dans l'exemple représenté figure 6 , la photocathode 2 est déposée sur toute la face interne 7. De façon en elle-même connue la photocathode 2 est constituée par une couche d'un matériau photoémetteur, par exemple une couche d'un matériau multi alcalin ou de l' argent-oxygène-césium, ou du césium-antimoine. Il peut aussi s'agir d'un autre matériau photoémetteur. Le matériau est choisi en fonction de ses caractéristiques spectrales de photo

émission et des longueurs d'onde des photons auxquels le tube photomultiplicateur va être appliqué.

La figure 2 représente une vue de dessus de la fenêtre de transparence 5 du tube à neuf voies représenté figure 1. Les neuf calottes sphériques 8, sont représentées en pointillés par des cercles 12 représentant l'intersection d'une calotte 8 avec un plan parallèle au plan de la face externe 6, et situé à une distance de cette face externe égale à l'épaisseur la plus grande de la fenêtre de transparence 5. Ce plan fictif sera appelé le plan interne de la fenêtre de transparence 5. Les cercles 12 d' intersection des calottes 8 avec le plan interne sont disposés de façon matricielle en trois lignes et trois colonnes. Il y a ainsi neuf calottes 8 dont une calotte 8 centrale, quatre calottes 8 de coin et quatre calottes 8 périphériques de bord, chacune située entre deux calottes 8 de coin dans l'exemple à neuf voies ici commenté. Dans l'exemple représenté figure 6, il y a quatre calottes 8 de coin. Les tubes 1 selon l'invention peuvent comporter des arrangements de voies en lignes et colonnes différents, par exemple deux lignes et trois colonnes conduisant à un tube à six voies, ou deux lignes et quatre colonnes conduisant à un tube à huit voies, ces exemples n'étant cités qu'à titre illustratif.

Ainsi, la face interne de la fenêtre de transparence comporte un nombre de concavités 8 en forme de calottes, neuf dans l'exemple représenté figure 1, égal au nombre de voies du tube. Chaque concavité 8 correspond à une voie. La paroi 5 formant

la fenêtre de transparence a des parties épaisses 23 correspondant à des parties non creuses et des parties 8 plus minces que les parties épaisses 23. Les parties épaisses 23 sont des parties situées entre la face plane 6 de la fenêtre de transparence 5, et des parties planes 24 de la face interne 7, situées entre les cavités 8.

En résumé, chaque concavité 8 de la face interne 7 de la fenêtre de transparence 5 est une calotte hémisphérique 8. Chacun des cercles 12 déterminés par l'intersection entre un plan parallèle au plan de la face externe 6 plane et lesdites calottes 8 est tangent à deux autres de ces cercles 12 s'il s'agit d'une partie de coin de la fenêtre de transparence 5, à trois autres cercles 12 s'il s'agit d'une partie périphérique de bord de la fenêtre de transparence 5 autre que les parties de coin et à quatre autres cercles s'il s'agit d'un cercle n'occupant pas une position périphérique de bord. De façon optionnelle et afin d'améliorer la séparation des voies, la fenêtre de transparence 5, peut comporter des rainures 21 sur sa surface interne, ou comme représenté sur la figure 1 sur sa surface externe. Ces rainures 21 sont tracées au niveau des parties épaisses 23. Dans l'exemple représenté figures 1 et 2 , ces rainures 21 se présentent sous forme de gorges rectilignes. Une projection d'une ligne longitudinale centrale de chacune des rainures 21 sur le plan interne est tangente à des cercles 12 d'intersection des calottes 8 avec ce plan interne, dont les centres sont alignés. Dans l'exemple

représenté figure 1, il y a deux premières rainures 21 parallèles entre elles tangentes aux cercles 12 centraux alignés selon une première direction, en des points diamétralement opposés de chacun de ces cercles centraux. Il y a également deux secondes rainures parallèles entre elles et perpendiculaires aux premières, alignés selon une seconde direction, en des points diamétralement opposés de chacun des cercles centraux 12. Les rainures sont comblées par un matériau réfléchissant ou absorbant des photons. Ce mode de réalisation apporte une meilleure séparation des voies car les photons frappant la fenêtre de transparence 5 au niveau d'une partie de sa surface située au dessus d'une calotte 8, sont empêchés soit par réflexion soit par absorption d' atteindre une partie de photocathode 2 ne correspondant pas à la voie définie par cette calotte 8.

De façon avantageuse pour améliorer encore la séparation des voies, les parties planes 24 de surfaces internes ou externe sont revêtues d'un revêtement réfléchissant 22.

De la photocathode 2 vers la paroi de fond 10, le tube comporte dans l'ordre et de façon en elle-même connue, une optique 9 de focalisation, un premier étage 90 de premières dynodes 31, un ensemble 30 multiplicateur d'électrons et anode de collection de signal représenté globalement sous la forme du bloc 30, constitué de façon en elle-même connue de plaques planes percées d'une multitude de trous et assemblées en une structure parallèle compacte. Le tube 1 comporte de plus un ensemble 40 formé d'autant de parois

conductrices que de voies. Chaque paroi de l'ensemble 40 est dans l'exemple représenté figure 3 de forme cylindrique à base régulière centrée sur l'axe des calottes sphériques formant les photocathodes. Selon son mode de raccordement électrique cet ensemble peut comme expliqué plus haut former un déflecteur constituant un moyen de séparation des voies ou une première électrode accélératrice focalisatrice à raison de une par voie. L'ensemble 40 est disposé immédiatement en aval de la photocathode 2. Dans l'exemple représenté figure 6, le déflecteur 40 est formé de deux parois conductrices 41 perpendiculaires entre elles au centre du tube et perpendiculaires au plan interne . Le déflecteur 40 est formé de parois conductrices 41, par exemple métalliques, perpendiculaires au plan interne de préférence électriquement reliées entre elles. De la sorte l'ensemble 40 délimite un couloir électronique pour chaque voie. Ce couloir assure que les électrons provenant de la partie de photocathode déposée sur l'une des calottes 8 ne seront pas déviés vers une voie adjacente correspondant à une calotte adjacente lorsque ces parois forment un déflecteur. Il permet une forte accélération des photoélectrons lorsque les parois sont à un potentiel algébriquement supérieur à celui de la photocathode. On obtient ainsi un temps de transit plus faibles ainsi que des écarts de temps de transit plus faibles entre photoélectrons provenant de différents points de la photocathode ou ayant des vecteurs vitesse initiaux différents les uns des autres .

L'ensemble de parois 40, l'optique de focalisation 9 et le premier étage 90 de dynodes 31 seront maintenant décrit plus en détail en relation avec la figure 3. Les positions des parois cylindriques 41, par rapport à la fenêtre de transparence correspondent sensiblement aux parties épaisses 23 de la fenêtre de transparence. Ces parois 41 ont une première extrémité 46 proche de la photocathode 2 et une extrémité 47 éloignée. L'extrémité 46 proche de la photocathode 2 est suffisamment proche de la face interne 7 de la fenêtre de transparence 5 pour délimiter les zones de photocathode 2 attribuées à chaque voie .

L'optique 9 sera maintenant décrite. L'optique 9 comporte autant d'optiques individuelles 13 identiques entre elles que de voies, c'est-à-dire neuf dans l'exemple représenté figures 1 à 3 et quatre dans l'exemple représenté figure 6.

Chaque optique individuelle 13 est constitué par une électrode accélératrice et focalisatrice 13. Les références correspondant à la description détaillée de l'une des optiques individuelles 13, sont concentrées sur la figure 3 et réparties sur différentes optiques 13 de façon à ne pas surcharger la figure 3.

Chaque électrode accélératrice et focalisatrice 13 est constituée par une paroi 91 conductrice cylindrique d'axe perpendiculaire à la face plane 6 externe de la fenêtre de transparence et par une paroi 94 parallèle à cette face externe 6 de la fenêtre de transparence 5. La paroi 94 est interne et

délimité par la paroi cylindrique 91. De préférence et comme représenté figure 1, l'axe de la paroi cylindrique 91 de l'électrode accélératrice et focalisatrice 13 est confondu avec l'axe de révolution de la calotte 8, à laquelle cette électrode 13 correspond. Cette paroi cylindrique 91 a selon la direction axiale deux extrémités, une première 92 proche de la photocathode 2 et une seconde 93 éloignée de la photocathode 2. La première extrémité 91 est délimitée par l'intersection de la paroi cylindrique 91 avec un plan fictif non parallèle à la face plane 6 de la fenêtre de transparence 5 et sécant à toutes les génératrices de la paroi cylindrique 91. Ainsi la première extrémité 92 de la paroi cylindrique 91 se présente comme un contour 92 en forme d'ellipse lorsque comme dans le cas représenté figure 3 la base du cylindre formant la paroi cylindrique est circulaire. Il convient cependant de noter que dans cette description le mot « cylindrique » appliqué à la paroi 91 est employé au sens mathématique du terme. Cela signifie notamment que la base du cylindre pourrait aussi être polygonale, par exemple carrée ou hexagonale ou octogonale. Dans ces cas la paroi cylindrique 91 se présente comme un ensemble de faces planes, deux faces planes consécutives formant un dièdre. Chaque ellipse ou plus généralement chaque ligne d'intersection de la paroi cylindrique avec le plan fictif non parallèle à la face plane 6 de la fenêtre 5 a un grand axe 96, dans ledit plan fictif. Ce grand axe 96 matérialisé figure 1, joint un point A de plus grande dimension selon la direction axiale de la paroi cylindrique 91 à un point

B de plus petite dimension de cette paroi. La seconde extrémité 93 est délimitée par l'intersection de la paroi cylindrique 91 avec un plan parallèle à la face plane 6 de la fenêtre de transparence 5. Ainsi la seconde extrémité 93 de la paroi cylindrique 91 se présente comme un contour 93 en forme de cercle.

La paroi 94 parallèle à la face externe de la fenêtre de transparence est située à la seconde extrémité 93 de la paroi cylindrique 91. Il s'agit d'une paroi plane 94 interne à la paroi cylindrique 91. Cette paroi plane 94 comporte une zone 95 de passage des électrons. Dans l'exemple représenté, cette zone de passage d'électrons est un simple trou traversant. Il pourrait aussi s'agir d'une grille à larges mailles composée par exemple de un ou plusieurs fils fins. La zone 95 de passage d'électrons est plus proche de la partie de grande dimension de la paroi cylindrique 91 que de la partie de petite dimension de ladite paroi . Dans l'exemple représenté il s'agit d'un trou 95 en forme de cercle ayant son centre sur un axe qui est la projection, selon une direction parallèle à une direction perpendiculaire au plan interne, du grand axe 96 de l'ellipse formant le contour de la première extrémité 92 de la paroi cylindrique 91 sur le plan de la paroi plane 94. Le cercle délimitant la zone de passage 95 est tangent ou passe tout prêt de la génératrice de la paroi cylindrique 91 passant par le point A correspondant à la plus grande dimension de la paroi cylindrique 91. Son diamètre est inférieur au diamètre de la paroi plane 94.

La forme de chacune des premières dynodes 31 du multiplicateur d'électrons 30 d'un tube 1 à plusieurs voies selon l'invention sera maintenant décrite. Ce qui est dit à propos des premières dynodes 31 du tube à neuf voies est applicable au tube à quatre voies représenté figure 6 et de façon générale à tout tube multivoies selon l'invention.

Les premières dynodes 31 sont toutes identiques entre elles. Chacune des premières dynodes 31 a la forme d'une boîte dont le couvercle est remplacé par une ouverture. La boîte est ouverte dans la direction faisant face à la photocathode 2. Elle comporte une grille de fond 39 de passage d'électrons du côté opposé à l'ouverture. La grille de fond 39 occupe la presque totalité d'une paroi de fond 48. La boîte comporte donc une surface latérale et ladite paroi de fond 48 portant la grille de fond 39. La surface latérale est formée par la juxtaposition de quatre parois 32-35. Trois parois 32-34 sont des parois planes perpendiculaires à la face plane 6 de la fenêtre de transparence. Les première et seconde parois 32 et

34 sont chacune respectivement perpendiculaires à une extrémité de la troisième paroi 33. La quatrième paroi

35 qui est face à la troisième paroi 33 comporte trois parties planes 36-38, jointives deux à deux. Chacune des parties 36-38 de paroi est perpendiculaire aux première et seconde faces 32, 34. Une première partie plane 36 est la plus proche de la photocathode 2. Cette première partie plane 36 est perpendiculaire à la face plane 6 de la fenêtre de transparence 5. Une seconde partie plane 37 est jointive avec la première et forme

avec elle un angle dièdre supérieur à 90°. La troisième partie plane 38 est jointive avec la seconde et forme avec elle un angle dièdre supérieur à 90°. La troisième partie plane 38 joint la seconde partie plane 37 et la paroi de fond 48 portant la grille de fond 39 de la dynode 31. La grille de fond 39 est parallèle à la face plane 6 de la fenêtre de transparence 5, et dans une première direction s'étend sensiblement dans une partie située entre un plan axial de la calotte 8 correspondant a la voie de cette première dynode 31 ce plan comportant le petit axe de l'ellipse formant le contour 92, et la troisième paroi latérale 33. Dans une seconde direction perpendiculaire à la première, la grille 39 s'étend sensiblement entre les première et seconde parois 32, 34. La seconde extrémité de la troisième partie plane 38 de la quatrième paroi 35 fait avec le plan contenant la grille de fond 39 un angle compris entre 145 et 180° . De façon optionnelle la quatrième paroi peut comme représenté figure 1, comporter une quatrième parties 49 de paroi prolongeant la troisième partie 38 de cette paroi 35. Cette partie 49 a une première extrémité jointive à la troisième partie 38 et une extrémité libre, plus proche de la photocathode 2 que la première extrémité. Un mode particulièrement avantageux de réaliser d'une part l'ensemble des optiques individuelles 13 et d'autre part une partie au moins des premières dynodes 31 sera décrit ci-après en relation avec la figure 4. Dans l'exemple représenté figure 4, les optiques individuelles 13 ont la forme générale décrite en relation avec la figure 3. Les

bases des parois cylindriques 91 sont, dans cet exemple, polygonales régulières et plus particulièrement dans l'exemple représenté hexagonales.

Pour former les optiques individuelles 13 , un ensemble de trois plaques une première 100 dîtes de partie de paroi cylindrique 91, une seconde 200 dîtes également de partie de paroi cylindrique 91, et une troisième 300 dîtes de fond est utilisé. Sur la première plaque 100, un ensemble de découpes et de pliages a été effectué. Un seul de ces pliages et découpes sera ci-après commenté. Les autres découpes et pliages sont identiques à celui qui sera commenté. Il y en a autant que d'optiques individuelles 13 à réaliser, 9 dans l'exemple commenté. Les plaques 100 et 200 comportent chacune 9 zones 110, 210, respectivement, polygonales régulières, carrées dans l'exemple représenté. Les polygones 110 et 210 sont superposables, dans leur ensemble. On veut dire par là que les polygones 110 ont même dimension et mêmes dispositions relatives entre eux que les polygones 210.

Sur la première plaque 100, des découpes ont été faites qui permettent ensuite un pliage à 90° d'une partie de la plaque 100 appartenant initialement à la surface du polygone 110. Sur la figure 4 les références n'ont été portées que sur un nombre limité de parties pliées. L'un des côtés du polygone 110 est référencé 111. Ce côté 111 comporte trois parties, une partie centrale 114, et deux parties latérales 112, 113 situées de part et d'autre de la partie centrale 114. Les parties latérales 112 et 113 comportent un trait de découpe. La plaque 100 est pliée le long de la partie

centrale 114 à 90° du plan initial de la plaque 100. Il est ainsi formé une partie 108 à 90° du plan de la plaque 100. Cette partie comporte trois parties, une partie centrale 102 et deux parties latérales 104, 106 de part et d'autre de la partie centrale 102. Les parties latérales 104 et 106 ont pour base les parties découpées 112 et 113, ou au moins une partie de ces découpes, respectivement. La partie centrale 102 a pour base la partie centrale 114. La partie centrale 102 a une forme de découpe telle qu'elle forme, après pliage à 90° autour de la partie centrale 114, une partie 102 de paroi cylindrique 91. Il est précisé ici que par partie de paroi cylindrique 91 on désigne une partie de cette paroi qui a pour base l'un des côtés de la base polygonale de cette paroi 91. Il est précisé également qu'une partie de paroi 91 peut être formée de sous partis, par exemple comme cela sera vu plus loin, deux sous parties se recouvrant partiellement pour assurer la continuité de la partie. De façon à former une sous partie au moins de chacune des autres parois adjacentes à la partie 102 de paroi 91 les parties latérales 104 et 106 sont pliées, autour d'un axe de pliage perpendiculaire au plan de la plaque 100. De la même façon la plaque 100 est encore découpée et pliée pour former comme représenté figure 3, une paroi 109. La paroi 109 comporte une partie centrale 103 raccordée par un pli 115 à la plaque 100. La paroi 109 comporte également deux parties latérales 105 et 107 à chacune de ses extrémités. Les parties latérales 105 et 107 sont pliées autour d'un axe de pliage perpendiculaire au plan de la plaque 100. Une fois pliées elles forment

des sous parties au moins de partie de parois cylindrique 91. Les parties 102 et 103 de parois cylindrique 91 ne sont pas adjacentes entre elles. Les plis 115 et 114 sont sur des côtés du polygone 110 non adjacents entre eux. Ils sont de même sur des côtés de la base polygonale de la paroi 91 non adjacents entre eux.

Sur la seconde plaque 200, des découpes ont été faites qui permettent ensuite un pliage à 90° d'une partie de la plaque 200 appartenant initialement à la surface du polygone 210. L'un des côtés du polygone 210 est référencé 211. Ce côté 211 comporte trois parties, une partie centrale 214, et deux parties latérales 212, 213 situées de part et d'autre de la partie centrale 214. Les parties latérales 212 et 213 comportent un trait de découpe. La plaque 200 est pliée le long de la partie centrale 214 à 90° du plan initial de la plaque 200. Il est ainsi formé une paroi 208 à 90° du plan de la plaque 200. Cette partie comporte trois parties, une partie centrale 202 et deux parties latérales 204, 206 de part et d'autre de la partie centrale 202. Les parties latérales 204 et 206 ont pour base les parties découpées 212 et 213 ou au moins une partie de ces découpes, respectivement. La partie centrale 202 a pour base la partie centrale 214. La partie centrale 202 a une forme de découpe telle qu'elle forme, après pliage à 90° autour de la partie centrale 214, l'une 202 des parties de parois 91 de chaque optique individuelle 13. De façon à former une sous partie au moins de chacune des autres parois adjacentes à la paroi 202 les parties latérales 204 et 206 sont pliées, autour d'un axe de

pliage perpendiculaire au plan de la plaque 200. De la même façon, non apparente sur la figue 3, la plaque 200 est encore découpée et pliëe pour former, une paroi 209. La paroi 209 comporte une partie centrale 203 raccordée par un pli 215 à la plaque 200. La paroi 209 comporte également deux parties latérales 205 et 207 à chacune de ses extrémités. Les parties latérales 205 et 207 sont pliées autour d'un axe de pliage perpendiculaire au plan de la plaque 200. Une fois pliées elles forment des sous parties de partie de parois cylindrique 91. Les parois 202 et 203 ne sont pas adjacentes entre elles. Les plis 215 et 214 sont sur des côtés du polygone 210 non adjacents entre eux. Ils sont de même sur des côtés de la base polygonale de la paroi cylindrique 91 non adjacents entre eux.

L'assemblage des première et seconde plaques 100 et 200 sera maintenant commenté en liaison avec la figure 5. Les deux plaques 100, 200 sont plaquées l'une à l'autre selon une direction perpendiculaire au plan des plaques. L'assemblage des deux plaques 100 et 200 forment d'un coup l'ensemble des parties de parois 91 de chacune des 9 électrodes focalisatrices 13. Chaque paroi verticale 91 est formée dans l'exemple ici commenté où la base de la paroi cylindrique 91 est hexagonale, de six parties de paroi. Les parties de parois 102 et 103 sont formées entièrement à partir de la première plaque 100. Les parties de parois 202 et 203 sont formées entièrement à partir de la seconde plaque 200. Enfin les parties de parois adjacentes à l'une des parties de parois 102, 103, 202, 203 formée entièrement à partir de l'une des

plaques 100 ou 200 seulement sont formées de plusieurs sous parties de parois. Il s'agit des sous parties de parois 104, 205 qui sont adjacentes respectivement aux parois 102, 203 et des sous parties de parois 207, 105 qui sont adjacentes respectivement aux parois 203 et

103 formées entièrement à partir de l'une des plaques 200 ou 100 seulement respectivement. Plus précisément des parties de parois de la partie cylindrique polygonale 91 situées entre deux parties de paroi 91 formées à partir d'une seule des plaques 100, 200 sont formées de deux sous partie qui de préférence se recouvrent partiellement l'une l'autre. Une première sous partie est d'un seul tenant avec l'une des plaques, une seconde sous partie est d'un seul tenant avec l'autre de ces plaques. Par exemple chaque partie de paroi 91 intermédiaire entre les parties 102 et 203 de parois 91 est formées, d'une sous partie 104 provenant de la première plaque 100. Cette sous partie

104 est raccordée par un pli à la partie 102 de paroi 91 provenant entièrement de la première plaque 100, et d'une sous partie 205 raccordée par un pli à la partie 203 de parois 91 provenant entièrement de seconde plaque 200.

La troisième plaque 300, dîtes plaque de fond, vient se loger sous et au contact électrique avec la paroi cylindrique 91. Elle comporte des découpes 95 situées de façon à former les zones 95 de passage des électrons. Les parties non découpées comportent d'une part les parties 94 formant le fond des optiques individuelles 13 et des parties assurant un continuum entre les parties 94, de façon à ce que les trous 95 et

les fonds 94 de l'ensemble des optiques individuelles 13 soient d'un seul tenant.

Un mode avantageux de réalisation de l'étage 90 de premières dynodes 31 sera maintenant commenté en liaison avec la figure 4. Chaque dynode 31 est obtenue par découpage et pliage d'une seule plaque conductrice 400. Dans l'exemple représenté la plaque 400 est divisée fictivement en autant de zones 410 rectangulaires disjointes que de voies. Des découpes sont faites sur trois des côtés de chaque zone rectangulaire 410. Il devient alors possible de plier une partie de la plaque 400 se trouvant à l'intérieur de chaque zone rectangulaire 410 pour former la paroi 35 de chacune de premières dynodes. Les parois 35 sont ainsi chacune raccordées par un pli au continuum de la plaque 400.

Après la première dynode, dans la direction de flux des électrons, viennent les autres dynodes du multiplicateur d'électrons. Le multiplicateur 30 représenté figure 3 est formé par un empilement d'étages multiplicateurs. Chaque étage de l'empilement d'étages multiplicateurs est formé par une focalisatrice et une dynode. La focalisatrice et la dynode sont formées par des feuilles conductrices parallèles à la face extérieure 6 de la fenêtre de transparence 5. L'empilement comporte de préférence un étage de réglage de gain.

On pourra se reporter pour la description d'un tel multiplicateur à la demande de brevet FR 2 733 629.

Dans l'exemple de réalisation représenté figure 6, le multiplicateur se présente sous la forme d'une structure linéaire focalisante dites de Rajchman, à raison de une structure par voie. De façon avantageuse cette structure comporte un étage de réglage de gain.

Dans un mode optionnel de réalisation qui sera maintenant commenté en liaison avec les figures 5 à 7, l'anode ou une dynode de réglage de gain se présentent sous la forme particulièrement avantageuse d'une cassette 50 permettant un montage simplifié du tube 1. Ce montage est applicable au mode de réalisation commenté en liaison avec la figure 3. Le montage est simplifié par le fait que les parties conductrices isolées les unes par rapport aux autres, sont pré assemblées et maintenues en position par des entretoises isolantes. De plus c'est grâce à ce montage que la cassette peut facilement être insérée dans l'empilement d'étage formant ensemble le multiplicateur d'électrons pour former une dynode de réglage de gain. De plus lorsque la cassette est employé comme anode il devient possible de façon aisée de placer ladite anode dans l'empilement d'étages multiplicateurs entre l'avant dernier étage et le dernier étage. Cette disposition est avantageuse car elle permet d'obtenir un champ électrique élevé entre dernière dynode et anode et de réduire ainsi l'effet de la charge d'espace. Il y est souvent renoncé dans les tubes multivoies en raison de la difficulté mécanique à implanter un grand nombre de parties conductrices

électriquement isolées les unes des autres dans l ' espace inter -dynodes .

Lorsqu'il s'agit d'une dynode de réglage de gain, cette cassette est située entre deux étages multiplicateurs ou entre un étage multiplicateur et l ' anode .

La figure 7 représente une vue de dessus d'une plaque usinée 50 comportant une pluralité de parties conductrices 51, munies chacune d'une liaison de raccordement 52, et une pièce 53 provisoire de maintien. Les parties conductrices 51 sont destinées à être insérées entre deux entretoises isolantes 61 et 62 représentées figures 6 et 7, pour former avec celles-ci et des moyens d'assemblage des entretoises 61, 62 une cassette 60.

Les parties conductrices 51 sont destinées après insertion dans un tube 1 à être électriquement isolées les unes des autres. Les parties conductrices 51 peuvent avoir différentes configurations. Dans un mode de réalisation où la cassette est utilisée comme dynode de réglage de gain, les parties conductrices 51 peuvent prendre la forme d'une grille formée par des fils mécaniquement solidaire d'un encadrement. Il peut aussi s'agir d'une plaque comportant des trous pour le passage des électrons. Lorsqu'il s'agit d'une anode les parties conductrices 51 peuvent prendre selon la position de l'anode dans un tube, la forme d'une plaque comportant des trous pour le passage des électrons ou d'une plaque pleine de façon à collationner le maximum d'électrons. Chaque liaison de raccordement 52 est destinée à former une partie d'un raccordement d'une

parties conductrices 51 isolée à un moyen extérieur de raccordement, par exemple une broche 20 d'un tube 1. Du fait de l'indépendance électrique des parties conductrices 51, il est possible soit de leur appliquer un potentiel propre, ce qui sera en général le cas pour une dynode de réglage de gain, soit de recueillir les signaux résultant de l'activité photonique sur chacune des voies dans le cas de l'anode de collationnement des signaux. L'exemple de cassette représenté figures 5 à 7 correspond à l'exemple commenté en liaison avec les figures 1 à 3. De ce fait, le tube 1 commenté comporte 9 voies. Il y a donc neuf parties conductrices 51, et neuf liaisons de raccordement 52. Chaque liaison de raccordement 52 est électriquement connectée à une partie 51 et à une seule. L'ensemble de parties conductrices 51 destinées après insertion dans un tube 1 à être isolés les unes des autres, est représenté sur la figure 7 à une étape intermédiaire de fabrication dans laquelle chacune des liaisons de raccordement 52 a une première extrémité 54 mécaniquement solidaire de la partie conductrice 51 qu'elle a pour fonction de raccorder, et a une seconde extrémité 55 solidaire d'une pièce provisoire de maintien 53. Dans l'exemple représenté sur les figures 5 et 6, la pièce provisoire de maintien 53 se présente sous forme d'un cadre 53 entourant extérieurement les liaisons de raccordement 52 et les parties conductrices 51. Grâce à ce cadre 53, les différentes parties conductrices 51 sont maintenues mécaniquement solidaires d'un même ensemble mécanique formé par la plaque usinée 50. La plaque usinée 50 comprenant le cadre 53, les liaisons de raccordement 52

et les différentes parties conductrices 51 peut ainsi être manipulée d'un seul tenant. Les positions des parties conductrices 51 et de leurs liaisons de raccordement 52 sont fixes dans un référentiel constitué par le cadre 53. La forme de la plaque usinée 50 est obtenue par exemple par attaque électrochimique ou par usinage laser d'une plaque pleine, ayant au départ une épaisseur uniforme e comprise entre 0,1 et 0,5 mm. De tels procédés d'usinage sont en eux-mêmes connus. Après usinage on obtient des parties de forte épaisseur, c'est-à-dire ayant l'épaisseur initiale de la plaque non usinée électrochimiquement et des parties de faible épaisseur d'épaisseur plus faible que l'épaisseur initiale e. La plaque usinée 50 est insérée entre deux entretoises 61, 62, une première 61 et une seconde 62, réalisées chacune d'un seul tenant dans un matériau isolant, par exemple une céramique. Une vue en perspective éclatée des entretoises isolantes 61, 62 et de la plaque usinée 50 est représentée figure 8. Une vue en perspective d'une cassette assemblée 60 formée par l'assemblage des deux plaquettes 61, 62 et des parties conductrices 51 électriquement isolées les unes des autres, et de leurs liaisons respectives 52 de raccordement est représentée figure 9. Dans la vue représentée figure 9, chacune des parties conductrices isolées 51 est logée et positionnée de façon précise dans une ouverture 63 de l'une au moins des entretoises, par exemple la première 61. Ces ouvertures ont été obtenues par découpe dans une plaquette pleine d'épaisseur constante. Lorsque chacune des parties

conductrices 51 isolées électriquement munies de sa liaison de raccordement 52 est positionnée et fixée en position entre les deux entretoises 61 et 62, le cadre 53 de la plaque usinée 50 est découpé. Après le découpage du cadre 53, l'ensemble anode ou dynode de réglage de gain présente l'aspect représenté figure 9. Les parties conductrices isolées 51 et une partie de leur liaison de raccordement 52 sont logées entre les entretoises 61 et 62. Dans l'exemple représenté, une partie 56 de chacune des liaisons de raccordement 52 dépasse de la cassette formée par l'assemblage des deux entretoises et des conducteurs.

Lorsqu' il est dit que la partie conductrice 51 est une partie de forte épaisseur, cela n'exclut pas que cette partie conductrice 51 soit constituée par une grille ou par une plaque pleine perforée comme expliqué plus haut. Dans ce cas, il est clair que les parties de trou ou les parties entre les fils de grille ont une épaisseur nulle ou pas d'épaisseur du tout. Les parties périphériques 75 sont des parties de maintien de la partie conductrice 51 sur des bords 64 des ouvertures 63 recevant les parties 51.

Le positionnement précis des parties conductrices 51 est obtenu par le fait que chaque partie 51, et la liaison de raccordement 52 qui lui est propre, comporte des parties de forte épaisseur 51, 67, 78 représentées en surface pointillée figure 7, et des parties de faible épaisseur 75. Les parties de forte épaisseur 51, 67, 78 coopèrent avec des ouvertures 63, 87, 88 des entretoises 61, 62 dans lesquelles elles pénètrent pour positionner les parties conductrices 51

et leurs liaisons de raccordement. Les parties de faible épaisseur sont serrées entre des parties pleines des entretoises 61, 62, ce qui contribue à leur maintien en position. En position montée dans le tube 1, la cassette 60 est positionnée et maintenue par des colonnettes 83 du tube 1, (figure 1) . Chaque colonnette 83 traverse des ouvertures alignées 77 de l' entretoise 61, 71 de la partie de pièce usinée 50 ne comportant plus le cadre 53, et 73 de l' entretoise 62.