FR2925218A1 - Tube intensificateur d'image a encombrement reduit et systeme de vision nocturne equipe d'un tel tube - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un tube intensificateur d'image et un système de vision nocturne équipé d'un tel tube.Le corps de tube du tube intensificateur d'image selon l'invention comporte un substrat en céramique multicouche fixé de manière étanche au dispositif d'entrée et au dispositif de sortie de manière à assurer l'étanchéité de la chambre à vide délimité par le corps de tube. Le substrat multicouche assure également le maintien d'une galette de micro-canaux disposée entre une photocathode et un écran phosphore, et l'alimentation en tension de la photocathode, de la galette et de l'écran phosphore.

Description

TUBE INTENSIFICATEUR D'IMAGE À ENCOMBREMENT REDUIT ET SYSTEME DE VISION NOCTURNE EQUIPE D'UN TEL TUBE

DESCRIPTION 5 DOMAINE TECHNIQUE La présente invention se rapporte au domaine des systèmes de vision nocturne et concerne particulièrement un tube intensificateur d'image équipant un système de vision nocturne. ETAT DE LA TECHNIQUE ANTERIEURE Les systèmes de vision nocturne présentent de nombreuses applications, par exemple militaires, industrielles voire domestiques, où il est essentiel de 15 pouvoir voir un environnement dans l'obscurité. A titre d'exemple, des lunettes ou jumelles de vision nocturne peuvent être utilisées dans le cadre d'une utilisation personnelle ou professionnelle lors d'activités de nuit, par exemple portées à la tête d'un utilisateur. 20 Un système de vision nocturne utilise un dispositif intensificateur d'image permettant de rendre perceptible à un observateur un environnement obscur. Plus précisément, le dispositif intensificateur d'image collecte le rayonnement émis par l'environnement, 25 notamment la faible quantité de lumière visible ainsi que le rayonnement infrarouge, et l'amplifie de manière à rendre en sortie une image de l'environnement perceptible à l'ceil humain. En sortie du dispositif intensificateur d'image, le signal lumineux peut être 30 enregistré par un dispositif d'enregistrement, affiché 10 sur un moniteur externe ou directement visualisé par un observateur. Dans ce dernier cas, des dispositifs intensificateurs d'image sont utilisés dans les lunettes ou jumelles de vision nocturne portées par une personne à la tête de manière à transmettre directement le signal lumineux de sortie aux yeux de la personne. Il est alors habituellement recherché d'avoir un système de vision nocturne à encombrement réduit et présentant un faible poids.

Classiquement, un dispositif intensificateur d'image comprend un tube intensificateur d'image ayant trois éléments essentiels montés dans un boîtier constituant le corps du tube. Le corps de tube, fermé en ses deux extrémités suivant l'axe du tube, délimite une chambre intérieure à vide. Les trois éléments sont une photocathode, une galette de micro-canaux (GMC) et un écran phosphore. La photocathode reçoit les photons incidents provenant de l'environnement extérieur pour les convertir en photoélectrons suivant un motif correspondant à l'image de l'environnement observé. La GMC amplifie les photoélectrons qui sont ensuite transformés par l'écran phosphore en signal lumineux intensifié. La photocathode présente une couche photosensible semi-transparente susceptible de recevoir un rayonnement incident et émet vers l'intérieur du tube, lorsqu'elle est excitée par un photon d'énergie suffisante, un flux de photoélectrons par effet photoélectrique dont la densité dépend de l'intensité du rayonnement. Les photoélectrons émis sont soumis ensuite à un champ électrostatique qui les oriente et les accélère vers la GMC. La GMC est un multiplicateur d'électrons à gain élevé qui se présente habituellement sous la forme d'une fine plaque comportant un réseau de tubes, ou micro-canaux, qui la traversent d'une surface d'entrée orientée vers la photocathode vers une surface de sortie orientée vers l'écran phosphore. La GMC est soumis à une différence de potentiel entre ces deux faces de manière à créer un second champ électrostatique. Lorsqu'un photoélectron incident entre dans un micro-canal et heurte la paroi intérieur du micro-canal, des électrons secondaires sont générés, qui en venant à leur tour heurter la paroi génèrent également d'autres électrons secondaires. Les électrons sont dirigés et accélérés par le second champ électrostatique vers la sortie du micro-canal située dans la face de sortie de la GMC. Un troisième champ électrostatique est prévu entre la GMC et l'écran phosphore de manière à accélérer les électrons vers l'écran phosphore. L'écran phosphore est disposé à proximité de la face de sortie de la GMC de sorte que les électrons générés par la GMC viennent y impacter. L'écran phosphore comprend une couche de phosphore ou de tout autre matériau apte à émettre un photon par fluorescence lorsqu'il reçoit un électron d'énergie suffisante. Ainsi, les électrons incidents reproduisent l'image d'entrée et l'écran phosphore convertit cette image en signal lumineux. L'écran phosphore est relié à une fenêtre de sortie ou à une fibre optique qui transmet le signal lumineux à l'extérieur du tube, par exemple aux moyens de visualisation des lunettes de vision nocturne. La photocathode, la GMC et l'écran phosphore sont positionnés à l'intérieur du corps de tube dont le but est d'assurer le maintien mécanique des trois éléments, l'étanchéité de la chambre à vide du tube ainsi que l'alimentation en tension des différentes électrodes prévues pour générer les différents champs électriques cités. Habituellement, le corps de tube est constitué d'une pluralité d'anneaux en matériau isolant sur lesquelles sont brasées des bagues métalliques assurant l'alimentation en tension des différentes électrodes. Ainsi, la figure 1 montre un tube intensificateur d'image A01 selon l'art antérieur en vue en coupe. Le plan de coupe est parallèle à un axe A appelé axe du tube. Un repère orthogonal (R,Z) est représenté où R est la direction radiale du tube A01, et Z est la direction axiale du tube A01 qui est également sensiblement assimilable au sens de parcours des photons et des électrons. Suivant la direction Z, le tube A01 comprend une fenêtre d'entrée A11 par laquelle le signal lumineux de l'image à intensifier entre dans le tube et une photocathode A10 déposée sur la face interne de la fenêtre d'entrée A11. Le tube A01 comporte ensuite une GMC A20 puis un écran phosphore A30 déposée sur la face interne d'une fenêtre de sortie A31. Les distances séparant la photocathode A10 et la GMC A20 d'une part, et la GMC A20 et l'écran phosphore A30 d'autre part sont de l'ordre du dixième de millimètre. Par ailleurs, la photocathode A10, la GMC A20 et l'écran phosphore A30 sont portés à différents potentiels électriques de manière à créer des champs électriques qui orientent et accélèrent les électrons. Le corps de tube A40 du tube A01 est fermé de manière étanche à une première extrémité par la fenêtre d'entrée A11 et à sa deuxième extrémité opposée à la première par la fenêtre de sortie A31. Le vide est assuré dans le corps de tube A40 pour améliorer la propagation des électrons dans le tube A01.

Par ailleurs, comme le montre la figure 1, le corps de tube A40 comprend une pluralité d'éléments annulaires empilés et fixés de manière étanche les uns sur les autres. La fenêtre d'entrée A11 repose de manière étanche sur une première bague conductrice de support A41 située à une extrémité du corps de tube A40. Ainsi, la bague de support A41 peut être métallique ou en matériau isolant sur lequel est déposé un film métallique déposé. Un film métallique est déposé sur la surface interne de la fenêtre d'entrée A11 ainsi qu'à l'interface entre la fenêtre d'entrée A11 et la photocathode A10, de manière à porter la photocathode à un premier potentiel fixé à partir de l'extérieur du corps de tube A40. Une première entretoise A45 isolante annulaire en verre ou céramique est fixée par brasage à la bague de support A41. L'opération de brasage permet la fixation étanche de deux éléments A41 et A45. Une deuxième bague conductrice A50 est fixée à l'extrémité de l'entretoise A45 opposée à la bague A41. Elle est reliée, par l'intermédiaire d'une bague de maintien métallique A51 qui s'étend radialement en direction de l'axe A et d'une bague A52 de contact métallique, à la surface d'entrée A21 de la GMC A20 de manière à porter la surface d'entrée A21 à un deuxième potentiel déterminé. Une seconde entretoise A55 isolante annulaire est prévue pour séparer la deuxième bague conductrice A50 d'une troisième bague conductrice A60 de support. La troisième bague A60 s'étend radialement en direction de l'axe A pour venir en contact fixement avec la surface de sortie de la GMC A20 et la porter à un troisième potentiel déterminé. Une troisième entretoise isolante A65 est ensuite fixée entre la troisième bague conductrice A60 et un getter A70. Le getter A70 permet d'assurer le vide dans la chambre à vide du tube A01. Une quatrième entretoise A75 est fixée à la surface opposée du getter A70 et un moyen de fixation A80 qui permet de maintenir fixé le tube A01 à une structure de dispositif intensificateur d'image (non représentée). Une collerette A85 est disposée à l'extrémité de sortie du corps de tube A40 et fixée de manière étanche d'une part au moyen de fixation A80 et d'autre part à la fenêtre de sortie A31. Comme on le voit, le tube intensificateur d'image selon l'art antérieur présente un corps de tube composé d'un grand nombre de pièces métalliques ou isolantes empilées et fixées les unes aux autres. Un certain nombre de problèmes existe qui découlent directement de la structure complexe du corps de tube. En effet, du fait du nombre important de pièces 30 composant le corps de tube, le tube présente une longueur importante suivant son axe A, par exemple de l'ordre de 20mm, ainsi qu'un poids important. La longueur du tube est notamment commandée par la nécessité d'avoir des entretoises isolantes de grande épaisseur pour éviter tout phénomène de claquage entre les bagues métalliques. Cela vient s'opposer à la nécessité d'avoir un tube de petite taille et de faible poids pour une utilisation du tube dans des lunettes de vision nocturne portées généralement à la tête d'un observateur.

De plus, il est important que les distances séparant la photocathode, la GMC et l'écran phosphore, de l'ordre du dixième de millimètre, soit homogène suivant la direction radiale du tube. Or, les distances entre les trois éléments essentiels du tube présentent une incertitude directement dépendante de toutes les incertitudes portant sur les longueurs des différentes pièces qui composent le corps du tube. L'incertitude portant sur les distances entre les trois éléments est donc importante et vient perturber notamment l'homogénéité spatiale des champs électrostatiques, ce qui dégrade en sortie la qualité du signal lumineux. Le corps de tube doit également assurer l'étanchéité au vide de l'ensemble du tube. Aussi les différentes pièces du corps de tube sont fixées les unes aux autres de manière étanche. Cependant, le grand nombre de zones de fixation rend possible une fuite locale qui entraîne la dégradation de la qualité du vide dans le tube et par suite une dégradation du signal de sortie.

Enfin, le grand nombre de pièces à assembler entraîne bien entendu une procédure de réalisation du tube particulièrement longue et un coût élevé du tube intensificateur d'image. EXPOSÉ DE L'INVENTION Le but de la présente invention est de remédier au moins en partie aux inconvénients précités et notamment de proposer un tube intensificateur d'image à encombrement réduit ainsi qu'un système de vision nocturne équipé d'un tel tube.

Pour ce faire, l'invention a pour objet un tube intensificateur d'image destiné à recevoir des photons d'un environnement extérieur pour fournir en sortie une image visible, ledit tube comprenant : - un corps de tube délimitant une chambre à vide, fermé de manière étanche en une première extrémité par un dispositif d'entrée d'un signal lumineux incident et en une deuxième extrémité opposée à la première extrémité suivant la direction axiale du tube par un dispositif de sortie d'un signal lumineux ; - une photocathode disposée sur une surface interne du dispositif d'entrée et recevant des photons pour libérer des photoélectrons ; une galette de micro-canaux recevant lesdits photoélectrons pour fournir en réponse des électrons secondaires ; - un écran phosphore disposé sur la surface interne dudit dispositif de sortie et recevant lesdits électrons secondaires pour fournir en réponse une image visible.

Selon l'invention, ledit corps de tube comprend un substrat en céramique multicouche fixé de manière étanche au dispositif d'entrée et au dispositif de sortie, sur lequel est fixé la galette de micro-canaux, et adapté pour porter à différents potentiels électriques la photocathode, la galette de micro-canaux et l'écran phosphore. Ainsi, le nombre de pièces du corps de tube est le plus petit possible puisqu'à la différence de l'art antérieur où le corps de tube comprend plusieurs entretoises isolantes empilées de manière alternée sur des bagues métalliques, le corps de tube selon l'invention comprend seulement un substrat en céramique multicouche. Cela permet d'obtenir un tube de longueur réduite présentant alors un encombrement réduit ainsi qu'un poids plus faible que dans le tube selon l'art antérieur. De plus, le nombre d'étapes du procédé de fabrication est diminué, ce qui diminue de manière importante les coûts de fabrication. En outre, en évitant l'utilisation de bagues métalliques dans le corps de tube, on évite tout risque de claquage. Les champs électriques présents dans le tube présentent alors une plus grande homogénéité spatiale, ce qui améliore la qualité du signal de sortie. De plus, les zones de fixation assurant l'étanchéité de la chambre de tube sont diminuées, ce qui écarte les risques de fuite et permet d'éviter l'utilisation d'un getter, indispensable dans l'art antérieur. La qualité du vide est alors préservée ainsi que la qualité du signal de sortie. Enfin, la tolérance portant sur la distance séparant la galette de micro-canaux de la photocathode est améliorée dans la mesure où elle ne dépend plus que de l'incertitude sur l'épaisseur du substrat en céramique multicouche, et non de la somme des incertitudes de l'épaisseur des nombreuses pièces présentes dans le corps de tube selon l'art antérieur. De préférence, le substrat comporte une pluralité de couches en céramique et au moins une liaison électrique interne disposée entre deux couches en céramique. Avantageusement, le substrat comporte une ouverture centrale s'étendant dans la direction radiale du tube pour permettre le passage des photoélectrons de ladite galette de micro-canaux vers ledit écran phosphore. Dans un mode de réalisation de l'invention, le substrat est fixé de manière étanche à la surface interne du dispositif d'entrée par un premier moyen de fixation conducteur. De même, le substrat peut être fixé de manière étanche à la surface interne du dispositif de sortie par un deuxième moyen de fixation conducteur. Avantageusement, les premier et deuxième moyens de fixation conducteurs sont des joints en indium-étain, en indium-bismuth ou en indium pur. De préférence, le substrat comprend une première et une deuxième liaisons électriques internes permettant de porter les premier et deuxième moyens de fixation conducteur chacun à un potentiel électrique déterminé. Dans un mode de réalisation de l'invention, la galette de micro-canaux comportant une surface d'entrée et une surface de sortie suivant la direction axiale du tube, et le substrat comportant une surface supérieure et une surface inférieure suivant la direction axiale du tube, ladite surface de sortie de la galette de micro-canaux est fixée à ladite surface supérieure du substrat par une pluralité de moyens de fixation conducteurs. De préférence, les moyens de fixation conducteurs sont disposés à intervalle régulier les uns des autres à distance constante de l'ouverture suivant la direction radiale du tube. De préférence, chaque moyen de fixation conducteur est disposé dans une échancrure située sur la surface supérieure du substrat, de manière à mettre en contact ledit moyen de fixation avec une liaison conductrice interne du substrat. Avantageusement, la surface de sortie de la galette de micro-canaux est portée à un potentiel déterminé à partir d'un premier ensemble de moyens de fixation conducteurs par l'intermédiaire d'une troisième liaison électrique interne. Avantageusement, la surface d'entrée de la galette de micro-canaux est portée à un potentiel déterminé à partir d'un deuxième ensemble de moyens de fixation conducteurs par l'intermédiaire d'une quatrième liaison électrique interne. De préférence, la galette de micro-canaux comprend des via traversant la galette de la surface d'entrée à la surface de sortie, chaque via étant en contact avec un moyen de fixation du deuxième ensemble de manière à porter la surface d'entrée de la galette de micro-canaux à un potentiel déterminé. Avantageusement, chaque moyen de fixation du premier ensemble est disposé de manière alternée avec un moyen de fixation du deuxième ensemble. En effet, lorsque la galette est polarisée suivant un signal en haute fréquence, la répartition des moyens de fixation alternée permet d'éviter tout phénomène de déphasage entre les potentiels de la surface d'entrée et la surface de sortie de la galette. Alternativement, les moyens de fixation du premier ensemble étant disposés suivant un premier secteur de l'ouverture déterminé, les moyens de fixation du deuxième ensemble sont disposés suivant un deuxième secteur de l'ouverture différent dudit premier secteur. Dans cette configuration, les ensembles de moyens de fixation prennent une forme de fer à cheval autour de l'ouverture centrale du substrat. De préférence, les moyens de fixations entre la galette et le substrat sont des billes d'indium. Avantageusement, pour fixer de manière précise l'espacement entre la photocathode et la galette, au moins un moyen d'espacement est disposé en contact avec la surface supérieure du substrat et avec la surface interne du dispositif d'entrée de manière à définir l'espacement entre la photocathode et la galette de micro-canaux. L'invention porte également sur un système de vision nocturne comprenant un tube intensificateur d'image défini selon l'une des caractéristiques précédentes. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront dans la description détaillée non limitative ci-dessous.30 BRÈVE DESCRIPTION DES DESSINS On décrira à présent, à titre d'exemples non limitatifs, des modes de réalisation de l'invention, en se référant aux dessins annexés, dans lesquels : La figure 2 est une vue en coupe selon le plan vertical illustrant de manière schématique un tube intensificateur d'image réalisé selon l'invention ; La figure 3 est une vue en perspective du substrat en céramique multicouche prévu dans le tube selon l'invention ; La figure 4 est une vue en coupe d'une partie de la galette de micro-canaux et montre plus particulièrement un via disposé dans le bord solide.

EXPOSÉ DÉTAILLÉ D'UN MODE DE RÉALISATION PREFERE Sur la figure 2 est représenté un tube 1 intensificateur d'image selon le mode de réalisation préféré de l'invention. Le tube 1 présente une forme sensiblement cylindrique ou tubulaire suivant un axe A.

Cependant, le tube 1 peut également présenter une forme de section carrée, rectangulaire, hexagonale, ou tout autre forme. Un repère (R,Z) est représenté où R est la direction radiale du tube et Z est la direction axiale du tube, parallèle à l'axe A. La direction Z est également assimilable au sens de propagation des photons et des électrons à l'intérieur du tube 1. Le tube 1 comprend trois éléments essentiels disposés suivant la direction Z, c'est-à-dire un dispositif d'entrée 10, une galette de micro-canaux (GMC) 20 et un dispositif de sortie 30. Le tube 1 comprend également un corps de tube 40 dont la fonction est d'assurer la tenue mécanique des trois éléments 10, 20, 30 cités précédemment, de définir en coopération avec les éléments 10 et 30 une chambre étanche 2, et de permettre l'alimentation en tension des différentes électrodes qui seront décrites plus loin. Les trois éléments 10, 20, 30 sont sensiblement alignés suivant l'axe du tube A.

Le dispositif d'entrée 10 comprend une fenêtre d'entrée 11 par laquelle arrive dans le tube 1 les photons à intensifier émis par un environnement extérieur au tube 1. La fenêtre d'entrée 11 transparente, par exemple en verre, peut être remplacée par une fibre optique. La fenêtre d'entrée 11 comporte une surface interne 12 sur laquelle est déposée une couche photoémissive d'une photocathode 15. La photocathode comprend une surface d'entrée 15E en contact avec la surface interne 12 de la fenêtre d'entrée 11, et une surface de sortie 15S opposée à la surface d'entrée 15E suivant la direction Z. Lorsque les photons incidents impactent sur la surface d'entrée 15E de la couche photoémissive, par effet photoélectrique, des photoélectrons sont émis par la surface de sortie 15S de la couche photoémissive, en direction de la GMC 20.

La GMC 20 est disposée en regard de la photocathode à une distance déterminée et est portée par le corps de tube 40. La GMC 20 comprend une surface d'entrée 20E disposée parallèlement et en regard à la surface de sortie 15S de la photocathode 15 et une surface de sortie 20S opposée à la surface d'entrée 20E suivant la direction Z. La GMC 20 comprend également une première partie centrale 21 appelée zone utile, et une deuxième partie périphérique 22 appelée bord solide, ces deux parties 21 et 22 s'étendant suivant la direction R du tube. La zone utile 21 comporte une pluralité de micro-canaux 23 traversant la GMC 20 de la surface d'entrée 20E vers la surface de sortie 20S. Le bord solide 22 est disposé en périphérie extérieure de la GMC 20 et entoure la zone utile 21. Le bord utile 22 est prévu pour permettre la fixation de la GMC 20 sur le corps de tube 40 ainsi que pour porter la surface d'entrée 20E à un potentiel électrique déterminé et la surface 20S à un potentiel électrique déterminé de manière à polariser la GMC. Lorsqu'un photoélectron incident entre dans un micro-canal 23 et heurte la paroi intérieur 24 du micro-canal 23, des électrons secondaires sont générés, qui en venant à leur tour heurter la paroi 24 génèrent également d'autres électrons secondaires. Les électrons sont dirigés et accélérés par le champ électrostatique vers la sortie du micro-canal 23 située dans la surface de sortie 20S de la GMC 20. Les électrons sont ensuite orientés et accélérés vers l'écran phosphore 31 par un champ électrostatique.

Le dispositif de sortie 30 comprend un écran phosphore 31 déposé sur la surface interne 32I d'une fenêtre de sortie 32. La fenêtre de sortie 32, par exemple en verre, transmet optiquement le signal lumineux intensifié à l'extérieur du tube 1. La fenêtre de sortie 32 peut être remplacée par une fibre optique. L'écran phosphore 31 est disposé parallèlement à la surface de sortie 20S de la GMC 20 et en regard à cette surface 20S de sorte que les électrons secondaires générés par la GMC 20 viennent y impacter. L'écran phosphore 31 comprend une couche de phosphore ou de tout autre matériau apte à émettre un photon lorsqu'il reçoit un électron d'énergie suffisante. Ainsi, le motif de l'image incidente est reproduit par l'écran phosphore 31 par les photons émis par le phosphore excité. Les photons sont ensuite transmis à l'extérieur du tube 1 par l'intermédiaire de la fenêtre de sortie 32 ou d'une fibre optique.

Selon le mode de réalisation préféré de l'invention, le corps de tube 40 comprend un substrat en céramique multicouche 40. Le substrat en céramique multicouche 40 comprend une pluralité de couches de céramique de faible épaisseur entre lesquelles des métallisations peuvent être déposées par sérigraphie. Le substrat 40 comprend au moins une liaison électrique interne. De préférence, le substrat comprend quatre liaisons électriques internes. Chaque liaison peut être localisée entre des couches de céramique différentes ou entre les mêmes couches en céramique. De préférence, les liaisons sont localisées entre les mêmes couches en céramique de manière à diminuer l'épaisseur du substrat 40. Après co-frittage des différentes couches, les liaisons électriques internes ainsi constituées permettent d'alimenter en tension les zones souhaitées du substrat 40. Les différentes liaisons électriques sont reliées à une alimentation électrique extérieure (non représentée) au tube 1 qui permet de porter chaque liaison électrique à un potentiel déterminé.

Le substrat 40 a une forme sensiblement circulaire selon la forme de la section du tube 1 et s'étend suivant la direction R. Le substrat 40 est disposé entre le dispositif d'entrée 10 et le dispositif de sortie 30. Une ouverture 41 est prévue au centre du substrat 40, et alignée sensiblement suivant l'axe A du tube, de manière à permettre le passage des électrons de la GMC 20 vers l'écran phosphore 31. Ainsi, la surface de l'ouverture 41 correspond sensiblement à la surface de la zone utile 21 de la GMC 20. Le substrat 40 comprend une partie intérieure 42I disposée en périphérie de l'ouverture 41, et une partie extérieure 42E disposée à proximité de la périphérie extérieure du substrat 40. De plus, la surface orientée vers la photocathode 15 est appelée surface supérieure 43S et la surface orientée vers l'écran phosphore 31 est appelée surface inférieure 43I. Il est à noter que la surface supérieure 43S n'est pas forcément contenue dans un plan perpendiculaire à l'axe A mais peut présenter des décrochements. Dans tous les cas, la surface supérieure 43S est sensiblement parallèle à la surface de sortie 15S de la photocathode. La GMC 20 repose sur le substrat 40, plus précisément la surface de sortie 20S du bord solide 22 de la GMC 20 est fixée à la surface supérieure 43S de la partie intérieure 42I du substrat 40. La fixation est assurée par une pluralité de billes d'indium 44 déposées chacune dans une échancrure 45 prévue sur la surface supérieure 43S de la partie intérieure 42I, les échancrures 45 étant régulièrement espacées les unes des autres autour de l'ouverture 41.

En référence à la figure 2 et 3, de manière à assurer la fixation du substrat multicouche 40 au dispositif d'entrée 10, un joint d'indium-étain 50 est déposé continûment sur la surface supérieure 43S de la partie extérieure 42E du substrat 40, suivant la circonférence extérieure de la surface 43S, et vient en contact avec la surface interne 12 de la fenêtre d'entrée 11. La fixation étanche du joint 50 sur les surfaces 43S et 12 peut être assurée par brasage. Le joint 50 peut également être en indium-bismuth ou en indium pur. Dans ce dernier cas, la fixation entre le substrat 40 et le dispositif d'entrée 10 se fait selon une technique de fermeture à froid connue de l'homme du métier. De la même manière, pour assurer la fixation du substrat 40 au dispositif d'écran de phosphore 30, un joint d'indium-étain 51 est déposé continûment sur la surface inférieure 43I de la partie extérieure 42E du substrat 40, suivant la circonférence extérieure de la surface 43I, et vient en contact avec la surface interne 32I de la fenêtre de sortie 32. La fixation étanche du joint 51 sur les surfaces 43I et 32I peut être assurée par brasage. Le joint 51 peut également être en indium-bismuth ou en indium pur. Dans ce dernier cas, la fixation entre le substrat 40 et le dispositif de sortie 30 se fait selon une technique de fermeture à froid connue de l'homme du métier.

Ainsi, les deux joints 50 et 51 assurent non seulement la fixation du substrat 40 aux dispositifs 10 et 30 mais également assure l'étanchéité de la chambre à vide 2. Selon l'invention, une seule pièce 40, en coopération des joints 50 et 51, permet non seulement la tenue mécanique du dispositif d'entrée 10, de la GMC 20 et du dispositif de sortie 30, mais également l'étanchéité de la chambre à vide 2. Le nombre de pièces du corps de tube 40 est alors réduit au maximum.

Différents champs électrostatiques sont prévus dans le tube 1 de manière à orienter et accélérer le mouvement des électrons. Ainsi, un premier champ électrostatique El est prévu entre la photocathode et la surface d'entrée 20E de la GMC 20. Un second champ électrostatique E2 est prévu entre la surface d'entrée 20E et la surface de sortie 20S de la GMC 20. Enfin, un troisième champ électrostatique E3 est prévu entre le surface de sortie 20S et l'écran phosphore 31. Les champs électrique El, E2, E3 sont appliqués en portant à différents potentiels électriques différentes électrodes. Ainsi, une première électrode 13 est disposée entre la surface interne 12 de la fenêtre d'entrée 11 et la couche photoémissive de la photocathode 15. L'électrode 13 peut être réalisée par dépôt d'un film métallique par évaporation selon une technique connue de l'homme du métier. L'électrode 13 est reliée à une alimentation électrique (non représentée) par l'intermédiaire du joint d'indium-étain 50 lui-même relié par une liaison métallique déposée sur la surface 43S de la partie 42E à l'alimentation électrique. De la même manière, une électrode 33 est prévu à la surface interne 32I de la fenêtre de sortie 32 pour relier l'écran phosphore 31 au joint d'indium-étain 51. Le joint 51 est relié par une liaison métallique déposée sur la surface 43I de la partie 42E à l'alimentation électrique. De manière à créer les trois champs électrostatiques El, E2 et E3, les surfaces d'entrée 20E et de sortie 20S de la GMC 20 sont portées à des potentiels différents. Pour cela, une première électrode 26E est déposée par métallisation sur la zone utile 21 de la surface d'entrée 20E de la GMC 20, et une deuxième électrode 26S est déposée sur la zone utile 21 de la surface de sortie 20S. Ainsi les électrodes 13 et 26E coopèrent pour créer le champ électrostatique El, les électrodes 26E et 26S pour le champ E2 et les électrodes 26S et 33 pour le champ E3.

Selon un mode de réalisation de l'invention et en référence aux figures 2 et 3, l'alimentation en tension des électrodes 26E et 26S est assurée par les billes d'indium 44. Les échancrures 45 de chaque bille 44 permettent la mise en contact entre les billes 44 et les liaisons électriques internes reliées à l'alimentation électrique. Un premier ensemble 44A de billes est relié à une première liaison électrique interne et un second ensemble 44B de billes est relié à une seconde liaison électrique interne, de potentiel différent de celui de la première liaison. De préférence, chaque bille d'un ensemble a pour voisine une bille 44 de l'autre ensemble. En d'autres termes, une bille 44 sur deux est portée à un premier potentiel, définissant ainsi le premier ensemble 44A, alors que les autres billes 44 sont portées au second potentiel, définissant ainsi le second ensemble 44B. Le premier ensemble 44A de billes est connecté à l'électrode 26S de la surface de sortie 20S. Comme le montre la figure 4, pour porter l'électrode 26E au potentiel voulu, les billes du second ensemble 44B sont en contact avec des vias 25 traversant la GMC 20 de la surface 20S à la surface 20E. Chaque via 25 est localisé en regard de chaque bille 44 du second ensemble 44B et est en contact avec la bille 44 correspondante. Chaque via 25 est ensuite connecté à l'électrode 26E de la surface 20E de la GMC 20. Les vias 55 sont des trous traversant la GMC suivant la direction Z. De manière à permettre la connexion électrique entre la bille 44 de l'ensemble 44B et l'électrode 26E, la paroi intérieure 27 du via 25 est recouverte d'un film métallique déposé par évaporation. Pour que toute le film recouvre la paroi 27 sur toute la hauteur, il est avantageux que le diamètre d du via 25 soit sensiblement égale ou supérieure à l'épaisseur e de la GMC 20. Ainsi, lors de l'évaporation du métal, la paroi intérieure 27 du via 25 est recouverte uniformément d'un film métallique. Ainsi, l'électrode 26E est portée à un potentiel déterminé par l'intermédiaire des billes du second ensemble 44B reliées à l'alimentation électrique par les liaisons électriques internes prévues dans le substrat 40.

Nous décrivons maintenant le fonctionnement du tube 1 intensificateur d'image. Les photons incidents provenant de l'environnement extérieur au tube 1 et représentant une image de cet environnement entre dans le tube 1 par la fenêtre d'entrée 11 et vient impacter sur la photocathode 15 qui libère des photoélectrons par effet photoélectrique. Les photoélectrons sont émis suivant un motif qui est une réplique de l'image à intensifier. Les photoélectrons sont accélérés en direction de la GMC 20 sous l'effet du champ électrique El. En traversant les micro-canaux 23 de la GMC 20, les photoélectrons impactent sur la paroi intérieur 24 des micro-canaux 23 et provoquent l'émission d'un grand nombre d'électrons secondaires par effet d'émission secondaire. Chaque électron secondaire vient à son tour impacter sur la paroi 24 du micro-canal et provoque également l'émission d'électrons secondaires. Les électrons secondaires sont accélérés en direction de la sortie du micro-canal sous l'effet du champ électrique E2. Une gerbe d'électrons secondaires sort de chaque micro-canal 23 dans lequel un photoélectron est initialement entré. Les électrons secondaires sont ensuite dirigés et accélérés vers l'écran phosphore 31 sous l'effet du champ électrique E3. Chaque électron interagit avec le matériau fluorescent de l'écran phosphore 31 qui, par luminescence, émet des photons dont le nombre dépend de l'énergie des électrons. Les photons émis forment une image qui est la réplique intensifiée de l'image initiale. Les photons sont ensuite transmis à l'extérieur du tube 1 par le dispositif de sortie 30 en direction des moyens de visualisation prévus dans le système de vision nocturne (non représentés).

Comme décrit précédemment, le vide est assuré dans la chambre à vide 2 du tube 1. Le vide est nécessaire à la migration des électrons de la photocathode 15 à la GMC 20 puis à l'écran phosphore 31. A la différence de l'art antérieur, il n'est pas nécessaire d'utiliser ici de getter puisque les risques de fuite sont réduits au maximum du fait du faible nombre de pièces composant le corps du tube 40. En effet, le getter est habituellement prévu pour maintenir le vide et palier aux fuites éventuelles. Le principe du getter, connu de l'homme du métier, consiste à utiliser la capacité de certains solides à collecter les molécules de gaz notamment par adsorption ou par absorption. La présence d'un getter dans un tube intensificateur d'image est d'autant plus important que le nombre de pièces empilées qui constituent le corps du tube est élevé, tel que décrit précédemment concernant le tube de l'art antérieur. Dans le mode de réalisation préféré de l'invention, le corps de tube 40 comprend essentiellement le substrat multicouche 40 fixé de manière étanche au dispositif d'entrée 10 et au dispositif de sortie 30. Ainsi le nombre de pièces composant le corps du tube 40 est réduit au maximum, ce qui réduit d'autant le risque de fuite. L'utilisation d'un getter n'est pas plus essentielle pour maintenir le vide dans le tube. Lors de la réalisation du tube 1 selon l'invention, le tube 1 est fermé directement sous vide selon une technique connue de l'homme du métier.

Dans un mode de réalisation de l'invention, au moins un moyen d'espacement 60 peut être prévu entre la surface de sortie 15S de la photocathode 15 et la surface supérieure 43S du substrat multicouche 40 de manière à maintenir la distance séparant la surface de sortie 15S de la surface d'entrée 20E de la galette 20.

Le moyen d'espacement est disposé entre le joint 50 et la GMC 20 et peut être une cale en céramique ou en tout autre matériau isolant. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le maintien de la distance séparant la photocathode 15 de la GMC 20 peut être assuré par une partie d'espacement 60 du substrat 40 située sur la surface 43S du substrat 40 et s'étendant suivant la direction - Z de manière à venir en contact avec la surface de sortie 15S de la photocathode 15. La partie d'espacement 60 peut prendre la forme d'une marche circulaire entourant continûment l'ouverture 41 ou prendre la forme d'une pluralité de cales uniformément réparties autour de l'ouverture 41. La hauteur de la partie d'espacement 60 peut être contrôlée ou modifiée lors de la fabrication de l'invention par une étape de rectification d'hauteur.

Claims (19)

REVENDICATIONS

1. Tube intensificateur d'image (1) destiné à recevoir des photons d'un environnement extérieur pour fournir en sortie une image visible, ledit tube (1) comprenant : - un corps de tube (40) délimitant une chambre à vide (2), fermé de manière étanche en une première extrémité par un dispositif d'entrée (10) d'un signal lumineux incident et en une deuxième extrémité opposée à la première extrémité suivant la direction axiale (Z) du tube par un dispositif de sortie (30) d'un signal lumineux ; - une photocathode (15) disposée sur une surface interne (12) du dispositif d'entrée (10) et recevant des photons pour libérer des photoélectrons ; -une galette de micro-canaux (20) recevant lesdits photoélectrons pour fournir en réponse des électrons secondaires ; - un écran phosphore (31) disposé sur la surface interne (32I) dudit dispositif de sortie (32) et recevant lesdits électrons secondaires pour fournir en réponse une image visible, ledit corps de tube (40) étant caractérisé en ce qu'il comprend un substrat (40) en céramique multicouche fixé de manière étanche au dispositif d'entrée (10) et au dispositif de sortie (30), sur lequel est fixé la galette de micro-canaux (20), et adapté pour porter à différents potentiels électriques la photocathode (15), la galette de micro-canaux (20) et l'écran phosphore (31).

2. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 1 caractérisé en ce que le substrat (40) comporte une pluralité de couches en céramique et au moins une liaison électrique interne disposée entre deux couches en céramique.

3. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 2 caractérisé en ce que le substrat (40) comporte une ouverture (41) centrale s'étendant dans la direction radiale (R) du tube (1) pour permettre le passage des photoélectrons de ladite galette de micro-canaux (20) vers ledit écran phosphore (31).

4. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 3 caractérisé en ce que le substrat (40) est fixé de manière étanche à la surface interne (12) du dispositif d'entrée (10) par un premier moyen de fixation conducteur (50).

5. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 3 ou 4 caractérisé en ce que le substrat (40) est fixé de manière étanche à la surface interne (32I) du dispositif de sortie (30) par un deuxième moyen de fixation conducteur (51).

6. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 4 ou 5 caractérisé en ce que les premier et deuxième moyens de fixation conducteur (50, 51) sont des joints en indium-étain, en indium-bismuth ou en indium pur.

7. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 4 à 6 caractérisé en ce que le substrat (40) comprend une première et une deuxième liaisons électriques internes permettant de porter les premier et deuxième moyens de fixation conducteur (50, 51) chacun à un potentiel électrique déterminé.

8. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé en ce que, la galette de micro-canaux comportant une surface d'entrée (20E) et une surface de sortie (20S) suivant la direction axiale (Z) du tube, et le substrat comportant une surface supérieure (43S) et une surface inférieure (43I) suivant la direction axiale (Z) du tube, ladite surface de sortie (20S) de la galette de micro-canaux (20) est fixée à ladite surface supérieure (43S) du substrat (40) par une pluralité de moyens de fixation conducteurs (44).

9. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 8 caractérisé en ce que les moyens de fixation conducteur (44) sont disposés à intervalle régulier les uns des autres à distance constante de l'ouverture (41) suivant la direction radiale (R) du tube (1).

10. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 8 ou 9 caractérisé en ce que chaque moyen de fixation conducteur (44) est disposé dans une échancrure (45) située sur la surface supérieure (43S)du substrat (40), de manière à mettre en contact ledit moyen de fixation (44) avec une liaison conductrice interne du substrat (40).

11. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 10 caractérisé en ce que la surface de sortie (20S) de la galette de micro-canaux (20) est portée à un potentiel déterminé à partir d'un premier ensemble (44A) de moyens de fixation conducteurs (44) par l'intermédiaire d'une troisième liaison électrique interne.

12. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 10 ou 11 caractérisé en ce que la surface d'entrée (20E) de la galette de micro-canaux (20) est portée à un potentiel déterminé à partir d'un deuxième ensemble (44B) de moyens de fixation conducteurs (44) par l'intermédiaire d'une quatrième liaison électrique interne.

13. Tube intensificateur d'image (1) selon la revendication 12 caractérisé en ce que la galette de micro-canaux (20) comprend des via traversant la galette (20) de la surface d'entrée (20E) à la surface de sortie (20S), chaque via étant en contact avec un moyen de fixation (44) du deuxième ensemble (44B) de manière à porter la surface d'entrée (20E) de la galette de micro-canaux (20) à un potentiel déterminé.

14. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que chaquemoyen de fixation (44) du premier ensemble (44A) est disposé de manière alternée avec un moyen de fixation (44) du deuxième ensemble (44B).

15. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 11 à 13 caractérisé en ce que, les moyens de fixation (44) du premier ensemble (44A) étant disposés suivant un premier secteur de l'ouverture (41) déterminé, les moyens de fixation (44) du deuxième ensemble (44B) sont disposés suivant un deuxième secteur de l'ouverture (41) différent dudit premier secteur.

16. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 8 à 15 caractérisé en ce que les moyens de fixations (44) sont des billes d'indium.

17. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 1 à 16 caractérisé en ce qu'au moins un moyen d'espacement (60) est disposé en contact avec la surface supérieure (43S) du substrat (40) et avec la surface de sortie (15S) de la photocathode (15) de manière à maintenir constant l'espacement entre la photocathode (15) et la galette de micro-canaux (20).

18. Tube intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications 1 à 16 caractérisé en ce que le substrat (40) comprend au moins un moyen d'espacement (60) disposé sur la surface supérieure (43S) du substrat (40) et venant au contact de la surface de sortie (15S) de la photocathode (15) de manière àmaintenir constant entre la photocathode (15) et la galette de micro-canaux (20).

19. Système de vision nocturne comprenant un tube 5 intensificateur d'image (1) selon l'une des revendications précédentes.