Fatigue d'une cellule à multiplicateurs d'électrons

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Submitted on 1 Jan 1954

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Fatigue d’une cellule à multiplicateurs d’électrons

F. Lenouvel, J. Daguillon

To cite this version:

287 Cas où les

_{tfn (xa, o)}

ne

_dépendent

_pas de _y

et de z. -- On

part

de l’identité

cette identité

₍₆₈₎

se vérifie aisément _{par dérivation}

et en tenant

_compte

de

On

_peut

aussi la déduire de l’identité

_(53).

Avec les mêmes définitions _que

_{précédemment}

pour les

fin

on

_peut

mettre

₍₆₈₎

sous la forme

avec

Quand ~,,

obéit aux

_équations

de Dirac

(71)

se réduit à

La solution cherchée est _{donc donnée par}

_{(70) et (73)}

Manuscrit reçu le 2 0 octobre _{195 3.}

FATIGUE D’UNE CELLULE A MULTIPLICATEURS

D’ÉLECTRONS,

Par F. LENOUVEL et J. DAGUILLON.

Observatoire de _{Haute-Provence,} Saint-Michel l’Observatoire (Basses-Alpes).

Sommaire. - Nous

avons _{repris l’étude effectuée par l’un de} nous _[1] et déterminé la résistance ohmique de la _pellicule semiconductrice _qui recouvre le dernier étage d’un _{photomultiplicateur.} L’in-fluence de cette résistance est vérifiée directement. Ce travail est effectué sur les _{multiplicateurs à} I9 étages de Lallemand _[2].

LE _JOURNAL DE PHYSIQUE ET LE RADIUM. TOME AVRIL _19~4, PAGE

Description

et

_{enregistrement}

du

_phénomène

de

_fatigue.

- Nous _avons

déjà signalé

qu’un

photo-multiplicateur

n’est

_plus

fidèle _{dès que le} courant anode

dépasse

4.

1 o-13 A

_quelle

_{que soit la tension}

d’alimentation [ 1].

Nous avons

_repris

les

_expériences

correspondant

à cette

étude;

un

_{photomultiplicateur}

à ₁₉

_étages

est _{alimenté par} une tension constante

de 160o V

_{(80 V}

_par

_étages),

le courant anode est

enregistré

en fonction du

_temps.

La cathode de ce

photomultiplicateur

est _{éclairée par} une

_lampe

à travers un coin

_réglable.

Pour un flux lumineux

déterminé,

le courant anode a une valeur

_supérieure

au courant limite et le tableau I donne la valeur de ce courant en fonction

du

_temps.

s

La

_figure

i

_représente

les variations du courant anode

_qui

montrent un

_phénomène

de

_fatigue,

car ce courant est

_supérieur

au courant limite

_{(4. z o-8 A);}

la diminution du courant anode est de

8,5

pour 100

TABLHAUL

Fig. 1.

288

dans les conditions de notre

_expérience.

Des essais

identiques

sont ensuite

_répétés

à différents inter-valles de

_temps

pour déterminer la mémoire du

photomultiplicateur

à la

fatigue.

La

_figure

2 repro-duit

_{l’enregistrement}

obtenu et nous montre

_qu’un

Fig. 2.

repos de 5 mn dans l’obscurité

_replace

le

photo-multiplicateur

dans les conditions initiales. Les diffé-rents _{repos dans l’obscurité} de i mn

_{n’apportent}

pas de variation

importante

du courant

anode,

ce

qui

prouve

l’hystérésis

important

du

_phénomène

de

fatigue.

Tous ces

_{phénomènes disparaissent}

_{pour des}

courants anode

_qui

_{n’excèdent pas} à la

température

ambiante.

Nous avons conduit les

_expériences

de manière à éliminer toutes les autres causes de variation :

- La tension totale d’alimentation

est contrôlée par une méthode

d’opposition,

elle est constante à o,5 V

_près,

ce

_qui

confère à la

_{multiplication}

une

stabilité

_supérieure

à o,5 pour 100; - La

lampe d’éclairage

est une des branches d’un

pont

de

_Wheastone;

-

Enfin,

le

_{photomultiplicateur}

est mis sous

tension o mn avant le début des

_expériences

pour que les

charges

électrostatiques

de son

_ampoule

prennent

leur état

_{d’équilibre.}

Origine

de la

_fatigue

d’un

_{multiplicateur.}

-Nous avons

_{déjà signalé}

_{que la}

_fatigue

d’un

photo-multiplicateur

a _pour

_origine

la résistance

_ohmique

de la

_pellicule

semi-conductrice recouvrant les cibles

multiplicatrices.

Une telle cible est constituée par

un

_{support Ag-Mg}

et un traitement

_approprié

la

recouvre d’une mince

_pellicule

à base de

_magnésie

et de traces de Cs. Cette

_pellicule

a une forte résis-tance et un

_important

débit d’électrons fait

appa-raître une différence de

potentiel

notable entre la

face extérieure du

_{multiplicateur}

et le métal

sous-jacent

connecté à la source de tension. Les tensions

réelles de fonctionnement diffèrent alors des tensions

appliquées,

ce

_qui

modifie la

_{multiplication.}

Une cible

multiplicatrice

émet

_plus

d’électrons

_qu’elle

n’en

reçoit

et la différence est _{fournie par la} source de tension à travers la

_pellicule

semi-conductrice. La différence de

_potentiel

entre les faces extérieure et

intérieure de la cible crée le

_champ

_{électrique qui}

véhicule les électrons nécessaires. Au début du

fonc-tionnement,

la réserve d’électrons libres de la

_pellicule

semi-conductrice retarde

_{l’apparition}

du

_phénomène

de

_{fatigue pendant}

un

_temps

d’autant

plus

court que le courant anode est

_plus

_important.

Nous pouvons schématiser la résistance de la

pellicule

semi-conductrice par une résistance .R en série dans la connexion de la cible

_{correspondante;}

soient :

I,

le courant initial

d’électrons;

à,

la

_{multiplication}

_moyenne d’un

_étage;

V,

la différence de

_{potentiel appliquée}

entre deux

_étages

successifs.

La différence de

_potentiel

réelle V’ entre les faces externes des

_étages

n ~ i et n -~-- ? est :

La

_figure

3

_indique

le sens de parcours des élec-trons, c’est-à-dire le sens inverse du courant.

Fig. 3.

La différence V’ - V est

importante

aux derniers

étages,

en

_particulier

le

_potentiel

réel du dernier

étage

se

_rapproche

du

_potentiel

de l’anode

_(la

_masse)

sans toutefois le

_dépasser.

L’étude de la fidélité

_[1]

nous

_apprend

_que cette différence de tension

_{( V’-V)}

apparaît

si

_{jf(~~~>4’io~A.}

Cette variation de tension du dernier

étage engendre

la diminution du courant _{anode par suite de la}

_{disposition spéciale}

de l’anode entre les 18e et _ge

_étage

comme

l’expé-rience suivante le montre.

Le même

_{photomultiplicateur}

est alimenté sous

Fig.4.

la même

tension,

mais le flux lumineux est réduit pour obtenir un courant anode inférieur à la limite de fidélité. Un

_{potentiomètre}

_{assure la} variation du

potentiel

du dernier

étage

sans modifier les

poten-tiels des autres

_étages

_{(fig. 4).}

Pour un flux lumineux

289

courant anode en fonction du

_potentiel

du dernier

étage.

TABLEAU II.

~

Fig. 5.

La courbe de la

_figure

5

_représente

les variations

qui

montre un maximum

_applati

au

_voisinage

du

potentiel

normal du 1 ge

étage (- 8o V).

La résistance de la

_pellicule

semi-conductrice du dernier

_étage

intervient seule dans nos

_{expériences,}

car le courant débité _{par le 18e}

_étage

est à

_peine

le double du courant maximum admissible et l’in-fluence de cet

_étage

est faible. Le débit normal d’électrons du dernier

_étage

modifie son

potentiel

réel par la chute de tension dans la résistance de la

pellicule

sem,i-cônductrice. Le

_potentiel

augmente

de A vers B sur la

_figure

5 et le courant anode diminue. _{Nous pouvons déduire} de la

_figure

5 la variation de

_potentiel

_qui

modifie de

8,5

pour 100 le courant

anode,

elle est

_égale

à

_2g,5

V. Le courant

débité _{par le 19e}

_étage

est de dans les

mêmes

_conditions,

la résistance de la

_pellicule

semi-conductrice est donc de :

La mesure du courant débité par

_{le 19e}

_étage

est

effectuée au _{moyen d’un}

_{galvanomètre}

inséré dans le circuit de cet

_étage,

mais son

_potentiel

est de 80 V par

rapport

à la masse

_{(c’est-à-dire}

à son

_support).

Un

drainage

des fuites de courant est

_{indispensable}

pour assurer une mesure exacte.

Nous avons vérifié directement l’effet d’une

résis-tance additionnelle de 200 MQ dans le circuit du _{1 ge}

_étage.

La

_figure

6 donne le schéma

_électrique

de cette

_expérience.

Les conditions

_électrique

et

photométrique

sont

_identiques

à celle de la

_première

expérience,

et nous mesurons la variation du courant anode dans les

_premières

secondes de fonction-nement avant _{que le}

_phénomène

de

_fatigue

n’appa-raisse. Le courant anode varie de

4,28

à

_8,96.10~

A à la suite de l’introduction de la résistance de

Fig. 6.

La variation de 8 _pour 10o constatée est en accord avec notre

_première

_{expérience (8,5}

_pour

_100).

Conclusion. -- Le

phénomène

de

_fatigue

pré-senté par un

_{photomultiplicateur.}

_qui

débite un

courant anode de

4 . ~ o-’

A est dû à la résistance de

la

_pellicule

semi-conductrice

_qui

recouvre le dernier

étage.

Cette résistance a une valeur de 200 M environ à la

_température

ambiante. L’effet des cibles

_{multiplicatrices précédant}

le dernier

_étage

n’intervient que pour des courants anodes

_plus

importants.

Manuscrit reçu le 21 octobre _~g53.

BIBLIOGRAPHIE.

[1] LENOUYEL F. -