Qu’est-ce qu’un amplificateur de brillance ?
Les amplificateurs de brillance sont des appareils qui détectent une lumière très faible ou des rayons X et les visualisent en les amplifiant des milliers voire des dizaines de milliers de fois.
Parmi eux, ceux qui visualisent les rayons X sont appelés amplificateurs de brillance, tandis que ceux qui visualisent la fluorescence et d’autres lumières faibles sont appelés amplificateurs de brillance MCP (Micro Channel Plate).
La fluorescence et la lumière nocturne étant extrêmement faibles, elles sont converties en électrons, qui sont ensuite amplifiés électriquement pour créer un contraste qui les fait apparaître comme une image.
Utilisations des amplificateurs de brillance
Les amplificateurs de brillance sont également utilisés en radiologie médicale, où l’exposition du corps humain aux rayons X doit être contrôlée car les rayons X sont une forme de radiation. Les amplificateurs de brillance sont souvent utilisés parce qu’ils permettent de visualiser les images en ne les exposant qu’à des rayons X très faibles et de visualiser les images radiographiques en temps réel.
Les amplificateurs de brillance sont également utilisés dans les équipements médicaux d’imagerie par fluorescence pour la coloration fluorescente des mitochondries dans les cellules.
Les images peu lumineuses d’objets célestes capturées par un télescope astronomique peuvent également être clairement observées à l’aide d’amplificateurs de brillance.
Principe des amplificateurs de brillance
Un amplificateur de brillance MCP se compose de trois éléments : une photocathode, qui reçoit la lumière et génère des photoélectrons ; un MCP, qui amplifie les électrons ; et une surface fluorescente, qui réfléchit les électrons amplifiés (les noms de classification US JEDEC, tels que P43 et P46, sont utilisés). Dans le cas des amplificateurs de brillance à rayons X, les rayons X sont reçus par une fenêtre d’entrée (verre borosilicaté, aluminium, titane, etc.) et, au lieu d’une photocathode, les rayons X sont d’abord convertis en fluorescence sur une surface fluorescente d’entrée formée de fines colonnes de CsI ou d’un matériau similaire. Les rayons X sont d’abord convertis en fluorescence, qui est ensuite convertie en photoélectrons à la photocathode. Les électrons sont ensuite accélérés et formés en une image sur la surface fluorescente de sortie (par exemple ZnCSAg) par l’électrode de focalisation et l’anode. Cette image est convertie en information électronique par une caméra CCD ou d’autres moyens à travers une fenêtre de sortie et convertie en image TV ou en photographie.
De cette manière, la fluorescence et les rayons X sont convertis en électrons dans un dispositif qui correspond à la fluorescence et aux rayons X, et l’image amplifiée est perçue par l’œil humain comme une image visible.
En ajoutant un obturateur optique, les amplificateurs de brillance MCP sont capables de capturer l’instant des phénomènes à grande vitesse.
Informations complémentaires sur les amplificateurs de brillance (matériau de la photocathode).
Pour les amplificateurs de brillance MCP, il convient de sélectionner un matériau à haut rendement quantique (efficacité de conversion des photons en photoélectrons) en fonction de la longueur d’onde de la lumière.
1. Photocathodes alcalines
- CsTe : haute sensibilité dans la région ultraviolette (longueur d’onde inférieure à 320 nm).
- Bialkali : haute sensibilité dans la région UV à visible.
- Multialkali : sensibilité élevée dans la gamme des UV au visible.
2. Photocathodes à cristaux
- GaAs : haute sensibilité dans le domaine du visible au proche infrarouge.
- GaAsP : haute sensibilité dans le domaine visible.