Vorrichtung zum Strahlungsnachweis Es sind Vorrichtungen zum Strahlungsnachweis beschrieben worden, bei denen die von dieser Strah lung herbeigeführten umkehrbaren Änderungen der elektrischen Eigenschaften (Leitfähigkeit und bzw.
oder dielektrische Konstante) eines Halbleiters nachstehend als photoempfindlicher Halbleiter be zeichnet - die elektrische Spannung an einem in Reihe mit dem photoempfindlichen Halbleiter in einen elektrischen Kreis geschalteten Elektroleucht- stoff steuern, so dass die Intensität des Elektrolumi- neszenzlichtes eine Funktion der Intensität der nach zuweisenden Strahlung ist.
Wenn eine solche Vorrichtung aus einem photo empfindlichen Teil und einem Elektroleuchtteil mit praktisch zweidimensionaler Ausdehnung besteht, welche Teile einander punktweise zugeordnet sind, ist es möglich, ein von der nachzuweisenden Strah lung auf dem photoempfindlichen Teil entworfenes Bild zu verstärken, und, wenn die nachzuweisende Strahlung für das Auge nicht wahrnehmbar ist, auch sichtbar zu machen.
Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, dass Vorrichtungen verwirklichbar sind, bei denen auf andere Weise als durch Elektrolumineszenz die von einer nachzuweisenden Strahlung herbeigeführten Änderungen der elektrischen Eigenschaften eines photoempfindlichen Teils die Lichtemission eines zu sammen mit dem photoempfindlichen Teil in einen elektrischen Kreis geschalteten aufleuchtenden Teils bestimmen.
Gemäss der Erfindung ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtteil einen Leuchtstoff enthält, der Feldlöschung aufweist, und dass Bestrahlungsmittel vorhanden sind, die - durch Bestrahlung den Leuchtteil zum Leuchten bringen.
Unter Feldlöschung ist hier die bei einigen Leuchtstoffen auftretende Erscheinung zu verstehen, dass ein auf den Stoff einwirkendes elektrisches Feld in mit der Stärke dieses Feldes ansteigendem Masse eine durch Bestrahlung beispielsweise mit Ultravio lett-, Röntgen- oder Elektronenstrahlen herbeigeführte Lumineszenz des Stoffes herabgesetzt.
In diesem Zu sammenhang kann auf den Artikel: Brightness Waves and Transitory Phenomena in the Quenching of Luminescence by Alternatin.g Elektric Fields von Destriau im Journal of Applied Physics , Band 25, Seite 67, Januar 1954 und die dort angeführte Lite ratur hingewiesen werden.
Zum Unterschied gegenüber den bekannten, auf Elektrolumineszenz beruhenden Vorrichtungen hat bei der Vorrichtung nach der Erfindung eine Zu nahme der Leitfähigkeit bzw. der dielektrischen Kon stanten des photoempfindlichen Teils, d. h. eine Ab nahme der Impedanz dieses Teils, eine Abnahme der Emission des Leuchtteils zur Folge.
Wenn die Vor richtung nach der Erfindung zur Bildwiedergabe ge eignet ausgebildet ist, indem der photoempfindliche Teil und der Leuchtteil eine zweidimensionale Aus dehnung bilden und einander punktweise zugeordnet sind, so zeigt, wenn von einem auf dem photoemp findlichen Teil entworfenen Strahlungsbild die Im pedanz dieses Teils örtlich entsprechend der örtlichen Helligkeit dieses Strahlungsbildes herabgesetzt wird, die Lichtemission des Leuchtteils ein Bild, das das Negativ des Strahlungsbildes auf dem photoempfind lichen Teil ist. Mit einer solchen Vorrichtung kann somit ein auf den photoempfindlichen Teil projek tiertes Bild eines photographischen Negativs in ein positives Bild umgewandelt werden.
Soll das auf den photoempfindlichen Teil pro jektierte Strahlungsbild keine Helligkeitsumkehrung erfahren, so ist dies durch die optische Kaskaden schaltung zweier vorstehend erwähnter Vorrichtungen erzielbar. Dies ist jedoch auch mittels einer beson- deren Ausführungsform der Vorrichtung erzielbar, bei welcher der photoempfindliche Teil im wesentlichen aus einem Material, das Infrarotlöschung aufweist, besteht, und Bestrahlungsmittel vorhanden sind, die zusammen mit der nachzuweisenden Strahlung eine solche Infrarotlöschung im photoempfindlichen Teil herbeiführen.
Unter < Infrarotlöschung ist hier die Eigenschaft verschiedener photoempfindlicher Stoffe zu verstehen, dass die von einer bestimmten Strahlung allein er zeugte Änderung der elektrischen Leitfähigkeit und bzw. oder der dielektrischen Konstanten bei gleich zeitiger Bestrahlung mit Infrarotstrahlung abnimmt.
In der beiliegenden Zeichnung sind zwei Ausfüh rungsbeispiele von Vorrichtungen nach der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung, durch die ein auf dem photoempfindlichen Teil entworfenes Strahlungsbild in sein Negativ umgewandelt wird, während Fig.2 gleichfalls schematisch eine Vorrichtung zeigt, bei der ein auf dem photoempfindlichen Teil entworfenes Strahlungsbild und das zugehörige Lu- mineszenzbild nicht eine umgekehrte Helligkeit auf weisen.
Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 bezeichnet 1 einen Bildschirm, bei dem sich zwischen in einem Rahmen 4 gehaltenen Glasplatten 2 und 3 eine An zahl auf der ganzen Oberfläche aneinander anschlie ssender dünner Schichten befinden, die von links nach rechts gehend mit 5, 6, 7, 8 und 9 bezeichnet sind und deren Stärke stark vergrössert dargestellt ist.
Die Schichten 5 und 9 sind durchsichtige Elek troden, die aus Zinnoxyd bestehen und mittels Lei ter 10 bzw. 11 mit einer Wechselspannungsquelle 12 verbunden sind. Die Elektroden 5 und 9 können an statt aus leitendem Zinnoxyd aus einer durchsichtigen Metallschicht oder einem Metallgitter bestehen.
Die Schicht 6, die den photoempfindlichen Teil des Bildschirmes 1 bildet, besteht im wesentlichen aus einem photoempfindlichen Halbleiter, beispiels weise Kadmiumsulfid.
Die Schicht 8, die den Leuchtteil bildet, besteht im wesentlichen aus einem Leuchtstoff, der Feld löschung aufweist. Ein solcher Stoff ist beispielsweise durch Aktivierung von Zinksulfid mit Silber erziel bar.
Zwischen den beiden Schichten 6 und 8 ist eine undurchsichtige Zwischenschicht 7 angeordnet, die in Richtungen in ihrer Ebene einen hohen Widerstand besitzt. Die Schicht 7 kann beispielsweise aus einem schwarzen Lack bestehen. Diese Zwischenschicht soll verhüten, dass von der Leuchtschicht 8 emittiertes Licht auf die photoempfindliche Schicht 6 zurück wirken kann.
Auf der Seite des Bildschirmes 1, auf der die Leuchtschicht 8 angeordnet ist, ist eine Hilfslicht quelle 13 vorgesehen, die mit einer Ultraviolettlampe 14, einem nur für Ultraviolettstrahlen durchlässigen Filter 15 und einer Linse 16 versehen ist. Mit dieser Hilfslichtquelle wird die Leuchtschicht 8 so bestrahlt, dass diese Schicht unter der Einwirkung der in der Figur mit U bezeichneten Ultraviolettstrahlung zum Leuchten gebracht wird.
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist wie folgt: Wenn die photoempfindliche Schicht 6 nicht be strahlt wird, ist ihr Widerstand sehr hoch, so dass sich nur ein geringer Teil der elektrischen Spannung zwi schen den Elektroden 5 und 9 auf die Leuchtschicht 8 überträgt. Wenn jedoch die photoempfindliche Schicht 6 belichtet wird, ändert sich die Impedanz dieser Schicht örtlich entsprechend der örtlichen Intensität dieser Belichtung, wodurch gleichfalls örtlich die Teil spannung über der Leuchtschicht 8 mehr oder weni ger zunimmt.
Weil das Material der Leuchtschicht 8 im wesentlichen aus einem Leuchtstoff besteht, der Feldlöschung aufweist, hat diese örtliche Spannungs steigerung örtlich eine mehr oder weniger starke Ver ringerung der von der Hilfsstrahlung U erzeugten Lumineszenz der Schicht 8 zur Folge. Die ursprünb lieh praktisch gleichmässig aufleuchtende Fläche die ser Schicht zeigt nunmehr ein Muster, das dem Mu ster entspricht, in dem die photoempfindliche Schicht 6 belichtet wird. Weil stärker belichtete Stellen der photoempfindlichen Schicht weniger stark aufleuch tenden Stellen der Leuchtschicht 8 entsprechen, ist das von der letzteren gezeigte Bild das Negativ des Bildes auf der photoempfindlichen Schicht.
Infolge dessen eignet sich die Vorrichtung sehr gut zur Wie dergabe eines photographischen Negativs als ein posi tives Bild. In Fig. 1 ist schematisch eine Projektions vorrichtung 20 angegeben, mit der ein in das Ge häuse 21 eingesetztes photographisches Negativ 22 auf der photoemppfindlichen Schicht 6 des Bildschir mes 1 abgebildet wird. Die Projektionsvorrichtung enthält eine Lichtquelle 23, einen Diffusionsschirm 24, beispielsweise aus Milchglas, einen halben Kon densator 25 und eine verschiebbare Projektionslinse 26, die mittels eines ausziehbaren Balges 27 mit dem Gehäuse 21 verbunden ist.
Das Bild, das die Leucht- schicht 8 zeigt, ist jetzt das Positiv des Photo- negativs 22.
An anderer Stelle ist beschrieben worden, wie durch die Wahl unterteilter Farbfilter, gegebenenfalls in Verbindung mit einer entsprechenden Unterteilung der photoempfindlichen bzw. lichtemittierenden Schicht, ein Bildschirm mit einer photoempfindlichen Schicht und einer Elektroleuchtschicht für die Wie dergabe von Farbbildern geeignet gemacht werden kann und dass dabei Änderung des Farbwertes möb lieh ist. Durch ähnliche Massnahmen ist es möglich, den Bildschirm 1 der Fig. 1 zur positiven Wieder gabe eines Farbnegativs zu verwenden.
Es muss dann dafür Sorge getragen werden, dass an jeder Stelle die Farbe des von der Schicht 8 gezeigten Bildes zu der Farbe des auf der photoempfindlichen Schicht 6 ent worfenen Bildes komplementär ist.
Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung enthält einen Bildschirm 40, der sich im Aufbau nur wenig vom Bildschirm 1 der Fig. 1 unterscheidet. Es ist hier nur eine einzige Glasplatte 41 vorhanden, auf die die unterschiedlichen, miteinander in Berührung stehenden Schichten aufgebracht sind. Von rechts nach links gerechnet, finden sich eine durchsichtige Elektrode 42, eine Leuchtschicht 43, eine undurch sichtige Zwischenschicht 44, eine photoempfindliche Schicht 45 und eine zweite durchsichtige Elektrode 46 vor. Die Elektroden 42 und 46 sind mittels Leiter 47 und 48 mit den unterschiedlichen Klemmen einer Wechselspannungsquelle 49 verbunden. Die Elek trode 46 kann von einem Gewebe aus dünnen, mit Zinnoxyd leitend gemachten Glasfäden ersetzt wer den.
Von den verschiedenen Schichten 42 bis 46 unter scheidet sich nur die photoempfindliche Schicht 45 von der entsprechenden Schicht 6 des Bildschirmes der Fig. 1. Die Schicht 45 besteht aus einem photo leitenden Material, das Infrarotlöschung der Photo leitfähigkeit aufweist. Die Schicht 45 kann beispiels weise im wesentlichen aus mit Silber und Gallium aktiviertem Zinksulfid bestehen.
Ebenso wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ist eine Hilfsstrahlungsquelle 13 mit einer Ultraviolett lampe 14, einem Filter 15 und einer Linse 16 vor gesehen, um die Lumineszenzschicht 43 zu bestrah len und infolgedessen zum Leuchten zu bringen. Die Vorrichtung nach Fig.2 enthält noch eine weitere Hilfslichtquelle, die mit 51 bezeichnet ist. Diese ent hält eine Lampe 52, ein für Infrarotlicht undurch lässiges Filter 53 und eine Linse 54, die ein in der Figur mit I. bezeichnetes Bündel auf die photoemp findliche Schicht 45 wirft.
Das Bündel L ist derartig, dass die von ihm in der photoempfindlichen Schicht 45 erzeugte Photoleitfähigkeit durch eine gleichzeitige Bestrahlung dieser Schicht mit Infrarotstrahlung in Abhängigkeit von der Stärke dieser letzteren herab gesetzt wird. Das Bündel L kann beispielsweise ebenso wie das Bündel U aus Ultraviolettstrahlung bestehen.
Wird somit mittels eines optischen Systems, das aus einer Linse 56 und einem nur für Infrarot strahlen durchlässigen Filter 57 besteht, ein Infrarot bild eines Gegenstandes, beispielsweise eines photo graphischen Positivs, auf der photoempfindlichen Schicht 45 entworfen, so wird entsprechend der ört lichen Intensität dieses Bildes die Teilspannung über der Leuchtschicht 43, die beim Fehlen eines solchen Bildes infolge der von der Hilfsstrahlung L verursach ten Leitfähigkeit in der Schicht 45 hoch war, herab gesetzt, wodurch die Leuchtschicht 43 örtlich in mehr oder weniger hohem Masse eine Zunahme der Lumi neszenz zeigt. Das auf der Seite der Leuchtschicht 43 sichtbare Bild entspricht somit hinsichtlich der Hellig- keit und Dunkelheit dem von der Linse 56 auf der photoempfindlichen Schicht 45 erzeugten Infrarot bild.
Diese Vorrichtung ist beispielsweise als soge nanntes Nachtsichtgerät zum Wahrnehmen im Dun keln und als Verstärkerschirm bei der Projektion von Film- und Photobildern geeignet.
Zum Unterschied gegenüber dem bekannten Bild schirm mit einer lichtemittierenden Schicht, die im wesentlichen aus einem Elektroleuchts:toff besteht, hat die Zwischenschicht 7 bzw. 44 bei den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen nicht die Aufgabe, In stabilität der Vorrichtung zu verhüten. Die Rück kopplung, die ohne die Zwischenschicht 7 bzw. 44 auftreten könnte, ist eine Gegenkopplung, die die Empfindlichkeit der Vorrichtung erheblich herabset zen kann.
Radiation detection device Devices for radiation detection have been described in which the reversible changes in electrical properties (conductivity and resp.
or dielectric constant) of a semiconductor hereinafter referred to as photosensitive semiconductor - control the electrical voltage across an electric fluorescent substance connected in series with the photosensitive semiconductor, so that the intensity of the electroluminescent light is a function of the intensity of the radiation to be assigned is.
If such a device consists of a photosensitive part and an electric luminous part with practically two-dimensional extent, which parts are assigned to each other point by point, it is possible to intensify an image designed by the radiation to be detected on the photosensitive part, and if the radiation to be detected is imperceptible to the eye, can also be made visible.
The invention is based on the knowledge that devices can be realized in which, in a way other than electroluminescence, the changes in the electrical properties of a photosensitive part brought about by a radiation to be detected, the light emission of a luminous part connected to the photosensitive part in an electrical circuit determine.
According to the invention, such a device is characterized in that the luminous part contains a luminescent material which has field extinction, and that irradiation means are present which cause the luminous part to glow by irradiation.
Field extinction is to be understood here as the phenomenon that occurs with some phosphors, that an electric field acting on the substance, increasing with the strength of this field, reduces the luminescence of the substance caused by irradiation with ultraviolet, X-ray or electron beams, for example.
In this context, reference can be made to the article: Brightness Waves and Transitory Phenomena in the Quenching of Luminescence by Alternatin.g Elektric Fields by Destriau in the Journal of Applied Physics, Volume 25, Page 67, January 1954 and the literature cited there.
In contrast to the known devices based on electroluminescence, the device according to the invention has to take the conductivity or the dielectric constant of the photosensitive part, d. H. a decrease in the impedance of this part, a decrease in the emission of the luminous part result.
If the device according to the invention for image reproduction is suitably designed in that the photosensitive part and the luminous part form a two-dimensional expansion and are assigned to each other point by point, it shows when a radiation image designed on the photoemp sensitive part shows the impedance of this part is locally reduced according to the local brightness of this radiation image, the light emission of the luminous part is an image that is the negative of the radiation image on the photosensitive union part. With such a device, an image of a photographic negative projected onto the photosensitive member can be converted into a positive image.
If the radiation image projected onto the photosensitive part should not experience a reversal of brightness, this can be achieved by the optical cascade circuit of two devices mentioned above. However, this can also be achieved by means of a special embodiment of the device in which the photosensitive part consists essentially of a material which has infrared erasure, and radiation means are present which, together with the radiation to be detected, bring about such infrared erasure in the photosensitive part.
<Infrared erasure is to be understood here as the property of various photosensitive substances that the change in electrical conductivity and / or the dielectric constant produced by a certain radiation alone decreases when exposed to infrared radiation at the same time.
In the accompanying drawings, two Ausfüh approximately examples of devices according to the invention are shown.
1 shows schematically a device by which a radiation image designed on the photosensitive part is converted into its negative, while FIG. 2 likewise shows schematically a device in which a radiation image designed on the photosensitive part and the associated luminescence image do not match inverted brightness.
In the device according to Fig. 1, 1 denotes a screen in which there are between glass plates 2 and 3 held in a frame 4 to a number on the entire surface of each other adjoining thin layers, which are going from left to right with 5, 6, 7, 8 and 9 are designated and the strength is shown greatly enlarged.
The layers 5 and 9 are transparent electrodes made of tin oxide and connected to an AC voltage source 12 by means of Lei ter 10 and 11, respectively. The electrodes 5 and 9 can consist of a transparent metal layer or a metal grid instead of conductive tin oxide.
The layer 6, which forms the photosensitive part of the screen 1, consists essentially of a photosensitive semiconductor, example, cadmium sulfide.
The layer 8, which forms the luminous part, consists essentially of a luminescent material which has field deletion. Such a substance can be achieved, for example, by activating zinc sulfide with silver.
An opaque intermediate layer 7 is arranged between the two layers 6 and 8 and has a high resistance in directions in its plane. The layer 7 can for example consist of a black lacquer. This intermediate layer is intended to prevent light emitted by the luminous layer 8 from having an effect on the photosensitive layer 6.
On the side of the screen 1 on which the luminous layer 8 is arranged, an auxiliary light source 13 is provided, which is provided with an ultraviolet lamp 14, a filter 15 permeable only to ultraviolet rays and a lens 16. The luminous layer 8 is irradiated with this auxiliary light source in such a way that this layer is made to glow under the action of the ultraviolet radiation designated in the figure by U.
The mode of operation of the device shown in FIG. 1 is as follows: If the photosensitive layer 6 is not irradiated, its resistance is very high, so that only a small part of the electrical voltage between the electrodes 5 and 9 is applied to the luminous layer 8 transmits. However, when the photosensitive layer 6 is exposed, the impedance of this layer changes locally in accordance with the local intensity of this exposure, which also locally increases the partial voltage across the luminous layer 8 more or less.
Because the material of the luminous layer 8 consists essentially of a phosphor which has field cancellation, this local voltage increase has locally a more or less strong reduction in the luminescence of the layer 8 generated by the auxiliary radiation U result. The originally lent practically uniformly illuminated surface of this layer now shows a pattern which corresponds to the pattern in which the photosensitive layer 6 is exposed. Because more strongly exposed areas of the photosensitive layer correspond less strongly luminous areas of the luminous layer 8, the image shown by the latter is the negative of the image on the photosensitive layer.
As a result, the device is very suitable for reproducing a photographic negative as a positive image. In Fig. 1, a projection device 20 is shown schematically, with which a used in the Ge housing 21 photographic negative 22 on the photo-sensitive layer 6 of the screen mes 1 is mapped. The projection device contains a light source 23, a diffusion screen 24, for example made of frosted glass, half a capacitor 25 and a sliding projection lens 26 which is connected to the housing 21 by means of an extendable bellows 27.
The image that shows the luminous layer 8 is now the positive of the photo-negative 22.
Elsewhere it has been described how a screen with a photosensitive layer and an electro-luminous layer can be made suitable for the reproduction of color images by choosing subdivided color filters, if necessary in connection with a corresponding subdivision of the photosensitive or light-emitting layer, Change of the color value is possible. By similar measures, it is possible to use the screen 1 of FIG. 1 for positive reproduction of a color negative.
Care must then be taken that at every point the color of the image shown by the layer 8 is complementary to the color of the image designed on the photosensitive layer 6.
The device shown in FIG. 2 contains a screen 40 which differs only slightly in structure from screen 1 in FIG. 1. There is only a single glass plate 41 on which the different layers in contact with one another are applied. Calculated from right to left, there is a transparent electrode 42, a luminous layer 43, an opaque intermediate layer 44, a photosensitive layer 45 and a second transparent electrode 46. The electrodes 42 and 46 are connected to the different terminals of an AC voltage source 49 by means of conductors 47 and 48. The electrode 46 can be replaced by a fabric made of thin glass threads made conductive with tin oxide.
Of the various layers 42 to 46, only the photosensitive layer 45 differs from the corresponding layer 6 of the screen of FIG. 1. The layer 45 consists of a photoconductive material which has infrared erasure of the photoconductivity. The layer 45 can, for example, essentially consist of zinc sulfide activated with silver and gallium.
As in the device of Fig. 1, an auxiliary radiation source 13 is seen with an ultraviolet lamp 14, a filter 15 and a lens 16 in order to irradiate the luminescent layer 43 len and consequently to illuminate. The device according to FIG. 2 also contains a further auxiliary light source, which is denoted by 51. This ent holds a lamp 52, a filter 53 impermeable to infrared light, and a lens 54 which throws a bundle, denoted by I. in the figure, onto the photo-sensitive layer 45.
The bundle L is such that the photoconductivity generated by it in the photosensitive layer 45 is reduced by a simultaneous irradiation of this layer with infrared radiation depending on the strength of the latter. The bundle L, like the bundle U, can for example consist of ultraviolet radiation.
If an infrared image of an object, for example a photographic positive, is designed on the photosensitive layer 45 by means of an optical system consisting of a lens 56 and a filter 57 which is transparent to infrared rays only, this is corresponding to the local intensity Image, the partial voltage over the luminous layer 43, which was high in the absence of such an image due to the conductivity caused by the auxiliary radiation L in the layer 45, reduced, whereby the luminous layer 43 locally shows an increase in luminescence to a greater or lesser extent . The image visible on the side of the luminous layer 43 thus corresponds in terms of brightness and darkness to the infrared image generated by the lens 56 on the photosensitive layer 45.
This device is suitable, for example, as a so-called night vision device for perceiving in the dark and as an intensifying screen when projecting film and photo images.
In contrast to the known picture screen with a light-emitting layer which consists essentially of an electric luminosity: toff, the intermediate layer 7 or 44 in the devices described above does not have the task of preventing the device from being stable. The feedback that could occur without the intermediate layer 7 or 44 is a negative feedback that can significantly reduce the sensitivity of the device.