DE1002481C2

DE1002481C2 - Einrichtung zum Anzeigen von elektromagnetischen Strahlen oder Korpuskularstrahlen mit einem photoleitenden und einem elektrolumineszierenden Teil

Info

Publication number: DE1002481C2
Application number: DE1955N0011064
Authority: DE
Inventors: Gesinus Diemer; Johannes Gerrit Van Santen
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1954-08-21
Filing date: 1955-08-17
Publication date: 1957-07-25
Also published as: NL100836C; DE1002481B; ES223573A1; BE540679A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

PATENTSCHRIFT 1 002 AN M E LD ETAG:

BEKANNTMACHUNG DER ANMELDUNG UND AUSGABE DER AUSLEGESCHRIFT:

AUSGABE DER PATENTSCHRIFT:

kl. 21 g 29/40

INTERNATIONALE KL.

HOIl; H05g

17. AUGUST 195 5

14. FEBRUAR 1957 25. JULI 1957

STIMMT ÜBEREIN MIT AUSLEGESCHRIFT

1 002 481 (N 11064 VIII c / 21 g)

Die Erfindung bezieht siidh auf eine Einrichtung zur Anzeige von elektromagnetischen StraJhlen oder Korpuskularstraihlen mit einem photoleitenden und eimern damit elektrisch in Reihe geschalteten, elektrolumiineszierenden Teil und mit Mitteln, durch die den beiden Teilen in Reiihe eine elektrische Spannung zugeführt wird.

Es ist ein Bildschirm für Röntgenstrahlen bekannt, bei dem eine Schicht aus photaleitendem Material unmittelbar mit einer Schicht aus elektrolumineszierenderii Material in Berührung ist, wobei die beiden Schichten sich zwischen Elektroden befinden, die stich über die Schichten erstrecken. Ein die photoleitende Sdhicht treffendes Räntgenstrahlenbünde:l mit örtlich verschiedener Intensität ruft «ine örtlich verschiedene Widerstandsänderung des photoleitenden Materials hervor. Infolgedessen ändert sich örtlich die Verteilung einer den Elektroden zugeführten elektrischen Wechselspannung zwischen der photo leitenden Schicht und der elektrolumineszierenden Schicht, und die elektroluimineszierendle Schicht leuchtet sichtbar auf gemäß dem Muster der Intensitätsverteilung im auftreffenden Röntgenstrahlenbündel. Es ist an anderer Stelle bereits beschrieben^ -daß sich ein solcher Bildschirm auch verwenden läßt zum Sichtbarmachen bzw. Verstärken eines durch LiAt in dem sichtbaren oder dem benachbarten Spektralgebiet auf der photoleitendcn Schicht erzeugten Strahlungsbildes, wenn Maßnahmen getroffen werden, um zu verhüten, daß das Elekt ro lumineszenz licht eine störende Rückwirkung auf die photoleitendie Schicht ausübt, z. B. indem eine dünne, praktisch keine Querleitfähigkeit aufweisende Zwischenschicht zwischen der photo^ leitenden und der elektroluimineszierenden Schicht angebracht wird, die das Elektrolumineszettzlidht, das in Richtung zur photoleitenden Sdhicht ausgesandt wiird, abfängt.

Die Erfindung bezweckt, eine Einrichtung eingangs erwähnter Art zu schaffen, durch die eine größere Infrarotempfindlichkeit oder ein in bestimmten Fällen erwünschter, größerer Kontrast im Elektrolumineszenzbild erhalten werden kann, als es bei den vorstehend geschilderten Einrichtungen der Fall ist.

Es ist bekannt, daß verschiedene photoleiitemde Stoffe die Eigenschaft haben, dlaß man eine in diesen Stoffen durch Bestrahlung mit sichtbarem oder ultraviolettem Licht und auch durch Korpuskularstrahlung z. B. α-Teilchen hervorgerufene Leitfähigkeit durch gleichzeitige Bestralhlung mit Infrarotlicht abnehmen lassen kann. Diese sogenannte Löschwirkung der Photoleitung ist unter anderem beschrieben in denn Antike! von Kallman und K ram er, »Induced conductivity and Light Emission in different luminescent type powders«., in Physical Review, Bd. 87, Einrichtung zum Anzeigen von elektromagnetischen Strahlen oder Korpuskularstrahlen mit einem photoleitenden und einem elektrolumineszierenden Teil

Patentiert für:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken, Eindhoven (Niederlande)

Beanspruchte Priorität: Niederlande vom 21. August 1954

Johannes Gerrit van Santen

und Gesinus Diemer, Eindhoven (Niederlande),

sind als Erfinder genannt worden

30

S. 91 bis 107 vom 1. Juli 1952, in dem einige Stoffe erwähnt werden, die diese Löschwirkung· aufweisen, z. B. mit bestimmten Aktivatoren aktiviertes Zinksulfid und Cadtniumzinksulfid.

· Gemäß der Erfindung enthält der photoleitendfe· Teil ein Material, das die vorerwähnte Löschwirkung aufweist, und es sind Mittel zum Bestrahlen des photoleitendien Teiles mit einer von der anzuzeigendien Strahlung verschiedenen Hilfsstrahlung vorhanden, wobei eine der beiden Strahlungen aus Infrarotlicht besteht. .

Die Einrichtung nach der Erfindung kann zum Indizieren von Infrarotlicht verwendet werden, in welchem Fall die Huf «strahlung durch sichtbares Licht oder durch eine elektromagnetische Strahlung mit kleinerer Wellenlänge oder durch Korpuskularstrahlung gebildet wird. Die Empfindlichkeit dieser Einrichtung gegen Infrarotstrahlen ist größer als die der eingangs erwähnten Einrichtung, bei der nur die durch die zu indizierende Strahlung hervorgerufene Photoleitfähigkeit die Intensität des Elektrolumineszenzlichtes bedingt. Die Änderung der Leitfähigkeit des photoleitenden Materials ist bei Lösdhung durch Infrarotlicht in der .Regel wesentlich größer als die

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Änderung infolge der Bestrahlung mit Infrarotlicht allein.

Soll von einem durch Infrarotstrahlen auf dem photoleitenden' Teil erzeugten Bild ein sichtbares Elektrolumineszernzbild gemacht werden, so ist dies, ■ähnlich wie bei der eingangs erwähnten Einrichtung, dadurch erzielbar, daß jedem Element des photoleitendein Teiles ein damit in Reihe geschaltetes Element des elektrolumineszierenden Teiles zugeordnet wird, z. B. indem beide Teile als Schichten gleicher Bemessung unter Zwischenfügung einer undurchsichtigen Zwischenschicht aufeinander angebracht und mit durchsichtigen Elektroden versehen werden. Im Gegensatz zu einer Einrichtung, bei der die Infrarotstrahlung eine das Elektrolumineszenzbild. bedingende Phoitoleitfähigkeit hervorruft und somit keine Hili'sstrählung vorhanden ist, ergibt die vorstehend geschilderte Einrichtung nach dier Erfindung ein Elektrolumineszenzbild, das ein Negativ des Infrarotbiildes auf der photoleitenden Schicht ist.

Bei einer anderen Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung besteht die Hilfsstrahlung aus Infrarotlicht. Durch» diese Hilfsstrahl u>ng wird eine durch die zu indizierende, durch sichtbare oder kurzwelligere elektromagnetische Strahlen oder durch Korpuskularstrahlung gebildete Strahlung in dem photoleitenden Teil hervorgerufene Photoleitfähigkeit verringert, und zwar prozentual um so mehr, je geringer die Intensität dieser elektromagnetischen oder Korpuskularstrahlung ist. Bei dieser Einrichtung ändert sich die Intensität des Elektrolumineszenzliehtes bei einer bestimmten Änderung der Intensität der eintreffenden, nicht infraroten Strahlung stärker als beim Fehlen der Infrarotstrahlung. Diese Einrichtung nach der Erfindung ergibt somit eine größere Empfindlichkeit gegen Ände-. rangen der Intensität der zu indizierendien Strahlung. Indem der photoleitende und der elekrolumineszierende Teil als Schichten mit zugeordneten, elektrisch' in Reihe geschalteten Elementen ausgebildet werden, läßt sich auch diese Einrichtung zur Wiedergabe örtlicher Intensitätsunterschiede der auf die photoleltemde Schicht fallenden, zu indizierenden, nicht infraroten Strahlung geeignet machen, so daß ein Elektroluniineszenzbild mit starkem Kontrast erhalten wird. Wenn das Strahluingsbild. durdh sichtbares Licht gebildet wird, werden solche starken Kontraste gewöhnlich nicht erwünscht sein. Der Fall liegt jedoch anders, wenn es sich um ein Durch" leuchtungsbild: handelt, das durch schnelle Teilchen oder Röntgenstrahlen erzeugt wird. Dabei ist häufig eine Vergrößerung des Kontrastes zur Beobachtung feinerer Einzelheiten erwünscht. Bei dter Einrichtung nach der Erfindung ergibt sich ein solcher verstärkter Kontrast, indem eine infrarote Hilfsstrahlung angewandt wird.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung mit zwei Ausfülhrungsbeispielen erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 schematisch eine Einrichtung zur Umwandlung eines Infrarotbildes in ein sichtbares Bild;

Fig. 2 zeigt schematiseh eine Röntgendurcihleuehtungseinrichtung;

Fig. 3 zeigt ein Durchleuchtungsbild (von rechts nach Fig. 2 gesehen), das durch die Einrichtung nach Fig. 2 erhalten ist;

Fig. 4 zeigt graphisch den logarithmischen Zusammenhang zwischen der Leitfähigkeit des bei der Einrichtung nach Fig. 2 verwendeten photo leitenden Stoffes und der Intensität der diese Leitfähigkeit hervorrufenden Röntgenstrahlung, wobei die Intensität der infraroten Hilfsstrahlumg als Parameter angegeben ist.

Die Einrichtung nach Fig. 1 enthält einen mat I bezeichneten Bildschirm, der aus drei aufeinander angebrachten, dünnen Schichten 3, 4 und 5 besteht, die durch eine Platte 2 aus leitendem Glas abgestützt werden. Die Stärken der Schichten sind in der Figur deutlichkeitshalber in stark vergrößertem Maßstab

ίο angegeben. Die unmittelbar auf der Vorderseite de:r Platte 2 angebrachte Schicht 3 ist eine Elektroluminesizenzschicht und besteht im wesentlichen aus aktiviertem Zinksulfid mit Kupfer. Die Schicht 5 auf der Vorderseite des Bildschirmes 1 besteht irn wesentliehen aus einem photoleitenden Material, das die Eigenschaft hat, daß es durch Bestrahlung mit Infrarotlicht eine Verringerung dler dy-rch eine andere Strahlung hervorgerufenen Photoleitfähigkeit aufweist. Die Schicht 5 kann z. B. Cadmiumsulfid, das mit Silber aktiviert ist, enthalten, wobei Gallium als Koaktivator vorhanden ist. Zwischen der plhotoleitenden Schicht 5 und der Elektrolumlineezenzschicht 3 ist eine dünne, undurchsichtige Schicht 4 vorhanden, die z. B. aus einem schwarzen Lack bestehen kann. Die Schicht 4 verhütet, daß Elektrolumineszenzlicht von der Schicht 3 in die photoleitende Schicht 5 eindringt.

Auf der photoleitenden Schicht 5 ist eine dünne,

durchsichtige Elektrode 6 angebracht, die z. B. aus einer äußerst dünnen Metallhaut oder eine Nickeloxidschicht bestehen kann. Anstatt einer dünnen Elektrode kann eine zweite, leitende Glasplatte mit der Vorderseite der photoleitendien' Schicht 5 in Berührung sein.

Die Elektrode 6 und die leitende Platte 2 sind mittels Leitungen 7 und '8 mit einer regelbaren Wechselspannungsquelle 9 verbunden, durch die auf die Reihenschaltung der Schichten 5, 4 und 3 eine Wechselspannung mit regelbarer Amplitude übertragen wind. Die Frequenz dieser Wechselspannung ist z. B. 500 Hz.

Mittels eines schematisch dargestellten optischen Systems 10 kann eine Infrarotstrahlung, die in der Zeichnung mit IR bezeichnet ist, durch die Elektrode 6 hindurch auf der photoleitenden Schicht 5 ein Infrarotbild hervorrufen. Neben dem System 10 ist eine Hilfslichtquelle angeordnet, durch die die photoleitemde Schicht 5 gleichzeitig mit der' einfallenden Infrarotstrahlung mit Ultraviolettlicht bestrahlt wird. Diese Hilfsstrahlung ist in der Figur mit UVH bezeichnet und stammt von einer /in einem Gehäuse 11 untergebrachten Ultraviolettlampe 12, vor dbr noch ein Ultraviolettfilter 13 angeordnet ist. Durch die Bestrahlung der photoleitenden Schicht 5 mit der von der Lampe 12 stammenden Ultravioletthilfsstrahlung erhält diese Schicht in jedem Oberflächenelement eine gewisse Leitfähigkeit. Die Spannung der Wechselspannungsquelle 9 wird nun derart eingestellt, daß die elektrolumineszierende Schicht 3 beim Fehlen der zu indizierenden Infrarotstrahlung Ji? gleichmäßig elektroluminesziert. Trifft eine Infrarotstrahlung die photoleitende Schicht, so wird diese Strahlung je nach ihrer örtlichen Intensität die durch die Ultravioletthilfsstrahlung hervorgerufene Leitfähigkeit des photoleitenden Materials verringern, wodurch örtlich eine größere oder kleinere Erhöhung der Spannung in der photoleitenden Schicht auftritt und somit eine entsprechende örtliche Verringerung der Spannung der elektrolümineszierenden Schicht 3 hervorgerufen wird. Diese Verringerung, die sich örtlich mit der Intensität der die entsprechende Stelle der photoleiitenden

Schicht 5 treffenden Infrarotstrahlung ändert, ruft eine entsprechende örtliche Änderung der Intensität des Elektrolumineszenzliahtes -hervor, so daß ein auf der Rückseite der Platte 2 sichtbares Elektroluniiineszenzbild. entsteht, das ein Negativ des auf der photoleitenden Schicht 5 erzeugten Infrarotbiildtes ist.

Bei der vorstehend geschilderten Einrichtung wird eine aus Ultraviolettliicht bestehende Hilfsstrahlung verwendet, um in der photoleitenden Schicht 5 eine durch die zu .indizierende Infrarotstrahlung zu löschende Photoleitfähigkeit zu erzeugen. Diese Photoleitfähigkeit kann auch mittels Korpuskularstrahlung z. B. durch α-Teilchen oder Elektronen einhalten werden. Es ist möglich, in der photoleitenden Schicht 5 ein radioaktives Material anzubringen, das durch Aussendung von schnellen Teilchen in der Schicht 5 Rhoto-leitfähigkeiit hervorruft. Es kann z. B. in dieser Schicht 5 eine äußerst kleine Menge von Radiokobalt verteilt werden.

Bei der Durchleudhtungseiiinrichtuing nach Fig. 2 ruft ein von einer Röntgenröhre 21 stammendes., mit X bezeichnetes Röntgenstrahlenbündel nach dem Durchqueren einer Prüfperson 22 eine der örtlichen Intensität des Bündels entsprechende Plhotoleitfähigkei't in der photoleitenden Schicht 25 hervor. Diese Schicht, die aus durch Silber aktiviertem Zinksulfid mit Gallium als Ko-aktivator besteht, ist in direkter Berührung mit einer Eleiktralumineszenzschicht 23 gleicher Bemessung. Die Schichten 25 und 23 sind beiderseits mit durchsichtigen Elektroden 26 und 27 versehen, die mit einer Wedhselepannungsquclle 29 mit regelbarer Amplitude der erzeugten Wechselspannung verbunden sind. Die Schichten 25 und .23 sind, gemeinsam mit den Elektroden 26 und 27, zwischen zwei Glasplatten 30 und- 31 angebracht.

Die Spannung der Wechselspannungsquelle 29 wird derart eingestellt, daß die Schicht 23 beim Fehlen der Röntgenstrahlen leicht elektrdluminesiziert. Die durch das Röntgenbündel hervorgerufene Photoleiiitfähigkeit der Schicht 25 ruft dann eine örtlich mehr oder weniger verstärkte Elektrolumineszenz in der Schicht 23 hervor, so daß von rechts gesehen ein Durchleudhtungsbiild der P.rüfperson beobachtet werdien kann. Die Einrichtung ist weiter mit einer Hilfsstraihlungsquelle versehen, die aus einer in einem Gehäuse 32 untergebrachten, Infrarotlicht ausstrahlenden Lampe 33 besteht, deren Licht durch ein Infrarotfilter 34 und eine Linse 35 auf einen bestimmten Teil oder auf das Ganze der photo leitenden Schlicht 25 gerichtet werden kann. Das Infrarotihilfslicht, das in Fig. 2 mit IRH bezeichnet ist, verringert an den Stellen, wo· es die photoleitendei Schicht 25 trifft, dlie örtlich durch die Röntgenstrahlen hervorgerufene Photoleitfahigke.it, und zwar um so melhr, je kleiner „₅ die Intensität der Röntgenstrahlen ist. Ddes ist aus Fig. 4 ersichtlich, in der logarithmisch die Leitfähigkeit σ des photoleiitenden Materials über der Intensität Ix des Röntgeniliichtes aufgetragen ist. In dieser graphischen Darstellung trifft die gerade- Linie 41 zu beim Fehlen von Infirarothiilfsstrahlung; die Kurve 42 gilt, wenn gleichzeitig mit der Röntgenstrahlung Infrarotlicht mit einer bestimmten Intensität aufgestrahlt wird, und die Kurve 43 trifft zu bei einer größeren Intensität des eingestellten Infrarotlichtes. Die Infrairothilfsstraihlun-g bei der Einrichtung nach Fig. 2 hat also zur Folge, daß der Kontrast in dem Elektrolumineszenzbild an der Auftreffstelle der Infrarothilfsstrahlung IRH auf der photoleitenden Schicht vergrößert wird. Indem die Hilfsstrahhmgsquelle des Infirarotlichtes beweglich angeordnet wird, so daß das Infrarotbündel IRH beliebig auf joden Teil der photoleitenden Schicht 25 gerichtet werden kann, kann beliebig ein bestimmter Teil des Elektroluminesizenzbildes kontrastreicher gemacht werden. Fig. 3 zeigt ein solches Elektrolumineszenzibildi, wobei ein Gebiet 38 durch Bestrahlung des entsprechenden Teiles der photoleitenden Schicht 25 mittels der Inf ra.ro tihi If »strahlung einen stärkeren Kontrast aufweist als der übrige Teil des Bildes.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:'

1. Einrichtung zum Anzeigen von elektromagnetischen Strahlen oder Korpuskularstrahlen mit einem photo leitenden Teil und einem hiermit elektrisch in Reihe geschalteten, elektrolumineszierenden Teil und mit Mitteln, durch die den beiden Teilen in Reihe eine elektrische Spannung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß dfar phiotoleitende Teil ein Material enthält, dessen durch Bestrahlung mittels eimer . elektromagnetischen Strahlung oder einer Korpuskularstrahlung hervorgerufene Photoleitfähigkeit durch Infrarotbestrahlung verringert wird, und' daß Mittel vorhanden sind, durch die der photoleitende Teil mit einer von der anzuzeigenden Strahlung verschiedenen HMfsstrahlung bestrahlt wird, wobei eine dieser beiden Strahlungen aus Infrarotlicht besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der photoleitende und der elektrolumineszierende Teil durch je eine dünne Schicht gebildet werden, die unmittelbar oder unter Zwischenfügung einer dünnen, das Elektrolumineszenz lieht abfangenden, praktisch keine Queried tfähigkedt aufweisenden Zwischenschicht aufeinander angebracht sind und auf den voneinander abgewendeten Seiten mit einer duirdhsichtigen, leitenden Schicht .in Berührung sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 zum An-'zeigen von Infrarotstrahlen, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsstrablung von einem radioaktiven Stoff stammt. '

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der radioaktive Stoff in den photoleiitenden Teil aufgenommen ist. ■

5. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das photoleitende Material gegen Röntgenstrahlen empfindlich ist und die Hilfsstrahlung durch Infrarotlicht gebildet wird.

6. Einrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das photoleitende Material aus durch Silber aktiviertem Cadmiumsulfid mit Gallium als Koaktiivator besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

I 609 770/335 2.