DE1040139B - Photoelektronenentladungsvorrichtung, insbesondere Bildverstaerkerroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Elektronenentladungsvorrichtungen, insbesondere Bildverstärkerröhren, mit einer Photokathode und Elektroden, zwischen denen hohe Potentialdifferenzen vorhanden sind.

Das Beschichten der Photokathode muß nach dem Einschmelzen der Elektroden und nach dem Evakuieren des Vakuumgefäßes erfolgen. Die wirksamsten Photokathodenoberflächen enthalten Cäsium. Im allgemeinen wird dieses Cäsium als Dampf in das Vakuumgefäß eingebracht, wobei sich der Cäsiumdampf auf dem Grundmetall der Kathode, z. B. Antimon, niederschlägt und mit ihm reagiert, wodurch die gewünschte photoempfindliche Oberfläche entsteht.

Wenn andere Elektroden auch diesem Cäsiumdampf ausgesetzt werden, bildet sich auf diesen Elektroden — ebenso wie an der Kathode — ein Niederschlag, und das Cäsium reagiert mit dem Grundmetall in ganz ähnlicher Weise. Die so entstehende Oberfläche besitzt eine geringe Austrittsa,rbeit für Elektronen, so daß die Elektronen von der Oberfläche durch das im Betriebszustand der Vorrichtung vorhandene elektrische Feld hohen Potentials abgezogen werden können. Hierdurch wird die Höchstspannung, die an eine Photoelektronenröhre angelegt werden kann, begrenzt und dadurch ihre nutzbare Elektronenausbeute herabgesetzt.

Der Cäsiumdampf kann beim Arbeiten der Röhre auch positive Cäsiumionen bilden, welche zu der Photokathode zurückkehren und dort weitere Elektronen auslösen.

Diese vagabundierenden Elektronen werden gegen die Anode beschleunigt und verursachen in einer Bildumkehrvorrichtung eine rasche Aufhellung des Hintergrundes mit entsprechend verminderter Kontrastschärfe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Elektronenentladungsvorrichtung, insbesondere eine Bildverstärkerröhre zu schaffen, bei der während ihrer Herstellung das Niederschlagen von Cäsiumdampf auf anderen Elektroden als auf der Kathode vermieden wird.

Gemäß der Erfindung weist der die Elektroden beinhaltende Behälter zwei Kammern auf, deren eine mindestens eine der für das Arbeiten der Vorrichtung erforderlichen Elektroden enthält, während die andere Kammer, die zweckmäßigerweise an die Vakuumpumpe angeschlossen ist, mit dem zur Beschichtung der Photokathode dienenden Dampf beschickbar ist, und daß als Verschlußorgan der beide Kammern miteinander verbindenden Öffnung die zweckmäßigerweise plattenförmige Photokathode dient, die nach ihrem Beschichten ohne öffnen des Behälters auf ihrer Unterlage um 180° wendbar ist und bei Betriebsstellung der Vorrichtung eine solche Lage einnimmt, Photoelektronenentladungsvorrichtung,
insbesondere Bildverstärkerröhre

Anmelder:

National Research Development
Corporation, London

Vertreter: Dr. B. Quarder, Patentanwalt,
Stuttgart, Kienestr. 33

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 29. März 1956

James Dwyer McGee, London,
ist als Erfinder genannt worden

daß ihre photoelektronenemittierende Schicht nunmehr der anderen Kammer zugewandt ist.

Es ist zwar bereits ein Verfahren zur Herstellung einer elektronenoptischen Bildwandlerröhre bekanntgeworden, deren Vakuumgefäß vor der Herstellung der empfindlichen Schichten in zwei Kammern aufgeteilt ist. Nach dem Fertigstellen der Schichten wird die Zwischenwand durch einen im Vakuumgefäß an^ geordneten Meißel zerstört, der daraufhin durch Abschmelzen des Haltestutzens entfernt wird. Die Scherben der Zwischenwand werden in einen Sammelstutzen überführt und ebenfalls durch Abschmelzen des Stutzens aus der Röhre entfernt.

Dieses Verfahren ist infolge der komplizierten und bruchanfälligen Ausbildung des Vakuumkörpers teuer. Durch den elektromagnetisch ausgelösten Meißel wird oft nicht nur die Membran, sondern auch der Vakuumkörper zerstört. Vor allem aber besteht die Gefahr, daß durch die an der vorbestimmten Bruchstelle geritzte, sehr dünne Glasmembran Cäsiumionen hindurchdiffundieren können und damit die Qualität der Bildwandlerröhre erheblich mindern.

Diese Nachteile werden durch die erfindungsgemäße Bildwandlerröhre vermieden, bei der infolge der großen Reinheit des Vakuums der zweiten Kammer und der in ihr befindlichen Elektroden wesentlich größere Helligkeitsverstärkungen als bei bisher bekannten Bildwandlerröhren erzielt werden. Auch ist die Herstellung der erfindungsgemäßen Bildwandlerröhre wesentlich billiger als die der vorbekannten Bildwandlerröhre.

809 640/368

Der Vakuumbehälter der erfindungsgemäßen Bildwandlerröhre ist vorzugsweise zylindrisch ausgebildet und durch einen zwischen seinen Enden vorzugsweise senkrecht zur Längsachse angeordneten, ringförmigen Flansch in eine erste und zweite Kammer unterteilt.

Die Photoelektrode ist sowohl während des Beschichtens, als auch nach dem Beschichten und Umkehren in ihrer Lage auf dem Flansch durch mindestens ein mittels Magnetkraft lösbares Halteorgan od. dgl. fixiert.

Alles Nähere über die Erfindung ergibt sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel einer Elektronenentladungsröhre gemäß der Erfindung dargestellt ist.

Im einzelnen zeigt

Fig. 1 eine Bildverstärkerröhre in der Betriebsstellung,

Fig. 2 einen Teil der in Fig. 1 dargestellten Röhre während der Beschichtung (Herstellung).

Wie Fig. 1 zeigt, besteht die Bildverstärkerröhre aus dem Gefäß 1 mit der ersten, den »arbeitenden« Teil der Röhre bildenden Kammer 2 und der zweiten Kammer 3, die für die Herstellung einer lichtempfindlichen Schicht 6 auf der Oberfläche der Kathoden- _a5 platte 4 benötigt wird. Die Kammern 2 und 3 des Gefäßes kommunizieren durch eine zentrale, in dem Organ 5 angebrachte öffnung, das bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch einen mit dem Glasgefäß verschmolzenen metallischen Ring mit einem nach innen vorspringenden, ringförmigen Flansch gebildet wird.

Das die öffnung aufweisende Organ kann auch mit einer leitenden Oberflächenschicht versehen sein.

Wie in Fig. 1 dargestellt, ist die Platte 4 mit ihrer aktiven Schicht 6 der Kammer 2 zugekehrt. Die Kammer 2 enthält Elektroden 7, die auf einem hohen Potential gehalten werden, und den Fluoreszenzschirm 8. Wenn die Platte 4 sich in der in Fig. 1 dargestellten Stellung befindet, bilden die in der Kammer 2 angeordneten Elektroden einen an sich bekannten Bildverstärker, so daß diese Teile und ihre Wirkungsweise nicht des näheren beschrieben werden müssen.

Die Kathodenplatte 4 ist eine Kreisscheibe und wird vor dem Beschichten so an dem Flansch 5 angebracht, daß sie die Kammer 2 verschließt. Die sich berührenden Teile der Platte 4 und des Flansches 5 sind mit kolloidalem Graphit überzogen. Die Platte 4 wird durch Halter 9 in dieser Stellung gesichert, die aus magnetischem Material bestehen und durch die innerhalb der Seitenröhren 11 des Gefäßes 1 untergebrachten Schraubenfedern 10 beaufschlagt werden.

Bei der Herstellung der Photokathodenschicht gelangt der Cäsiumdampf von einem nicht dargestellten Seitenrohr in die Kammer 3. Das Seitenrohr ist mit der Kammer 3 durch ein Absaugrohr 12 (Fig. 2) od. dgl. verbunden.

Der Cäsiumdampf schlägt sich auf der Oberfläche 6 der Platte 4 und auf der Innenseite der Kammer 3 nieder, welch letzteres ohne Bedeutung ist. Der Cäsiumdampf kann praktisch nicht in die Kammer 2 eintreten. Etwa durchdiffundierender Cäsiumdampf wird von dem kolloidalen Graphit absorbiert. Auf diese Weise wird eine Verunreinigung der Elektroden 7 und des Fluoreszenzschirms 8 mit Cäsium verhindert.

Nachdem die erstrebte Photoempfindlichkeit durch entsprechende thermische Behandlung erzielt ist, wird das ganze Gefäß an dem Absaugrohr 12 abgeschmolzen.

Um den betriebsfertigen Bildverstärker herzustellen, werden die Halter 9 mit Hilfe von außerhalb des Gefäßes 1 befindlichen Magneten 13 gegen die Kraft der Schraubenfedern zurückgezogen (vgl. Fig. 2).

Die Platte 4 wird durch vorsichtiges Schütteln der Röhre zunächst von dem Flansch 5 entfernt und dann in solcher Stellung wieder auf ihn aufgelegt, daß nun die beschichtete Fläche 6 der Kammer 2 zugewandt ist. Die Magnete 13 werden entfernt, so daß die Halter 9 die Platte 4 wieder beaufschlagen und die Photokathode in der in Fig. 1 dargestellten Stellung halten.

In dieser Stellung wird die photoempfindliche Schicht 6 mit dem Flanschring 5 elektrisch leitend verbunden. Die Leitung 14 ist mit dem Flanschring 5 verbunden und wird durch die luftdichte Einschmelzung 15 nach außen geführt.

Wie zahlreiche Versuche ergeben haben, haftet die durch das Beschichten der Platte 4 erzeugte photoempfindliche Oberfläche 6 zufriedenstellend an der Platte und wird durch ihr Umkehren auf dem Flansch 5 nicht beschädigt.

Im Betriebszustand ist die Vorrichtung mit einer an sich bekannten Elektronenlinse — z. B. dem Solenoid 16 — versehen.

Auf die photoempfindliche Oberfläche 6 wird durch ein Linsensystem 17 ein optisches Bild projiziert, und auf dem Fluoreszenzschirm 8 entsteht das entsprechende Leuchtbild.

Die Erfindung ist, obwohl sie an Hand eines einfachen Hochspannungs-Bildverstärkers beschrieben worden ist, keineswegs auf eine solche Röhre beschränkt, sondern kann auch in mehrstufigen Bildverstärkerröhren und bei der Bildverstärkung von Bildaufnahmeröhren von Fernsehgeräten Anwendung finden.

Claims (10)

Patentansprüche:

1. Photoelektronenentladungsvorrichtung, insbesondere Bildverstärkerröhre, mit in einem evakuierbaren Behälter enthaltenem Leuchtschirm sowie Elektronenoptik und durch Bedampfen sensibilisierter Photokathode, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) zwei Kammern (2, 3) aufweist, deren eine (2) mindestens eine der für das Arbeiten der Vorrichtung erforderlichen Elektroden (7) enthält, während die andere Kammer (3), die zweckmäßigerweise an die Vakuumpumpe angeschlossen ist, mit dem zur Beschichtung der Photokathode (4) dienenden Dampf beschickbar ist, und daß als Verschlußorgan der beide Kammern (2, 3) miteinander verbindenden öffnung die zweckmäßigerweise plattenförmige Photokathode (4) dient, die nach ihrem Beschichten ohne öffnen des Behälters (1) auf ihrer Unterlage (5) um 180° wendbar ist und bei Betriebsstellung der Vorrichtung eine solche Lage einnimmt, daß ihre photoelektronenemittierende Schicht (6) nunmehr der Kammer (2) zugewendet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der vorzugsweise zylindrische Behälter (1) durch einen zwischen seinen Enden vorzugsweise senkrecht zur Längsachse angeordneten ringförmigen Flansch (5) in eine erste und eine zweite Kammer (2 und 3) unterteilt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Behälter (1) zylindrisch und die Photoelektrode eine kreisförmige Platte (4) ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelektrode (4) durch mindestens ein lösbares Halteorgan (9) in ihrer ersten oder zweiten Lage gehalten werden kann.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Halteorgan (9) aus magnetischem Material besteht und in der Haltestellung federbeaufschlagt ist und daß es mittels außerhalb des Behälters (1) befindlicher Magnete (13) gelöst werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (5) aus leitendem Material besteht.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beschichtete Photoelektrode (4) eine durch einen Niederschlag von Cäsiumdampf gebildete lichtempfindliche Kathode ist.

8. Verfahren zur Beschichtung und Anordnung einer beschichteten Elektrode in einer Elektronenentladungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Photoelektrode (4) in eine erste Lage gebracht wird, in der sie die von dem Flanschring (5) umschlossene öffnung verschlossen hält, während Dampf in die zur Bedampfung geeignete Kammer (3) eindringt, so daß sich auf der dieser Kammer zugewendeten Seite der Photoelektrode (4) ein Niederschlag (6) bildet, wogegen während der ganzen Beschichtung kein Dampf in die andere Kammer (2) eindringen kann, und daß die Photoelektrode (4) danach in eine zweite Lage gebracht wird, in der sie mit ihrer beschichteten Seite (6) der als Photoelektronenentladungsvorrichtung dienenden Kammer (2) zugewandt ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diejenigen Stellen der Photoelektrode (4) und des als Widerlager dienenden Flanschringes (5), die in der ersten Lage der Photoelektrode (vgl. Fig. 2) miteinander in Berührung kommen, einen Überzug aus kolloidalem Graphit tragen.

10. Elektronenentladungsvorrichtung mit einer gemäß den Ansprüchen 9 und 10 beschichteten und angebrachten Photokathode.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 695 498.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 640/36« 9.58