DE1107846B

DE1107846B - Fotoleitungs-Elektrolumineszenz-Feststoffbildwandler

Info

Publication number: DE1107846B
Application number: DES59412A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Chem Dr Wilhelm Stuermer
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1958-08-13
Filing date: 1958-08-13
Publication date: 1961-05-31
Also published as: CH386578A; GB921235A; JPS3620119B1

Description

Fotoleitungs-Elektrolumineszenz-Feststoffbildwandler Es sind Vorrichtungen auf Festkörperbasis bekannt, die zur Sichtbarmachung von unsichtbarer Strahlung dienen, so z. B. der Festkörperbildwandler nach der deutschen Patentschrift 968 667. Dabei wird eine auf einer durchsichtigen Elektrode aufgebrachte Schicht eines elektrolumineszenten Leuchtstoffes in ihrer Helligkeit mit Hilfe einer halbleitenden Schicht, die auf die sichtbar zu machende Strahlung anspricht, also einer Fotoleitungsschicht, gesteuert.
Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß mit abnehmender Einfallsintensität die Trägheit des Halbleiters ansteigt. Die Empfindlichkeit des Festkörperbildwandlers kann jedoch gesteigert werden durch Ausnutzung von Rückkoppelungseffekten. Dabei läßt man die Emission der das Bild darstellenden Elektrolumineszenzschicht zum Teil auf die steuernde Halbleiterschicht zurückwirken. Derartige Anordnungen sind z. B. von G. Diemer, H. A. Klasens und J. G.* v a n S an t e n in »Philips Research Reports«, 10, Dezember 1955, auf S. 416 und den folgenden Seiten beschrieben.
Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß es bei solchen bekannten Anordnungen mit Ausnutzung von Rückkoppelungseffekten für die Rückwirkung der mit ihrem Maximum bei 5300 A liegenden Emission der das Bild liefernden Elektrolumineszenzschicht auf die Halbleiterschicht nachteilig ist, daß das Empfindlichkeitsmaximum der Halbleiterschicht im roten Gebiet liegt. Zur Vermeidung dieses Nachteils und zur Vergrößerung des Rückkoppelungseffektes ist bzw. sind bei einem Fotoleitungs-Elektrolumineszenz-Feststoffbildwandler, bei dem die örtliche Verteilung des Spannungsabfalls an einer Fotoleitungsschicht die örtliche Verteilung der Elektrolumineszenz einer Elektrolumineszenzschicht steuert und bei dem die beiden Schichten untereinander und mit zwei strahlendurchlässigen Elektroden, von denen mindestens die der Elektrolümineszenzschicht zugeordnete Elektrode durchsichtig ist, in flächenhaftem Kontakt liegen, erfindungsgemäß der Fotoleitungsschicht eine oder mehrere, ebenfalls zwischen den beiden Elektroden gelagerte zusätzliche Elektrolumineszenzschichten zugeordnet, deren Substanzen so gewählt sind, daß das Maximum der spektralen Lichtemission derselben möglichst nahe dem Maximum der spektralen Lichtempfindlichkeit der fotoleitenden Substanz liegt.
Bei Versuchen zeigte es sich, daß man zu einer besonders guten Ausnutzung der Rückkoppelung kommt, wenn man die steuernde Cadmiumsulfidschicht in mehrere Schichten aufteilt und jeweils dazwischen eine dünne, einige .starke Schicht eines rotelektrolumineszierenden Cadmiumsulfides oder Sulfoselenides einbaut. Dadurch wird innerhalb des Halbleiters eine gut angepaßte Rückkoppelung erzielt und die Empfindlichkeit des Festkörperbildwandlers erheblich gesteigert.
Von G. D e s t r i au wurden in jüngerer Zeit elektrolumineszierende Zinksulfide beschrieben, welche z. B. mit Silber und Mangan aktiviert sind, die bei Anregung mit Röntgenstrahlen eine gesteigerte Emission aufweisen (G. D e s t ri a u, Colloques Internationaux, La Lurnineseence des Corps Cristallins Anorganiques, Paris, Mai 1956, S. 126 bis 128; weitere Literatur: deutsche Auslegeschrift 1032 089, Spalte 1, Zeile 10 bis 18). Durch derartige Leuchtstoffe ist es möglich, sowohl Empfindlichkeit als auch die Gradation des Festkörperbildwandlers gemäß der Erfindung für die Sichtbarmachung von Röntgenstrahlen günstig zu beeinflussen.
In den Fig. 1, 2 und 3 sind Querschnitte durch drei Ausführungsbeispiele des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. In allen Figuren sind bezeichnet mit 1 und 4 Glasplatten mit leitender Oberfläche, 2 die das Bild liefernde Elektrolumineszenzschicht, 3 eine die Elektrolumineszenzschicht steuernde Halbleiterschicht und 5 eine Wechselspannungsquelle, die an die leitenden Oberflächen der Glasplatten 1 und 4 angeschlossen ist. Insoweit ist der Festkörperbildwandler bekannt, beispielsweise aus der deutschen Patentschrift 968 667, wo auch seine Wirkungsweise erläutert ist. Erfindungsgemäß ist bei der Anordnung nach Fig. 1 zwischen der das Bild liefernden Elektrolumineszenzschicht 2 und der Halbleiterschicht 3 eine Schicht 6 eines rotelektrolumineszierenden Cadmiumsulfides angeordnet. Das Emissionsmaximum dieser zusätzlichen Elektrolumineszenzschicht ist gut angepaßt an das Empfindlichkeitsmaximum der Halbleiterschicht 3, so daß zwischen den Schichten 6 und 3 ein starker Rückkoppelungseffekt eintritt. Bei der Anordnung nach der Fig. 2 ist die Halbleiterschicht 3 aufgeteilt und die zusätzliche Elektrolumineszenzschicht 6 mit einem Emissionsmaximum im roten Gebiet befindet sich zwischen den beiden Teilen der Halbleiterschicht 3. Bei der Anordnung nach Fig. 3 ist die Halbleiterschicht 3 dreifach unterteilt und zwei rotelektrolumineszierende Cadmiumsulfid- oder Sulfoselenidschichten sind zwischen den drei Halbleiterschichten angeordnet.
Es ist zwar eine Einrichtung bekannt, die aufgebaut ist aus einem Bildschreiber, der zwischen zwei Systemen streifenförmiger Elektroden eine elektrolumineszente Schicht enthält, und einem Festkörperbildverstärker, der zwischen zwei Elektroden eine elektrolumineszente und eine halbleitende Schicht enthält. Die elektrolumineszente Schicht des Bildschreibers ist bei dieser Anordnung der halbleitenden Schicht des Bildverstärkers zugewandt, so daß ein auf dem Bildschreiber erzeugtes Bild im Bildverstärker verstärkt werden kann. Mit der bekannten Anordnung war also eine Verbesserung der Empfindlichkeit des Bildverstärkers nicht beabsichtigt.
Demgegenüber handelt es sich bei der vorliegenden Erfindung um einen Festkörperbildwandler, bei dem der halbleitenden Schicht zusätzlich dünne elektrolumineszente Schichten zugeordnet sind. Die zusätzlichen, zur Verstärkung der Empfindlichkeit vorgesehenen, elektrolumineszenten Schichten sind dabei als Bestandteil des Bildwandlers in die Halbleiterschicht mit zwischen die beiden Elektroden des Bildwandlers eingebaut. Die Einlagerung der zusätzlichen elektrolumineszierenden Schichten zwischen die Elektroden des Bildwandlers ist dabei notwendig, damit die erfindungsgemäße Ausnutzung von Rückkoppelungseffekten überhaupt stattfinden kann. Eine Rückkoppelung kann nämlich nur dann auftreten, wenn die optische Wirkung der elektrolumineszierenden Schicht eine elektrische Wirkung hervorruft, die auf die elektrolumineszente Schicht zurückwirkt. Dies ist aber nur dann möglich, wenn sich die beiden Schichten entsprechend dem Aufbau des erfindungsgemäßen Bildwandlers in demselben elektrischen Feld befinden. Bei der bekannten Einrichtung kann also die erfindungsgemäße Wirkung nicht erzielt werden, da die zusätzliche elektrolumineszente Schicht außerhalb der Elektroden des Bildverstärkers angebracht ist.
Es ist auch ein Kaskadenbildwandler bekannt, bei dem mehrere Feststoffbildwandler hintereinandergeschaltet sind. Diese Anordnung aus mehreren Bildwandlern enthält aber zwischen zwei Elektroden jeweils nur eine Elektrolumineszenzschicht und entspricht daher nicht dem erfindungsgemäßen Aufbau, bei dem zwischen zwei Elektroden mehrere elektrolumineszierende Schichten vorgesehen sind. Mit dem bekannten Kaskadenbildwandler können somit nicht die erfindungsgemäß erzielbaren Vorteile erhalten werden.
Weiterhin ist es bekannt, optisch aufeinander einwirkende Schichten spektral einander anzupassen. Erfindungsgemäß wird aber eine besondere Ausgestaltung der spektralen Anpassung gelehrt. Wie oben angegeben, liegt nämlich die Emission einer elektrolumineszierenden Schicht bei guter Anpassung im roten Spektralgebiet und nicht bei der für gute Sichtbarmachung geeigneten und bei etwa 5300 A liegenden Emissionsbande. Ein rotes Bild ist aber bekanntlich nur sehr schwer auswertbar. Bei einem der bekannten Bildwandler, bei demRückkoppelungseffekte ausgenutzt werden, könnte daher nach der bekannten Regel eine spektrale Anpassung der Elektrolumineszenzschicht nur unter Verzicht auf ein gut auswertbares Bild bewerkstelligt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Fotoleitungs-Elektrolumineszenz-Feststoffbildwandler, bei dem die örtliche Verteilung des Spannungsabfalls an einer Fotoleitungsschicht die örtliche Verteilung der Elektrolumineszenz einer Elektrolumineszenzschicht steuert und bei dem die beiden Schichten untereinander und mit zwei strahlendurchlässigen Elektroden, von denen mindestens die der Elektrolumineszenzschicht zugeordnete Elektrode durchsichtig ist, in flächenhaften Kontakt liegen, dadurch gekennzeichnet, daß der Fotoleitungsschicht eine oder mehrere, ebenfalls zwischen den beiden Elektroden gelagerte zusätzliche Elektrolumineszenzschichten zugeordnet sind, deren Substanzen so gewählt sind, daß das Maximum der spektralen Lichtemission derselben möglichst nahe dem Maximum der spektralen Lichtempfindlichkeit der fotoleitenden Substanz liegt.
2. Feststofföildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fotoleiterschicht in zu ihrer Ebene parallel liegende Teilschichten unterteilt ist und daß zwischen je zwei Teilschichten zusätzliche Elektrolumineszenzschichten angeordnet sind.
3. Feststoffbildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für die rückkoppelungssteigernden Schichten elektrofotolumineszente Leuchtstoffe verwendet sind, die bei gleichzeitiger Anregung durch elektrische Felder und Röntgenstrahlen von sich aus eine verstärkte Lichtemission zeigen. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 579 680, 688 385; britische Patentschrift Nr. 724 977; radio mentor, 24 (1958), S. 074 und 076.