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Feststoff-Bildverstärker Die Erfindung bezieht sich auf einen Feststoff
Bildverstärker, ausgestattet einerseits mit photoleitenden, andererseits mit lumineszierenden
Elementen mit von der elektrischen Feldstärke abhängiger Lumineszenz, die sich beide
elektrisch zwischen zwei mit einer Wechselspannung gespeisten Elektroden befinden
und die elektrisch einander so zugeordnet sind, daß der Widerstand der photoleitenden
Elemente den an den lumineszenten Elementen auftretenden Spannungsabfall steuert
und daß jedem lumineszenten Element mindestens zwei, je nur in einer Richtung und
zwar einander-entgegengesetzter Richtung vom elektrischen Strom durchflossene photoleitende
Elemente zugeordnet sind, wobei ferner die photoleitenden Elemente aus einer Mischung
aus photoleitendem Material und einem als Bindemittel dienenden Material bestehen.
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Es ist bekannt, daß die Empfindlichkeit eines Feststoff-Bildverstärkers
erhöht werden kann, indem die photoleitenden Elemente im wesentlichen nur in einer
Richtung vom elektrischen Strom durchflossen werden. Solches läßt sich dadurch erzielen,
daß zwei demselben Leuchtelement zugeordnete photoleitende Elemente mit einer Gleichspannungsquelle
verbunden werden, deren elektrische Mitte mit einer Ausgangsklemme einer Wechselspannungsquelle
verbunden wird, deren andere Ausgangsklemme mit der Elektrode des Leuchtelementes
verbunden ist. Eine andere bekannte Möglichkeit ist, zwei demselben Leuchtelement
zugeordnete photoleitende Elemente über je einen Gleichrichter mit derselben Ausgangsklemme
der Wechselspannungsquelle zu verbinden, wobei die Gleichrichter, von dieser Ausgangsklemme
her gesehen, entgegengesetzte Sperrichtungen haben.
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Ferner ist bereits ein Feststoff Bildverstärker bekannt, bei dem zwei
mittels einer Gleichspannungsquelle entgegengesetzt vorgespannte photoleitende Elemente,
von denen nur eines der Bildstrahlung ausgesetzt ist, die Wechselstromspeisung zweier
elektrolumineszierenden Elemente, die jemiteinemspannungsempfindlichen Impedanzelement
elektrisch in Reihe geschaltet sind, steuern. Die genannten spannungsempfindlichen
Impedanzelemente, die zusätzlich verwendet werden und verschieden sind von den photoleitenden
Elementen, können von sogenannten Polarisationswiderständen oder von Kapazitäten
mit ferroelektrischem Dielektrikum gebildet werden. Diese Impedanzelemente, durch
deren Verwendung der Aufbau des Bildverstärkers und dessen elektrische Speisung
wesentlich mehr Aufwand bedarf als der Feststoff Bildverstärker gemäß der Erfindung,
zeigen im Gegensatz zu den photoleitenden Elementen des letztgenannten Bildverstärkers
keine Gleichrichterwirkung.
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Schließlich ist es bekannt, daß photoleitende Stoffe an und für sich
Elektret-Eigenschaften zeigen können; eine etwaige Polarisierung von aus solchen
Stoffen bestehenden Elementen wird jedoch bei nachfolgender Beleuchtung in Abhängigkeit
der Intensität dieser Beleuchtung und des jeweiligen elektrischen Feldes über diesen
Elementen geändert.
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Die Erfindung bezweckt, einen Feststoff-Bildverstärker eingangs erwähnter
Art zu schaffen, der auch eine größere Empfindlichkeit aufweist, jedoch keine anderen
äußeren Mittel als die Wechselspannungsquelle erfordert.
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Es hat sich gezeigt, daß ein aus einem feinverteilten photoleitenden
Material und einem als Bindemittel wirksamen Elektretmaterialbestehendesphotoempfindliches
Element durch elektrische Polarisierung des Elektretmaterials für einen Wechselstrom
mit nicht zu niedriger Frequenz in einen asymmetrischen Leitungszustand gebracht
werden kann. Die Richtung, in welcher der Strom dabei am meisten durchgelassen wird,
ist der Richtung des durch Polarisierung erzeugten elektrischen Feldes entgegengesetzt.
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Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß durch Anwendung solcher
polarisierter, photoleitender Elemente in einem Feststoff Bildverstärker und bei
richtiger
Wahl der Polarisationsrichtung dieser Elemente der gemäß der Erfindung angestrebte
Zweck erreicht werden kann.
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Gemäß der Erfindung besteht das Bindemittel aus Elektretmaterial,
in welches das photoleitende Material feinverteilt eingebettet ist, ferner ist das
Elektretmaterial zweier einem lumineszierenden Element zugeordneter photoleitender
Elemente von dem lumineszierenden Element aus gesehen in entgegengesetztem Sinne
verhältnismäßig dauerhaft polarisiert.
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Dieser Polarisationszustand des Bindemittels ist praktisch unabhängig
von den normalen Betriebsumständen des Feststoff Bildverstärkers, insbesondere von
der Beleuchtungsintensität der photoleitenden Elemente, und ändert sich im Laufe
der Zeit nur sehr langsam, weil dieser Polarisationszustand im wesentlichen eingefroren
ist.
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Wenn in einem Feststoff Bildverstärker nach der Erfindung demselben
Lumineszenzelement mehr als zwei photoleitende Elemente zugeordnet sind, sind von
diesen zugeordneten Elementen vorzugsweise, sofern möglich, annähernd gleich viele
in der einen wie in der entgegengesetzten Richtung polarisiert.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung folgen die photoleitenden
Elemente im Profil einer Anzahl sich parallel erstreckender, zu ihrem Scheitel hin
verengender Isolierrippen, die mit ihrer Basis den in einer geschlossenen Schicht
zusammengefügten Leuchtelementen zugewendet sind, wobei diese Schicht auf der von
den Rippen abgewandten Seite mit einer durchsichtigen Elektrode versehen ist und
eine zweite Elektrode aus den die photoleitenden Elemente an der Stelle der Rippenscheitel
verbindenden, leitenden Bahnen besteht, während weiter die photoleitenden Elemente,
welche die eine Wand einer Nut zwischen zwei aufeinanderfolgenden Rippen bilden,
den Elementen entgegengesetzt polarisiert sind, welche die andere Wand der Nut bilden.
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Gemäß einer zweckmäßigen weiteren Ausbildungsform der Erfindung bilden
die Leuchtelemente Terle einer geschlossenen Schicht mit Leuchtmaterial, die auf
einer Seite mit einer durchsichtigen, leitenden Schicht und auf der anderen Seite
unter Zwischenfügung einer dünnen, für das Lumineszenzlicht praktisch nicht durchlässigen
Schicht mit parallelen, äquidistanten Bahnen schichtenartiger photoleitender Elemente
versehen ist, wobei diese Bahnen an ihrem Rande jeweils durch voneinander getrennte,
leitende, flache Hilfselektrodenelemente, deren Abmessungen in der Längsrichtung
der Bahnen nicht größer sind als die Abmessung quer zu dieser Richtung, elektrisch
verbunden sind. Dabei erfolgt die Zufuhr der Speisewechselspannung durch sich je
über eine Reihe von Hilfselektrodenelementen erstreckende und von diesen durch Bahnen
aus Widerstandsmaterial getrennte, parallel zu den von den photoleitenden Elementen
geformten Bahnen angeordnete linienförmige Elektroden, die abwechselnd elektrisch
miteinander verbunden sind; ferner sind die photoleitenden Bahnen in ihrer Ebene
und quer zu ihrer Längsrichtung alle in der gleichen Richtung polarisiert.
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Eine andere zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung unterscheidet
sich von der soeben beschriebenen dadurch, daß jedes Hilfselektrodenelement aus
zwei nahe beieinanderliegenden, getrennten Flächen und jede photoleitende Bahn aus
abwechselnden, quer zur Bahnrichtung stehenden Elementen mit entgegengesetzten Polarisationsrichtungen
besteht, von denen jeweils zwei benachbarte durch eine Hilfselektrodenfläche leitend
miteinander verbunden sind.
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Das Widerstandsmaterial zwischen den linienförmigen Elektroden und
den darunterliegenden Hilfselektrodenelementen enthält zweckmäßig ein für Röntgenstrahlen
empfindliches, photoleitendes Material und ist mit einer für sichtbares Licht undurchlässigen
Abschirmung versehen. Vorzugsweise sind die Elektroden durchsichtig und enthält
das Widerstandsmaterial zwischen den linienförmigen Elektroden und den darunterliegenden
Hilfselektrodenelementen ein photoleitendes Material, dessen Empfindlichkeit erheblich
kleiner ist als die der photoleitenden Elemente.
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Das Elektretmaterial in den photoleitenden Elementen besteht vorzugsweise
aus einem lithiumhaltigen Glasemail, das 10 bis 30 °/o des Volumens des photoleitenden
Elementes bildet. Das photoleitende Material in diesen Elementen besteht vorzugsweise
aus einem Chalcogenid von Kadmium, insbesondere Kadmiumsulfid, das mit 2. 10-4 g-Atom
Kupfer und 1,9 - 10-4 g-Atom Gallium pro Mol Kadmiumsulfid aktiviert ist. Unter
Chalcogeniden von Kadmium werden hier die Verbindungen von Kadmium mit Schwefel,
Selen und Tellur, aber nicht mit Polomium verstanden.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand einiger in Zeichnungen schematisch
dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt durch einen Teil eines
ersten Ausführungsbeispiels; F i g. 2 zeigt in einem Querschnitt einen Teil eines
zweiten Ausführungsbeispiels; F i g. 3 zeigt einen Teil einer bei der Polarisierung
der photoleitenden Elemente des Verstärkers nach F i g. 2 anzuwendenden Maske; F
i g. 4 zeigt einen Teil eines Querschnittes durch einen Feststoff Bildverstärker
nach der Erfindung, wobei im Gegensatz an den Ausführungsbeispielen nach den F i
g. 1 und 2 die photoleitenden Elemente elektrisch parallel mit den Leuchtelementen
angeordnet sind; F i g. 5 zeigt eine Draufsicht auf einen Teil eines Feststoff Bildverstärkers,
dessen Zusammenbau dem der F i g. 4 entspricht, wobei jedoch die gegenseitige Lage
der entgegengesetzt polarisierten, photoleitenden Elemente verschieden ist; F i
g. 6 zeigt einen Teil einer Maske, die bei der Polarisierung des Verstärkers nach
F i g. 5 anzuwenden ist.
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Der in F i g. 1 veranschaulichte Feststoff-Bildverstärker enthält
eine Glasplatte 1, die mit einer, eine der Elektroden des Bildverstärkers bildenden,
durchsichtigen Schicht 2 versehen ist. Diese Schicht 2 kann z. B. aus aufgedampftem
Metall oder leitendem Zinnoxyd bestehen. Auf der Elektrode 2 ist eine elektrolumineszierende
Schicht 3 angebracht, deren Stärke 50 bis 100 #t beträgt. Die Schicht 3 enthält
20 Volumprozent kupfer- und aluminiumaktivierten Zinksulfids und 80 Volumprozent
bleifreien Glasemails.
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Auf der elektrolumineszierenden Schicht 3 befindet sich eine undurchsichtige
Schicht 4 mit einer Stärke von einigen Mikron, die aus einem das Licht reflektierenden
Material, z. B. Titandioxyd oder Magnesiumoxyd, oder aus einem das Licht stark absorbierenden
Material, z. B. Schwarzglas, besteht. Auf dieser Zwischenschicht 4 sind eine Anzahl
voneinander
getrennter Hilfselektroden 5 angebracht, deren Abmessung
senkrecht zur Zeichnungsebene die Abmessung in der Zeichnungsebene nicht überschreitet.
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Diese Hilfselektrodenelemente 5, die gleichsam Inseln bilden, können
aus aufgedampftem oder auf andere Weise niedergeschlagenem Metall, z. B. Aluminium,
bestehen; die Stärke dieser Elemente kann einige Mikron betragen. Die Breite der
Zwischenräume 9 zwischen aufeinanderfolgenden Hilfselektrodenelementen beträgt etwa
200 #t. Die Hilfselektrodenelemente 5 liegen in senkrecht zur Zeichnungsebene gerichteten
Reihen hintereinander. Auf der Schicht 4 mit den Hilfselektrodenelementen 5 sind
eine Anzahl isolierender, aus gesintertem Glaspulver bestehender, äquidistanter
Rippen 6 angebracht, die sich auch quer zur Zeichnungsebene erstrecken und zwischen
denen Nuten 7 vorgesehen sind. Jede dieser Nuten liegt über der Mitte einer Reihe
von Hilfselektrodenelementen 5 und reicht bis zu diesen hinab. Die Rippen 6 verengen
sich zu ihrem Scheitel hin, derart, daß die Wände einer Nut 7 einen Winkel von etwa
60° miteinander bilden, und haben eine Höhe von etwa 0,5mm und einen gegenseitigen
Mittenabstand von etwa 0,8 mm. Die flachen Scheitel der Rippen 6 haben eine Breite
von etwa 200 #t und sind mit je einer durchgehenden, linienförmigen Elektrode 8
versehen.
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Die Rippen 6 mit den darauf angebrachten Elektroden 8 und die sich
zwischen diesen Rippen befindenden Teile der Hilfselektroden 5 und der undurchsichtigen
Schicht 4 sind mit einer gleichmäßig starken, photoleitenden Schicht 10 (Stärke
70 bis 80 #t) überzogen, die aus 90 bis 70 Volumprozent, vorzugsweise 80 Volumprozent
feinverteilten, photoleitenden Kadmiumsulfids oder Kadmiumselenids und 10 bis 30
Volumprozent Elektretmaterials besteht, wobei das letztere Material außerdem als
Bindemittel wirksam ist. Das Elektretmaterial ist vorzugsweise ein bleifreies, lithiumhaltiges
Glasemail.
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Eine gut geeignete Zusammensetzung (in Molprozent) eines solchen Emails
ist z. B.
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Li20150/0; K207,50/0; Ca010,50/0; Sr0 4,5°/0; Zn0 10,3 0/0; TiOz 2,8
0/0; A1203 2,3 0/0; Si0218,8 0/0; B203 28,3 0/0.
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Bei einem Feststoff-Bildverstärker des geschilderten Aufbaues sind
jedem unmittelbar unterhalb eines Hilfselektrodenelementes 5 liegenden, ein elektrolumineszierendes
Element bildenden Teil der Schicht 3 zwei photoleitende Elemente elektrisch zugeordnet.
Diese zugeordneten photoempfindlichen Elemente werden durch diejenigen Teile der
Schicht 10 gebildet, die sich von dem betreffenden Hilfselektrodenelement 5 her
unmittelbar nach den nächstliegenden Elektroden 8 erstrecken. Es sind z. B. dem
in F i g. 1 mit 11 bezeichneten elektrolumineszierenden Element die photoleitenden
Elementen 12 und 13 zugeordnet.
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Die demselben elektrolumineszierenden Element zugeordneten photoleitenden
Elemente sind elektrisch derart polarisiert, daß, von dem elektrolumineszierenden
Element her gesehen, ihre Polarisationsrichtungen entgegengesetzt sind. Dies bedeutet,
daß, von dem Boden einer Nut 7 her gesehen, die Polarisationsrichtung desjenigen
Teiles der Schicht 10, der sich auf der einen Seitenwand der Nut befindet,
der des auf der anderen Seitenwand befindlichen Teiles entgegengesetzt ist. Außerdem
ist die Polarisationsrichtung so gewählt, daß, von einer linienförmigen Elektrode
8 her gesehen, die beiden Teile der Schicht 10 beiderseits der Rippe 6, worauf diese
Elektrode sich befindet, gleiche Polarisationsrichtungen aufweisen. Deutlichkeitshalber
ist in F i g. 1 die Polarisationsrichtung verschiedener Teile der Schicht
10 durch einen Pfeil angegeben.
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Zur Inbetriebnahme des geschilderten Bildverstärkers wird die Wechselspannungsquelle
14 einerseits an die Elektrode 2 und andererseits an alle Elektroden 8 gemeinsam
angeschlossen.
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Die entgegengesetzten Polarisationsrichtungen der demselben elektrolumineszierenden
Element zugeordneten photoleitenden Elemente erhöhen dieEmpfindlichkeit des Bildverstärkers
im Vergleich zu der Empfindlichkeit ohne diese Polarisierung.
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Bei der Herstellung des geschilderten Bildverstärkers kann die photoleitende
Schicht 10 dadurch erzielt werden, daß über die Rippen 6 eine Suspension von photoleitenden
Körnern und Glasemailpulver in einer organischen Flüssigkeit z. B. Butylacetat in
einer dünnen Schicht verbreitet und diese Schicht darauf während etwa 3 Minuten
auf etwa 600°C erhitzt wird. Die so erhaltene, photoleitende Schicht ist nicht polarisiert.
Die gewünschte Polarisierung kann darauf dadurch erzielt werden, daß zwischen aufeinanderfolgenden
Elektroden 8 mittels einer Gleichstromquelle 15 eine passend gewählte Gleichspannung
angelegt und die Schicht gleichzeitig durch Beleuchtung mehr oder weniger leitend
gemacht und außerdem auf eine Temperatur von etwa 120°C gebracht wird. Diese Temperatur
kann unter Umständen mit Hilfe von Stromwärme in der Schicht erzielt werden, wenn
den Elektroden 8 eine hinreichend hohe Gleichspannung zugeführt wird und die Beleuchtungsintensität
hinreichend groß ist, um die Schicht 10 gut leitend zu machen. Selbstverständlich
darf die Durchschlagspannung nicht überschritten werden; die Schicht wird daher
vorzugsweise durch Wärmezufuhr von außen her auf die gewünschte Temperatur gebracht.
Die Polarisierung der Schicht 10 des obenbeschriebenen Bildverstärkers läßt sich
auf letztere Weise mittels einer Gleichspannung von etwa 650 V unter gleichzeitiger
Beleuchtung mit weißem Licht (Beleuchtungsintensität etwa 20 Lux) erzielen; die
Behandlungsdauer ist etwa 5 bis 10 Sekunden. Unter normalen Bedingungen behauptet
sich die Polarisierung wochenlang ohne merkbare Verringerung; es zeigt sich, daß
eine spontane Entpolarisierung praktisch nicht auftritt. Sollte sich nach längerer
Zeit eine Verringerung der Polarisierung der photoleitenden Schicht 10 zeigen, so
läßt sich dies auf die vorstehend geschilderte Weise wiederherstellen. Mit Rücksicht
darauf ist es vorteilhaft, die Elektrode 8 bei der Herstellung des Bildverstärkers
lediglich. abwechselnd dauernd elektrisch miteinander durchzuverbinden, wobei nur
bei der Abfertigung für Inbetriebnahme oder bei der Fertigstellung für Gebrauch
die so gebildeten zwei Gruppen von Elektrodenelementen elektrisch durchverbunden
werden mit einer zum Polarisieren derphotoleitendenSchicht l0zu unterbrechenden
Verbindung. Dies läßt sich dadurch erzielen, daß z. B. die Elektroden 8 in Form
von zwei mit den Zinken ineinander eingreifenden, kammförmigen Sätzen gruppiert
werden, wobei die gegenseitige Verbindung der Zinken des einen Kammes an einem Ende
der Rippen 6 und die Verbindung der Zinken des anderen Kammes am anderen Ende der
Rippen 6 liegt. Diese Verbindungen können aus demselben Material hergestellt und
auf gleiche Weise ausgebildet werden wie die gesonderten Elektroden 8 auf den Rippen
6. Jeder der
Kämme 8 hat dabei eine Anschlußklemme, die in F i g.
1 mit 16 bzw. 17 bezeichnet sind und seitlich des Verstärkers liegen; zum Polarisieren
wird die Gleichstromquelle 15 zwischen diesen Klemmen eingeschaltet, während im
normalen Betrieb diese Klemmen gemeinsam mit einer Anschlußklemme der Speisewechselspannungsquelle
14 verbunden werden.
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Bei dem Feststoff-Bildverstärker nach F i g. 2 ist eine mit einer
das Licht absorbierenden oder zurückstrahlenden Schicht 24 abgedeckte elektrolumineszierende
Schicht 23 auf einer flachen Elektrode 22 angebracht, die von einer Glasplatte
21 abgestützt wird. Bis dahin ist der Zusammenbau des in F i g. 2 veranschaulichten
Verstärkers dem der F i g. 1 ähnlich.
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Auf der Deckschicht 24 befindet sich eine dünne Zwischenschicht 33,
die aus einem mehr oder weniger leitenden Material z. B. Graphit, Metall oder Zinnoxyd
besteht und eine hinreichend geringe Stärke hat, um einen verhältnismäßig hohen
elektrischen Flächenwiderstand zu sichern. Auf dieser Schicht 33 sind die photoleitenden
Elemente des Bildverstärkers in Form einer Schicht 30 mit einer Stärke von etwa
100 bis 300u. angebracht, wodurch der Bildverstärker sich besonders gut zur Verarbeitung
von Röntgenstrahlen oder anderen harten Strahlen eignet. Die Zusammensetzung der
Schicht 30 entspricht der der Schicht 10 des Ausführungsbeispiels nach F i g. 1.
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Auf der photoleitenden Schicht 30 ist die zweite Elektrode des Bildverstärkers
in Form einer durchsichtigen, leitenden Schicht 28, z. B. aus Metall oder einem
leitenden Oxyd, angebracht.
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Die photoleitende Schicht 30 hat eine große Anzahl von Elementargebieten,
die in der Stärkerichtung der Schicht abwechselnd entgegengesetzt polarisiert sind
und somit, von der elektrolumineszierenden Schicht 23 her gesehen, entgegengesetzte
Durchlaßrichtungen aufweisen. Bei diesem Aufbau wird gesichert, daß im Betrieb des
Feststoff-Bildverstärkers, wobei die Elektroden 22 und 28 mit den Ausgangsklemmen
einer Wechselspannungsquelle 31 verbunden werden, ein Element der elektrolumineszierenden
Schicht 23 über entgegengesetzt polarisierte Elemente in der photoleitenden Schicht
30 gespeist wird. Es ist ersichtlich, daß der elektrische Widerstand der Schicht
33, in deren Ebene gemessen, nicht zu niedrig sein darf, um Verschleierung der Bildkonturen
infolge Stromsteuerung in dieser Zwischenschicht zu verhüten. Die Schicht 33 ist
jedoch erforderlich, um die photoleitende Schicht 30 polarisieren zu können, in
der Weise, daß Gebiete entstehen, die abwechselnd entgegengesetzt polarisiert sind.
Eine solche Polarisierung läßt sich wie folgt erzielen: Auf die Elektrode 28 wird
eine Maske 34 gelegt, die eine große Anzahl abwechselnd lichtdurchlässiger und undurchsichtiger
Flächen 35 z. B. im Muster eines Schachbrettes hat. F i g. 3 zeigt in stark vergrößertem
Maßstab einen Teil einer solchen Maske, die z. B. durch ein photographisches Transparent
gebildet wird. Die Abmessungen der Flächen 35 sind z. B. etwa 200 - 200 #t. Die
photoleitende Schicht 30, die auf eine Temperatur von etwa 120°C erwärmt ist, wird
dann mit weißem Licht (Belichtungsstärke 10 bis 20 Lux) durch diese Maske hindurch
belichtet, während außerdem die Elektrode 28 und die Zwischenschicht 33 an eine
Gleichspannungsquelle 32 von 300 bis 400 V angeschlossen werden. Unter diesen Verhältnissen,
wobei die Spannung zwischen der Elektrode 28 und der Zwischenschicht 33 während
10 bis 15 Sekunden aufrechterhalten wird, werden diejenigen Elemente der photoleitenden
Schicht 30 polarisiert, die sich unterhalb der durchsichtigen Flächen der Maske
34 befinden.
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Der Polarisierungsstrom kann in der Schicht 33 einen solchen Spannungsfall
herbeiführen, daß die photoleitende Schicht 30 nicht hinreichend polarisiert wird,
insbesondere diejenigen Teile, die am weitesten von dem für die Verbindung mit der
Spannungsquelle 32 frei liegenden Rand der Zwischenschicht 33 entfernt sind. In
diesem Falle ist es erwünscht, nicht alle unterhalb der durchsichtigen Flächen der
Maske 34 liegenden Elemente der Schicht 30 gleichzeitig zu polarisieren. Dies läßt
sich dadurch bewerkstelligen, daß jeweils lediglich durch einen Teil der durchsichtigen
Flächen der Maske 34 Licht auf die photoleitende Schicht geworfen wird. Dies kann
z. B. dadurch erfolgen, daß oberhalb dieser stillstehenden Maske 34 eine zweite
Maske 36 angeordnet wird, die mit einer einzigen, schlitzartigen Öffnung oder einem
durchsichtigen Teil 37 versehen ist und die über die Maske 34 hin in einer
quer zur Längsrichtung des Schlitzes 37 stehenden Richtung bewegt wird. Die Bewegungsgeschwindigkeit
wird dabei so gewählt, daß jeder Teil der Maske 34 während 10 bis 15 Sekunden belichtet
wird.
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Nach dieser Polarisierung der Elemente der photoleitenden Schicht
30, die sich unterhalb der durchsichtigen Flächen der Maske 34 befinden, wird diese
Maske derart verschoben, daß die bereits polarisierten Elemente der photoleitenden
Schicht dann unterhalb der undurchsichtigen Flächen liegen, während die noch nicht
polarisierten, d. h. noch nicht belichteten Elemente der photoleitenden Schicht
unterhalb der durchsichtigen Flächen der Maske 34 zur Anlage kommen. In dieser Lage
der Maske 34 wird wieder gemäß dem vorstehend geschilderten Verfahren polarisiert;
es werden jedoch in diesem Falle die Elektrode 28 und die Zwischenschicht 3 umgekehrt
an die Spannungsquelle 32 angeschlossen. Infolgedessen werden die bei der ersten
Behandlung nicht polarisierten Elemente der photoleitenden Schicht 30 in einer Richtung
polarisiert, die der Polarisationsrichtung der bei der ersten Behandlung polarisierten
Elemente entgegengesetzt ist.
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Bei den in den F i g. 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispielen
sind, im Gegensatz zu den vorstehendgeschilderten Ausführungsbeispielen, die photoleitenden
Elemente elektrisch parallel mit den elektrolumineszierenden Elementen geschaltet.
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Der Bildverstärker nach F i g. 4 enthält eine durchsichtige Trägerplatte
41, auf der eine flache, durchsichtige Elektrode 42 und eine elektrolumineszierende
Schicht 43 angebracht sind, wobei die letztere Schicht durch eine undurchsichtige
Zwischenschicht, gegebenenfalls gemeinsam mit einer das Licht zurückstrahlenden
Schicht, abgedeckt ist. Diese letzte(n) Schicht(en) ist (sind) mit 44 bezeichnet.
Bis dahin ist der Zusammenbau dem des vorstehend geschilderten Ausführungsbeispiel
ähnlich.
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Auf der Zwischenschicht 44 sind in gleichen Abständen (etwa 1,5 bis
2,4 mm) voneinander senkrecht zur Zeichnungsebene Reihen von gegeneinander isolierten
Hilfselektrodenelementen 55 angebracht, die z. B. aus Metallflächen mit einer Stärke
von einigen Mikron bestehen. Diese Hilfselektrodenelemente haben in der Richtung
senkrecht zur Zeichnungsebene eine Abmessung, die nicht größer ist als der gegenseitige
Abstand zwischen nebeneinanderliegenden Reihen.
Die einander zugewendeten
Ränder der Hilfselektrodenelemente aufeinanderfolgender Reihen und deren Zwischenräume
werden durch photoleitende Bahnen 50 überbrückt, die sich somit in der Längsrichtung
der erwähnten Reihen erstrecken. Die Bahnen 50, die eine Stärke von 50 bis 30#t
haben, bestehen aus einem photoleitendem Material, z. B. aktiviertem Kadmiumsulfid,
in einem als Bindemittel wirksamen Elektretmaterial. Die Zusammensetzung ist z.
B. die der photoleitenden Schichten 10 und 30 der Ausführungsbeispiele der F i g.
1 und 2. Auf den nicht abgedeckten Teilen der Hilfselektrodenelemente 55 und gegebenenfalls
auch auf dem Rand der anschließenden, photoleitenden Bahnen 50 sind Bahnen
46 aus Isoliermaterial oder aus Widerstandsmaterial angebracht, die auf der
oberen Seite mit je einer linienförmigen Elektrode 48 versehen sind. Die Bahnen
46 können z. B. aus Äthoxylin- oder Polyesterharz bestehen, auch Polytetrafluoräthylen
ist ein geeignetes Material. Die photoleitenden Bahnen 50 sind alle in derselben
Richtung P quer zur Längsrichtung der Bahnen und parallel zur Zwischenschicht 44
polarisiert.
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Zur Inbetriebnahme des Bildverstärkers werden alle zweiten aufeinanderfolgenden
Elektroden 48 miteinander verbunden, wenn dies nicht vorher geschehen ist. Die so
gebildeten zwei Gruppen von Elektrodenelementen werden an die beiden Ausgangsklemmen
einer Wechselspannungsquelle 54 angeschlossen. Die Elektrode 42 braucht
nicht an diese Quelle angeschlossen zu werden. Der Zweck dieser Flächenelektrode
42 ist der, die elekti ische Feldstärke in der elektrolumineszierenden Schicht
43 möglichst quer zur Ebene dieser Schicht zu erzeugen. Die an zwei aufeinanderfolgenden
Elektroden 48 angelegte Wechselspannung ruft eine Teilwechselspannung zwischen
den Hilfselektrodenelementen 55 einer Reihe und denen der nächstliegenden Reihe
hervor, wobei die Amplitude dieser Spannung von der Leitfähigkeit der diese Hilfselektrodenelemente
verbindenden Teile der zwischenliegenden photoleitenden Bahn 50 abhängig ist. Eine
größere örtliche Leitfähigkeit einer Bahn 50 infolge einer stärkeren örtlichen Belichtung
ergibt eine niedrigere Teilwechselspannung. Diese Teilwechselspannung erzeugt unterhalb
der betreffenden Hilfselektrodenelemente 55 eine dazu proportionale elektrische
Feldstärke in der elektrolumineszierenden Schicht 43. Die Feldstärke in einem elektrolumineszierenden
Element unterhalb eines bestimmten Hilfselektrodenelementes 55 ist somit abhängig
von der Belichtung derjenigen Teile der benachbarten photoleitenden Bahnen 50, die
sich an den Rand des betieffenden Hilfselektrodenelementes anschließen, d. h. zweier
photoleitender Elemente, die in je einer anderen der beiden photoleitenden Bahnen
beiderseits des betreffenden Hilfselektrodenelementes liegen. Es wird z. B. die
Feldstärke des in F i g. 4 mit 49 bezeichneten elektrolumineszierenden Elementes
durch die photoleitenden Elemente 51 und 52 gesteuert. Da nun die photoleitenden
Bahnen 50 alle in derselben Richtung P polarisiert sind, sind diese demselben elektrolumineszierenden
Element zugeordneten, photoleitenden Elemente, von dem betreffenden elektrolumineszierenden
Element her gesehen, in entgegengesetzten Richtungen polarisiert.
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Das Ausführungsbeispiel, von dem F i g. 5 einen Teil einer Draufsicht
zeigt, unterscheidet sich dadurch von dem nach F i g. 4, daß hier jedes Hilfselektrodenelement
aus zwei nahe nebeneinanderliegenden, getrennten Flächen 55a und
55b besteht und daß aufeinanderfolgende Teile jeder der photoleitenden Bahnen
50 entgegengesetzt polarisiert sind. Die Polarisation in einer Richtung ist mit
einem Pfeil Q, die in der anderen Richtung mit einem Pfeil R angedeutet. Die Gebiete
mit entgegengesetzten Polarisationsrichtungen sind so gewählt, daß auf dem Rand
jeder der Hilfselektrodenflächen 55a und 55b jeweils zwei Gebiete
mit entgegengesetzten Polarisationsrichtungen enden. Die elektrische Feldstärke
in einem elektrolumineszierenden Element, d. h. einem Gebiet der Schicht 43 unterhalb
einer Hilfselektrodenfläche 55a
und der damit durch einen Teil der photoleitenden
Bahn 50 verbundenen Hilfselektrodenfläche 55b, wird dann durch den erwähnten
Teil der betreffenden photoleitenden Bahn 50 gesteuert. Dieser Teil enthält somit
zwei in entgegengesetzten Richtungen polarisierte photoleitende Elemente. Die geschilderte
Polarisierung der photoleitenden Teile des Bildverstärkers nach den F i g. 4 und
5 ähnlich wie bei den vorhergehenden Beispielen dadurch erzielbar, daß eine angemessene
Gleichspannung an den betreffenden photoleitenden Teilen angelegt wird, während
gleichzeitig deren Widerstand durch Belichtung verringert wird und die Elemente
auf eine höhere Temperatur von z. B. 110°C gebracht werden. Wenn die Bahnen 46,
deren Elemente Vorschaltimpedanzen für die Parallelschaltung der photoleitenden
und der elektrolumineszierenden Elemente bilden, aus Isoliermaterial bestehen und
somit im wesentlichen kapazitiv wirksam sind, ist es praktisch nicht möglich, die
zur Polarisierung- erforderliche elektrische Feldstärke in den photoleitenden Elementen
dadurch zu erzielen, daß eine Gleichspannung zwischen aufeinanderfolgenden Elektroden
48 angelegt wird. In diesem Falle muß die Polarisierung der photoleitenden Elemente
bei der Herstellung des Bildverstärkers erfolgen, und zwar bevor die Bahnen 46 mit
den Elektroden 48 angebracht sind. Zum Anlegen der Polarisationsgleichspannung wird
z. B. auf dem soweit hergestellten Bildverstärker ein Hilfsträger mit linienförmigen
Elektroden derart angebracht, daß jede der linienförmigen Elektroden sich über eine
Reihe von Hilfselektrodenelementen 55 bzw. 55a und 55b erstreckt und
mit diesen elektrisch in Verbindung steht. Diese linienförmigen Elektroden sind
abwechselnd miteinander verbunden und die so gebildeten zwei Gruppen von Elektrodenlinien
werden an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen. Zum Erzielen aller in derselben
Querrichtung P polarisierten photoleitenden Bahnen 50 (Ausführungsbeispiel nach
F i g. 4) werden z. B. zunächst die ungeraden Bahnen belichtet, während die geradzahligen
Bahnen mit einer Maske abgedeckt werden. Nach der Polarisierung dieser ungeraden
Bahnen wird die Gleichspannungsquelle umgekehrt an die beiden Gruppen von Elektrodenlinien
angeschlossen, worauf die geradzahligen Bahnen belichtet werden, wobei die bereits
polarisierten ungeraden Bahnen mit der Maske abgedeckt werden. Zur Polarisierung
der photoleitenden Elemente des Ausführungsbeispiels nach F i g. 5 wird eine Maske
60
benutzt, die abwechselnd durchsichtige und undurchsichtige Bahnen besitzt,
wie dies in F i g. 6 dargestellt ist. Die Breite dieser Bahnen ist praktisch gleich
der halben Länge der Hilfselektrodenflächen 55a und 55b.
Mit dieser Maske
werden z. B. zunächst ein erster Satz photoleitender Elemente in zu den photoleitenden
Bahnen querliegenden Bahnen belichtet, während die anderen Elemente durch die undurchsichtigen
Bahnen
der Maske abgedeckt werden. Nach Polarisierung der belichteten
Elemente wird die Maske über die Breite einer Bahn verschoben, so daß darauf die
anderen Elemente der photoleitenden Bahnen belichtet und polarisiert werden, während
die bereits polarisierten Elemente abgedeckt werden. Bei letzterem Polarisiervorgang
wird die Gleichspannungsquelle umgekehrt an die mit den Hilfselektrodenelementen
55a und 55b
verbundenen Elektroden des Trägers angeschlossen.
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Der Nachteil des vorerwähnten Verfahrens ist der, daß eine gegebenenfalls
im Laufe der Zeit abnehmende Polarisierung der photoleitenden Elemente bei einem
fertigen Bildverstärker nicht oder praktisch nicht wiederhergestellt werden kann,
da die Isolierung der Bahnen 46 das Anlegen der Polarisierungsspannung an die Hilfselektrodenelemente
55 bzw. 55a und 55b
unmöglich macht. Aus diesem Grunde ist es vorzuziehen,
die Bahnen 46 so auszubilden, daß sie mehr oder weniger leitend sind oder leitend
gemacht werden können. Ersteres läßt sich dadurch erzielen, daß ein leitendes Material
z. B. leitendes Kadmiumsulfid oder Graphit in einem isolierenden Bindemittel, z.
B. einem Zelluloselack oder dem vorerwähnten Äthoxylin- oder Polyesterharz, als
Material für die Bahnen 46 verwendet wird. Die Leitfähigkeit der Bahnen 46 darf
jedoch in der Längsrichtung dieser Bahnen nicht zu groß werden. Es ist daher zu
bevorzugen, für die Bahnen 46 ein Material zu benutzen, das bei dem normalen Betrieb
des Bildverstärkers einen hohen spezifischen Widerstand hat, der jedoch durch besondere
Maßnahmen zeitweise verringert werden kann. Dies läßt sich dadurch bewerkstelligen,
daß für die Bahnen 46 ein Widerstandsmaterial benutzt wird, daß bei Zimmertemperatur
einen hohen Widerstand hat und einen starken negativen Temperaturkoeffizienten des
spezifischen Widerstandes besitzt. Durch die beim Polarisieren notwendige, erhöhte
Temperatur von etwa 120°C kann beim Polarisieren der Widerstand der Bahnen 46 hinreichend
niedrig werden, um mit einer angemessenen Gleichspannung zwischen den aufeinanderfolgenden
Elektroden 48 eine hinreichende elektrische Feldstärke in den photoleitenden Elementen
zu erzielen. Für die Bahnen 46 sind in diesen Fällen bestimmte oxydische Materialien
brauchbar, z. B. auf Basis von Ferriten oder von Eisenoxyd mit einem Zusatz an Titanoxyd
oder auf Basis von Nickeloxyd mit einem Zusatz von Lithiumoxyd. Nötigenfalls kann
eine geringe Menge Wasserglas als Bindemittel benutzt werden. Vorzugsweise wird
der zum Polarisieren gewünschte verringerte elektrische Widerstand der Bahnen 46
dadurch erhalten, daß in diese Bahnen ein photoleitendes Material aufgenommen wird
und die Bahnen mit einer angemessenen, die Leitfähigkeit erhöhenden Strahlung bestrahlt
werden. Naturgemäß muß dann die Ausbildung der Bahnen 46 derart sein, daß ihr Widerstand
bei normalem Gebrauch des Bildverstärkers nicht oder nur wenig durch das vom Bildverstärker
zu verarbeitende Strahlungsbild beeinflußt wird. Dies läßt sich dadurch erzielen,
daß die Bahnen mit einer Abschirmung des primären Strahlungsbildes versehen werden,
wenn dieses Bild wenigstens durch Strahlung im sichtbaren Spektrum und/oder anliegende
Spektralbereiche gebildet wird, z. B. dadurch, daß die Bahnen mit einem schwarzen
Lack überzogen werden. Die erforderliche Abschirmung der Bahnen 46 kann großenteils
dadurch erhalten werden, daß die Elektroden 48 mit einer solchen Stärke ausgebildet
werden, daß sie für sichtbares Licht undurchlässig sind. Die gewünschte Leitfähigkeit
der Bahnen 46 beim Polarisieren der photoleitenden Elemente 50 kann dann durch eine
durch diese Abschirmung hindurchdringende Strahlung z. B. durch Röntgenstrahlen
erzielt werden. Bei einer anderen Ausführungsform der Bahnen 46
bestehen sie
aus einem photoleitenden Material, z. B. dem Material, das bei den photoleitenden
Bahnen 50 benutzt wird, wobei jedoch die Empfindlichkeit wesentlich geringer ist
als bei letzterem Material. Beim normalen Gebrauch des Bildverstärkers entsteht
in den Bahnen 46 nur eine geringe Photoleitfähigkeit, und beim Polarisieren werden
die Bahnen 46 mit so hoher Intensität bestrahlt, daß ihr Widerstand erheblich vergrößert
wird.
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Eine solche niedrige Empfindlichkeit des photoleitenden Materials
in den Bahnen 46 im Vergleich zu der des Materials in den Bahnen 50 kann z. B. dadurch
erzielt werden, daß eine geringere Aktivierung benutzt oder kein Koaktivator verwendet
wird. Beim Polarisieren müssen die Bahnen 46 sehr intensiv belichtet werden,
während außerdem die eine Reihe oder die andere Reihe von Elementen der photoleitenden
Bahnen 50 weniger intensiv belichtet werden muß. Dies läßt sich mittels einer starken
Lichtquelle und einer Maske bewerkstelligen, die an der Stelle der Bahnen 46 ganz
durchsichtig, an der Stelle der einen Reihe der Elemente der Bahnen 50 ganz undurchsichtig
und an der Stelle der anderen Reihe der Elemente nur teilweise für das auffallende
Licht durchlässig ist. Letztere Elemente können dabei polarisiert werden. Bei einem
Bildverstärker, bei dem die Möglichkeit vorliegt, den Widerstand der Bahnen
46 zeitweise zum Zwecke der Polarisierung zu verringern, wird die zur Polarisierung
benutzte Gleichspannungsquelle 56 (F i g. 5) z. B. über einen Kommutator 57 an die
in zwei Gruppen vereinten Elektroden 48 angeschlossen, an die beim normalen Betrieb
des Bildverstärkers die Wechselspannungsquelle 54 angeschlossen wird. Es ist somit
stets möglich, eine gegebenenfalls verringerte Polarisierung der photoleitenden
Elemente 50 wieder auf den richtigen Wert zu bringen.