DE1281055B - Elektronenoptischer Bildwandler mit einem zwischen Photokathode und Leuchtschirm angeordneten Sekundaerelektronenvervielfacher - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES WLW PATENTAMT Int. CL:

AUSLEGESCHRIFT

HOlj

Deutsche Kl.: 21g-29/40

Nummer: 1281055

Aktenzeichen: P 12 81 055.8-33 (N 24893)

Anmeldetag: 28. April 1964

Auslegetag: 24. Oktober 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronenoptischen Bildwandler mit einem zwischen Photokathode und Leuchtschirm angeordneten Sekundärelektronenvervielfacher, bestehend aus dicht nebeneinander und senkrecht zur Photokathode und zum Leuchtschirm angeordneten Durchlässen in einem Träger aus isolierendem Werkstoff, dessen Stirnflächen als Elektroden dienende Metallbeläge aufweisen, die an eine hohe elektrische Spannung zur Beschleunigung der Elektronen angeschlossen sind.

Bei elektronenoptischen Bildwandlern kann der anfangs verhältnismäßig schwache, durch Photoemission erhaltene Elektronenstrom durch Sekundäremission verstärkt werden.

Sekundäremissionsverstärker sind bekannt; sie enthalten eine große Anzahl paralleler Durchlässe, z. B. rohrförmiger Kanäle, in einer dünnen Platte aus Isoliermaterial, die quer zur Bewegungsrichtung der Elektronen angeordnet ist. Die beiden Oberflächen, in die die Durchlässe münden, sind mit einer Metallschicht überzogen, mit der die Zuführungsleitungen für eine elektrische Spannung verbunden sind, welche die Elektronen beschleunigt.

Die perforierte Platte kann aus Isoliermaterial hergestellt sein. In diesem Falle werden die Wände der Durchlässe mit einer dünnen Schicht aus einem Widerstandsmaterial überzogen. Die für die gleichmäßige Spannungsverteilung längs der Oberfläche erforderliche elektrische Leitfähigkeit kann auch durch bestimmte Glasarten mit einem nicht zu hohen spezifischen Widerstand erhalten werden.

Wenn das Material der Lochplatte nicht zur Vergrößerung des Elektronenstroms durch Sekundäremission beiträgt, müssen die Durchlässe mit Sekundäremissionsmaterial überzogen werden.

Da die Bewegungsrichtung der Elektronen im wesentlichen mit den Achsen der Durchlässe zusammenfällt, beteiligen sich Elektronen, welche innerhalb der Durchlässe längs zur Bewegungsrichtung absolut paralleler Bahnen wandern, nicht an der Elektronenvervielfachung. Die Verstärkung ist infolgedessen schwächer, als wenn alle Elektronen auf die Wand der Durchlässe aufträfen. Da die Streuung der Elektronenbahnen über die Fläche der Sekundäremissionselektrode nicht überall gleich ist, kann es eintreten, daß die Elektronendichte ebenfalls nicht überall gleich ist und die Bildpunkte verschieden hell angeregt werden.

Sekundärelektronenvervielfacher sind auch in Ausführungen bekannt, die einen hohen Vervielfachungsgrad erreichen und bei denen die Primärelektronen im Vervielfacher auf Bahnen gebracht werden, die

Elektronenoptischer Bildwandler
mit einem zwischen Photokathode
und Leuchtschirm angeordneten
Sekundärelektronenvervielfacher

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,

Eindhoven (Niederlande)

Vertreter:

Dr.-Ing. H. D. Zeller, Patentanwalt,

2000 Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Als Erfinder benannt:

John Adams, East Grinstead, Sussex

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 1. Mai 1963,

vom 12. Februar 1964 (17 280)

nicht parallel zu den Durchlässen des Vervielfachers liegen und daher eine große Anzahl von Sekundärelektronen erzeugen. Derartige Anordnungen sind in der USA.-Patentschrift 2 872 721 und der deutschen Patentschrift 869 834 gezeigt. Hier sind schräg angeordnete Durchlässe vorgesehen, d. h., die Wände dieser Durchlässe besitzen eine gewisse Neigung zur senkrechten Richtung zwischen Photokathode und Leuchtschirm, insbesondere eine Neigung gegenüber der senkrecht zur Photokathode liegenden Ebene, damit die von dieser Photokathode ausgesandten Elektronen auf jeden Fall eine Wandung im Durchlaß des Sekundärelektronenvervielfachers treffen.

Derartige Anordnungen mit geneigten Wänden zur Durchlaßrichtung sind aber außerordentlich schwierig in der Herstellung.

Es ist weiterhin aus der deutschen Patentschrift 895 eine Anordnung bekannt, bei der zwecks Vereinfachung der Herstellung die Durchlässe mit ihren Wandungen senkrecht zur Photokathode und zum Leuchtschirm liegen. Um aber bei einer derartigen Anordnung zu verhindern, daß die Primärelektronen, ohne eine Wandung in diesen Durchlässen zu berühren, von der Photokathode zum Leuchtschirm gelangen, sind die Durchlässe in axialer Richtung unterteilt und abwechselnd an unterschiedliche Span-

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nung gelegt, wodurch Felder entstehen, die die Elek- F i g. 2 einen Teil des Verstärkers im Schnitt,

tronen auf gekrümmte Bahnen zwingen, so daß sie Fig. 3 eine teilweise Ausführungsform in einer

auf die Wandungen der Durchlässe auftreffen müs- Seitenansicht.

sen und dort in gewünschter Weise die Sekundär- Eine Bildwandlerröhre besteht aus einer entlüfelektronen herausschlagen. Da aber bei einer der- S teten Hülle 1 mit einer photoelektrischen Kathode 2 artigen Anordnung die Wandungen des ersten Teil- und einem Leuchtschirm 3. Auf die Photokathode 2 abschnittes eines derartigen Durchlasses kaum von wird über eine Linse 4 ein Gegenstand 5 projiziert; den eintretenden Primärelektronen getroffen werden, auf dem Leuchtschirm 3 entsteht ein Leuchtbild, das muß vor diesem ersten Teilabschnitt des Sekundär- dem Photokathodenbild entspricht und aus der Richelektronenvervielfachers ein Gitter angeordnet wer- io tung 6 beobachtet werden kann, den, das ebenfalls die Elektronen auf gekrümmte Zwischen der Photokathode 2 und dem Leucht-Bahnen zwingt, denn ist kein Gitter vorhanden, so schirm 3 ist der Sekundäremissionsverstärker 7 angeist der Vervielfachungsgrad des ersten Teilabschnittes ordnet. In seinem Grundaufbau wird dieser durch sehr gering. eine sehr große Anzahl enger Durchlässe 8 in einer Auch die in dieser deutschen Patentschrift 15 Platte aus Isoliermaterial oder aus schlecht leitendem 1 089 895 gezeigte Anordnung ist also in der Her- Material 9 gebildet. Die Durchlässe 8 verbinden die Stellung noch sehr kostspielig, weil die einzelnen Ab- linke und die rechte Seite der Platte, die beide mit schnitte des Sekundärelektronenvervielfachers genau leitendem Metall überzogen sind. Eine dünne aufgeeinander entsprechen müssen und beim Zusammen- spritzte Aluminiumschicht bildet einen guten Leiter, bau zueinander ausgerichtet werden müssen. ao Nach der Erfindung sind die Schichten nicht homo-Die Erfindung vermeidet diese bekannten Nach- gen, sondern bestehen aus Streifen, so daß die Überteile und Mängel und schafft Durchlässe, die sehr züge 10 an der Stirnseite einer Anzahl von Durcheinfach aufzubauen sind und bei denen eine zusatz- lassen auf einer Seite elektrisch von den Überzügen liehe Mehrarbeit bei jedem einzelnen Durchlaß ent- 11 auf den dazwischenliegenden Stirnseiten auf derfällt. Bei einem elektronenoptischen Bildwandler der 35 selben Seite getrennt sind. Auf der gegenüberliegeneingangs genannten Art ist die Erfindung dadurch den Seite sind dementsprechend die Streifen 12 elekgekennzeichnet, daß die Metallbeläge aus schmalen irisch von den Streifen 13 getrennt. Die vier Gruppen parallelen Streifen bestehen, die sich zwischen den von Streifen sind mit Spannungsanschlüssen 15, 16, zellenförmig angeordneten Durchlässen in der einen 17 und 18 versehen. Durch diese Anschlüsse sind die Richtung über die ganze Länge der Stirnfläche er- 30 Beläge mit unterschiedlichen Potentialen einer Anstrecken, in der dazu senkrechten Richtung vonein- zahl von Spannungsquellen verbunden. Der Anschluß ander getrennt sind und die Durchlässe auf gegen- 15 hat das niedrigste Potential. Der Anschluß 16 ist überliegenden Seiten berühren, wobei die in axialer an ein einstellbares Potential der Spannungsquelle 19 Richtung hintereinanderliegenden Streifen an die angeschlossen, das z.B. etwa +50V sein kann, gleiche hohe Beschleunigungsspannung und die auf 35 Gegenüber dem Anschluß 16 hat der Anschluß 17 jeder Stirnfläche nebeneinanderliegenden geradzahli- eines Satzes von Streifen auf der anderen Seite des gen und ungeradzahligen Streifen an eine wesentlich Verstärkers eine hohe positive Spannung von z. B. kleinere Spannung angeschlossen sind. 5000 V, die an der Spannungsquelle 20 abgegriffen

Nach der Erfindung können weiterhin die Potential- wird; mit dem Anschluß 18 wird an der Spannungsunterschiede zwischen den geradzahligen und den 40 quelle 21 eine einstellbare Spannung von z.B. +50 V ungeradzahligen Streifen auf der Eingangsseite des gegenüber dem Anschluß 17 abgegriffen. Die beiden Sekundärelektronenvervielfachers und zwischen den Anschlüsse 16 und 18 können gemeinsam verschoben entsprechenden Streifen auf der Ausgangsseite ge- werden und sind zu diesem Zweck durch eine schemeinsam durch eine mechanische Verbindung ein- matisch dargestellte Kupplung 22 miteinander verstellbar sein. 45 bunden. Mit den Spannungsquellen 19, 20 und 21 ist

Anders als beim Stand der Technik, bei dem die die Spannungsquelle 23 in Reihe geschaltet und mit Wände der Durchlässe eine vernachlässigbare Wand- dem Leuchtschirm 3 verbunden. Von der Photostärke aufweisen, sind beim Gegenstand nach der kathode ausgehende, längs der Linien 24 in die Erfindung auf den Stirnwänden dieser Wandungen, Durchlässe 8 einwandernde Elektronen durchlaufen nämlich auf den Stirnwänden des Trägers, die schma- 50 in den Durchlässen gekrümmte Bahnen 25 und treffen len parallelen Streifen angeordnet, die abwechselnd dabei wiederholt auf deren Wände. Bei jedem Aufan die unterschiedlichen Spannungen angeschlossen treffen wird eine Anzahl Sekundärelektronen ausgesind. Hierdurch wird erreicht, daß die in axialer löst und die Intensität des Elektronenstroms nach Richtung eintretenden Primärelektronen schon nach jeder Auftreffstelle vervielfacht. Die heraustretenden Zurücklegung eines verhältnismäßig kurzen Weges in 55 Elektronen 26 treffen den Leuchtschirm 3. den Durchlässen auf die Wandungen auftreffen und Die von den Elektronen durchlaufenden Bahnen dort Sekundärelektronen in schon großer Anzahl her- bilden sich unter der Wirkung des elektrischen Feldes ausschlagen. zwischen den beiden Oberflächen des Verstärkers.

Eine bessere und gleichmäßigere Sekundaremis- Wenn die Streifen 10, 11 auf einer Seite gleiche

sionsausbeute wird also dadurch erhalten, weil alle 60 Potentiale haben und die Streifen 12, 13 auf der an-

Elektronenbahnen unter einem bestimmten Winkel deren Seite gleichfalls, so sind die elektrischen Feld-

zu den Achsen der Durchlässe verlaufen und daher linien parallel zu den Durchlässen gerichtet. Durch

alle Elektronen auf die Wände der Durchlässe auf- Erhöhung der Potentiale der Streifen lö auf einer

treffen. Seite und der Streifen 12 auf der anderen Seite wird

Die Erfindung wird für ein Ausführungsbeispiel an 65 dem elektrischen Längsfeld in den Durchgängen 8

Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt eine Querkomponente zugeordnet, die einen schrägen

Fig. 1 einen Bildwandler mit einem Sekundär- Verlauf der Feldlinien gegenüber den Durchlässen

emissionsverstärker, schematisch dargestellt, hervorruft. Solche Linien 27, 28 sind schematisch

Claims (2)

5 6 angedeutet; die Linien 27 verlaufen in jedem zweiten neten Durchlässen in einem Träger aus isolieren- Durchlaß schräg in die eine Richtung, während die dem Werkstoff, dessen Stirnflächen als Elektro- Linien 28 in den zwischenliegenden Durchgängen in den dienende Metallbeläge aufweisen, die an eine die entgegengesetzte Richtung schräg verlaufen. Die hohe elektrische Spannung zur Beschleunigung Elektronen wandern in dem einen Satz von Durch- 5 der Elektronen angeschlossen sind, dadurch lassen an der unteren Seite der Wand und in dem gekennzeichnet, daß die Metallbeläge aus anderen Satz von Durchlässen an der oberen Seite schmalen parallelen Streifen (10, 11, 12, 13) be- der Wand entlang. Die Anzahl von Auftreffstellen stehen, die sich zwischen den zellenförmig ange- läßt sich durch Vergrößerung oder Verkleinerung der ordneten Durchlässen (8) in der einen Richtung Spannung zwischen den Streifen ändern. Eine ge- ίο über die ganze Länge der Stirnfläche erstrecken, eignete Kombination von Spannungen ist beispiels- in der dazu senkrechten Richtung voneinander weise in der folgenden Tabelle angegeben. getrennt sind und die Durchlässe auf gegenüberliegenden Seiten berühren, wobei die in axialer Photokathode —200 V Richtung hintereinanderliegenden Streifen (10 Leitende Streifen 11 OV 15 und 12 bzw. 11 und 13) an die gleiche hohe Leitende Streifen 10 + 50 V Beschleunigungsspannung und die auf jeder Leitende Streifen 13 +5000 V Stirnfläche nebeneinanderliegenden geradzahligen Leitende Streifen 12 +5050 V und ungeradzahligen Streifen (10 und 11 bzw. 12 und 13) an eine wesentlich kleinere Spannung an- Durch Änderung der Spannungen der Streifen 11 ao geschlossen sind. und 12 ändern sich die Winkel ±«, die die Winkel 2. Elektronenoptischer Bildwandler nach Ander Feldlinien zur allgemeinen Bewegungsrichtung sprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potender Elektronen darstellen. tialunterschiede zwischen den geradzahligen und Die Durchlässe8 können in einem regelmäßigen den ungeradzahligen Streifen auf der Eingangs-Muster sich senkrecht schneidender Linien angeord- 25 seite des Sekundärelektronenvervielfachers (10 net sein. und 11) und zwischen den entsprechenden Strei- Patentansprüche· fen auf der Ausgan8sseite (12 und 13) gemeinsam F ' durch eine mechanische Verbindung (22) einstell-

1. Elektronenoptischer Bildwandler mit einem bar sind,

zwischen Photokathode und Leuchtschirm ange- 30

ordneten Sekundärelektronenvervielfacher, be- In Betracht gezogene Druckschriften:

stehend aus dicht nebeneinander und senkrecht Deutsche Patentschriften Nr. 869 834, 1089 895;

zur Photokathode und zum Leuchtschirm angeord- USA.-Patentschrift Nr.

2 872 721.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 628/1409 10.68 © Bundesdruckerei Berlin