DE1299311B

DE1299311B - Speicherelektrode fuer Vidicon-Bildaufnahmeroehren

Info

Publication number: DE1299311B
Application number: DER40740A
Authority: DE
Inventors: Lanyon Hubert Peter David; Dresner Joseph
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1964-05-28
Filing date: 1965-05-28
Publication date: 1969-07-17
Also published as: SE335886B; US3310700A; GB1097447A; FR1434811A; NL6506712A; BE664561A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Speicherelektrode für Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Ver-

Vidicon-Bildaufnahmeröhren mit einer dünnen, Wendung einer Photoleiterschicht aus reinem glasigem lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Signalelek- Selen oder glasiger Selenlegierung mit deren erwähntrodenschicht und einer kristallisierfähigen, glasiges ten vorteilhaften elektrischen und Spektraleigenschaf-Selen enthaltenden Schicht, die auf einem transparen- 5 ten und unter Vermeidung des genannten Nachteils ten Schirmträger angeordnet sind, sowie mit einer der Umwandlung des Selens oder der Selenlegierung in Berührung mit der selenhaltigen Schicht angeord- von der glasigen in die kristalline Form zu ermögneten, das Kristallwachstum in dieser Schicht hem- liehen.

inenden Stabilisierschicht. Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei einer Speicher-

Ein Vidicon besteht bekanntlich aus einem eva- io elektrode der eingangs genannten Art erfindungskuierten Glaskolben, in dem ein Elektronenstrahl- gemäß vorgesehen, daß die Stabilisierungsschicht als erzeuger angeordnet ist. Der Elektronenstrahl wird weitgehend lichtdurchlässiger Belag mit einer Dicke fokussiert und rasterförmig über eine Speicherelek- von einer Moleküllage bis 30 Ä an der Grenzfläche trode abgelenkt, die ihrerseits mit dem aufzunehmen- zwischen der Signalelektrodenschicht und der seienden Bild optisch belichtet wird, wobei die einzelnen 15 haltigen Schicht angeordnet ist. Vorzugsweise besteht Flächenelemente der Speicherelektrode entsprechend dabei die Stabilisierschicht aus Gold, der Intensität des auftreffenden Lichtes in ihrer Leit- Dadurch wird erreicht, daß die Stabilisierschicht,

fähigkeit verändert werden und dadurch bei Auftref- da sie extrem dünn ist, die elektrischen Eigenschaften fen des abtastenden Elektronenstrahls entsprechende und die Spektralempfindlichkeit der Selenschicht nicht Signalströme erzeugt werden. Die Speicherelektrode 20 beeinflußt. Die Schicht kann deshalb äußerst dünn ist gewöhnlich auf dem transparenten Schirmträger des sein, weil, wie sich herausgestellt hat, die Kristalli-Röhrenkolbens angeordnet und besteht aus einer dün- sation des glasigen Selens von Kristallkernbildungsnen, lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Signal- Zentren ausgeht, die vorwiegend an der Grenzfläche elektrodenschicht, die sich auf der strahlerzeugerseiti- zur elektrisch leitenden Signalelektrodenschicht, gen Innenfläche der Kolbenstirnwand befindet, sowie 25 weniger dagegen an der dem Strahlerzeugersystem einer darauf angebrachten Photoleiterschicht. zugewandten freien Oberfläche der Selenschicht auf-

Bekannte Photoleitermaterialien für Vidicon-Spei- treten.

cherelektroden sind Selen, Selenlegierungen oder in Weiterbildung der Erfindung kann in Berührung

-verbindungen, ζ. B. mit Arsen, Antimon und Tellur, mit der dem Strahlerzeugersystem der Röhre zugesowie Antimontrisulfid, ferner kombinierte Schichten ₃₀ wandten Oberfläche der selenhaltigen Schicht eine aus Selen und Antimontrisulfid. zweite, das Kristallwachstum in dieser Schicht hem-

Von diesen Materialien sind besonders das Selen— mende Stabilisierschicht angeordnet sein, wodurch und seine Legierungen von Interesse. Selen im glasi- man für bestimmte Anwendungsfälle eine optimale gen (amorphen) Zustand hat die Vorteile einer hohen thermische Stabilität erhält. Ferner können die Signal-Empfindlichkeit und geringen Ansprechträgheit. Fer- ₃₅ elektrodenschicht und die selenhaltige Schicht mit ner kann es z. B. mit Tellur legiert werden, um die der bzw. den darauf angebrachten Stabilisierschicht Spektralempfindlichkeit in einem gewünschten Sinne bzw. Stabilisierschichten annähernd gleich erstrek-2x1 beeinflussen, und zwar von Blaugrün bei unlegier- i_cend sein, und kann die Schichtanordnung auf dem tem Selen bis Rot bei optimalem Tellurzusatz. als ebene Platte ausgebildeten Schirmträger angeord-Wegen seiner hohen Empfindlichkeit kann das Selen ₄₀ net sein. In Fällen, wo eine zweite Stabilisierschicht in reiner Form sowohl für Schwarzweißbildaufnah- vorgesehen ist, hat diese vorzugsweise ein geringes men als auch bei Farbbildaufnahmen für die Grün- elektrisches Seitwärtsleitvermögen und besteht aus komponente verwendet werden. Germanium oder Germaniumoxid.

Es ist eine Speicherelektrode für Vidicon-Bild- In der einzigen Figur der Zeichnung, die eine Ausaufnahmeröhren bekannt, bei welcher der glasige 45 führungsform der Erfindung veranschaulicht, ist eine Charakter einer Selen-Photoleiterschicht dadurch Vidiconröhre 10 mit einer Speicherelektrode 12 gestabilisiert wird, daß auf der freien, dein Strahl- zeigt. Die Röhre besteht aus einem länglichen Glaserzeugersystem zugewandten Seite dieser Schicht eine kolben 14, der an seinem einen Ende durch eine Antimontrisulfidschicht etwa gleicher Dicke ange- transparente Front- oder Schirmträgerplatte 16 aus bracht ist. Es handelt sich also hier nicht um eine 50 Glas abgeschlossen ist. Die Schirmträgerplatte ist mit-Photoleiterschicht aus reinem Selen oder Selenlegie- tels eines Indiumringes 18 und eines Spannringes 20 rung, sondern um eine Verbundschicht, bei der natür- abdichtend auf dem Kolbenende befestigt. Die Speilich die elektrischen und sonstigen Eigenschaften der cherelektrode 12 befindet sich auf der Innenfläche Stoffe beider Teilschichten, also des Selens und des der Schirmträgerplatte 16. Im dichten Abstand von Antimontrisulfid, in die Gesamtanordnung eingehen 55 der Speicherelektrode 12 ist ein Maschengitter 22 und diese entsprechend beeinflussen. Nachteile des über dem einen Ende einer rohrförmigen Fokussier-Antimontrisulfids sind bekanntlich eine niedrige elektrode 24 angeordnet. Im anderen Ende des KoI-Empfindlichkeit, ein hoher Dunkelstrom und eine bens 14 befindet sich ein Strahlerzeugungssystem für durch den Aufdampfvorgang bedingte Ungleichför- die Erzeugung eines Elektronenstrahls. Der Elektromigkeit der Schicht. Insbesondere aber wird durch 60 nenstrahl wird durch geeignete Einrichtungen, beidas Antimontrisulfid mit seiner vorwiegenden Rot- spielsweise durch auf der Außenseite des Kolbens 14 ansprechung die Spektralempfindlichkeit der Speicher- angeordnete elektromagnetische Ablenkwicklungen elektrode entscheidend beeinflußt und weitgehend über die Speicherelektrode 12 abgelenkt, festgelegt, namentlich wenn wie bei dieser bekannten Die Speicherelektrode 12 ist mehrschichtig ausAnordnung die Antimontrisulfidschicht, um den 65 gebildet. Sie enthält eine verhältnismäßig dünne Zweck der Stabilisierung zu erfüllen, eine erhebliche Schicht 26 aus elektrisch leitendem Material wie Dicke, nämlich ungefähr gleich der Dicke der Selen- Zinnoxyd, das in Berührung mit der Schirmträgerschicht, haben muß. platte 16 ist. Die leitende Schicht 26 ist lichdurch-

lässig und fungiert als Signalelektrode oder Signalplatte. Auf die Innenfläche der Signalplatte 26 ist ein erster Stabilisierfilm 28 aufgebracht. Eine selenhaltige glasige Schicht 30 ist auf dem ersten Stabilisierfilm 28 in Berührung damit angeordnet. Ein zweiter Stabilisierfilm 32 kann auf die gegen die Elektronenkanone gerichtete Fläche der glasigen Selenschicht 30 aufgebracht sein. Der Film 32 sollte, beispielsweise durch einen verhältnismäßig kleinen Abstand, vom Indiumring 18 elektrisch isoliert sein.

Die Stabilisierschichten 28, 32 bestehen aus Materialien, welche die gewünschte Kristallstabilisation der beiden Flächen der Selenschicht 30 bewirken, wobei die der Elektronenkanone zunächst befindliche Schicht 32 zusätzlich so beschaffen sein soll, daß sie das Arbeiten der Röhre nicht erheblich beeinträchtigt. Eine solche erhebliche Beeinträchtigung, die vermieden werden muß, wäre der Verlust an Auflösung in der Speicherelektrode infolge übermäßiger elektrischer Seitwärtsleitfähigkeit der näher bei der Elektronenkanone befindlichen Schicht 32 der Speicherelektrode. Eine solche Seitwärtsleitfähigkeit ist in der unteren Stabilisierschicht, d. h. der Schicht 28, nicht störend. Jedoch ist es wichtig, daß die von der Elektronenkanone entfernte Stabilisierschicht 28 eine ausreichende elektrische Leitfähigkeit in der normalen Richtung hat, um eine einzelne Ladung durch die Schicht hindurch zur Signalplatte 26 übertragen zu können. Dies gilt auch für die Schicht 32.

Verschiedene Materialien, die sich für die untere Stabilisierschicht 28 eignen, indem sie den obengenannten mechanischen, elektrischen und optischen Erfordernissen genügen, sind beispielsweise Gold, Silber, Kupfer, Rhodium, Palladium, Germanium und Germaniumoxid, Antimontrisulfid, Gallium, Galliumoxid, Iridium und Antimon. Es wurde kein Anzeichen dafür gefunden, daß diese Materialien sich chemisch mit dem Photoleiter vereinigen.

Verschiedene Materialien, die sich auf Grund der obengenannten, gewünschten mechanischen, elektrisehen und optischen Eigenschaften für die strahlerzeugerseitige Stabilisierschicht 32 eignen, sind beispielsweise Germanium, Germaniumoxid, Antimontrisulfid und Antimontrioxid. Zu beachten ist, daß einige der für die glasseitige Schicht 28 geeigneten Materialien sich nicht besonders gut für die strahlerzeugerseitige Schicht 32 eignen. Einer der Gründe hierfür ist, daß einige der Schichtmaterialien, besonders die Metalle, eine übermäßige Seitwärtsleitfähigkeit sogar in den verhältnismäßig sehr dünnen Schichtausführungen, die nachstehend beschrieben werden, hervorrufen.

Elektronenbeugungsuntersuchungen haben gezeigt, daß die stabilisierende Wirkung der Stabilisierfilme auf die Selenschichten physikalisch und nicht chemisch ist. Wird beispielsweise für die Stabilisierung des Selens ein Goldfilm verwendet, so findet keine Bildung von Goldselenid statt. Die Beugungsuntersuchungen zeigen lediglich das offensichtliche Vorhandensein getrennter Phasen von Gold und Selen.

Es hat sich herausgestellt, daß vom Standpunkt der mechanischen Stabilisierung der Kristallaktivität in der angrenzenden Fläche der Selenschicht 30 sowie der Lichtdurchlässigkeit und der elektrischen Leitfähigkeit das für die Schicht 28 am besten geeignete Material Gold ist. Für die strahlerzeugerseitige Schicht 32 sind die am besten geeigneten Materialien Germanium und Germaniumoxid. Diese Materialien haben die erforderliche geringe Seitwärtsleitfähigkeit, verbunden mit einer angemessenen Normalleitfähigkeit für den Ladungsübergang.

Zu beachten ist, daß die mechanische Bindung zwischen der Selenschicht 30 und der Stabilisierschicht 28 verbessert wird, wenn die Unterlage 16 glatt und sauber ist. Zufriedenstellende Ergebnisse wurden jedoch auch dann erhalten, wenn die Unterlage 16 und/oder die Signalplatte 26 rauh sind.

Die verschiedenen Schichten oder Filme 26, 28, 30 und 32 der Photokathode können nach üblichen Aufdampfverfahren hergestellt werden, wobei man beispielsweise die Schichtdicke durch geeignete Kontrollplatten reguliert, die den verdampften Stoff aufnehmen und die Schichtdicke durch den Betrag des vom aufgedampften Belag absorbierten Lichtes anzeigen. Man kann sich aber auch anderer üblicher Herstellungsmethoden bedienen.

Im Hinblick auf eine angemessene Empfindlichkeit und geringe Trägheit der Röhre soll die Gesamtdicke der Schichten 26, 28, 30 und 32 der Photokathode ungefähr 5 Mikron betragen.

Hinsichtlich der Dicke jeder einzelnen der Schichten oder Filme 26, 28, 30 und 32 soll die größte Sorgfalt auf die beiden Stabilisierschichten 28, 32 verwendet werden. Die Schicht 28 kann im Extremfall eine Dicke haben, die nur einer oder einigen wenigen Molekülschichten oder -lagen entspricht. Es wird geschätzt, daß Filme, die nur 6 Ä dünn sind, das Kristallwachstum bereits wirksam stabilisieren. Die optimale Dicke des Stabilierfilms 28 liegt schätzungsweise im Bereich von ungefähr 10 bis ungefähr 30 Ä.

Die Dicke der strahlerzeugerseitigen Schicht 32 liegt innerhalb von Grenzen, die durch die Auswirkung der Schicht auf die elektrischen Eigenschaften der Röhre bestimmt werden. So sollte die Schicht 32 beispielsweise so dünn sein, daß ihre Seitwärtsleitfähigkeit gering genug ist, um die seitliche Auflösung im Bild zu bewahren. Ihre Gesamtleitfähigkeit sollte so groß sein, daß der elektrische Kontakt zwischen dem Elektronenstrahl und dem Selenphotoleiter erhalten bleibt. Eine Dicke von ungefähr 10 bis ungefähr 60 Ä hat sich als zufriedenstellend erwiesen.

Die Signalschicht 26 sollte dünn genug sein, um das Licht durchzulassen, jedoch zugleich eine ausreichende Dicke haben, um die für das Arbeiten als Signalelektrode der Röhre erforderliche Seitwärtsleitfähigkeit aufzuweisen.

Claims

Patentansprüche:

1. Speicherelektrode für Vidicon-Bildaufnahmeröhren mit einer dünnen, lichtdurchlässigen, elektrisch leitenden Signalelektrodenschicht und einer kristallisierfähigen, glasiges Selen enthaltenden Schicht, die auf einem transparenten Schirmträger angeordnet sind, sowie mit einer in Berührung mit der selenhaltigen Schicht angeordneten, das Kristallwachstum in dieser Schicht hemmenden Stabilisierschicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierschicht (28) als weitgehend lichtdurchlässiger Belag mit einer Dicke von einer Moleküllage bis 30 A an der Grenzfläche zwischen der Signalelektrodenschicht (26) und der selenhaltigen Schicht (30) angeordnet ist.

2. Speicherelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabilisierschicht (28) aus Gold besteht.

3. Speicherelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Berührung mit der dem Strahlerzeugersystem der Röhre zugewandten Oberfläche der selenhaltigen Schicht (30) eine zweite, das Kristallwachstum in dieser Schicht hemmende Stabilisierschicht (32) angeordnet ist.

4. Speicherelektrode nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,

daß die Signalelektrodenschicht (26) und die selenhaltige Schicht (30) mit der bzw. den darauf angebrachten Stabilisierschicht (28) bzw. Stabilisierschichten (28, 32) annähernd gleich erstrekkend sind und daß die Schichtanordnung auf dem als ebene Platte ausgebildeten Schirmträger (16) angeordnet ist.

5. Speicherelektrode nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stabilisierschicht (32) ein geringes elektrisches Seitwärtsleitvermögen hat und aus Germanium oder Germaniumoxid besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen