DE1539898B1

DE1539898B1 - Festkoerperbildwandler bzw bildverstaerker

Info

Publication number: DE1539898B1
Application number: DE19661539898
Authority: DE
Inventors: Nelson Robin Nail
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1965-03-25
Filing date: 1966-03-23
Publication date: 1971-07-01
Also published as: US3453436A

Description

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Die Erfindung betrifft einen Festkörperbildwand- leitenden Schicht unmittelbar anliegenden dünnen ler bzw. -bildverstärker mit einer über eine der ein- Schicht aus einem Stoff mit hoher thermischer und fallenden Strahlung zugewandte transparente Elek- elektrischer Leitfähigkeit besteht und daß an dieser trodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht mit außerhalb des elektrischen Stromkreises unmittelbar einer elektrischen Stromquelle verbundenen photo- 5 anliegend eine dünne Schicht aus einem Stoff mit leitenden dünnen Schicht, in der die Intensitätsver- temperaturabhängiger Fluoreszenz zur Erzeugung des teilung der einfallenden Strahlung eine entsprechende sichtbaren bzw. verstärkten Bildes vorgesehen ist. Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit, diese eine Dadurch, daß die aus einem Stoff mit temperaturentsprechende Verteilung der elektrischen Strom- abhängiger Fluoreszenz bestehende Schicht nicht im dichte und diese wiederum eine entsprechende Tem- ίο Strompfad des bildmäßig verteilten elektrischen peraturverteilung bewirkt, sowie mit einer in wärme- Stromes liegt, beeinflußt der elektrische Widerstand leitender Verbindung mit der photoleitenden dünnen dieser Schicht den Gesamtwiderstand des Strom-Schicht stehenden, weiteren dünnen Schicht, die ein pfades nicht. Die erzielbare Widerstandsänderung im der Temperaturverteilung der photoleitenden Schicht Strompfad ist dadurch wesentlich höher, was zu entsprechendes sichtbares bzw. verstärktes Bild er- 15 höheren Temperaturen und größeren Temperaturzeugt, differenzen des Wärmemusters führt. Außerdem ge-Bei den bekannten Festkörperbildwandlern bzw. stattet die Anordnung der Schicht aus einem Stoff -bildverstärkern dieser Art muß sowohl die photo- mit temperaturabhängiger Fluoreszenz außerhalb des leitende Schicht als auch die das sichtbare bzw. ver- Stromkreises die Verwendung einer photoleitenden stärkte Bild erzeugende Schicht im Stromkreis zwi- ao Schicht mit einem verhältnismäßig geringen Widerschen den Elektrodenschichten liegen, was zu ver- stand. Obwohl die Wärme auf der einen Seite der schiedenen Nachteilen führt. So vermindert sich zweiten Elektrodensehicht erzeugt und durch diese beispielsweise hierdurch die Wirksamkeit des Wand- hindurch in die Schicht mit temperaturabhängiger lers bzw. Verstärkers, weil die das Bild erzeugende Fluoreszenz transportiert werden muß, erhält man oder verstärkende Schicht einen verhältnismäßig 25 zumindest dann eine überraschend hohe Schärfe und großen elektrischen Widerstand aufweist und dadurch eine gute Auflösung des Bildes, wenn man die zweite die erzielbaren Widerstandsänderungen im Strompfad Elektrodenschicht erfindungsgemäß aus einem Stoff begrenzt. Diese Verminderung der Empfindlichkeit herstellt, der nicht nur eine hohe elektrische, sondern kann nicht durch die Verwendung eines Materials auch eine hohe thermische Leitfähigkeit besitzt und mit höherer Empfindlichkeit für die das Bild erzeu- 30 diese Elektrodenschicht sehr dünn ausführt, gende oder verstärkende Schicht ausgeglichen werden, Die einfallende Strahlung kann aus sichtbarem weil der Widerstand dieses Materials mit zunehmen- Licht, infrarotem Licht, ultraviolettem Licht, einem der Empfindlichkeit ebenfalls ansteigt. Die relativ ge- Mischlicht, Gammastrahlen oder irgendeiner anderen ringe Empfindlichkeit der bekannten Wandler oder Strahlung bestehen, welche die Leitfähigkeit der Verstärker ist auch darauf zurückzuführen, daß 35 photoleitenden Schicht beeinflussen kann. Auch die wegen der für den Betrieb erforderlichen verhältnis- von der Schicht mit temperaturabhängiger Fluoresmäßig hohen Spannung der Widerstand der photo- zenz erzeugte Strahlung braucht nicht nur sichtbares leitenden Schicht verhältnismäßig groß sein muß, so Licht zu sein. Es ist auch eine Umwandlung eines daß die erreichbare Stromstärke des zwischen den Bildes von einer Strahlungsart in eine andere mög-Elektroden fließenden Stromes nicht sehr groß ist. 40 Hch. So kann beispielsweise ein aus infrarotem oder Der erforderliche hohe Widerstand der photoleiten- ultraviolettem Licht bestehendes Bild in ein aus den Schicht führt auch insofern zu Nachteilen, als sichtbarem Licht bestehendes Bild umgewandelt die für diese Schicht verwendbaren Materialien einen werden. Sofern das empfangene Bild aus unsichtverhältnismäßig geringen elektrischen Widerstand baren Strahlen besteht, braucht lediglich die photobesitzen, weshalb die photoleitende Schicht so aus- 45 leitende Schicht aus einem auf diese Strahlung angebildet werden muß, daß ein relativ langer Strom- sprechenden Stoff hergestellt zu sein. Selbstverständpfad entsteht, was nicht nur beträchtliche Kosten Hch kann in einem solchen Fall der Bildumwandlung verursacht, sondern auch eine Schicht mit vermin- auch eine Arbeitsweise mit einem Verstärkungsfaktor, derter Zuverlässigkeit ergibt. Ferner muß die Elek- der kleiner als eins ist, von Bedeutung sein, trode derjenigen Seite, auf der das erzeugte oder ver- 50 Bei einer vorteilhaften Ausführungsform ist die stärkte Bild sichtbar werden soll, transparent sein, zweite Elektrodenschicht undurchsichtig. Hierdurch was ebenfalls zur Erhöhung des Gesamtwiderstandes ist es möglich, für die Schicht mit temperaturabhänmit den sich daraus ergebenden Nachteilen führt. giger Fluoreszenz einen Leuchtstoff zu verwenden, Schließlich ist auch die relativ große Wärmekapazi- dessen durch eine äußere Hilfsstrahlenquelle angetät der bekannten Wandler oder Verstärker nach- 55 regte Fluoreszenz unter der Einwirkung von Wärme teilig, da hierdurch der-Wirkungsgrad und die Emp- auslöschbar ist. Das Licht der Hilfsstrahlenquelle findlichkeit geschmälert/wird. und des Leuchtstoffes kann hierbei die photoleitende Der Erfindung liegt Hie Aufgabe zugrunde, einen Schicht nicht beeinflussen und damit das Leitfähig-Festkörperbildwandler bzw. -bildverstärker zu schaf- keitsbild in der photoleitenden Schicht nicht verfen, der eine größere Empfindlichkeit und einen bes- 60 fälschen. Mit dieser Ausführungsform läßt sich ein seren Wirkungsgrad erreichen läßt, trotzdem aber sehr hoher Intensitätspegel des erzeugten oder verhinsichtlich der photoleitenden Schicht zu einem stärkten Bildes erreichen.

geringeren Aufwand und einer höheren Zuverlässig- Die Verwendung eines durch eine äußere Hilfs-

keit führt. Diese Aufgabe ist, ausgehend von einem Strahlenquelle angeregten Leuchtstoffes, dessen Festkörperbildwandler Szw. -bildverstärker der ein- 65 Fluoreszenz unter der Wirkung von Wärme ausgangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch ge- löschbar ist, führt dazu, daß das erzeugte oder verlöst, daß die der einfallenden Strahlung abgewandte stärkte Bild ein Negativ des empfangenen Bildes ist. zweite Elektrodenschicht aus einer an der photo- Eine positive Wiedergabe erhält man, wenn man

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einen Leuchtstoff verwendet, dessen Fluoreszenz mit Wärmemuster. Wird an Stelle von Gleichstrom

zunehmender Wärme größer wird. In diesem Falle Wechselstrom verwendet, so gilt dieselbe Beziehung,

wird in der Regel eine Anregung durch eine äußere da die Impedanz des Systems praktisch vollständig

Hilfsstrahlenquelle nicht in Frage kommen. durch seinen Wirkwiderstand bedingt ist. Das Wärme-Besonders gute Ergebnisse werden erzielt, wenn 5 muster, das durch die unterschiedliche Erwärmung

die außerhalb des elektrischen Stromkreises liegende in den einzelnen Bereichen der photoleitenden

Schicht eine Mischung von Zinksulfid, Kadmium- Schicht 12 entsteht, wird durch die dünne, licht-

sulfid, Chlornatrium, Silber, Nickel und einem nicht undurchlässige Elektrodenschicht 13 in die Schicht

fluoreszierenden Bindemittel enthält. Im selben Sinne 14 übertragen. Die Schicht 13 weist eine geringe

wirkt sich die Verwendung einer photoleitenden io Wärmeleitfähigkeit quer zu dieser Transportrichtung

Schicht aus, die Kadmiumsulfid enthält. auf, so daß das Temperaturgefälle des Wärmemusters

Die Auflösung und Bildschärfe wird günstig be- möglichst wenig beeinflußt wird. Das Wärmemuster

einflußt, wenn die Elektrodenschichten aus einem moduliert die Intensität der Fluoreszenz der ange-

Träger mit einem im Vakuum aufgedampften Metall regten Schicht 14 in der Weise, daß die Intensität

bestehen. Besonders vorteilhaft ist hierbei Gold. 15 der ausgesendeten Strahlen 16 um so mehr vermin-

Durch eine solche Ausbildung der Elektrodenschich- dert wird, je höher die Temperatur in dem zugeord-

ten wird auch eine minimale Wärmekapazität er- neten Bereich des Wärmemusters ist. Das aus den

reicht. Strahlen 16 bestehende Bild ist deshalb ein Negativ

Eine vorteilhafte Ausbildung der transparenten, des aus den die Schicht 12 beaufschlagenden Strah-

der einfallenden Strahlung zugekehrten Elektroden- 20 len 17 bestehenden Musters.

schicht ist eine mit Zinnoxyd beschichtete Glas- Es kann jedoch auch ein zu Fluoreszenz anregschicht. - barer Leuchtstoff verwendet werden, bei dem die Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines auf Intensität der ausgesendeten Strahlen mit steigender Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im der Temperatur zunimmt. In diesem Falle erhält einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt in sehe- 25 man eine positive Wiedergabe des aus den Strahlen matischer Darstellung eine Ausführungsform des er- 17 bestehenden Musters. Im Ausführungsbeispiel ist findungsgemäßen Festkörperbildwandlers bzw. -bild- eine mit Zinnoxyd beschichtete Glasscheibe, welche Verstärkers. zusammen die Elektrodenschicht 11 bilden, mit einer Wie die Figur zeigt, sind folgende Schichten zu etwa 0,25 mm dicken, photoleitenden Schicht 12 aus einem Stapel übereinandergelegt: 3° Kadmiumsulfid in Epoxydharz überzogen. Dieser T-I 1 j ι.· L ·*·< Überzug 12 wiederum ist auf der der Glasscheibe eme transparente Elektrodenschicht 11, abgekehrten Seite mit einer dünnen Schicht aus einer eine photoleitende dünne Schicht 12, elektrisch leitenden Silberpaste beschichtet. Letztere eme lichtundurchlassige, dünne zweite Elektro- _{bUdet die zwdte He}ktrodenscfaicht 13. Die Leuchtdenschichtl3, die aus einem·Stoff mit hoher _{35 stoffschicht 14 besteht aus etwa 49}o_/o zinksulfid, thermischer und elektrischer Leitfähigkeit be- _{49o/o Kadmiumsulfid; 2}«/» Chlornatrium, 400 pro stent, und ^ _{000 000 Teü süber und 2} _γ _{000 000 Tdlen} eine aus zu temperaturabhängige!· Fluoreszenz _{Nickd in einem nicht fluoresz}£_reilden Bindemittel.

fÄTJ^{11 Leuchtstoff bestehende dunne} Die so zusammengesetzte Schicht 14 ist auf die freie

_{4o Sdte der Schicht 13} aufgebracht. Die Leuchtstoff-

Die letztgenannte Schicht 14 kann, was nicht dar- schicht 14 dieses Paketes wird mit ultraviolettem

gestellt ist, auf ihrer Außenseite mit einer transparen- Licht der äußeren Quelle 18 belichtet, das diese

ten Schutzschicht abgedeckt sein. Für eine optimale Schicht zu einer gleichmäßigen Fluoreszenz anregt.

Wirkung ist es erforderlich, die thermische Kapazität Die Intensität des ausgestrahlten Lichtes wird nur

der Schichten 11 bis 14 so klein zu machen, als dies 45 wenig vermindert, wenn man an die beiden Elektro-

mit der optimalen Wirksamkeit jeder einzelnen denschichten 11 und 13 eine Spannung von 160 Volt

Schicht noch verträglich ist. anlegt. Die Verminderung ist durch den geringen

Wenn der Verstärker oder Wandler in Betrieb ist, Strom bedingt, der durch die photoleitende Schicht

sind die Elektroden 11 und 13 an eine Spannungs- 12 fließt, auch wenn diese nicht von den Strahlen 17

quelle 15 angeschlossen. Außerdem ist die Leucht- 50 beaufschlagt wird. Es handelt sich hierbei um den

stoffschicht 14 mittels einer äußeren Quelle 18 akti- sogenannten »Dunkel-Strom«,

nischer Strahlung zur Fluoreszenz angeregt. Werden Bei einem Versuch wurde ein aus weißem Licht

nun elektromagnetische Strahlen 17 durch die trans- mit einer Intensität von 5 einmal bestehendes Bild

parente Elektrode 11 hindurch auf die photoleitende auf die Bildebene der photoleitenden Schicht 12

Schicht 12 geworfen, so vermindert sich der elek- 55 durch die Elektrodenschicht 11 hindurch geworfen,

irische Widerstand der Schicht 12 in denjenigen Be- Die Fluoreszenz der Leuchtstoffschicht 14 wird in

reichen, die von den Strahlen 17 beaufschlagt sind, diesem Falle in denjenigen Bereichen vermindert, die

und zwar proportional der Intensität der Strahlen. den beleuchteten Bereichen der Schicht 12 entspre-

Es fließt daher ein Strom durch die beaufschlagten chen. Die Helligkeit des negativen Fluoreszenzbildes

Bereiche der Schicht 12. Dieser bildmäßig verteilte 60 in der Leuchtstoffschicht 14 war wesentlich größer

Strom erzeugt in jedem Bereich eine Wärmeleistung als die Helligkeit des die Schicht 12 beaufschlagen-

gemäß der Gleichung den Lichtes, so daß eine Bildverstärkung vorhanden

M = T2.R ^war·

' Statt der negativen Wiedergabe bei dem vorstehend

worin N die Wärmeleistung, / die Stromstärke und R 65 beschriebenen Ausführungsbeispiel erhält man eine der Widerstand des Strompfads in der Schicht 12 be- positive Wiedergabe, wenn man eine Leuchtstoffdeuten. Entsprechend den Leitfähigkeitsunterschie- schicht verwendet, die die Erregungsenergie speichert den der Schicht 12 entsteht daher in dieser ein und dann in Form sichtbaren Lichtes freigibt, wenn

die Temperatur des als Leuchtstoff beispielsweise verwendeten Phosphors erhöht wird.

Wie schon erwähnt, ist es wichtig, daß die den Verstärker bildenden Schichten 11 bis 14 eine möglichst geringe Wärmekapazität aufweisen. Eine transparente Elektrodenschicht mit geringer thermischer Kapazität erhält man beispielsweise dadurch, daß man auf einem transparenten Träger, der eine geringe thermische Kapazität besitzt, beispielsweise einem dünnen Film aus Polyäthylenterephthalat, eine dünne transparente Schicht aus einem aufgedampften Metall vorsieht. Die photoleitende Schicht kann aus einer dünnen Schicht eines photoleitenden Stoffes wie Kadmiumsulfid, Zinksulfid, Selen, Bleisulfid, Antimonsulfid, Bleiselenit, Arsenselenit u. a. bestehen. Bei geeigneter Wahl des photoleitenden Stoffes ist der Verstärker oder Wandler auch für andere elektromagnetische Strahlen als sichtbares Licht, beispielsweise langwellige Gammastrahlen, ultraviolette Strahlen und kurzwellige infrarote sft Strahlen, verwendbar. Wärmeempfindlicher Leuchtstoff, der sich für die Schicht 14 eignet, ist handelsüblich. Geeigneter Leuchtstoff kann aber auch durch an sich bekannte Behandlungsverfahren hergestellt werden. Durch eine entsprechende Wahl des verwendeten Leuchtstoffes kann die Farbe des verstärkten Bildes, seine Helligkeit und die zur Erzeugung des Bildes notwendige Energie den Erfordernissen angepaßt werden.

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Claims

Patentansprüche:

1. Festkörperbildwandler bzw. -bildverstärker mit einer über eine der einfallenden Strahlung zugewandte transparente Elektrodenschicht und eine zweite Elektrodenschicht mit einer elektrischen Stromquelle verbundenen photoleitenden dünnen Schicht, in der die Intensitätsverteilung der einfallenden Strahlung eine entsprechende Verteilung der elektrischen Leitfähigkeit, diese eine entsprechende Verteilung der elektrischen Stromdichte und diese wiederum eine entsprechende Temperaturverteilung bewirkt, sowie mit einer in wärmeleitender Verbindung mit der photoleitenden dünnen Schicht stehenden, weiteren dünnen Schicht, die ein der Temperaturverteilung der photoleitenden Schicht entsprechendes sichtbares bzw. verstärktes Bild erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß die der einfallenden Strahlung abgewandte zweite Elektrodenschicht aus einer an der photoleitenden Schicht (12) unmittelbar anliegenden dünnen Schicht (13) aus einem Stoff mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit besteht und daß an dieser außerhalb des elektrischen Stromkreises unmittelbar anliegend eine dünne Schicht (14) aus einem Stoff mit temperaturabhängiger Fluoreszenz zur Erzeugung des sichtbaren bzw. verstärkten Bildes vorgesehen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Elektrodenschicht (13) undurchsichtig ist und daß die außerhalb des elektrischen Stromkreises liegende, von einer äußeren Hilfsstrahlenquelle (18) angeregte Schicht (14) einen Leuchtstoff enthält, dessen Fluoreszenz unter der Einwirkung von Wärme auslöschbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb des elektrischen Stromkreises liegende Schicht (14) eine Mischung von Zinksulfid, Kadmiumsulfid, Chlornatrium, Silber, Nickel und einem nicht fluoreszierenden Bindemittel enthält.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht (12) Kadmiumsulfid enthält.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschichten (11,13) aus einem Träger mit einem im Vakuum aufgedampften Metall bestehen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Gold aufgedampft ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Elektrodenschicht (11) eine mit Zinnoxyd beschichtete Glasschicht aufweist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen