DE1539899B1 - Festkoerperbildwandler bzw bildverstaerker - Google Patents
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft einen Festkörperbildwandler Macht man die zweite Elektrode zwischen der elek-
bzw. -bildverstärker mit einer über eine der einfallen- trolumineszierenden Schicht und der Leuchtstoffden
Strahlung zugewandte transparente Elektroden- schicht transparent und verwendet einen solchen
schicht und einer zweiten, dünnen Elektrodenschicht, Leuchtstoff, so addiert sich die Elektrolumineszenz
die aus einem Stoff mit hoher thermischer und elek- 5 zu der Fluoreszenz und erhöht damit die Leuchttrischer
Leitfähigkeit besteht, mit einer elektrischen dichte. Transparente Elektroden haben jedoch einen
Stromquelle verbundenen photoleitenden dünnen höheren elektrischen Widerstand als Iichtundurch-Schicht,
in der die Intensitätsverteilung der einfallen- lässige, wodurch die Stärke des bildmäßig verteilten
den Strahlung eine entsprechende Verteilung der Stromes und damit der Kontrast des Wärmemusters
elektrischen Leitfähigkeit, diese eine entsprechende io vermindert wird. Diesem Nachteil steht jedoch der
Verteilung der elektrischen Stromdichte und diese Vorteil gegenüber, daß bei einem Leuchtstoff, dessen
wiederum eine entsprechende Temperaturverteilung Fluoreszenz unter der Einwirkung von Wärme angebewirkt,
sowie mit einer außerhalb des elektrischen regt wird, eine positive Widergabe des empfangenen
Stromkreises an der zweiten, dünnen Elektroden- Bildes möglich ist.
Schicht unmittelbar anliegenden dünnen Schicht aus 15 Besonders gute Ergebnisse lassen sich mit einer
einem Stoff mit temperaturabhängiger Fluoreszenz zur elektrolumineszierenden Schicht erreichen, die mit
Erzeugung des sichtbaren bzw. verstärkten Bildes. Mangan dotiertes Zinksulfid enthält.
Ein solcher Wandler oder Verstärker gemäß der Vorteilhaft im Hinblick auf die Bildqualität ist es,
HauptpatentanmelcTurtg besitzt zwar eine Empfind- für die außerhalb des elektrischen Stromkreises lielichkeit
und einen Wirkungsgrad, die für viele An- 20 gende Schicht eine Mischung von Zinksulfid, Cadwendungen
ausreichend sind. In manchen Fällen ist miumsulfid, Chlornatrium, Silber, Nickel und einem
jedoch eine höhere Empfindlichkeit und ein besserer nichtfluoreszierenden Bindemittel zu verwenden. Für
Wirkungsgrad wünschenswert. die photoleitende Schicht wird vorzugsweise Cad-
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, miumsulfid vorgesehen.
einen Festkörperbildwandler bzw. -bildverstärker ge- 25 Elektrodenschichten mit möglichst geringer Wär-
mäß dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, mekapazität sind solche, die aus einem Träger mit
daß eine höhere Empfindlichkeit und ein besserer einem im Vakuum aufgedampfften Metall bestehen.
Wirkungsgrad erreicht werden können. Diese Auf- . Besonders vorteilhaft ist aufgedampftes Gold. Als
gäbe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwi- . transparente Elektrodenschicht wird mit Vorteile
sehen der photoleitenden dünnen Schicht und der 3° eine mit Zinnoxyd beschichtete Glasschicht ver-
zweiten dünnen Elektrodenschicht eine unmittelbar wendet.
anliegende, elektrolumineszierende dünne Schicht an- Im folgenden ist die Erfindung an Hand eines auf
geordnet ist. auf der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels
Durch diese elektrolumineszierende dünne Schicht im einzelnen erläutert. Die einzige Figur zeigt in
wird eine Rückkopplung erzeugt, die den Verstär- 35 schematischer Darstellung eine Ausführungsform des
kungsfaktor wesentlich erhöht. Das durch den bild- erfindungsgemäßen Festkörperbildwandlers bzw.
mäßig verteilten Strom erzeugte Elektrolumineszenz- -bildverstärkers.
bild in dieser Schicht verstärkt nämlich die Leit- Wie die Figur zeigt, sind eine dünne transparente
fähigkeit der belichteten Bereiche der photoleiten- Elektrodenschicht 11, eine photoleitende Schicht 12,
den Schicht, was wiederum zu höheren Werten des 40 eine elektrolumineszierende Schicht 13, eine zweite
bildmäßig verteilten elektrischen Stromes führt, der dünne Elektrodenschicht 14 und eine Leuchtstoffdie
Elektrolumineszenz erzeugt. Die Folge dieser op- schicht 15 zu einem Stapel aufeinandergelegt. Die
tischen Rückkopplung ist, daß schon einfallende Leuchtstoffschicht 15 kann, was nicht dargestellt ist,
Strahlen mit geringer Intensität einen relativ großen mit einer transparenten Schutzschicht auf ihrer
Strom zwischen den beiden Elektrodenschichten und 45 Außenseite abgedeckt sein. Die Elektrodenschicht 14
damit ein verhältnismäßig kontrastreiches Wärme- ist lichtundurchlässig und weist eine große Leitfähigmuster
zu erzeugen vermögen, durch das die Inten- keit für Wärme und elektrischen Strom auf. Für eine
sität und der Kontrast des Bildmusters in der außer- optimale Wirkung ist es erforderlich, die thermische
halb des Stromkreises liegenden Leuchtstoffschicht Kapazität der Schichten 11 bis 15 so klein zu machen,
bestimmt ist. . , '■■''".'■-" 50 als dies mit der optimalen Wirksamkeit jeder einzel-
Die Verschlechterung der Bildauflösung durch die nen Schicht noch verträglich ist.
auf die photoleitende Schicht zurückgeworfene Strah- Beim Betrieb dieses Wandlers oder Verstärkers
lung und die durch die elektrolumineszierende Schicht liegt zwischen den Elektrodenschichten 11 und 14
bedingte Vergrößerung der Wärmestreuung ist sehr eine Wechselspannung an. Ferner wird die Leuchtgering,
so daß dieser Nachteil bei weitem von den er- 55 Stoffschicht 15 mittels einer äußeren Strahlungsquelle
zielten Vorteilen überwogen wird. 19 zu Fluoreszenz angeregt. Fallen elektromagne-
Der Kontrast des erzeugten Bildes kann dadurch tische Strahlen auf die photoleitende Schicht 12, so
noch vergrößert werden, daß man die zweite Elek- verändert sich deren elektrischer Widerstand in den
trodenschicht undurchsichtig ausbildet und daß man belichteten Bereichen. Die Folge ist ein bildmäßig
für die außerhalb des elektrischen Stromkreises lie- 60 verteilter Strom, der in jedem Bereich eine Wärme-
gende, von einer äußeren HilfsStrahlenquelle ange- leistung gemäß der Gleichung
regte Schicht einen Leuchtstoff wählt, dessen Fluores- N = P-R
zenz unter der Einwirkung von Wärme auslöschbar
ist. Ein solcher Leuchtstoff ergibt in der Regel einen erzeugt, worin N die Wärmeleistung, / die Strombesseren Kontrast als ein Leuchtstoff, dessen Fluores- 65 stärke und R der Widerstand des Strompfads in der
zenz mit zunehmender Temperatur vergrößert wird. Schicht 12 ist. Das in der photoleitenden Schicht er-Selbstverständlich
kann aber ein Leuchtstoff der zeugte Wärmemuster wird dann durch die dünne, letztgenannten Art ebenfalls verwendet werden. lichtundurchlässige Elektrodenschicht 14 hindurch in
die Leuchtstoffschicht 15 übertragen. Die Elektrodenschicht 14 weist eine geringe Wärmeleitfähigkeit quer
zu dieser Transportrichtung auf. Je nachdem, welche Art der Leuchtstoff der Leuchtstoffschicht 15 ist,
wird dessen Fluoreszenz durch die übertragene Wärme vermindert oder angeregt. Hiervon hängt es
auch ab, ob eine negative oder positive verstärkte Wiedergabe des Intensitätsmusters der einfallenden
Strahlen erzeugt wird. Leuchtstoff, dessen Fluoreszenz durch Einwirkung von Wärme vermindert wird,
ergibt eine negative Wiedergabe, Leuchtstoff, dessen Fluoreszenz durch Wärme angeregt wird, eine positive
Wiedergabe des Originalmusters. Im letztgenannten Falle wird die Strahlungsquelle 19 nicht benötigt.
Die elektrolumineszierende Schicht 13 wird infolge des sie durchfließenden bildmäßig verteilten Stromes
angeregt und erzeugt ein dem Strommuster entsprechendes Lichtmuster, dessen Strahlung diejenigen Bereiche
der photoleitenden Schicht 12 beaufschlagt, deren Widerstand schon durch die von außen her
einfallenden Strahlen 17 verringert ist. Dadurch wird der Widerstand dieser Bereiche noch weiter vermindert,
was eine höhere Stromstärke des bildmäßig verteilten Stromes zur Folge hat. Es ist also eine Rückkopplung
vorhanden, die den Verstärkungsfaktor wesentlich erhöht.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird für die photoleitende Schicht mit Kupfer dotiertes Cadmiumsulfid
in Epoxydharz verwendet. Diese Schicht ist mit einer Dicke von etwa 0,2 mm auf eine Elektrode
aufgebracht, die Streifen aus Zinnoxyd mit einer Dicke von etwa 0,025 mm und einer Breite von
0,25 mm sowie einem Abstand von Mitte zu Mitte von etwa 0,8 mm auf einer Glasschicht aufweist. Die
Cadmiumsulfidschicht ist hierbei mit einer 0,025 mm dicken Schicht aus einem elektrolumineszierenden
Stoff, wie z. B. mit Mangan dotiertes Zinksulfid in einem Alkydharz, beschichtet. Die elektrolumineszierende
Schicht wiederum ist mit einer dünnen Schicht aus einer Silberpaste überzogen. Die oberste Schicht
ist die thermoempfindliche Leuchtstoffschicht, die aus etwa 49% Zinksulfid, 49°/o Cadmiumsulfid, 2%
Chlornatrium, 400 pro 1000 000 Teile Silber und 2 pro 1000 000 Teile Nickel in einem nichtfluoreszierenden
Bindemittel besteht. Diese Schicht ist auf die Silberpastenschicht aufgebracht.
Bestrahlt man die Leuchtstoffschicht dieses Stapels mit ultraviolettem Licht, so erhält man ein gleichmäßiges
Fluoreszieren, dessen Intensität nur wenig verringert wird, wenn man eine Wechselspannung von
150VoIt mit einer Frequenz zwischen 50Hz und 1OkHz an die Silberpastenelektrode und die Zinnoxyd-Glaselektrode
anlegt. Die Intensitätsverringerung ist durch den geringen sogenannten »Dunkel-Strom«
der photoleitenden Schicht bedingt.
Bei einem Versuch wurde ein aus weißem Licht bestehendes Bild auf die photoleitende Schicht 12
durch die transparente Elektrode hindurch geworfen. In der Leuchtstoff schicht entstand dadurch ein negatives
Bild, da die Fluoreszenz der Leuchtstoffschicht in denjenigen Bereichen, die dem belichteten Bereich
der photoleitenden Schicht entsprechen, vermindert wird. Die Helligkeit des negativen Fluoreszenzbildes
in der Leuchtstoffschicht war wesentlich größer als die Helligkeit des die photoleitende Schicht beaufschlagenden
Lichtes, so daß eine Bildverstärkung vorhanden war.
Wie schon erwähnt, ist es wichtig, daß die den Verstärker oder Wandler bildenden Schichten 11 bis
bis 15 eine möglichst geringe Wärmekapazität aufweisen. Eine transparente Elektrode mit geringer
thermischer Kapazität erhält man beispielsweise dadurch, daß man auf einen transparenten Träger, der
eine geringe thermische Kapazität besitzt, beispielsweise einen dünnen Film aus Polyäthylenterephthalat,
eine dünne transparente Schicht aus einem Metall aufdampft. Die photoleitende Schicht kann aus einer
dünnen Schicht eines photoleitenden Stoffes wie Cadmiumsulfid, Zinnsulfid, Selen, Bleisulfid, Antimonsulfid,
Bleiselenit, Arsenselenit u. a. bestehen. Bei geeigneter Wahl des photoleitenden Stoffes ist die Vorrichtung
auch für andere elektromagnetische Strahlen als sichtbares Licht, beispielsweise langwellige Gammastrahlen,
ultraviolette Strahlen und kurzwellig infrarote Strahlen, verwendbar.
Bei entsprechender Wahl der Stoffe für die photoleitende Schicht und die das verstärkte Bild erzeugende
Leuchtstoffschicht kann also nicht nur ein aus sichtbarem Licht bestehendes Bild in ein ebenfalls
aus sichtbarem Licht bestehendes, verstärktes Bild umgewandelt werden, sondern es ist auch möglich,
infrarote Strahlen, ultraviolette Strahlen usw. in sichtbare Strahlen und umgekehrt umzuwandeln.
Leuchtstoff, dessen Fluoreszenz temperaturunabhängig ist und der sich zur Bildung der Schicht 15
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.
Claims (8)
1. Festkörperbildwandler bzw. -bildverstärker mit einer über eine der einfallenden Strahlung zugewandte
transparente Elektrodenschicht und eine zweite, dünne. Elektrodenschicht, die aus einem
Stoff mit hoher thermischer und elektrischer Leitfähigkeit besteht, 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
außerhalb des elektrischen Stromkreises an der zweiten, dünnen Elektrodenschicht unmittelbar
anliegenden dünnen Schicht aus einem Stoff mit temperaturabhängiger Fluoreszenz zur Erzeugung
des sichtbaren bzw. verstärkten Bildes, nach Patentanmeldung P 1539898.8-33, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen der photoleitenden dünnen Schicht (12) und der zweiten
dünnen Elektrodenschicht (14) eine unmittelbar anliegende, elektrolumineszierende dünne Schicht
(13) angeordnet 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 enthalt, dessen Fluoreszenz unter der Einwirkung von Wärme auslöschbar
ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektrolumineszierende
Schicht (13) mit Mangan dotiertes Zinksulfid enthält.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die außerhalb
des elektrischen Stromkreises liegende Schicht (14) eine Mischung von Zinksulfid, Cadmiumsulfid,
Chlornatrium, Silber, Nickel und einem nichtfluoreszierenden Bindemittel enthält.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende
Schicht (12) Cadiumsulfid enthält.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschichten
(11,13) aus einem Träger mit einem im Vakuum aufgedampften Metall bestehen.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Gold aufgedampft ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente
Elektrodenschicht (11) eine mit Zinnoxyd beschichtete Glasschicht aufweist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US3479515A (en) | 1969-11-18 |
| GB1089315A (en) | 1967-11-01 |
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