DE1539899C - Festkörperbildwandler bzw. -bildverstärker - Google Patents

Description

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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 lichtundurch-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 dem Vorteilhaft im Hinblick auf die Bildqualität ist es, Hauptpatent besitzt zwar eine Empfindlichkeit und für die außerhalb des elektrischen Stromkreises lieeinen Wirkungsgrad, die für viele Anwendungen aus- so gende Schicht eine Mischung von Zinksulfid, Cadreichend sind. In manchen Fällen ist jedoch eine miumsulfid, Chlornatrium, Silber, Nickel und einem höhere Empfindlichkeit und ein besserer Wirkungs- nichtfluoreszierenden Bindemittel zu verwenden. Für grad 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 30 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- -bildverstärker.

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- ^ _ μ . ^
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, lclztgmiiinntcii 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% 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

ίο 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)

Patentansprüche:

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 Patent 1539 898, 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 enthält, 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