DE1764218B2 - Leuchtschirm fuer kathodenstrahlroehren - Google Patents

Description

Die erwähnten bekannten Leuchtstoffe erfüllen die Anforderungen für die Erzeugung der richtigen von farbigen Gegenständen herrührenden Information nicht. Deshalb benutzte man einen anderen Leuchtstoß, nämlich grün aufleuchtendes 2'inkoxyd, obgleich seine Abklingdauer eigentlich zu lang ist, nämlich etwa 10~⁶s. Die Spektralenergieverteilung dieses Stoffs erstreckt sich bis in den blauen und den roten Teil des Spektrums, obgleich in den äußersten blauen und roten Teilen die emittierte Energie viel geringer ist als im mittleren Teil.

Bei den immer höher gestellten Anforderungen für eine getreue Wiedergabe farbiger Gegenstände, insbesondere Farbfilme und Farbdiapositive, ist das Zinkoxyd nicht zufriedenstellend, u. a. deshalb nicht, weil die Intensität des emittierten Lumines2:enzlichtes im roten Teil des Spektrums zu gering ist. An der roten Seite des Spektrums macht dies sich sehr stark bemerkbar, weil auch die Empfindlichkeit der üblicherweise benutzten Photozellen für rote Strahlung erheblich geringer ist als für blaue Strahlung.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Leuchtschirm für eine Kathodenstrahlröhre, insbesondere zur Verwendung in Lichtpunktabtastgeräten zu schaffen, der eine Emission mit breitem Spektrum und eine kurze Abklingdauer aufweist.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Leuchtschirm mit dreiwertigem Zer aktiviertes Yttriumaluminat der Formel

(Y, Ce)₃Al₅O₁₂
enthält.

Ein Stoft dieser Formel hat Granatstruktur und ist als solcher bekannt [J. of Appl. Phys., 37 (1966) 2, 739—41].

Es wurde nun gefunden, daß dieser Stoff bei Anregung mit Elektronen ein breiies Emissionsspektrum aufweist, das sich zwischen etwa 470 und 720 nm erstreckt, mit einem Höchstwert bei etwa f>50 nm und außerdem eine sehr kurze Abklingdauer hat. Auf der langwelligen Seite des Spektrums erstreckt sich die Emission des Granats somit erheblich weiter als die Emission des bisher benutzten Zinkoxyds. Infolgedessen können auch rote Farben naturgetreu übertragen werden.

Die Abklingdauer eines die vorstehende Formel erfüllenden Granats ist kürzer als 10~⁷ s. Der Umwandlungswirkungsgrad der Energie der auffallenden Elektronen in Licht ist außerdem sehr gut und auf jeden Fall gleich dem des in der Praxis bisher benutzten Zinkoxyds.

Vorzugsweise erfüllt dieses Yttriumaluminat die Formel

Y^_xCe_xAl₅O₁₈,

wobei 0,01 < x < 0,20 ist.

Wenn χ größer als 0,20 gewählt wird, tritt Konzentrationslöschung auf; wenn .y kleiner als 0,0,1 gewählt wird, fällt der Wirkungsgrad im sichtbaren Teil des Emissionsspektrums für praktische Zwecke zu stark ab.

Im allgemeinen ist man bestrebt, die Emission des Leuchtschirmes im blauen Teil des Spektrums dadurch zu steigern, daß in den Schirm auch ein anderer Leuchtstoff aufgenommen wird, dessen Emission im blauen Teil des Spektrums liegt. Ein solcher Stoff kann z. B. dem Granat beigemischt werden, er kann jedoch auch in einer gesonderten Schicht auf dem

ίο Schirm angebracht werden. Selbstverständlich muß ein derartiger Stoff auch eine kleine Abklingdauer von weniger als 1O^-7 s aufweisen. Als diesen zweiten Stoff kann man z. B. das vorstehend erwähnte, bekannte Gehlenit verwenden. Diese Kombination ermöglicht eine einwandfreie Wiedergabe der Information farbiger Gegenstände.

Die Herstellung des Granats bietet keine besonderen Schwierigkeiten, wie nachstehend erläutert wird. Auch die Anbringung im Schirm der Kathodenstrahlröhre kann auf die übliche Weise stattfinden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Sie zeigt eine graphische Darstellung der spektralen Energieverteilung eines gemäß dem nachstehenden Beispiel hergestellten Leuchtstoffes.

Beispiel

Es wird ein Gemisch aus 16,85 g Y₂O₃, 20,00 g

AIjO₃ η · H₂O mit einem Aluminiumgehalt von 33"j Gew.".ο und 0,49 g Ce₂O₃ hergestellt. Dieses Gemisch wird während 2 Stunden bei einer Temperatur zwischen 1250° C und 1350" C in Luft erhitzt. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird gemahlen und homogenisiert und anschließend 2 Stunden an der Luft bei einer Temperatur zwischen 1400⁰C und 1600⁰C erhitzt. Die Erhitzung kann statt in Luft auch in Sauerstoff oder Stickstoff oder in einer 5 Volumprozent Wasserstoff enthaltenden Stickstoffatmo-Sphäre erfolgen. Nach der zweiten Erhitzung und gegebenenfalls nach Homogenisieren und Sieben ist der Leuchtstoff verwendungsfähig. Er kann auf die übliche Weise, z. B. mit Hilfe eines Bindemittels, im Schirm einer Kathodenstrahlröhre angebracht werden.

Die Figur zeigt eine graphische Darstellung, in der als Abszisse die Wellenlänge in nm und als Ordinate in beliebigen Einheiten die Intensität der Lumineszenzstrahlung aufgetragen sind. Die Kurve 1 stellt das Emissionsspektrum des gemäß dem vorstehenden Beispiel hergestellten Stoffs dar. Der Höchstwert dieser Emission ist auf 100 angesetzt. Zum Vergleich ist durch die Kurve 2 das Emissionsspektrum des bisher benutzten Zinkoxydes dargestellt.

Bei Kathodenstrahlanregung des gemäß dem vorstehenden Beispiel hergestellten Stoffs wurde bei einer Anregungsspannung von 20 kV ein Wirkungsgrad von 3,6 ⁰Zo im sichtbaren Teil des Spektrums gefunden. Die Abklingdauer war kleiner als 10~⁷ s.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

punkt wiedergegebene Information mit der der vor diesem Zeitpunkt abgetasteten Teile herrührenden

1. Leuchtschirm für Kathodenstrahlröhren, Information vermischt werden.

dadurch gekennzeichnet, daß er mit Unter der Abklingdauer des Leuchtstoffes ist hier

dreiwertigem Zer aktiviertes Yttriumaluminat der 5 die Zeit zu verstehen, in der die Intensität des Lichts

Formel nach der Einstellung des Elektronenbeschusses auf—

(Y, CeY₁ALO₁, ⁵ «

enthält. ^des Höchstwertes der vorher erzeugten Intensität ab-

2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch nimmt.

gekennzeichnet, daß das mit dreiwertigem Zer io Bewegt sich der Elektronenstrahl schnell, z. B. mit aktivierte Yttriumaluminat die Formel ^{der für} Fernsehübertragungssysteme genormten Geschwindigkeit, so muß die gemäß den vorstehenden Y Ce AI O Regeln berechnete Abküngdauer kleiner als nahezu

^a~^{x x 5 ia} 10~⁷s sein,

erfüllt, wobei 0,01 < χ < 0,20. *5 ^{Für ώε} Schwarz-Weiß-Wiedergabe der von nicht-

3. Leuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2, da- farbigen Gegenständen, z. B. Filmen oder Diapositidurch gekennzeichnet, daß er außer dem mit drei- ^v«n, herrührenden Information sind mehrere Stoffe wertigem Zer aktivierten Yttriumaluminat einen bekannt, welche die erwähnte Bedingung erfüllen. Leuchtstoff mit einer Abklingdauer von weniger Einer der häufig verwendeten Stoffe ist mit dreiwertials 10-' s und einer Emission im blauen Teil des ao gem Zer aktiviertes Kalziumaluminiumsilikat (Gehle-Spektrums enthält. mt)· Ein anderer brauchbarer Stoff ist mit dreiwer-

4. Leuchtschirm nach Anspruch 3, dadurch tigern Zer aktiviertes Magnesiumkalziumnlikat. Der gekennzeichnet, daß der Stoff mit einer Emission erstere Stoff hat eine Emission, die im wesentlichen im blauen Teil des Spektrums Gehlenit ist. im blauen Teil des Spektrums liegt, mit einem Höchst-

I₅ wert zwischen 400 und 420 nm; der letztere Stoff hat eine Emission im ultravioletten Teil des Spektrums mit einem Höchstwert bei etwa 380 nm. Die Abklingdauer beider Stoffe ist kürzer als 10~⁷ s.

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtschirm Zur Verwendung bei Kathodenstrahlröhren für

für Kathodenstrahlröhren, insbesondere für Licht- 30 Lichtpunktabtastgeräte zur Übertragung der von farpunktabtastgeräte, z. B. für Lichtpunktabtastung von bigen Gegenständen, z. B. Farbfilmen oder Farbdia-Filmen oder Diapositiven. positiven, herrührenden Information sind die eiwähn-

Für die Wiedergabe von Filmen oder Diapositiven ten Stoffe weniger geeignet. Für diese Anwendung mit Hilfe von Fernsehsystemen ist es üblich, die Filme muß man nämlich im Schirm der Kathodenstrahl- oder Diapositive mit einem Lichtbündel abzutasten, 35 röhre einen Leuchtstoff verwenden, dessen Emission das von einem sich schnell bewegenden Lichtpunkt sich vorzugsweise über den ganzen sichtbaren Teil auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre herrührt. des Spektrums oder wenigstens über einen großen Das Licht des sich bewegenden Punktes wird dabei Teil desselben erstreckt. Dies hängt mit der Weise auf das Diapositiv oder den Film geworfen und das zusammen, in der die Information der farbigen Gedurchtretende Licht wird auf einer Photozelle auf- 40 genstände erhalten und übertragen wird. Diese läßt gefangen, in der die Energie des hindurchgelassenen sich wie folgt kurz zusammenfassen.
Lichtteils in ein elektrisches Signal umgewandelt Der Gegenstand wird mit dem von der Kathoden-

wird. strahlröhre herrührenden Licht abgetastet. Die vom

Dieses elektrisches Signal wird dann auf eine üb- Gegenstand durchgelassene oder reflektierte Strahliche Weise von einem Fernmeldesystem, z. B. einem 45 lung wird mit Hilfe dichroitischer Spiegel und/oder Fernsehsender, übertragen. Filter in einen roten, einen grünen und einen blauen

Außer für diese Übertragung der von Filmen oder Teil zerlegt. Jeder dieser Teile wird auf einer eigenen Diapositiven herrührenden Information wurde ein Photozellc aufgefangen. Die durch diese Photozellen ähnliches System auch für die Übertragung von In- erzeugten elektrischen Signale werden in der üblichen formation benutzt, die von durchsichtigen Gegen- 50 Weise kombiniert und übertragen. Natürlich ist es ständen, die sich z. B. unter einem Mikroskop be- hierbei notwendig, daß der Leuchtstoff in der Kathofinden, oder von undurchsichtigen Gegenständen, denstrahlröhre, mit der der sich bewegende Lichtz. B. Wertpapieren, wie Schecks, oder anderen be- punkt erzeugt wird, Strahlung im ganzen sichtbaren druckten oder geschriebenen Urkunden, herrührt. Bei Teil des Spektrums emittiert, denn die Intensität des undurchsichtigen Gegenständen werden die von ihnen 55 von einem farbigen Gegenstand durchgelassenen oder reflektierten Strahlen auf einer Photozelle aufge- reflektierten Lichtes hängt auch von der Wellenlänge fangen. der Strahlung ab, mit der er abgetastet wird.

Zur richtigen Wiedergabe der vom abgetasteten Vorstehendes gilt nicht nur für diejenigen ÜberGegenstand herrührenden Information ist es notwen- tragungssysteme, bei denen auf der Wiedergabeseite dig, daß die Abklingdauer des im Schirm der Katho- 60 ein farbiges Bild zusammengesetzt wird, z. B. ein denstrahlröhre vorhandenen Leuchtstoffs kürzer als Farbfernsehsystem, sondern auch für die Systeme, die Zeit ist, in der sich der den Lichtpunkt erzeugende bei denen ein farbiger Gegenstand nur in Schwarz-Elektronenstrahl auf dem Schirm um einen vollen Weiß wiedergegeben wird. Für die richtige Gradation Durchmesser verschiebt, denn zu jedem Zeitpunkt in Schwarz-Weiß, die der der farbigen Gegenstände muß das von dem Teil des Schirmes, der unmittelbar 65 entsprechen muß, ist es gleichfalls wichtig, daß der vor diesen Zeitpunkt angeregt wurde, herrührende Leuchtstoff in der Kathodenstrahlröhre des Licht-Licht völlig oder nahezu völlig erloschen sein. Wenn punktabtasters sich über einen großen Teil des Spek-Hips nicht der Fall wäre, würde die zu diesem Zeit- trums erstreckt.