DE1764940A1 - Energy responsive luminescent device - Google Patents
Energy responsive luminescent deviceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine auf Energie ansprechende Lumineszenzvorrichtung, bei der ein elektrolumineszierendes Element durch ein elektrisches Wechselfeld zum Lumineszieren gebracht und gleichzeitig durch eine Gleichspannung gesteuert ist, deren Amplitude von Impedanzschwankungen eines energieempfindlionen Elementes in Abhängigkeit von einer Einfallsenergie abhängt, wodurch der Elektrolumineszenzausgang des Elementes in Abhängigkeit von der Einfallsenergie steuerbar ist.The invention relates to an energy-responsive luminescent device in which an electroluminescent Element made to luminesce by an alternating electric field and controlled by a direct voltage at the same time is the amplitude of impedance fluctuations of an energy sensitive Element depends on an incident energy, whereby the electroluminescence output of the Element controllable depending on the incident energy is.
Die Erfindung betrifft insbesondere eine Bildplatte zum Sichtbarmachen und Verstärken eines aus Licht, Röntgenstrahlen oder Gammastrahlen bestehenden Bildes oder zum Speichern und Wiedergeben eines solchen Bildes unter BenützungMore particularly, the invention relates to an image plate for visualizing and amplifying one of light, x-rays or gamma rays or for storing and reproducing such an image with use
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ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED
des oben beschriebenen Prinzips.of the principle described above.
Bei herkömmlichen, auf Energie ansprechenden Lumineszenzvorrichtungen erfolgt die Steuerung der Lumineszenz grundsätzlich durch Steuern des dem elektrolumineszierenden Element zugeführten Wechselstroms, der seinerseits entsprechend der Wechselstromkomponente der Schwankung in der impedanz eines photoleitfähigen Elementes gesteuert ist. Bei einer solchen Vorrichtung ist jedoch die Empfindlichkeit des photoleitfähigen Elementes unter Wechselstromerregung zu gering, um praktisch auswertbar zu sein. Erfindungsgemäß wird deshalb für die Steuerung eine Gleichspannung der Wechselspannung überlagert, wodurch eine Gleichspannungssteuerung möglich wird. Man erhält so eine erheblich verbesserte, auf Energie ansprechende Lumineszenzvorrichtung, die für Bildumwandlung und -verstärkung zufriedenstellende Kennlinien aufweist und überdies auch die Speicherung eines Bildes ermöglicht.In conventional, energy-responsive luminescent devices the control of the luminescence is basically done by controlling the electroluminescent Element supplied alternating current, which in turn corresponds to the alternating current component of the fluctuation in the impedance of a photoconductive element is controlled. In such a device, however, there is sensitivity of the photoconductive element under AC excitation too low to be practically evaluable. According to the invention Therefore, a DC voltage is superimposed on the AC voltage for the control, whereby a DC voltage control becomes possible. You get a considerably improved, energy responsive luminescent device satisfactory for image conversion and enhancement Has characteristic curves and also enables the storage of an image.
Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigenFurther details, advantages and features of the invention emerge from the following description. In the Drawing illustrates the invention by way of example, namely show
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Fig. 1 schematisch und teilweise im Schnitt eine Ausführungsform der Erfindung mit der zugehörigen elektrischen Schaltung, undFig. 1 shows schematically and partially in section an embodiment of the invention with the associated electrical circuit, and
Fig. 2 eine zur Schaltung der Ausführungsform nach Fig. 1 äquivalente, vereinfachte elektrische Schaltung.FIG. 2 shows a simplified electrical circuit which is equivalent to the circuit of the embodiment according to FIG. 1 Circuit.
Fig. 1 zeigt ein schichtförmiges AC-DG EL Element 100 (dieser Ausdruck wird im nächsten Absatz erläutert werden), das auf der Oberfläche einer ersten, Licht durchlässigen Elektrode 110 angeordnet ist. Auf der von dieser ersten Elektrode 110 abgewandten Seite des AC-DG EL Elementes 100 ist ein ebenfalls schichtförmiges energieempfindliches Element angeordnet, das beispielsweise ein photoleitfähiges Element 200 ist. Der spezifische Widerstand dieses photoleitfähigen Elementes 200 ändert sich in Abhängigkeit von der Erregung durch eine Einfallsenergie. Das photoleitfähige Element 200 steht mit einer zweiten Elektrode 210 in Berührung, die für die Einfallsenergie durchlässig ist. Eine unterteilte oder durchbrochene zusammengesetzte Elektrode 310 besteht aus elektrisch leit-Fig. 1 shows a layered AC-DG EL element 100 (this term is explained in the next paragraph are), which is arranged on the surface of a first, light-permeable electrode 110. On the of this one The side of the AC-DG EL element 100 facing away from the first electrode 110 is also an energy-sensitive one in the form of a layer Element arranged, which is, for example, a photoconductive element 200. The specific resistance this photoconductive element 200 changes depending on the excitation by an incident energy. The photoconductive element 200 is in contact with a second electrode 210 which is responsible for the incident energy is permeable. A subdivided or perforated composite electrode 310 consists of electrically conductive
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fähigen Teilen 301, die mit dielektrischem Material 302 hohen spezifischen Widerstandes beschichtet sind. Die durchbrochene Elektrode 310 ist zwischen der ersten und der zweiten Elektrode angeordnet.capable parts 301 made with dielectric material 302 high resistivity are coated. The pierced electrode 310 is between the first and second Electrode arranged.
Der Ausdruck "AC-DC EL Element" bezeichnet ein elektrolumineszierendes Element, das aus elektrolumineszierendem Material besteht, das in einem dielektrischen Medium dispergiert ist. Dieses ist vom Widerstandstyp oder vom Typ mit häufbarer Polarisierbarkeit. Bei Anlage eines äußeren Polarisierfeldes einer festen Richtung trägt es das innere elektrische Feld und hält die Restkomponente dieses Feldes aufrecht, wenn die äußere Spannung nicht mehr auf es einwirkt. Weiter ist die Wellenform des Lumineszenzausgangs des Elementes aufgrund einer elektrischen Wechselfelderregung durch ein an es angelegtes elektrisches Gleichfeld steuerbar.The term "AC-DC EL element" denotes an electroluminescent one Element consisting of electroluminescent material dispersed in a dielectric medium is. This is of the resistance type or of the heap polarizability type. When applying an external polarizing field in a fixed direction it carries the internal electric field and holds the residual component of this field upright when the external tension no longer acts on it. Next is the waveform of the luminescence output of the element due to an alternating electric field excitation by a constant electric field applied to it controllable.
Auf die Merkmale der Konstruktion und des Herstellungsverfahrens dieser Vorrichtung wird im folgenden noch näher eingegangen werden. Eine Tragplatte 120 besteht aus einem transparenten und hitzefesten Material wie Glas. Auf die Tragplatte 120 ist die erste Elektrode 110 aufgeschichtet,The features of the construction and the manufacturing process of this device will be described in more detail below To be received. A support plate 120 is made of a transparent and heat-resistant material such as glass. On the Support plate 120 is stacked on the first electrode 110,
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die aus einem hitzefesten und lichtdurchlässigen Metalloxyd, beispielsweise aus Zinnoxyd, besteht. Auf diese erste Elektrode 110 aufgebracht und mit ihr verschmolzen ist eine Schicht eines AG-DC EL Materials einer Dicke der Größenordnung von 20 bis 50 Mikron. Das AG-DG EL Material besteht aus einem Pulver eines dielektrischen Materials, das einen elektrischen Widerstand aufweist oder häufbar polarisierbar ist, also beispielsweise aus einem Grlasemaille, der ein einen elektrischen Widerstand aufweisendes, also geringfügig leitfähiges Metalloxyd, wie SnO9 und außerdem Li und/oder Ti enthält. Das dielektrische Material ist mit einem Pulver eines elektrolumineszierenden Fluoreszenzmaterials wie ZnS gemischt. Auf die AC-DC EL Schicht wird eine Zwischenschicht 600 aufgebracht, die ebenfalls eine elektrische Widerstandsschicht ist, also eine geringe Leitfähigkeit aufweist. Die Zwischenschicht 600 besteht beispielsweise aus einer Mischung eines Epoxyharzes mit einem Pulver eines einen elektrischen Widerstand aufweisenden Materials, wie Kohle oder Sn0r>. Sie kann auch aus einer Mischung eines Pulvers einer Fritte mit einem anorganischen Schwarzpigment und einem Pulver eines einen elektrischen Widerstand aufweisenden Materials, wie SnO? bestehen. Die Mischung wird durch Erhitzen zum Abbinden ge-which consists of a heat-resistant and translucent metal oxide, for example tin oxide. Applied to this first electrode 110 and fused to it is a layer of AG-DC EL material with a thickness of the order of 20 to 50 microns. The AG-DG EL material consists of a powder of a dielectric material that has an electrical resistance or is frequently polarizable, for example, of a glass enamel that has an electrical resistance, i.e. a slightly conductive metal oxide, such as SnO 9 and also Li and / or contains Ti. The dielectric material is mixed with a powder of a fluorescent electroluminescent material such as ZnS. An intermediate layer 600, which is also an electrical resistance layer, that is to say has a low conductivity, is applied to the AC-DC EL layer. The intermediate layer 600 consists, for example, of a mixture of an epoxy resin with a powder of an electrically resistive material, such as carbon or Sn0r>. It can also consist of a mixture of a powder of a frit with an inorganic black pigment and a powder of an electrically resistive material, such as SnO ? exist. The mixture is made to set by heating
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bracht, wodurch sie zu einer einen elektrischen Widerstand aufweisenden und nichtdurchlässigen Schicht wird. Soll die Wechselstromimpedanz der entstehenden Schicht verringert werden, so kann der Mischung zweckmäßig ein ferroelektrisches Material, wie BaTiO, zugesetzt werden. Die Zwischenschicht 600 verhindert, daß der Lumineszenzausgang des elektrolumineszierenden Elementes 100 auf das photoleitfähige Element rückgekoppelt wird. Ist eine gewisse Rückkopplung erwünscht, so wird die Zwischenschicht 600 entsprechend halbdurchlässig ausgebildet. Die Zwischenschicht 600 kann auch als zusammengesetzte Schicht ausgebildet sein, wobei zusätzliche Elemente zwischen die nichtdurchlässige Schicht und das AC-DC EL Element 100 eingelegt werden. Die zusätzliche Schicht kann beispielsweise aus einer Mischung eines Frittenpulvers oder Epoxyharzes mit einem Pulver eines ferroelektrischen und lichtreflektierenden Materials (vorzugsweise BaTiO,) oder einem einen elektrischen Widerstand aufweisenden Metalloxyd, wie SnO^4 bestehen. Die Mischung wird dann durch Erhitzen verschmolzen und abgebunden, so daß eine einen elektrischen Widerstand aufweisende reflektierende Schicht entsteht. Die Dicke der einfachen oder zusammengesetzten Zwischenschicht 600 soll bei nichtdurchlässigenbrought about, whereby it becomes an electrically resistive and impermeable layer. If the alternating current impedance of the layer produced is to be reduced, a ferroelectric material, such as BaTiO, can expediently be added to the mixture. The intermediate layer 600 prevents the luminescence output of the electroluminescent element 100 from being fed back to the photoconductive element. If a certain feedback is desired, then the intermediate layer 600 is made correspondingly semi-permeable. The intermediate layer 600 can also be designed as a composite layer, additional elements being inserted between the non-permeable layer and the AC-DC EL element 100. The additional layer can consist, for example, of a mixture of a frit powder or epoxy resin with a powder of a ferroelectric and light-reflecting material (preferably BaTiO) or an electrically resistive metal oxide such as SnO ^ 4 . The mixture is then fused and set by heating to form an electrically resistive reflective layer. The thickness of the single or composite intermediate layer 600 is intended to be non-permeable
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Schichten b bis 10 Mikron und bei reflektierenden Schichten 10 bis 20 Mikron betragen, so daß man über die Stärke der Zwischenschicht 600 einen im Vergleich zum Widerstand des elektrolumineszierenden Elementes 100 genügend kleinen elektrischen Widerstand erhält. Der Zwischenschicht 600 kann für den praktischen Gebrauch auch ein besonders nichtlinearer spezifischer Widerstand erteilt werden, damit Gleichstromzunahmen vermieden werden können. Das kann dadurch erreicht werden, daß man ein nichtlineares Widerstandsmaterial, wie CdS:Gl oder SiQ anstelle des Widerstandsmetalloxyds für die oben beschriebene Zusammensetzung verwendet. In diesem Fall kann mindestens eine der beiden reflektierenden oder nichtdurchlässigen Widerstandsschichten fortgelassen werden. Layers b are up to 10 microns and, in the case of reflective layers, 10 to 20 microns, so that a sufficiently small electrical resistance compared to the resistance of the electroluminescent element 100 is obtained via the thickness of the intermediate layer 600. For practical use, the intermediate layer 600 can also be given a particularly non-linear specific resistance so that increases in direct current can be avoided. This can be achieved by using a non-linear resistor material such as CdS: Gl or SiQ in place of the resistor metal oxide for the composition described above. In this case, at least one of the two reflective or non-permeable resistive layers can be omitted.
Auf der Zwischenschicht 600 oder bei deren Wegfall auf dem AG-DC EL Element 100 ist eine geteilte oder durchbrochene zusammengesetzte Elektrode 310 angeordnet, die aus elektrischen Leitern 301, beispielsweise aus Wolfram oder Kupferdraht eines Durchmessers von 10 bis 30 Mikron besteht, der mit einem dielektrischen Material 302 hoher Dielektrizitätskonstante beschichtet ist, das beispielsweise aus Polyesterharz oder GlasOn the intermediate layer 600 or, if it is omitted, on the AG-DC EL element 100, there is a split or openwork composite electrode 310 arranged, which consists of electrical conductors 301, for example made of tungsten or copper wire a 10 to 30 microns in diameter coated with a high dielectric constant dielectric material 302 is, for example, made of polyester resin or glass
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bestehen und eine Dicke γόη 2 bis 10 Mikron aufweisen kann. In der hier beschriebenen Ausführungsform hat die zusammengesetzte Elektrode 310 die Form eines Gitters mit nebeneinander liegenden Gitterlinien. Die zusammengesetzte Elektrode kann beispielsweise auch durch Vernetzung der oben beschriebenen beschichteten Leiter oder durch Beschichtung eines metallischen Netzes mit dem oben erwähnten dielektrischen Material hergestellt sein. Der Raumfaktor des Leiters 301 der zusammengesetzten Elektrode 310 ist so zu wählen, daß die Elektrode 310 trotz ihres durchbrochenen Aufbaus hinsichtlich eines elektrischen Wechselfeldes etwa die gleiche Wirkung erreicht, wie eine feste Plattenelektrode, wenn eine Betriebswechselspannung V. zwischen cer ersten Elektrode 110 und dar. zusammengesetzten Elektrode 310 angelegt wird. Die zusammengesetzte Elektrode 310 soll also so aufgebaut sein, daß die das AC-DC EL Element 100 erregende Wechselstromleistung durch Schwankungen im spezifischen Widerstand des photoleitfähigen Elementes 200 nicht stark beeinflußt wird. Der Abstand zwischen zwei nebeneinander liegenden Linien der in Fig. 1 gezeigten zusammengesetzen Elektrode 310 soll vorzugsweise kleiner als AOO Mikron sein. In einer Netzgitterelektrode soll das Netzwerkexist and can have a thickness γόη 2 to 10 microns. In the embodiment described herein, the composite electrode 310 is in the form of a grid with adjacent grid lines. The composite electrode can also be produced, for example, by crosslinking the coated conductors described above or by coating a metallic mesh with the dielectric material mentioned above. The space factor of the conductor 301 of the composite electrode 310 is to be chosen so that the electrode 310, despite its open structure, achieves approximately the same effect in terms of an alternating electrical field as a fixed plate electrode when an operating alternating voltage V. composite electrode 310 is applied. The composite electrode 310 should therefore be constructed in such a way that the alternating current power exciting the AC-DC EL element 100 is not greatly influenced by fluctuations in the specific resistance of the photoconductive element 200. The distance between two adjacent lines of the composite electrode 310 shown in FIG. 1 should preferably be less than 100 microns. The network is said to be in a mesh grid electrode
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feiner sein als 50 Mesh. Solche Abstände der Leiter bei der zusammengesetzten Elektrode 310 erlauben den Durchtritt von Gleichstrom zwischen dem AG-DG EL Element 100 und dem photoleitfähigen Element 200.be finer than 50 mesh. Such spacing of the conductors in the composite electrode 310 allows the passage of Direct current between the AG-DG EL element 100 and the photoconductive element 200.
Um die Gleichartigkeit der zusammengesetzten Elektrode 310 mit einer festen Plattenelektrode hinsichtlich der Auswirkung auf ein elektrisches Wechselfeld sicherzustellen, wird in der Ebene der zusammengesetzten Elektrode 310 eine Widerstandshilfsschicht 700 vorgesehen, die zumindest einen Teil der freien Häume in der zusammengesetzten Elektrode 310 airfüllt. Der spezifische Widerstand der Widerstandshilfsschicht 700 ist mit einem Wert gewählt, der eine stärkere Streuung des Gleichstroms verhindert. Es ist experimentell nachweisbar, daß eine Widerstandshilfsschicht 700 mit einem spezifischenAs to the similarity of the composite electrode 310 with a solid plate electrode in terms of the effect To ensure an alternating electric field, an auxiliary resistance layer is provided in the plane of the composite electrode 310 700 is provided which fills at least a portion of the free spaces in the composite electrode 310. The specific resistance of the auxiliary resistance layer 700 is selected to have a value that has a greater spread of the Direct current prevented. It is experimentally demonstrable that a resistance auxiliary layer 700 with a specific
6 9 Oberflächenwiderstand von 10 bis 10 Ohm-cm zufriedenstellende Ergebnisse-erbringt. Erfüllt also der spezifische Oberflächenwiderstand des AC-DC EL Elementes 100 zusammen mit der Zwischenschicht 600 diese Bedingung, so ist eine Widerstandshilfsschicht 700 nicht erforderlich. Die zusammengesetzte Elektrode 310 kann darm auf der Zwischenschicht 600 oder dem elektrolumineszierenden Element 100 ohne die Widerstandshilfsschicht angeordnet werden. Die -zusammengesetzte Elektrode 310 kann6 9 Surface resistance of 10 to 10 ohm-cm-gives satisfactory results. So meets the specific surface resistance of the AC-DC EL element 100 together with the intermediate layer 600 this condition, an auxiliary resistance layer 700 is not required. The composite electrode 310 can then be on the intermediate layer 600 or the electroluminescent Element 100 can be arranged without the auxiliary resistance layer. The composite electrode 310 can
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dann teilweise oder ganz in die Zwischenschicht 600 oder die elektrolumineszierende Schicht 100 versenkt werden. In letzterem Fall kann angenommen werden, daß die Widerstandshilfsschicht 700 zumindest in der nichtdurchlässigen Schicht oder der reflektierenden Schicht der Zwischenschicht 6OC oder im AC-DC EL Element vorliegt.then partially or completely sunk into the intermediate layer 600 or the electroluminescent layer 100. In In the latter case, it can be assumed that the auxiliary resistance layer 700 is at least in the non-permeable layer or the reflective layer of the intermediate layer 6OC or in the AC-DC EL element.
Besteht die Zwischenschicht 600 und das dielektrische Material 302 für die Beschichtung aus glasartigem Material, so wird die Widerstandshilfsschicht 700 aus Pulver eines Epoxyharzes oder einer Fritte hergestellt, das mit einem einen Widerstand aufweisenden Metalloxyd, wie SnOp, gemischt wird. Die Mischung wird dann durch Erhitzen verschmolzen und zum Abbinden gebracht. Bestehen die Zwischenschicht 600 und das dielektrische Material 302 der Beschichtung aus einem Bindematerial mit niedrigem Schmelzpunkt, beispielsweise aus einem Epoxyharz, so wird ein ähnlicher Binder in Mischung mit einem einen Widerstand aufweisenden Metalloxyd verwendet. In diesem Fall kann Pulver eines dielektrischen Materials hoher Dielektrizitätskonstante, insbesondere ein ferroelektrisches Material, wie BaTiO^, der Mischung zugesetzt werden, um die Wechselstromimpedanz der sich ergebenden Schicht zu verringern. Die DickeIf the intermediate layer 600 and the dielectric material 302 for the coating consist of a vitreous material, thus, the auxiliary resistance layer 700 is made of powder of an epoxy resin or a frit having a resistor containing metal oxide, such as SnOp, is mixed. The mixture is then fused by heating and allowing it to set brought. The intermediate layer 600 and the dielectric material 302 of the coating consist of a binding material with a low melting point, for example from an epoxy resin, so a similar binder in mixture with a a metal oxide exhibiting resistance is used. In this case, powder of a dielectric material with a high dielectric constant, In particular, a ferroelectric material such as BaTiO ^ can be added to the mixture to reduce the alternating current impedance of the resulting layer. The fat
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der Widerstandshilfsschicht 700 wird beispielsweise mit 10 bis 50 Mikron festgelegt, um den sich über ihre Stärke ergebenden Widerstand kleinzuhalten. Die Widerstandshilfsschicht 700 kann außerdem stark nichtlineare Widerstandseigenschaften erhalten, um Gleichspannungsverluste über ihre Dicke und Gleichstromstreuungen in Richtung der Ebene zu verringern. Diese Eigenschaft der Widerstandshilfsschicht 700 kann durch Verwendung eines Materials mit nichtlinearem spezifischen Widerstand, wie GdS:Gl oder SiC, anstelle des einen Widerstand aufweisenden Metalloxyds für die oben beschriebene Zusammensetzung erreicht werden. Der Widerstandshilfsschicht 700 können weiter Eigenschaften einer nichtdurchlässigen Schicht oder einer lichtreflektierenden Schicht gegeben werden, indem man die für diese Zwecke weiter oben angegebenen Materialien wählt. Bei Verwendung einer derartigen Widerstandshilfsschicht läßt sich der Aufbau der erfindungsgemäßen Vorrichtung vereinfachen.the auxiliary resistance layer 700 is, for example, 10 up to 50 microns in order to keep the resistance resulting from their strength small. The auxiliary resistance layer 700 can also be given highly non-linear resistance properties in order to avoid DC voltage losses reduce their thickness and direct current scatter in the direction of the plane. This property of the auxiliary resistance layer 700 can be achieved by using a nonlinear resistivity material such as GdS: Gl or SiC in place of the resistive metal oxide for those described above Composition can be achieved. The auxiliary resistance layer 700 may further have properties of a non-permeable layer or a light-reflecting layer by choosing the materials listed above for these purposes. When using such Resistance auxiliary layer can simplify the structure of the device according to the invention.
Das schichtförmige, energieempfindliche Element, also das photoleitfähige Element 200 besteht bei dieser Ausführungsform aus einer Mischung eines Binders, wie Epoxyharz, und eines photoleitfähigen Materials, wie GdS, CdSeThe layered, energy-sensitive element, that is the photoconductive element 200 is in this embodiment from a mixture of a binder such as epoxy resin and a photoconductive material such as GdS, CdSe
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oder CdS«Se. Diese Mischung wird schichtförmig aufgebracht und durch Erhitzen abgebunden. Bestehen das dielektrische Material 302 für die Beschichtung, die Widerstandshilfsschicht 700 und die Zwischenschicht 600 aus hitzefesten Material, beispielsweise aus dem weiter oben beschriebenen glasartigen Material, so kann die auf dem von der Tragplatte 120 getragenen Schichtaufbau aufgebrachte Mischung für fünf Minuten auf 600 C erhitzt werden, was beispielsweise in Vakuum oder einer inerten Stickstoffatmosphäre erfolgt. Man erhält so als photoleitfähiges Element 200 eine Schicht gesinterten Materials, die CdS, CdSe oder CdS»Se. enthält.or CdS «Se. This mixture is applied in layers and set by heating. Consists of the dielectric material 302 for the coating, the auxiliary resistance layer 700 and the intermediate layer 600 made of heat-resistant material, for example of that described above glass-like material, the mixture applied to the layer structure carried by the support plate 120 can be used for five Minutes are heated to 600 C, which is done, for example, in a vacuum or an inert nitrogen atmosphere. Man thus receives a layer of sintered material as the photoconductive element 200, the CdS, CdSe or CdS »Se. contains.
Das gesinterte photoleitfähige Element weist etwa lineare Spannungs-Photostrom-Kennlinien auf, die im Vergleich mit ungesinterten Elementen einen Betrieb mit sehr hoher Empfindlichkeit möglich machen.The sintered photoconductive element has approximately linear voltage-photocurrent characteristics, which in comparison make operation with very high sensitivity possible with unsintered elements.
Ist in einem Schichtaufbau die Wiederstandshilfsschicht 700 forlgelassen, so wird das photoleitfähige Element 200 als Schicht gebildet, die die leeren Zwischenräume der zusammengesetzten Elektrode 310 ausfüllt. Ist diese zusammengesetzte Elektrode 310 gänzlich in das elektrolumineszierende Element 100 oder die Zwischenschicht b00 eingelassen,Is the auxiliary resistance layer in a layer structure 700 left, the photoconductive element 200 is formed as a layer containing the empty spaces of the composite electrode 310 fills. Is this compound Electrode 310 completely embedded in electroluminescent element 100 or intermediate layer b00,
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so wird die Widerstandshilfsschicht 700 über dem elektrolumineszierenden Element 100 oder der Zwischenschicht 600 ausgebildet. Ist die zusammengesetzte Elektrode 310 jedoch nicht ganz in das elektrolumineszierende Element 100 oder die Zwischenschicht 600 versenkt, so wird die Widerstandshilfsschicht 700 so ausgebildet, daß sie die Zwischenräume 310 ausfüllt.so the resistive auxiliary layer 700 becomes over the electroluminescent Element 100 or the intermediate layer 600 formed. However, is the composite electrode 310 not completely sunk into the electroluminescent element 100 or the intermediate layer 600, then the auxiliary resistance layer becomes 700 designed so that it fills the spaces 310.
Der spezifische Widerstand des photoleitfähigen Elementes 200 nimmt in Abhängigkeit von einer Einfallsenergie, wie Licht oder Röntgenstrahlen, ab. Der spezifische Dunkelwiderstand des photdeitfähigen Elementes 200 soll beispiels-The resistivity of the photoconductive element 200 increases depending on an incident energy, like light or X-rays. The specific dark resistance of the photoconductive element 200 is intended for example
weise größer als 10 0hm-cm sein. Die Dicke des photoleitfähigen Elementes 200 wird mit 50 bis 500 Mikron gewählt, damit der Dunkelwiderstand in Richtung der Dicke des photoleitfähigen Elementes 200 gleich oder besser größer wird als der spezifische Widerstand des AC-DG EL Elementes 100 in Richtung seiner Dicke.be larger than 10 ohm-cm. The thickness of the photoconductive element 200 is chosen to be 50 to 500 microns, hence the dark resistance in the direction of the thickness of the photoconductive Element 200 is equal to or better than the specific resistance of the AC-DG EL element 100 in the direction its thickness.
Anschließend wird die zweite Elektrode 210 auf das photoleitfäüige Element 200 aufgebracht. Die zweite Elektrode 210 wird so ausgebildet, daß sie für die Einfallsenergie, also für Licht, Röntgenstrahlen oder andere Strahlung durchlässigThe second electrode 210 is then applied to the photoconductive element 200. The second electrode 210 is designed in such a way that it is transparent to the incident energy, that is to say to light, X-rays or other radiation
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und überdies elektrisch leitfähig ist. Die zweite Elektrode 210 wird beispielsweise als dünne Folie aus Gold oder Aluminium, als in Vakuum aufgedampfte dünne Metallschicht oder mit Silberanstrich hergestellt. Die zweite Elektrode 210 kann weiter gitterartig ausgebildet sein und aus Metalldrähten bestehen, die einen Durchmesser von 10 bis 50 Mikron aufweisen und in einem Abstand von 100 bis 500 Mikron angeordnet sind. Hat die zusammengesetzte Elektrode 310 die Form eines ähnlichen Gitters, so soll das Gitter der zweiten Elektrode derart angeordnet sein, daß die Teile ihres Gitters diejenigen des Gitters der Elektrode 310 kreuzen oder in Horizontalprojektion zwischen diesen zu liegen kommen. Die zweite Elektrode 210 kann auch in Form eines metallischen Netzwerks ausgebildet sein. Ist die zweite Elektrode 210 derart durchbrochen ausgebildet, so kann sie teilweise oder ganz in das photoleitfähige Element 200 versenkt werden. Bine derartige zweite Elektrode erbringt überdies den Vorteil, daß Schwankungen des spezifischen Widerstandes in Richtung der Ebene ausgenützt werden können.and is also electrically conductive. The second electrode 210 is, for example, as a thin foil made of gold or aluminum, as a thin metal layer or made with silver paint. The second electrode 210 can furthermore be designed in a grid-like manner and consist of metal wires, 10 to 50 microns in diameter and spaced 100 to 500 microns apart. If the composite electrode 310 is in the form of a similar grid, the grid of the second electrode should be be arranged so that the parts of its grid cross those of the grid of electrode 310 or in horizontal projection come to rest between these. The second electrode 210 can also be in the form of a metallic network be trained. If the second electrode 210 is designed to be perforated in this way, it can be partially or entirely in the photoconductive member 200 can be buried. A second electrode of this type also has the advantage that Fluctuations in the specific resistance in the direction of the plane can be exploited.
Die erste Elektrode 110 ist mit einer Klemme 401 einer Wechselspannungsquelle 400 verbunden, mit deren anderer Klemme 402 der Leiter 301 der zusammengesetzten ElektrodeThe first electrode 110 is connected to one terminal 401 of an alternating voltage source 400, to the other one Terminal 402 of composite electrode conductor 301
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über eine Anschlußstange 303 verbunden ist. Die Betriebswechselspannung V. ist auf diese Weise zwischen der Elektrode 110 und der Elektrode 310 angelegt. Die zweite Elektrode 210 ist mit einem Anschluß 501 einer eine Vorspannung liefernden Gleichspannungsquelle 500 angeschlossen, deren anderer Anschluß mit der Klemme 402 der Wechselspannungsquelle 400 verbunden ist, wodurch der zweiten Elektrode 210 eine Vorspannung V-n zugeführt ist. Die Gleichspannungsquelle 500 ist so angeordnet, daß die eine Gleichspannung darstellende Vorspannung VQ veränderlich und ihre Polarität umkehrbar ist. Dadurch ist es möglich, dea AC-DC EL Element 100 verschiedene Betriebskenndaten zu geben. So ist in Abhängigkeit davon, ob der Schalter s mit dem Kontakt ρ oder dem Kontakt q (vgl. Fig. 1) in Berührung steht, die Elektrode auf der Lumineszenzausgangsseite des AC-DC EL Elementes 100, also die erste Elektrode 1i0tnegativ oder positiv vorgespannt. Im ersten Fall ist die Vorrichtung hauptsächlich für die Umkehr und Verstärkung eines Energiebildes und das Löschen des gleich erwähnten gespeicherten Bildes geeignet. Im zweiten Fall eignet sich die Vorrichtung Lum Schreiben eines Bildes und zur Lumineszenzdarstellun^ eines gespeicherten Bildes.is connected via a connecting rod 303. The AC operating voltage V. is applied in this way between the electrode 110 and the electrode 310. The second electrode 210 is connected to a connection 501 of a direct voltage source 500 which supplies a bias voltage, the other connection of which is connected to the terminal 402 of the alternating voltage source 400, whereby the second electrode 210 is supplied with a bias voltage Vn. The DC voltage source 500 is arranged so that the bias voltage V Q , which is a DC voltage, is variable and its polarity is reversible. This makes it possible to give the AC-DC EL Element 100 different operating characteristics. Depending on whether the switch s is in contact with the contact ρ or the contact q (see FIG. 1), the electrode on the luminescence output side of the AC-DC EL element 100, i.e. the first electrode 1i0 t, is negative or positively biased. In the first case, the device is mainly suitable for the reversal and amplification of an energy image and the deletion of the stored image mentioned above. In the second case, the device Lum is suitable for writing an image and for luminescence display of a stored image.
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Fig. 2 zeigt vereinfacht eine Äquivalentschaltung der oben anhand von Fig. 1 beschriebenen Anordnung. Um die Erklärung zu vereinfachen, sind in Fig. 2 die Funktionen der Widerstandshilfsschicht 700 und der Zwischenschicht 600 nicht berücksichtigt. Das photoleitfähige Element 200 hat über seine Dicke einen veränderlichen Widerstand Hp. Durch das dielektrische Material 302 der Beschichtung an der zusammengesetzten Elektrode 310 erhält man über diese Beschichtung eine Kapazität C13. Der Leiter 301 ist eine Elektrode. Das AG-DC EL Element 100 hat über seine Dicke eine Kapazität C„ und einen Widerstand R„. Fig. 2 läßt erkennen,FIG. 2 shows, in simplified form, an equivalent circuit of the arrangement described above with reference to FIG. 1. In order to simplify the explanation, the functions of the auxiliary resistance layer 700 and the intermediate layer 600 are not taken into account in FIG. 2. The photoconductive element 200 has a variable resistance Hp over its thickness. Due to the dielectric material 302 of the coating on the composite electrode 310, a capacitance C 13 is obtained via this coating. The conductor 301 is an electrode. The AG-DC EL element 100 has a capacitance C ″ and a resistance R ″ across its thickness. Fig. 2 shows
χιχι ÜjÜj
daß der Widerstand Ep in Abhängigkeit der Intensität einer Einfallsenergie L* abfällt, die beispielsweise als Licht-oder Eöntgenstrahlen auftreten kann. Als Folge davon steigt die über das AG-DC EL Element verteilte Gleichvorspannung V^ an. Das Ergebnis dieser Abnahme der Vorspannung ist, daß die Wellenform des Wechselstromlumineszenzausgangs L?, der durch über die Kapazität C^ zugeführte Wechselstromleistung entsteht, derart gesteuert wird, daß die Amplitude der Welle in einer bestimmten Halbperiode jeder Periode der Wechselspannung bedeutend vermindert' wird.that the resistance E p falls as a function of the intensity of an incident energy L *, which can occur, for example, as light rays or X-rays. As a result, the DC bias voltage V ^ distributed across the AG-DC EL element increases. The result of this decrease in bias is that the waveform of the AC luminescent output L ? , which arises through the AC power supplied via the capacitance C ^, is controlled in such a way that the amplitude of the wave is significantly reduced in a certain half-period of each period of the AC voltage.
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Auf diese Weise wird bei der beschriebenen Ausführungsform ein Energiebild L.,, das als auf das photoleitfähige Element fallendes Licht- oder Köntgenstrahlen-Bild vorliegt, um-' gesetzt und mit hoher Empfindlichkeit und hohem Verstärkungsfaktor in »in Bild verstärkt, dessen Lumineszenzausgang negative Polarität hat. Es ist festzustellen, daß bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Gleichvorspannung VD zwischen dem durch den veränderlichen Widerstand EL wiedergegebenen energieempfindlichen Element und dem durch die Kapazität C^ wiedergegebenen kapazitiven Element angelegt wird. Entsprechend muß die dielektrische Durchschlagsfestigkeit der Kapazität C13, an der eine relativ niedrige, der Gleichvorspannung Y Jd i)In this way, in the embodiment described, an energy image L 1, which is present as a light or X-ray image falling on the photoconductive element, is converted and amplified with high sensitivity and high gain in image, the luminescence output of which is negative polarity Has. It should be noted that in the device according to the invention, the DC bias voltage V D is applied between the energy-sensitive element represented by the variable resistor EL and the capacitive element represented by the capacitance C ^. Correspondingly, the dielectric strength of the capacitance C 13 , at which a relatively low DC bias voltage Y Jd i)
entsprechende Vorspannung liegt, nicht sehr hoch sein. Weiter beeinflußt eine Einstellung der Quellenspannung Vg die dem AC-DG EL Element 100 gelieferte Wechselstromleistung nicht.corresponding preload should not be very high. Adjustment of the source voltage Vg also affects the AC power supplied to the AC-DG EL Element 100.
Die oben beschriebene Lumineszenzvorrichtung in Form einer festen Bildplatte kann als Vorverstärker für Fernsehkameras verwendet werden, die mit einem Vidikon oder einer anderen Bildaufnahmeröhre ausgerüstet sind. Die hohe Empfindlichkeit und der hohe Energieverstärkungsfaktor der Lumineszenzvorrichtung nach der Erfindung erlaubt das Umsetzen und Verstärken auch sehr schwacher Bilder und auch dasThe above-described luminescent device in the form of a solid image plate can be used as a preamplifier for television cameras that are equipped with a vidicon or other image pickup tube. The high sensitivity and the high energy amplification factor of the luminescent device according to the invention allows implementation and intensify even very weak images and that too
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Aufnehmen von Bildern zum Sortieren, d.h. zum Auswählen und Trennen von Lumineszenzimpulsen mit Hilfe eines Lichtzerhackers 1000, der durch einen Synchronmotor 110 angetrieben wird. Dabei soll die Öffnungszeit des Lichtzerhackers 1000 zumindest kürzer sein als eine Periode der Betriebswechselspannung VTaking pictures for sorting, i.e. for selecting and separating luminescent pulses with the help of a light chopper 1000 driven by a synchronous motor 110. The opening time of the light chopper 1000 should at least be shorter than a period of the AC operating voltage V.
Jn.Jn.
und vorzugsweise sogar kürzer als eine halbe Periode. Die Öffnungszeit soll einstellbar sein. Die Frequenz des Sortierarbeitsgangs ist auf die Frequenz der Betriebswechselspannung V. eingestellt. Fig. 1 zeigt unten, wie das Lumineszenzausgangsbild gesteuerter Wellenform, das vomelektrolumineszierenden Element 100 in Abhängigkeit von dem Einfallsbild L. abgestrahlt wird, im Hinblick auf spezielle in ihm gespeicherte Lumineszenzimpulse sortiert wird. Erfindungsgemäß wird die Polarität des erhaltenen Videosignals umgekehrt, um die Wiedergabe eines sichtbaren Bildes positiver Polarität in bezug auf das einfallende Energiebild auf dem Schirm eines Fernsehsystems 300 zu erhalten. Eine derartige Vorrichtung unter Verwendung eines geschlossenen Fernsehsystems ist besonders brauchbar für Röntgenstrahlenfernsehsysteme in industrieller oder medizinischer Anwendung.and preferably even shorter than half a period. The opening hours should be adjustable. The frequency of the sorting operation is based on the frequency of the operating AC voltage V. discontinued. Fig. 1 below shows how the luminescent controlled waveform output image generated by the electroluminescent Element 100 is emitted as a function of the incident image L., with regard to special ones stored in it Luminescence pulses is sorted. According to the invention, the Polarity of the video signal obtained is reversed in order to reproduce a visible image of positive polarity with respect to to obtain the incident energy image on the screen of a television system 300. Such a device using a closed-loop television system is particularly useful for x-ray television systems in industrial or medical applications Use.
Sind im Fernsehsystem Vorrichtungen zum Einstellen oder Steuern der Bildwiedergabekenndaten, beispielsweise des Kon-Are there devices in the television system for setting or controlling the image reproduction characteristics, for example the
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trastes, vorgesehen, so ist die hier unten beschriebene Vorrichtung für das Sortieren der Lumineszenzimpulse nicht unbedingt erforderlich.trastes, provided, the device described below for sorting the luminescence pulses is not absolutely necessary.
Zum Verbessern der Bildwiedergabe kann der Lichtzerhacker 1000 in das optische System einer Fernsehkamera 2000 eingezogen sein. Der photoelektrische Schirm einer Bildröhre in der Fernsehkamera 2000 wird durch das Ausgangsbild des so sortierten Lumineszenzimpulses L? erregt.To improve the image reproduction, the light chopper 1000 can be incorporated into the optical system of a television camera 2000. The photoelectric screen of a picture tube in the television camera 2000 is represented by the output image of the luminescence pulse L ? excited.
Bei einem System, das mit einer Fernsehkamera arbeitet, ist das Verhältnis der Teübildfrequenz der Bildröhre zur Sortierfrequenz der Luminesζenζimpulse oder der Frequenz der BetriebswechBelspannung V. ganzzahlig zu wählen,In a system employing a television camera, the ratio is the sub-frame rate of the picture tube the sorting frequency of the Luminesenζimpulse or the Frequency of the alternating operating voltage V. to be selected as an integer,
Jn.Jn.
damit Schwebungen oder Flackern des Fernsehbildes vermieden werden. Üblicherweise wird die letztere Frequenz höher gewählt als die erstere. Um eine synchronisierte Beziehung zwischen den beiden Frequenzen festzuhalten, wird das Kippoder Synchronisiersignal der Horizontal- oder Vertikal-Abtastung des Fernsehsystems als Eingangssignal E« der Wechselspannurigsquelle 400 verwendet und das Zeit- oder Synchronisiersignal als Treibsignal E^ des Synchronmotors 1010. Die Signale Eg und Ejj werden aus dem Zeitsignal in elektrischen Kreisenso that beats or flickering of the television picture can be avoided. The latter frequency is usually chosen to be higher than the former. To maintain a synchronized relationship between the two frequencies, the Kippoder Synchronization signal for horizontal or vertical scanning of the television system as input signal E «of the alternating voltage source 400 used and the time or synchronization signal as the drive signal E ^ of the synchronous motor 1010. The signals Eg and Ejj become from the time signal in electrical circuits
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und 1020 derart erzeugt, daß das Verhältnis der Frequenz der Signale"E0 und En zu der des Zeitsignals eine ganze Zahl wird und weiter die Phasenbeziehung zwischen den ersteren und dem letzteren einstellbar ist. Bei dieser Anordnung ist eine Einstellbarkeit der Betriebskenndaten erzielt. In der hier beschriebenen Ausführungsform der Erfindung liegt die zusammengesetzte Elektrode 310 zwischen dem AC-DC EL Element 100 und dem energieempfindlichen Element, also dem photoleitfähigen Element 200. Bei diesem Aufbau soll die Gesamtdicke der Schichten einschließlich der Zwischenschicht 600, der Widerstandshilfsschicht 700 oder anderer zusätzlicher Elemente gleich der Dicke der zusammengesetzten Elektrode oder kleiner als diese gemacht werden, so daß die Elemente insgesamt in den freien Raum der zusammengesetzten Elektrode 310 eingebracht werden können. Ein derartiger Aufbau ist deshalb vorteilhaft, weil eine Streuung des Gleichstroms vermieden wird.and 1020 is generated so that the ratio of the frequency of the signals "E 0 and E n" to that of the timing signal becomes an integer and further the phase relationship between the former and the latter can be adjusted. With this arrangement, adjustability of the operational characteristics is achieved In the embodiment of the invention described here, the composite electrode 310 lies between the AC-DC EL element 100 and the energy-sensitive element, i.e. the photoconductive element 200. In this construction, the total thickness of the layers including the intermediate layer 600, the auxiliary resistance layer 700 or other additional elements can be made equal to or smaller than the thickness of the composite electrode, so that the elements can be incorporated as a whole in the free space of the composite electrode 310. Such a structure is advantageous in that the leakage of the direct current is avoided.
Die zusammengesetzte Elektrode 310 kann teilweise in das DC-AC EL Element 100 oder das energieempfindliche Element 200 eingebettet werden.The composite electrode 310 can be partially incorporated into the DC-AC EL element 100 or the energy sensitive element 200 can be embedded.
Weiter ist die relative Dicke der zusammengesetzten Elektrode 310 durch die Dicke des elektrolumineszierenden EIe-Further, the relative thickness of the composite electrode 310 is determined by the thickness of the electroluminescent egg
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176A94Q176A94Q
mentes 100 und des photoleitfähigen Elementes 200 nicht begrenzt. Sie muß lediglich geringer sein als der Abstand zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 210. Was die Lage der zusammengesetzten Elektrode 310 betrifft, so muß sie nur zwischen der ersten Elektrode 110 und der zweiten Elektrode 210 liegen. Sonstige Bedingungen müssen nicht erfüllt werden. Deshalb kann wenigstens ent- w weder das elektrolumineszierende Element 100 oder das photoleitfähige Element 200 in die freien Zwischenräume der zusammengesetzten Elektrode 310 eingebracht werden.mentes 100 and the photoconductive member 200 are not limited. It only has to be less than the distance between the first electrode 110 and the second electrode 210. As far as the position of the composite electrode 310 is concerned, it only has to be between the first electrode 110 and the second electrode 210. Other conditions do not have to be met. Therefore, at least corresponds w neither the electroluminescent element 100, or the photoconductive element 200 in the free spaces of the composite electrode are introduced 310th
Nach der oben stehenden Beschreibung ist das photoleitfähige Element als energieempfindliches Element benützt. In einer nach dem Prinzip der Erfindung aufgebauten Vorrichtung ist das energieempfindliche Element jedoch nur erforderlich, um im wesentlichen seinen Widerstand in Abhängigkeit der Erregung durch eine beliebige Einfallsenergie zu ändern. Deshalb ist es auch möglich, statt dem photoleitfähigen Element andere energieempfindliche Elemente, beispielsweise ein piezoelektrisches Element oder ein Magneto-Widerstandselement, zu verwenden, deren spezifischer Widerstand durch elastische Energie oder magnetische Energie steuerbar ist.In the above description, the photoconductive element is used as an energy sensitive element. In a device constructed according to the principle of the invention, however, the energy-sensitive element is only required to essentially change its resistance as a function of excitation by any incident energy. It is therefore also possible, instead of the photoconductive element, to use other energy-sensitive elements, for example a Piezoelectric element or a magneto-resistance element, to be used, their specific resistance by elastic Energy or magnetic energy is controllable.
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