DE1907649A1

DE1907649A1 - Multidiodenbildaufnahmeroehre

Info

Publication number: DE1907649A1
Application number: DE19691907649
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Albert Lieb; Dipl-Phys Hans-Christi Niehuus
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1969-02-15
Filing date: 1969-02-15
Publication date: 1970-10-29
Also published as: US3688143A; NL7001951A; DE1907649B2; FR2035351A5; GB1297563A

Description

Patent-Verwaltungs-GmbH 6000 Frankfurt, Theodor-Stern Kai 1

Ulm, 12, Februar 1969

PT-UL/Am/go

UL 69/7

"Multidiodenbildaufnahmeröhre"

Neben den bisherigen Bildaufnahmeröhren, wie Vidikon, Plurobi' kon, Image Orthikon, Image Isocon, ist neuerdings das sog» Multidiodenvidikon bekannt geworden. Das Multidiodenvidikon hat gegenüber den bisherigen Bildaufnahmeröhren den Vorteil einer geringen Trägheit, einer UnempfindHenkelt gegenüber Spitzenlichtern, einer großen mechanischen Festigkeit und einer längeren Betriebslebensdauer. Insbesondere gegenüber dem SEC-Vidikon, dem Image Orthikon und dem Image Isooon ergibt sich aber der Nachteil einer verhältnismäßig geringen Empfindlichkeit.

Um nun eine Bildaufnahmeröhre mit der Eigenschaft einer geringen Trägheit, Unabhängigkeit gegenüber Spitzenlichtern,

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großen «Ssteehanis eher Festigkeit und längerer Lebensdauer bei gleichzeitig hoher Empfindlichkeit zu schaffen, wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß das zu übertragende Bild auf eine Photokathode projiziert wird, dort dem Bildinhalt entsprechend Photoelektronen emittiert werden, diese Elektronen und zusätzliche Elektronen, die durch Sekundärprozesse erzeugt werden, dann durch ein elektrisches Feld beschleunigt und elektronenoptisch auf einer Multidiodenplatte eines MuI-tldiodenvidikons abgebildet werden und dort Ladungsträger erzeugen, die die pn-Dioden der Multidiodenplatte entsprechend dem Bildinhalt entladen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt Fig.." ,1. In einem Röhrenkolben 1 befindet sich auf einer Fiberoptikscheibe 2 eine Photokathode, z. B. eine Multialkali-Photokathode Das zu übertragende Bild wird auf der Fiberoptikeingangsscheibe 2 abgebildet. Auf der Photokathode 3 werden entsprechend der Lichtintensität in jedem Bildelement Elektronen 4 ausgelöst. Diese Elektronen 4 werden durch die an die Anode 5 angelegte Spannung beschleunigt und auf dem Multidiodentarget 6 elektronenoptisch abgebildet. Das Multidiodentarget 6 besteht z. B. aus einer ca. 15 M dicken n-lelteriden Silizium-Platte, in der auf der der Photokathode abgewandten

Seite ein Raster von ca. 500.000 p-leitenden Inseln pro cm vorhanden sind. Diese pn-Ubergänge bzw. pn-Diöden werden in

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Sperriohtung betrieben, indem ale n-leitende Platte auf ein positives Potential von etwa 10 V gegenüber dem Potential der Kathode 7 des Abtaststrahlsysterns 8 gelegt wird und die p-le.ltenden Inseln durch den Abtastelektronenstrahl 9 auf das Potential der Kathode gebracht werden.

Die Fokussierung und Ablenkung des Abtaststrahles 9 erfolgt in üblicher Weise durch die·Abta3t- und Fokussierspule 11 bzw. 10. Die in das Target eindringenden, von der ' Photokathode > emittierten Elektronen 4 erzeugen eine Vielzahl von Elektronen-Lochpaaren. Für jedes kV der angelegten Beschleunigungsspannung werden z. B. im Silizium pro Elektron ca. jJÖO Elektronen-Loohpaare erzeugt. Die von den eindringenden Photoelektronen im η-leitenden Silizium ausgelösten Minoritäts-Ladungsträger diffundieren jeweils über den in ihrer Nachbarschaft liegenden pn-übergang und entladen den von diesem gebildeten Kondensator in den Pausen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Abtastungen. Der Abtastelektronenstrahl 8 bringt die p-leitenden Seiten der Dioden wieder auf Kathodenpotential zurück. Der dabei fließende Ladestrom wird als Bildsignal ausgewertet.

Ein weiteres Erfindungsbeispiel ist in Fig. 2 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die von der Photoka-

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thode 3 ausgelösten Photoelektronen im Hilfe einer bekannten VieIkanal-Sekundäremisslonsplatte zuerst vervielfacht. Die Vie!kanalplatte 12 besteht aus einer Glasplatte aus geeignetem Material, auf der sioh eine Vielzahl von durchgehenden Löchern YJ) mit leitenden Seitenwänden mit einem Durchmesser von ca. 10 .'..„., 20 /U befinden. An die leitenden Stirnflächen wird eine Spannung zur Beschleunigung der Sekundärelektronen angelegt. Die Multidiodenscheibe 6 befindet sich in unmittelbarer Nähe der Vie!kanalplatte 12. Durch eine positive, an die Vie!kanalplatte.12 und an die Multidiodenplatte 6 angelegte Spannung werden die aus der Kathode bzw. Vie!kanalplatte austretenden Elektronen beschleunigt und fokussiert. Die sich gegenüberliegenden ebenen Flächen der ,Multidiodenscheibe und der Vlelkanalplatte ergeben ein homogenes elektrisches Feld. Die übrige Ausführung der Röhre entspricht dem Ausführungsbeispiel der Fig. I. Die vorliegende Ausführungsart der Fig. 2 hat gegenüber dem der Fig. 1 den Vorteil einer höheren Empfindlichkeit. Die höhere Empfindlichkeit ergibt sich durch die sehr große Vervielfachung der von der Kathode emittierten Elektronen in der Vielkanalplatte. Die Erfindung sieht bei Anwendungen, in denen eine noch höhere Empfindlichkeit und eine hohe Auflösung erforderlich ist, vor,, die Kathode,, nicht wie in der Fig. 2 gezeigt wird, dem Eingang d%r Vielkanal-

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platte in unmittelbare tfähe gegenüberzustellen, sondern entsprechend dem Ausführungabeispfel der Fig. 1 eine Anode 5, die zwischen Kathode j5 und Vielkanalplatte 12 ein inhomogenes elektrisches Feld erzeugt, anzuordnen. Die Anode 5 beschleunigt die von der Kathode emittierten Elektronen und bildet sie auf der Vielkanalplatte 12 elektronenoptisch ab.

Die erfindungsgemäße Bildaufnahmeröhre eignet sich insbesondere auch zur Abbildung des Strahlöhbildes einer UV- oder Röntgenstrahlung.· Bei dieser Anwendungsart kann zur Vereinfachung der Anordnung auf die Anwendung einer Photokathode verzichtet werden. Die Kombination der Multldiodenplatte mit einer Vielkanalplatte ist ausreichend, da die auftreffende UV- bzw. Röntgenstrahlung in den einzelnen Kanälen Γ5 der Vielkanalplatte so viel Elektronen auslöst, daß eine ausreichende Verstärkung erzielt wird.

Die Erfindung sieht in einer weiteren Ausführungsart vor, die der Photokathode zugekehrten Seiten der Multidiodenplatte 6 gegenüber schädigenden Einflüssen bei der Herstellung oder beim Betrieb der Röhre dadurch zu schützen, daß auf dieser Fläche eine Schutzschicht 17 aufgebracht ist.

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Die Pig. 3 zeigt die Multidiodenplatte 6einer derartigen Ausführungsart. Auf einer dünnenη-leitenden Silizium-Scheibe 14 sind auf einer Seite eine Vielzahl von pn-Dioden 15 aufgebracht. Siliziumdioxyd-Sohichten l6 bedecken den η-leitenden Bereich zwischen den Dioden. Auf der den Dioden gegenüberliegenden und der Photokathode zugekehrten Seite befindet sich eine Schutzschicht 17. Diese Schutzschicht ist so bemessen, daß die Energie der auftreffenden Elektronen nicht wesentlich vermindert wird, eine Schädigung der Multidiodenplatte, z. B. störende Adsorption oder chemische Reaktion an der Oberfläche der Siliziumscheibe, Jedoch verhindert wird. Die Schicht besteht ζ. B. aus einer aufgedampften.Aluminium- oder Goldschicht·

Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Erzielung einer ausreichenden Schutzwirkung besteht gemäß einer Weiterbildung der Erfindung darin, die der Photokathode zugekehrte Seite der Multidiodenplatte so zu dotieren, daß eine n⁺-LeIt fähigkeit entsteht. Eine derartige Leitfähigkeit ist zur Erzielung einer geringen Rekombin&tionsgeschwindigkeit der Ladungsträger bei vielen Multidiodenplatten sowieso vorgesehen. PUr eine Schützwirkung ist diese zu dünn, weshalb vorgeschlagen wird, diese Schicht entsprechend zu verstärken, und zwar vorzugsweise dicker auszubilden als 1 /um.

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Claims

I Ό U / D 4 Ό _{UL 69/7}

Patentansprüche

Multidiodenbildaufnahmerö'hre, dadurch gekennzeichnet, daß das zu übertragende Bild auf eine Photokathode projiziert wird, dort dem Bildinhalt entsprechend Photoelektronen emittiert werden, diese Elektronen und zusätzliche
Elektronen, die durch Sekundärprozesse erzeugt werden,
dann durch ein elektrisches Feld beschleunigt und elektro- ' nenoptisch auf einer Multidiodenplatte eines Multidiodenvidikons abgebildet werden und dort Ladungsträger erzeu- ' gen, die die pn-Dioden der Multidiodenplatte entsprechend dem Bildinhalt entladen.

2) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Multidiodenplatte eine Sekundäremissionsvielkanalplatte (SE-Vielkanalplatte) angeordnet ist, welche die von der Photokathode ausgehenden Elektro- | nen vervielfacht und daß sich zwischen der SE-Vielkanalplatte und der Multidiodenplatte ein elektrisches Feld zur Beschleunigung und Fokussierung der austretenden Elektronen befindet.

3) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach Anspruch 1 und 2, da-

durch gekennzeichnet, daß Mittel zur Erzeugung eines homogenen elektrischen Feldes zwischen der SE-Vie!kanalplatte und Multidiodenplatte und/oder der Photokathode und. der SE- -Vielkanalplatte oder der Photokathode und der Multidiodenplatte vorgesehen sind.

.4) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Photokathode und der nachfolgenden SE-Vie!kanalplatte bzw. Multidiodenplatte ein inhomogenes elektrostatisches Feld befindet, welches die von der Photokathode emittierten Elektronen beschleunigt auf diesen elektronenoptisch abbildet.

5) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzliche Mittel zur Erzeugung eines fokussierenden magnetischen Feldes vorgesehen sind.

6) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach Anspruchs, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung des zu übertragenden Bildes in der Vielkanalplatte unmittelbar Elektronen auslöst, die durch die Vielkanalplatte vervielfacht werden.

7) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung eine UV- oder Röntgenstrahlung ist.

8) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Multidlodenplatte aus Silizium besteht.

9) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Multidiodenplatte auf der der Photokathode zugekehrten Seite eine Schutzschicht, z. B. aus Aluminium oder Gold, aufweist, welche die Energie der auftreffenden Elektronen nicht wesentlich vermindert, jedoch eine Schädigung der Oberfläche der Multidiodenplatte verhindert.

10) Multidiodenbildaufnahmeröhre nach einem .der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Multidiodenplatte auf der der Pftrtökathode zugekehrten Seite eine verstärkte Schicht mit einer n⁺-Leitfähigkeit aufweist.

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