DE1938687A1 - Bilduebertragungssystem mit faser-optischem Buendel - Google Patents

Description

"Bildübertragungssystera mit faser-optischem Bündel".

Die Erfindung betrifft ein Bildübertragungssystem mit einem Faser-optischen Bündel, bei dem ein Leuchtschirm zum Auffangen korpuskularer oder electromagnetischer Strahlung optisch mit einer im wesentlichen aus Bleimonoxyd bestehenden, photoleitenden Auftreffplatte einer Fernsehkameraröhre des Vidikon-Typs gekoppelt wird.

Ein solches, bei einem Elektronenmikroskop verwendetes Bildübertragungssystem ist aus der Patentanmeldung bekannt. Es hat sich ergeben, dass die Bildschärfe

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auf einem durch iäie von der Kameraröhre stammenden, verstärkt«» FernsehsignaLe gespeisten Monitor merkbar geringer ist als die Schärfe des direkt visuell beobachteten Bildes auf dem Leuchtschirm, mit dem die lameraroMre durch das faser—optische Bündel gekoppelt istj

Die Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die Verwendung des faser—optischen Bündels zu einer Streuung des durch dieses Bündel übertragenen Lumineszenzlichtes in der photoleitenden Bleimonoxydschieht der Kameraröhre führt, auf welche Streuung der Verlust an Detailschärfe im Fernsehbild auf dem Monitor zurückzuführen ist. Die Erfindung bezweckt, Massnahmen zu schaffen, durch welche diese Streuung praktisch behoben wird.

Nach der Erfindung ist eine Vorrichtung eingangs erwähnter Art dadurch gekennzeichnet, dass die Emission des Leuchtschirmes im wesentlichen in dem Spektralgebiet einer Wellenlänge von weniger als etwa ^000 A liegt und dass die Fasern des faseroptischen Bündels mit einem Material verkleidet sind, das wenigstens in dem erwähnten Spektralgebiet eine verhältnismässig hohe Absorption aufweist. Vorzugsweise sind die Fasern des faser-optischen Bündels mit einer Schicht undurchsichtigen Materials verkleidet.

Die durch die Massnahmen nach der Erfindung erhaltene Wirkung lässt sich auf die Tatsache zurückführen, dass einerseits eine Schicht im wesentlichen tetragonalen Bleimonoxyd für elektro-magnetische Strahlung in dem sichtbaren und dem anschliessenden Ultraviolet-Gebiet einen mit abnehmender Wellenlänge stark zunehmenden Absorptionskoeffizienten aufweist, so dass die Eindringt!efe für Licht ver-

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schiodener Wellenlänge sehr verschieden ist und dass andererseits das aus jeder Faser faseroptischen Bündels heraustretende Licht einen grossen öffnungswinkel aufweist. Das Gebiet der Auftreffplatte, wo das von einer beliebigen Faser stammende kegelförmige Lichtbündel in dem Bleimonoxyd absorbiert wird und dort Ladungsträger auslöst, die das Potentialgebiet der durch das Elektronenbündel der Kameraröhre abzutastenden Auftreffplatte bestimmen, hat bei einer grösseren Eindringtiefe des betreffenden Lichtes erheblich grössere Abmessungen in der Ebene der Schicht als das entsprechende Gebiet bei Verwendung von Licht mit erheblich geringerer Eindringtiefe.

Wenn das Leuchtbild eines einzigen Fensters sowohl für direkte visuelle Beobachtung als auch für Beobachtung durch eine durch ein faseroptisches Bündel gekoppelte Kameraröhre der erwähnten Art benutzt wird, ist es für eine bessere direkte Beobachtung günstig, in dem Lumineszenzlicht auch Licht längerer Wellenlänge auftreten zu lassen und dabei das Fenster der Kameraröhre mit Mitteln zu versehen, die lediglich das erwünschte Licht kurzer Wellenlänge zu der Auftreffplatte durchlassen. Zu diesem Zweck kann ein optisches Filter verwendet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, Es zeichen:

Fig. 1 die Kurven der relativen Werte der Eindringtiefe von Licht verschiedener Wellenlänge in im wesentlichen tetragonalem Bleimonoxyd,

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Fig. 2 die Streuung des Lichtes von den Fasern des faseroptischen Bündels in einer dieses berührenden Schicht Bleimonoxyds,

und Fig. 3 eine bevorzugte Ausführungsform der".,..., Erfindung mit einer Bilderzeugungsvorrichtung für dieses übertragungssystem.

Wenn nach Fig. 1 die TieJPe in der Bleimonoxydschicht bis zur Gesamtdicke von vorzugsweise etwa 20 Aim von~ dem Ursprung eines orthogonalen Koordinatensystems als Abszisse und die Lichtintensitäts-änderung als Ordinate aufgetragen werden, so zeigen bei der Wellenlänge des Lichtes als Parameter die verschiedenen Kurven 1 bis 6 die Eindringtiefe des beobachteten Lichtes in der Schicht. Aus dieser graphischen Darstellung zeigt sich, dass nach der Kurve das blaue Licht mit einer Wellenlänge von 3800 A bereits innerhalb einiger Mikrometer vollständig absorbiert wird. Bei der Kurve 2, noch blaues Licht, ist dies erst nach 5/um der Fan, während nach der Kurve 3» das blau-grüne ,Licht mit einer Wellenlänge von ^600 A bis zu etwa 10 /um eindringt. Das grüne Licht mit einer Wellenlänge von 5000 A dringt nach Kurve h teilweise durch die ganze Schicht, während von dem Licht mit einer noch grösseren Wellenlänge nach den Kurven 5 und 6 nur ein Teil in der Schicht absor» biert wird. Der bis zur Rückseite der BIeimonoxydschicht durchdringende Teil dieses Lichtes wird dort reflektiert und soll eine weitere Streuung hervorrufen.

Fig. 2 zeigt, dass Lichtbündel 10, die von den ge-

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sonderten Fasern 11 eines faser-optischen Bündels 12 in eine Blelmonoxydschicht 13 eindringen, einen grassen Öffnungswinkel T 4 aufweisen. Die seitlichen Abmessungen des Gebiets der Bleimonoxydschicht, wo ein solches Lichtbündel unter Auflösung von Ladungsträgern absorbiert wird, hängt daher sehr eng von der Eindringtiefe In der Schicht ab. Von Licht mit einer Wellenlänge von mehr als etwa 54OO A dringt ein erheblicher Teil (siehe Fig. 1) bis zur Rückseite der Schicht ein und die pro Faser beeinflussten Gebiete werden mindestens einen mit a In Fig. 2 bezeichneten Durchmesser aufweisen, so dass die Gebiete benachbarter Fasern sich sehr weit überlappen. Der Durchmesser b der entsprechenden Gebiete für das Licht mit einer Wellenlänge von

etwa 4200 A ist erheblich kleiner, aber auch dieser Durchmesser ist noch erheblich grosser als der Mittelabstand ρ der Fasern des faseroptischen Bündels. Erst bei Verwendung von Licht mit einer Wellenlänge von weniger als etwa 4000 A werden die erwähnte Gebiete mit einem Durchmesser c sich nicht oder kaum überlappen und annähernd dem Mittelabstand der Fasern entsprechen. Wenn die Absorptionsgebiete von Licht der benachbarten Fasern sich gerade berühren, kann eine Annäherung einer optimalen Kombination der Eigenschaften des faser-optischen Bündels, der Wellenlänge des verwendeten Lichtes und der Absorptionseigenschaften der Bl«imonoxydschlcht erhalten werden, da.es nicht sinnvoll ist, die Gebiete feiner als die durch die Fasern bereits bedingte Struktur zu machen.

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Fig. 3 zeigt schematisch. eine Ausführungsfofni _:-: einer Vorrichtung nach eier Erfindung bei einer elektronen·»·· optischen Vorrichtung, insbesondere bei einem mit zwei Leuchtschirmen versehenen Elektronenmikroskop» Ein solches Elektronenmikroskop 20 hat eine vakuumdichte Wand 21. Durch die unten ein Speisekable 22 geführt ist, das sich an eine Kathode 23 anschliesst. Die Figur zeigt von unten nach oben innerhalb der ¥and einen Kondensor 2h_f eine Objek— tivlinse 25» in der der Gegenstand 26 angebracht ist, eine W ProJektionslinse 27 und ein elektronen—optisches System 28, dass das Bündel bild-erzeugender Elektronen 29 nach Wunsch auf den Schirm 30 oder auf den Schirm 3T richten : kann. Von diesen Schirmen ist der Schirm 30 mit einem bei Elektronenmikroskopen üblichen, grünes Licht emittierenden Material z.B. mit silber-aktiviert«m Zinksulfid und der zweite Schirm 31 nach der Erfindung mit einem kurzwelliges Licht aussendenden Leuchtmaterial z.B. ver-aktiviertem Calcium- Magnesium-Silikat oder silber—aktiviertem Zink-Cadmium-Sulfat versehen. Der Wandteil 32, der mit dem darauf auf der Innenseite angebrachten, grünes Licht emit-~ tierenden Material den Schirm 30 bildet, besteht wie üblich aus optisch flachem Glas, durch welches das Bild von der Aussenseite her beobachtet werden kann. Der Wandteil 33t der mit dem darauf auf der Innenseite angebrachten, kurzwelliges Licht emittierenden Material den Schirm 31 bildet, besteht aus einem faaer^optischen Bündel, an wel-* ches sich ein zweites faser-optischen Bündel 3^ gut optisch

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anschldes.st, dass das Fenster einer Kameraröhre 35 bildet. Von beiden faser-optischen Bündeln können die Fasern mit einer schwarzen Hülle versehen sein. Diese Kameraröhre enthält einen sich an das Fenster 3^ anschliessenden, zylindrischen Kolben 36 mit den Durchführungen 37> einer Kathode 38, einem Steuergitter 39» einem zweiten Gitter 40, einem Kollektor 4i und einer Gaze 42. In dieser Kameraröhre wird mittels eines Bündels43 langsamer Elektronen eine auf der Innenseite des Fensters 3k angebrachte, photoleitende Auftreffplatte 44 abgetastet. Die Auftreffplatte enthält eine im wesentlichen aus Bleimonoxyd bestehende, etwa 20 /um dicke photoleitende Schicht 45 und auf der Seite des Fensters 34 eine durchsichtige, z.B. aus leitendem Zinnoxyd bestehende Signalelektrode 46. Das Signal dieser Elektrode speist einen nicht dargestellten Monitor, an dem das Bild des Schirmes 31 beobachtet werden kann.

Wenn die elektronen-optische Vorrichtung nur einen einzigen Leuchtschirm enthält, kann für die visuelle Beobachtung ein Fenster 47 in der dann auf andere Weise ausgebildeten Wand angebracht werden, wodurch dieser Schirm auf der Innenseite beobachtet werden kann. Der Schirm kann dann mit den Leuchtmaterialien des Schirmes 30 und des~ Schirmes 31 versehen sein. In diesem Falle kann der Leuchtschirm einen Stoff mit zwei LumineszenzscheiteIn enthalten, von denen einer in dem kurzwelligen Spektralgebiet und der andere in dem grünen Spektralgebiet liegt, z.B. bei hexagonalem Zinkoxyd. In diesem Falle muss zwischen dem Leuchtschirm und der Auftreffplatte^fder Kameraröhre ein optisches

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Claims (2)

PHN.3356 Filter angebracht werden, so dass lediglich der kurzwellige Teil des Lumineszenzlichtes die Auftreffplatte erreichen > kann. Dieses Filter kann z.B. aus einer sehr dünnen Schicht aufgedampften Silvers 48 bestehen. Anstatt dessen oder zusätzlich können die Kerne der Fasern eines der Bündel oder beider Bündel aus einer farbigen, nur für kurzwellenlicht durchlässigen Glasart hergestellt sein. Wenn das Leuchtbild auf der Seite der Kameraröhre direkt visuell beobachtet wird, und wenn diese Röhre somit losnehmbar ist, soll das optische Filterelement in oder an dem mit der Kameraröhre losnehmbaren Teil untergebracht werden. PATENTANSPRÜCHE i

1. Bildübertragungssystem mit einem faser-optischen

Bündel, wobei ein Leuchtschirm zum Auffangen bilderzeugender, korpu'skularer oder elektromagnetischer Strahlung mit einer im wesentlichen aus Bleimonoxyd bestehenden, photoleitenden Auftreffplatte einer Fernsehkameraröhre des Yidikontyps gekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Emission des Leuchtschirmes im wesentlichen in dem Spektralgebiet mit einer Wellenlänge von weniger als etwa ^000 A liegt und dass die Fasern des faseroptischen Bündels mit einem Material verkleidet sind, das wenigstens in dem erwähnten Spekrr»lgebiet eine verhältnismässige hohe Absorption aufweist.

2. Bildübertragungssystem nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet, dass die Fasern des faseroptischen Bündels mit pinem undurchsichtigen Material verkleidet sind. 3» Bildübertragungssystem nach einem der vorherge-

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henden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtschirm einen Teil einer elektronen-optischen Vorrichtung bildet, die mit Mitteln zum Projizieren eines Bildes auf diesen Schirm mittels eines Elektronenbündels versehen ist. h. Bildubertragungssystem nach Anspruch 3» dadurch

gekennzeichnet, dass der Leuchtschirm sowohl einen Leuchtstoff mit sichtbarer Lumineszenz in dem grünen Spektralgebiet als auch einen Leuchtstoff enthält, dessen Lumineszenzlicht in dem Blauen, ultravioletten Spektralgebiet liegt, wobei zwischen dem Leuchtschirm und der Auftreffplatte der Kameraröhre ein lediglich das kurzwellige Lumineszenz licht durchlassendes, optisches Filter angebracht ist.

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