DE2057850A1

DE2057850A1 - Leuchtschirm

Info

Publication number: DE2057850A1
Application number: DE19702057850
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Galves; Trotta Paul Louis
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1969-11-25
Filing date: 1970-11-24
Publication date: 1971-06-03
Also published as: US3911310A; FR2068015A5; GB1303749A

Description

Dipl.-lng. Egon Prinz Dr. Gertrud Homer Dipl.-lng. Gottfried Leiser

Patentanwälte

Telegramme: Labyrinth München

Telefon: 83 15 10 Postscheckkonto: Mönchen 117078

SOOO Münch.n 60, 20. MOV, !970 Ernsbergerstrasse 19

Unser Zeichen: T

THOMSON-CSF 101, Boulevard Murat, Paris I6e/Frankreich

Leuchtschirm

Die Erfindung betrifft einen Schirm mit veränderlicher Remanenz für Kathodenstrahlröhren.

Die allgemein bekannten Kathodenstrahlröhren, wie sie beispielsweise in Oszilloskopen verwendet werden, müssen nicht näher beschrieben werden.

Bu/ ku

Es

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Es wird lediglich daran erinnert, daß sie im allgemeinen an den beiden Enden der Röhre einen oder mehrere Elektronenstrahlerzeuger und einen mit lumineszierendem Material überzogenen Schirm aufweisen, welcher geeignet ist, unter der Wirkung der Beschießung von aus den Elektronenstrahler zeugern stammenden Elektronen, die durch eine hohe Spannung zum Schirm hin beschleunigt werden, eine Lichtstrahlung auszusenden.

Je nach der Zusammensetzung des lumineszierenden Materials kann die auf dem Schirm erhaltene Spur remanent sein oder nicht, d. h. die Eigenschaft besitzen, während einer bestimmten Zeit nach dem Aufprall der Elektronen auf dem Schirm eingeschrieben zu bleiben.

Die bekannten Schirme sind entweder remanent oder nicht remanent.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Schirms für Kathodenstrahlröhren, welcher wahlweise die Erzielung einer von Remanenz freien Spur oder im Gegenteil einer Spur mit veränderlicher Remanenz gestattet.

Unter veränderlicher Remanenz wird eine Remanenz mit veränderlicher Dauer verstanden, wobei diese Dauer der Zeitraum ist, welchen die Leuchtdichte der remanenten Spur braucht, um auf einen bestimmten Bruchteil ihres Werts abzufallen, wobei dieser Bruchteil bei den von der Anmelderin durchgeführten Versuchen 10 % betrug.

Diese Dauer ist direkt an die Anfangsleuchtdichte der Spur

gebunden

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gebunden, wobei der Zeitraum, den eine remanente Spur braucht, um sich bis zu einem bestimmten Bruchteil ihrer Anfangsleuchtdichte abzuschwächen, in direktem Verhältnis zu dieser Leuchtdichte steht und der Abfall der Leuchtdichte allgemein einer exponentiellen Punktion folgt, die für ein bestimmtes remanentes Material unveränderlich ist.

Remanenzdauer und Anfangsleuchtdichte der remanenten Spur sind daher untrennbar.

Diese Leuchtdichte hängt nun von der Energie der einfallenden Elektronen, d. h. von der an den Schirm gelegten Beschleunigungsspannung ab. Diese Spannung wird daher im folgenden betrachtet.

Die Erfindung schafft einen Leuchtschirm für Kathodenstrahlröhren, d. h. einen Schirm mit der Eigenschaft, unter der Wirkung des Aufpralls der zum Schirm hin durch eine an denselben gelegte Beschleunigungsspannung beschleunigten Elektronen der Kathodenstrahlung eine Lichtstrahlung auszusenden, wobei das das Leuchten des Schirms gewährleistende Material aus zwei in bestimmten Verhältnissen stehenden Substanzen besteht, welche beide unter der Wirkung des Elektronenaufpralls Lichtstrahlungen aussenden, wobei das eine Material frei von Remanenz und das andere mit Remanenz versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche dafür sorgen, daß die mit Remanenz versehene Substanz keinerlei Lichtstrahlung aussendet, solange die Beschleunigungsspannung der Elektronen unterhalb einem Wert V liegt.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Figuren 109823/1700

Figuren 1, 2 und 3 verschiedene der Erläuterung der Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Schirms dienende Diagramme und

Figuren 4 und 5 schematische Schnitte durch zwei Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Schirms.

Die Erfindung beruht darauf, daß zusätzlich zu den lumineszierenden remanenten und nicht remanenten Substanzen ein inertes Material für die Herstellung der Schirme für Kathodenstrahlröhren verwendet wird, welches von der oben beschriebenen Eigenschaft der Lumineszenz frei ist, jedoch für die Elektronenbeschießung durchlässig ist.

Wenn ein solches Material auf ein lumineszierendes Material aufgebracht wird, verzögert es das Auftreten der Lumineszenz desselben, welche erst ab einem Wert der Beschleunigungsspannung in Erscheinung tritt, der über demjenigen Wert liegt, welcher zum Durchdringen der Gesamtdicke des inerten Materials erforderlich ist. Ein solches Material wird aus diesem Grund Sperr- oder Verzögerungsmaterial genannt.

Ab diesem Spannungswert steigt die Leuchtdichte oder die Lichtintensität der unter der Wirkung der Elektronenbeschießung von der lumineszierenden Substanz ausgesandten Strahlung sehr schnell mit der Spannung der Beschießung an, wie das Diagramm in Figur 1 zeigt, welches die Leuchtdichte L einer Oberfläche, die mit der lumineszierenden Substanz bestimmter Dichte überzogen ist, in Abhängigkeit von der Beschießungsspannung V für verschiedene Dicken

des

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des Verzögerungsmaterials wiedergibt. Diese Dicke ist für die Kurve 1 gleich Null und steigt sodann bei den Kurven 2 bis 4 jeweils entsprechend den Spannungen V - V. und Vp an, welche das Auftreten der Lumineszenz der lumineszierenden Substanz bezeichnen. L ist im wesentlichen eine hohe Potenz der Größe V-v, wobei V die Beschleunigungsspannung um ν die zum Durchdringen des Verzögerungsmaterials erforderliche Spannung bezeichnet, und wurde aus diesem Grund in erster Näherung in Form von Halbgeraden dargestellt, welche gegen die V-Achse stark geneigt sind.

Erfindungsgemäß wird das Verzögerungsmaterial einheitlich auf die remanente Substanz aufgebracht. Der erfindungsgemäße Schirm weist daher im wesentlichen zwei lumineszierende Substanzen auf, welche im allgemeinen kristallin sind und manchmal "Phosphore" genannt werden:

- eine nicht remanente Substanz NR,

- eine remanente Substanz R, welche von einer Schicht aus Verzögerungsmaterial unter den weiter unten näher erläuterten Bedingungen bedeckt ist.

Nachfolgend werden zwei Ausführungsbeispiele beschrieben: 1. Beispiel (Figur 4):

Man bringt durch ein bekanntes Verfahren auf einen Träger E, welcher beispielsweise aus Glas besteht (wobei dieses Glas die Wand der Röhre bilden kann), den sogenannten Schirmträger, in einer Dicke von einigen ^im eine aus einem bestimmten Verhältnis von nicht remanenten und remanenten

lumineszierenden

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lumineszierenden Kristallen bestehende Mischung auf, wobei die letzteren Kristalle vorher von einem inerten Material eingehüllt werden, welche^s unter der Wirkung der Elektronenbeschießung die oben beschriebene Verzögerungswirkung gewährleisten. Dieses Verhältnis wird in Abhängigkeit von dem zu erzielenden Ergebnis gewählt.

In Figur 4 sind zur Erleichterung des Verständnisses die nicht remanenten (NR) und remanenten (N) Kristalle in Form von getrennten Bändern dargestellt, obwohl sie in Wirklichkeit im Inneren der den Schirm E bedeckenden kontinuierlichen Schicht innig vermischt sind. In der gleichen Figur ist das Verzögerungsmaterial durch eine die remanenten Kristalle auf der Seite, von der die durch den Pfeil F dargestellte Elektronenbeschiebung kommt, bedeckende Schicht B dargestellt, und schließlich sind mit S₁ und Sp die Breiten dieser Bänder dargestellt, während in Wirklichkeit S₁ und S-. Kristallgrößen der remanenten und nicht remanenten Substanz in der den Schirmträger E bedeckenden kontinuierlichen Schicht sind.

In Figur 2 ist ein Diagramm zur Erläuterung des Verhaltens eines solchen Schirms unter Elektronenbeschuß dargestellt. In diesem Diagramm stellen nr und r jeweils die Leuchtdichtegeraden der nicht remanenten bzw. remanenten lumineszierenden Substanz dar, aus welcher sich die auf den Träger E aufgebrachte Schicht zusammensetzt. Die Messung dieser Leuchtdichten ist für den Fall von zwei lumineszierenden Substanzen mit unterschiedlichen Strahlungsspektren besonders einfach. Man mißt dabei diese Leuchtdichten getrennt, indem jeweils vor den

Schirm

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Schirm ein Filter mit einer dem StrahlungsSpektrum jeder der beiden Substanzen entsprechenden Farbe gesetzt wird. Die Leuchtdichten sind im wesentlichen proportional zur Menge jeder dieser in der den Träger E bedeckenden Schicht enthaltenen Substanzen. Daraus erklärt sich der Unterschied der Steigungen der Geraden nr und r, deren Winkelkoeffizienten «* und ß proportional sind zu

und

VV ^Sl ^{+ S}2

Es wurde absichtlich S₂ wesentlich größer gewählt als S., so daß der Bruchteil der gesamten Lichtenergie_s welcher nach dem Verschwinden der nicht remanten Spur auf dem Schirm verbleibt, nahe 1 liegt.

Im·Anfangszeitpunkt ist die Gesamtleuchtdichte des auf dem Schirm erhaltenen Bildes gleich der Summe der Leuchtdichten der nicht remanenten und der remanenten Spur, da die nicht remanente Spur in diesem Zeitpunkt auf dem Schirm dargestellt wird. Während jedoch die nicht remanente Spur praktisch augenblicklich verschwindet, braucht die remanente Spur eine bestimmte Zeit, um sich nach der oben genannten exponentiellen Funktion abzuschwächen.

Da andererseits die Remanenzdauer durch die Zeit gemessen wird, an deren Ende die Leuchtdichte der remanenten Spur, die dann allein auf dem Schirm vorhanden ist, nur mehr ein Bruchteil der Anfangsleuchtdichte ist, sieht man, daß diese Zeit vom Anteil der Leuchtdüite der nicht remanenten Spur in der gesamten Anfangsleuchtdichte, d. h.

vom

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TI
vom Verhältnis , Figur 2, abhängt. Je größer die-

ser Anteil ist, desto kürzer ist die Zeit, an deren Ende die Leuchtdichte des remanenten Bildes gemäß dem Vorangehenden nur mehr ein bestimmter Bruchteil der Anfangsleuchtdichte ist.

Die Remanenzdauer hängt daher vom Anteil der nicht remanenten Substanz in der Mischung ab.

Für alle Beschießungsspannungen unterhalb V_Q (Figur 2) ist die allein auf dem Schirm eingeschriebene Spur eine Spur ohne Remanenz, da lediglich die nicht remanente Schicht NR vorhanden ist, während ab diesem Wert, welcher derjenigen Spannung entspricht, die erforderlich ist, damit die Elektronen insgesamt die Sperrschicht durchdringen, erst die remanente Spur auftritt. Die auf jeder dieser Spuren beruhenden Leuchtdichten stehen im Verhältnis der Abschnitte TI. und TIp, wenn die Beschleunigungsspannung gleich T ist.

Je mehr sich die Arbeitsspannung V erhöht und je geringer der Anteil der Leuchtdichte der nicht remanenten Spur in der gesamten Anfangsleuchtdichte ist, umso länger bleibt die Leuchtdichte der remanenten Spur bei ihrer Abschwächung oberhalb dieses Bruchteils.

Zur Erhöhung der Remanenzdauer eines erfindungsgemäßen Schirms wird daher bei sonst gleichen Bedingungen die an den Schirm angelegte Spannung V erhöht.

2. Beispiel

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2. Beispiel (Figur 5):

Man bringt auf den Schirmträger E nach einem beliebigen bekannten Verfahren nacheinander eine Schicht R aus remanentem lumineszierendem Material mit einer Dicke von einigen Jim, eine Sperrschicht B mit einer Dicke von etwa 0,5 yum und eine sehr dünne Schicht NR eines nicht remanenten Phosphors mit einer Dicke von 0,5 bis 1 μτα auf. Ein solcher Schirm ergibt unter der Wirkung des Elektronenbeschusses Spuren, deren Leuchtdichte L in Abhängigkeit von der Beschleunigungsspannung V durch das Diagramm gemäß Figur 3 wiedergegeben wird. In diesem Fall wird jedoch die sehr feine nicht remanente Schicht, welche zuerst getroffen wird, gesättigt (horizontaler Teil der gebrochenen Linie nr), d. h. daß sich ihre Leuchtdichte nicht mehr erhöht,.wenn die angelegte Beschußspannung V steigt, und zwar vor dem Auftreten der Lumineszenz der remanenten Schicht, da man eine Beschußspannung anlegen muß, welche gleich derjenigen ist, die zum Durchdringen der gesamten nicht remanenten Schicht NR erforderlich ist, erhöht um die Spannung, welche zum Durchdringen der Sperrschicht B erforderlich ist, bevor man diese letztere Lumineszenz hervorrufen kann. Die Spannung beim Auftreten der Lumineszenz der remanenten Schicht ist in diesem Fall mit U bezeichnet und die Sättigungsspannung der nicht remanenten Schicht ist mit t bezeichnet.

Ein brauchbarer Wert der Spannung V₀ ist 5 kV, wobei die Arbeitsspannung (im Diagramm der Figur 2 beispielsweise T) zwischen 8 und 20 kV je nach der gewünschten Lichtintensität der remanenten Spur liegt.

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Die erfindungsgemäß verwendeten lumineszierenden Substanzen sind in bekannter Weise auf Zinksulfidbasis oder auf der Basis eines anderen, kathodisch lumineszierenden Materials hergestellt. Das Verzögerungsmaterial besteht im allgemeinen aus Siliciumdioxyd. Außerdem wird als Beispiel angegeben, daß das Aufbringen der Schicht B aus inertem Material (Figur 5) oder die Umhüllung der remanenten Kristalle mit dem inerten Material vor deren Verwendung, wie im Fall des Schirms der Figur 4, durch an sich bekannte Verfahren erfolgen, wie chemisches Niederschlagen, ^äcuumauf dämpfung und dergleichen.

Es wird bemerkt, daß man durch die Wahl von remanenten oder nicht remanenten Phosphoren, welche nicht die gleichen Lichtemissionsspektren aufweisen, gemäß der Erfindung eine zweifarbige Röhre zur Verfügung hat.

Patentansprüche 109823/1700

Claims

Patentansprüche

Leuchtschirm für Kathodenstrahlröhren, d. h. ein Schirm mit der Eigenschaft, unter der Wirkung des Aufpralls der zum Schirm hin durch eine an denselben gelegte Beschleunigungsspannung beschleunigten Elektronen der Kathodenstrahlung eine Lichtstrahlung auszusenden, wobei das das Leuchten des Schirms gewährleistende Material aus zwei in bestimmten Verhältnissen stehenden Substanzen besteht, welche beide unter der Wirkung des Elektronenaufpralls Lichtstrahlungen aussenden, wobei das eine Material frei von Remanenz und das andere mit Remanenz versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, welche dafür sorgen, daß die mit Remanenz versehene Substanz keinerlei Lichtstrahlung aussendet, solange die Beschleunigungsspannung der Elektronen unterhalb einem Wert V liegt.
2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel aus einer Schicht aus einem inerten Material, einer sogenannten Sperrschicht, bestehen, welche von der Eigenschaft der Lumineszenz frei ist, d. h. unter der Wirkung einer Elektronenbeschießung keinerlei Lichtstrahlung aussendet und auf die andere, mit Remanenz versehene Schicht aufgebracht ist, wobei die zum Durchdringen dieser Schicht erforderliche Spannung die Spannung V_Q ist.

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3. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Unterlage, den sogenannten Schirmträger, eine aus einem bestimmten Verhältnis von Teilchen der beiden genannten Substanzen bestehende Mischung aufgebracht ist, wobei die Teilchen der remanenten Substanz vorher mit einer Schicht des inerten Materials umhüllt worden sind.
4. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf eine Unterlage, den sogenannten Schirmträger, nacheinander und über die ganze Oberfläche dieses Trägers eine Schicht der remanenten Substanz, eine Sperrschicht und eine Schicht der nicht remanenten Substanz aufgebracht ist.
5. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die von den beiden genannten Substanzen unter der Wirkung des Aufpralls ausgesandten Lichtstrahlungen unterschiedliche Spektren aufweisen.
6. Verwendung eines Leuchtschirms nach einem der Ansprüche 1 bis 5 in einer Kathodenstrahlröhre.

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