DE2137392A1 - Bildverstaerker-eingangsschirm. - Google Patents

Bildverstaerker-eingangsschirm.

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DE2137392A1
DE2137392A1 DE19712137392 DE2137392A DE2137392A1 DE 2137392 A1 DE2137392 A1 DE 2137392A1 DE 19712137392 DE19712137392 DE 19712137392 DE 2137392 A DE2137392 A DE 2137392A DE 2137392 A1 DE2137392 A1 DE 2137392A1
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luminescent
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DE19712137392
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Hermann Christgau
Karl Dr Rer Nat Franz
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09KMATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K11/00Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials
    • C09K11/08Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials
    • C09K11/61Luminescent, e.g. electroluminescent, chemiluminescent materials containing inorganic luminescent materials containing fluorine, chlorine, bromine, iodine or unspecified halogen elements
    • C09K11/615Halogenides
    • C09K11/616Halogenides with alkali or alkaline earth metals
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/10Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
    • H01J29/36Photoelectric screens; Charge-storage screens
    • H01J29/38Photoelectric screens; Charge-storage screens not using charge storage, e.g. photo-emissive screen, extended cathode
    • H01J29/385Photocathodes comprising a layer which modified the wave length of impinging radiation

Description

  • Bildverstärker-Eingangsschirm Die Erfindung betrifft einen Bildverstärker-Eingangsschirm, welcher einen Leuchtschirm enthält, der auf einem Träger liegt und dem eine Fotokathodenschicht zugeordnet ist. Zur Verbesserung des Strahlenumsatzes werden z.B. in Röntgenbildverstärkern solche Schichtkombinationen als Eingangsschirmeverwendet, die die Sammelbezeichnung Fotokathode tragen. Im Leuchtschirm wird mittels der eindringenden Röntgenstrahlen in Abhangigkeit von der im Querschnitt auftretenden Unterschiede der Strahlendichte Licht ausgelöst, welches in der Fotokathodenschicht Elektronen in Zmlicher Verteilung auslöst. Diese Elektronen werden dann elektronenoptisch in der Vakuumröhre verkleinert auf einem weiteren Leuchtschirm abgebildet, nachdem sie zusätzlich elektrisch beschleunigt sind. Auf diesem zweiten Leuchtschirm entsteht dann ein helleres, gegebenenfalls nach optischer Vergrößerung gut betrachtbares Bild.
  • Bei den bekannten, für Abbildungen verwendbaren elektrooptischen Wandlern ist es schwierig, die Oberfläche der Leuchtschicht so homogen und gleichmäßig zu erhalten, daß auch die darauf anzubringende sehr dünne Fotokathodenschicht von nur ca. 20 nm Dicke ebenfalls einheitliche Struktur erhalten kann. Um dies aber immer zu gewährleisten, ist bei bekannten Schirmen die Oberfläche mit einer Zwischenschicht belegt, die z.B. aus Silikon besteht und noch zusätzlich mit anderen Stoffen, wie etwa Magnesiumoxid, Aluminiumoxid oder Indiumoxid, belegt sein kann. Eine zusätzliche Auftragung von Chrom oder Beryllium ist bisweilen angewendet worden, um eine schädliche Einwirkung der Fotokathodenschicht, die in aller Regel Cäsium und An-timon enthält, auf den Leuchtschirm zu verhindern. Dabei ergeben sich aber die Nachteile, daß infolge der diffusen Oberfläcbenrauhigkeit der Leuchtpigmentschicht eine gleichmäßige Belegung mit diesen Zwischenschichten sehr schwierig ist, wobei die Rauhigkeit der Schichtoberfläche durch Rißbildungen aufgrund unterschiedlicher Wärmedehnung während der Ausheizvorgänge, denen der Schirm unterzogen wird, verstärkt wird und sich diese zusätzlichen topographischen Fehler der Leuchtpigmentschicht weiter erschwerend für das Aufbringen einer über die Fläche gleichmäßigen Fotokathode auf diesen Zwischenschichten auswirkt.
  • Erfindungsgemäß sind die obengenannten Nachteile dadurch beseitigt, daß für die Leuchschicht des elektrooptischen Wandlers als Leuchtstoff auf einen Träger ein Malogenidleuchtstoff aufgebracht und anschließend unter gleichzeitiger Homogenisierung und Glättung der Oberfläche gepreßt wird. Dabei ist es auch möglich, zugleich mit dem Preßvorgang eine Formung der Leuchtschicht vorzunehmen, wobei die Leuchtschicht etwa die Form eines Kugelkalottenabschnitts erhält. So können auch der Form nach direkt Schirme erhalten werden, die in die bekannten Bildverstärker einsetzbar sind. Von den bekannten Verfahren, bei welchen die Leuchtschichten mittels eines Bindemittels zusammengehalten werden bzw. bei denen die Leuchtschichten aufgedampft werden, unterscheidet sich die Erfindung dadurch, daß die Fotokathode auf einer geglätteten Unterlage aufgebaut werden kann und daß dadurch leichter eine über die Fläche gleich dicke Schicht zu erreichen ist. Dabei ist insbesondere überraschend, daß die bildgebenden Eigenschaften des Beuchtschirmes durch den Preßvorgang an der Leuchtpigmentschict nicht wesentlich verändert werden.
  • Um erfindungsgemäß zu Leuchtschirmen für elektrooptische Wandler, die in Bildverstärker einsetzbar sind, zu kommen, kann man zunächst einen ebenen Träger, etwa eine Platte oder ein Band, z.B. aus Aluminium, Magnesium, Titan etc. mit dem Leuchtpigment oder den das Pigment bildenden Komponenten beschichten und anschließend in einem einzigen Arbeitsgang durch das Pressen die gewünschte, z.B. gekrümmte, Form, die Verfestigung der Leuchtschicht und zugleich die Glättung ihrer Oberfläche erreichen.
  • Dadurch werden in einfacher Weise große Mengen von Beuchtschirmen guter Qualität maschinell herstellbar. Es kann immer gleiche Dicke der Beuchtpigmentschicht und gleichmäßige Wölbung ihrer Oberfläche erhalten werden. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Oberfläche der Leuchtpigmentschicht durch die Preßform jede gewünschte Beschaffenheit erhalten kann. Dies ist insbesondere bedeutungsvoll für die Fotokathode, die unmittelbar auf dieser Schicht angebracht wird, weil der Herstellungsprozeß des Aufdampfens der Fotokathode bzw. der thermolytischen Abscheidung der die Fotokathode aufbauenden Elemente, wie Antimon und Cäsium, nur durch die sich allmählich während der Herstellung ausbildenden Emissionseigenschaften zu kontrollieren ist.und die Emissionseigenschaften der Fotokathode mit dem darunter befindlichen Röntgenschirm dadurch günstig für die Bildweitergabe beeinflußt werden können. Durch das Pressen wird eine Beuchtschichtoberfläche von glasigem Aussehen erhalten, weil die durch unterschiedlich weit aus der Schicht herausragenden Kristallspitzen erzeugte Rauhigkeit der Oberfläche nahezu vollständig beseitigt wird. Bei Verwendung von CsJ:Na als Leuchtstoff ergibt sich dabei ein Druck von 1,5 iO7Nm2. Der Glättungsvorgang kann so vorgenommen werden, daß gleichzeitig ein Verformen eintritt bzw. daß die ebene Form durch statisches Pressen oder Walzen erhalten bleibt. Eine Walzvorrichtung kann etwa die Form eines Kalanders haben.
  • Als Leuchtpigmente können etwa die Halogenide der Alkalimetalle Lithium, Natrium, Kalium, Rhubidium, Cäsium und die Erdalkalimetalle Calzium, Strontium, Barium aktiviert durch Alkali-oder Erdalkaliionen etc. verwendet werden. Auch Thalliumchlorld, das mit Jod aktiviert ist, kann benutzt werden. Insbesondere für Röntgenbildverstärker brauchbar ist etwa Natriumjodid, welches mit Kalium, Cäsiumjodid, welches mit Natrium, Cäsiumjodid, welches mit Thallium, Lithiumfluorid, welches mit Mangan, Kaliumchlorid, welches mit Thallium, Strontiumfluorid, welches mit Kupfer und Lithiumjodid, welches mit Thallium aktiviert ist.
  • Das Beschichtungsverfahren wird etwa so durchgeführt, daß zunächst ein ebener Träger mit dem Leuchtpigment bestreut und bis zu einer Schichtdicke von 80 bis 230/um etwa mittels einer Abstreifvorrichtung glattgestrichen wird. Es ist aber auch möglich, die Schicht durch Aufstreichen oder Gießen bzw. Spritzen einer Suspension des Beuchtpigments in Wasser oder organischem Lösungsmittel aufzutragen. Dabei kann ein Teil des Pigments in gelöster Form vorliegen und nach dem Verdunsten des Lösungsmittels durch Kristallisation eine feste Bindung hervorrufen.
  • Auch elektrostatisches Auftragen von trockenem Leuchtpigment oder Spritzen einer Suspension des gleichen Stoffes in Wasser bzw. organischem Lösungsmittel oder thermisches Verdampfen des Leuchtpigments bei vermindertem Druck und Kondensation auf dem Träger ist möglich. Eine andere Art von Aufspritzen beruht darin, daß eine gesättigte Lösung des Leuchtpigments auf den Träger aufgespritzt wird, der auf eine Temperatur erhitzt ist, die mindestens so hoch wie der Siedepunkt des Lösungsmittels liegt, so daß eine Kristallisation der Schicht durch das dabei auftretende spontane Verdampfen der zum Lösen verwendeten Flüssigkeit erhalten wird. Aufgestrichen, gegossen oder gespritzt bzw. sedimentiert kann das Leuchtpigment auch in Suspension in einem Löse- bzw. Dispergiermittel werden, das ein Bindemittel, wie beispielsweise das gleiche oder ein weiteres Alkalihalogenid oder ein Erdalkalihalogenid bzw. ein organisches Bindemittel, wie z.B. Siloxan oder Polyimide enthält. Solche Mittel können dann zer mechanischen Verfestigung des leuchtpigments und zusätzlich auch des Trägers dienen.
  • Eine weitere Möglichkeit der Beschichtung stellt das thermische Verdampfen des teuchtpigments bei vermindertem Druck und der Wiederkondensation auf dem Substrat dar.
  • Der mit Leuchtstoff beschichtete Träger wird in die gewünschte Form gebracht, indem er entweder in eine Form gepreßt oder gesaugt wird. Beide Verfahren können auch gleichzeitig einander unterstützend angewandt werden. Die wichtigste Forderung ist dabei die Elaf-tung zwischen dem Leuchtpigment und dem Träger.
  • Diese sollte größer sein als diejenige zwischen dem Preßwerkzeug und der Oberfläche der Leuchtschicht, damit beim Pressen einwandfreie Resultate erzielt werden. Durch einen Fla£tgrund, der für das Pigment geschaffen wird, etwa dadurch, daß bei Verwendung von Aluminium als Träger dieses oberflächlich chemisch oxidiert; wird, kann die erwünschte Haftung verbessert werden.
  • Damit kommt keine Auflösung des Aluminiums zustande, so daß die haftungsverbessernde Oxidschicht auf der Trägeroberfläche direkt aufwächst. Die chemische Oxidation kann mittels Salpetersäure oder in Säuren bzw. Laugen erfolgen, die oxidierende Eigenschaften aufweisen, Es können aber auch andere Oxidationsmittel, wie beispielsweise Kalisalpeter, Kaliumnitrit, Kaliumchlorat, Kaliumperchlorat. oder Wassers toffperox.Ld etc. verwendet werden.
  • Eine reln physikalische Möglichkeit, die ElafLurlg in gewünschtem Sinne zu verbessern, besteht darin, ein Temperaturfr'ef'äie hervorzurufen zwischen dem formgebenden Werkzeug, dem Pigment und der Preßform. Bei Verwendung eines Prägestempels wird das Temperaturgefälle so gesteuert, daß das verformende Werkzeug eine deutlich höhere Wärme ist als die Pigmentschicht und die Gegenform. Auch durch Aufrauhung des Trägers kann die Oberflächenhaftung verbessert werden. Die Rauhtiefe sollte dabei größer als i/u sein und die Wellenbreite der Vertiefungen in der gleichen Größenordnung liegen. Dies kann etwa erreicht werden durch mechanisches Aufprägen eines geometrisch definierten Rauhigkeitsmusters bei hohem Druck bzw. erhöhter Temperatur und hohem Druck. Zur Aufrauhung kann auch ein Granulat des gleichen Materials, wie das des Trägers,in einem Gas- oder Flüssigkeitsträger oder Strahl hohen Drucks aufgestrahlt werden. Schließlich kann ein rauher llaftgrund auch noch dadurch erzielt werden, daß nach elektrochemischem Verfahren eine rauhe bzw. poröse Oberfläche aus dem gleichen Material wie das des Trägers aufgetragen wird. Eine solche Abscheidung kann etwa dadurch erreicht werden, daß in einer Suspension, die als Bindemittel Organosilikate enthält, Aluminium- oder A1203-Pulver durch Elektrophorese abgeschieden wird. Der Träger erhält dabei die negative Vorspannung und liegt in dem Elektrolytbad.
  • Zur Veranschaulichung der Erfindung ist in der Figur ein AusfUhrungsbeispiel mit einem Eingangsschirm ;ezeichnet, dessen Leuchtschicht gepreßt ist.
  • Mit 1 ist der Vakuumkolben beze izEmet, hinter dessen Ein rangsfenster 2 sich die Schichtung der elektrooptischen Wandler einheit, die Fotokathode 3, befindet. Auf die Fotokathode 3 folgen die in bekannter Weise elektrisch gesciaiteten Elektroden 4, 5 und 6 sowie der Ausgangsleuchtschirm 7. Dtt% Fotokathode 3 besteht aus dem Trager 8, einer Kalotte aus 0,5mm dickem Aluminiumblech. An der konkaven Wc LIrlg der Kalotte 8, deren Fläche durch chemisches, elektrochemisches oder mechanisches Aufrauhen mit einer Rauhtiefe von 5 bis 30/um versehen ist, befindet sich die 50 bis 15zum dicke Leuchtschicht 9 aus CsJ:Na. Auf die Leuchtschicht 9 ist die eigentliche 15 bis 20 nm dicke Fotokathodenschicht 10 aus S3Sb aufgetragen.
  • Beim Auftreffen von Röntgenstrahlen auf die Leuchtschicht 9 wird bekanntlich Licht erzeugt, welches in der Schicht 10 Elektronen auslöst, die dann auf dem Ausgangsschirm 7 mittels der Elektroden 4 bis 6 abgebildet werden. Da, wie ebenfalls bekannt ist, die Umsetzung der Strahlen in Elektronen von der Intensitätsverteilung der Strahlen abhängt, wird so eine helle Abbildung auf dem Ausgangsleuchtschirm 7 erhalten.
  • Der die Homogenisierung und Glättung der Oberfläche der Leuchtschicht 9 bewirkende Preßvorgang ist dabei in geeigneter, dem Leuchtstoff angepaßter Weise durchgeführt. Als zu beachtende Eigenschaften des Leuchtstoffs sind dabei insbesondere die Hygroskopie und das Fließverhalten unter Druck berücksichtigt.
  • Im vorliegenden Fall ergab sich wegen der Verwendung von CsJ:Na als Leuchtstoff ein Preßverfahren, bei dem auf dem - wie beschrieben - oberflächlich aufgerauhten und oxidierten Träger aus Aluminiumblech von 0,5 mm Dicke und Durchmesser 194 mm in einer Schichtdicke von 100/Um mit NaJ dotiertes CsJ aufgetragen und der Uberschuß mit einerAbstreifvorrichtung entfernt wurde.
  • Der so beschichtete Träger wurde dann in das Gegenlager einer Preßeinrichtung eingelegt und bei einem Druck von 1,7.107N/m2 bei gleichzeitiger Glättung der CsJ:Na-Oberfläche in die gekrümmte Form, d.h. eine asphärisch gekrümmte Haube, gepreßt.
  • Dieser Schirm wurde dann in die Bildwandlerröhre eingebaut.
  • Wie bekannt, wurde anschließend bei laufender Hochvakuum-Pumpe und Temperaturen von 180 bis '3100die anhaftende Wasserhaut entfernt. In unmittelbarem Anschluß daran erfolgte das Aufdampfen von Cs und Sb, die sich bekanntlich bei erhöhter Temperatur zu der fotoemittierenden Legierung umsetzen.

Claims (13)

Patentansprüche
1. Bildverstärker-Eingangsschirm mit 1. Bildverstärker-Eingangsschirm mit einem Leuchtschirm, der auf einem Träger liegt und mit einer Fotokathodenschicht belegt ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß als Leuchtstoff der Leuchtschicht ein Halogenidleuchtstoff auf einen Träger aufgebracht und anschließend unter gleichzeitiger Homogenisierung und Glättung der Oberfläche gepreßt wird.
2. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Preßvorgang zugleich eine Formung der £euchtschicht erfolgt, wobei die Leuchtschicht die Form einer gewölbten Haube erhält.
3. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Preßvorgang der Prägestempel auf höherer Temperatur gehalten wird als die Preßform.
4. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger aus einem Metall, wie etwa Aluminium, Magnesium, Titan oder Kalzium, besteht.
5. Wandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Trägers vor dem Aufbringen der Leuchtschicht chemisch oxidiert wird, indem man darauf Salpetersäure, Kaliumnitrat, Kaliumnitrit, Kaliumchlorat, Kaliumperchlorat oder Wasserstoffperoxid einwirken läßt.
6. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Trägers vor dem Auftragen mittels eines rauhen Prägestempels aufgerauht ist, wobei die Rauhtiefe und die Wellenbreite jeweils in der Größenordnung von 5 bis 30/um liegt.
7. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger vor der Auftragung aufgerauht wird, indem ein Granulat mit dem dem Material des Trägers übereinstimmenden Material mittels eines Gas- oder Flüssigkeitsstrahls hohen Druckes auf den Träger aufgestrahlt wird.
8. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger vor dem Auftragen der Leuchtschicht mit einer porösen oder rauhen Oberfläche aus dem gleichen Material wie demjenigen des Trägers elektrochemisch belegt wird.
9. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtschicht durch Aufstrahlen des Leuchtpigments im Uberschuß und anschließendes Abstreifen auf die gewünschte Dicke von 80/um bis 230/um, insbesondere 100/um, erfolgt.
10. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtschicht durch Gießen oder Spritzen einer Suspension des Leuchtmittels in Wasser oder einer organischen Flüssigkeit aufgetragen wird, wobei ein Teil des Pigments in gelöster Form vorliegt.
11. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das trockene Ieuchtpigment bzw. eine Suspension davon elektrostatisch aufgetragen wird.
12. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Leuchtpigment in Lösung auf den Träger aufgetragen und durch Wärmeabgabe des erhitzten Trägers das Lösungsmittel zu spontanem Verdampfen gebracht wird.
13. Wandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht durch Gießen, Spritzen oder Sedimentieren einer Suspension des Leuchtpigments in einem Löse- bzw. Dispergierniittel erfolgt und daß dieses Mittel als Bindemittel das gleiche oder ein weiteres Alkali- oder Erdalkalihalogenid bzw. ein oreanisches Bindemittel, wie Siloxan oder Polyimide, enthält.
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