DE2213493A1

DE2213493A1 - Elektronische hochvakuumroehre

Info

Publication number: DE2213493A1
Application number: DE2213493A
Authority: DE
Inventors: Hermann Christgau; Karl Dr Rer Nat Franz; Juergen Dipl Chem Niepel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1972-03-20
Filing date: 1972-03-20
Publication date: 1973-10-04
Also published as: JPS496875A; FR2176850A1; US3895250A; DE2213493B2; JPS5612990B2; FR2176850B1; DE2213493C3

Description

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 16. März 1972'

Henkestraße 127

VPA 72/5041 Kn/Eof

Elektronische Hochvakuumröhre

Die Erfindung betrifft eine elektronische Hochvakuumröhre, in deren Hochvakuumgefäß sich zwei leitende Teile auf verschiedenen elektrischen Potentialen befinden, die zwischen diesen Teilen hohe elektrische Feldstärke hervorrufen. Derartige Röhren sind z.B. elektronenoptische Bildverstärker, bei denen mittels an Hochspannung liegenden Elektroden die Abbildung an einer flächenhaften Fotokathode ausgelösten Elektronen bewirkt wird. Aber auch bei anderen Hochvakuumröhren kann es zur -Vermeidung unerwünschter Effekte bedeutsam sein, daß keine Sekundärelek-· •tronen ausgelöst werden.

Bei elektronenoptischen Bildverstärkern, insbesondere bei Röntgenbildverstärkern, wird die Qualität hauptsächlich durch den Verstärkungsfaktor und die Eigenschaften, mit welchen die Bilder wiedergegeben werden, bestimmt. Ein Maß für die letztgenannten Eigenschaften sind die visuell gemessene Auflösung und die Modulationsübertragungsfunktion, welche die Abhängigkeit der Kontrastübertragung von der Detailgröße wiedergibt. Da besonders die elektronenoptischen Bildwandlerröhren

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und Bildverstärker zur elektronenoptischen Verstärkung Spannungen von 15 bis 35 kV führen, können störende Feldemissionen auftreten. Um dies weitgehend zu vermeiden, werden die Oberflächen der spannungsführenden Teile, etwa Gitter, Steuerelektroden etc., sehr glatt gemacht. Dabei wird z.B. so weit geglättet, daß alle über 1/um betragenden Unebenheiten verschwunden sind. Trotzdem kommt es noch zu Elektronenemissionen oder spontanen Überschlägen. Die dabei unerwünschten Erscheinungen bestehen hauptsächlich darin, daß die Überschläge oder sonstigen Entladungen von Leuchterscheinungen begleitet sind, die auf die Emissionsschicht der Fotokathode einwirken und Elektronen auslösen. Diese rufen auf dem Betrachtungsschirm intensive Leuchterscheinungen hervor und stören so die Bildwiedergabeeigenschaften der Röhre empfindlich.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe, die Elektronenauslösung an den an Spannung liegenden Elektroden und stromführenden Teilen in einfacher Weise weitgehend zu beseitigen, dadurch gelöst, daß wenigstens das Teil, welches auf dem höheren Potential liegt, an seiner Oberfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht belegt ist, die Alkalimetalle bindet. Ein einfacher Grund für die schädlichen Erscheinungen kann die Herstellung der Fotokathode sein. Dabei wird bekanntlich Antimon und Cäsium bzw. mehrere Alkalimetalle in der Röhre auf einen Träger aufgedampft. Dabei verteilen sich unvermeidbar die Alkalimetalle, insbesondere das Cäsium, auch über Oberflächen der übrigen Bauteile der Röhre. Damit wird aber an diesen Teilen die Elektronenaustrittsarbeit auf diejenige des Alkalimetalls herabgesetzt. Die erfindungsgemäße Beschichtung wirkt dieser Verringerung entgegen.

In einem elektronischen Bildverstärker liegt in der Regel die größte Spannungsdifferenz zwischen der dritten Elektrode unci. der darauffolgenden Anode. Eine in einem Ausführungsbeispiel der Erfindung auf diese Elektrode aufgebrachte Schicht aus

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organischem Stoff verhindert Entladungen einerseits dadurch, daß die Oberfläche eine in bekannter Weise den Austritt von Elektronen hemmende Glättung erfährt, die durch Metallbearbeitung der Oberfläche der Elektrode nicht erreichbar.ist. Andererseits werden die bei der Herstellung von Fotokathoden verwendeten Alkalimetalle durch die organischen Stoffe gebunden, so daß die Austrittsarbeit der Elektronen an den Oberflächen auf diejenige des organischen Stoffes angehoben ist.

Als brauchbare vakuumfeste Materialien haben sich organische Stoffe, etwa dünne Schichten aus Polyimid, erwiesen. Solche bestehen aus Kondensationsprodukten organischer Säuren, beispielsweise Pyrromellitsäure oder Maleinsäure mit Aminen, beispielsweise 1,4-Diaminobinzol. Diese Schichten binden Alkalimetalldämpfe und damit auch diejenigen des Cäsiums, die bei der Herstellung der Fotokathode auftreten, über einen Mechanismus, bei dem man Nebenbindungen annehmen darf oder die Form fester Lösungen. Neben einer Verringerung der Oberflächenrauhigkeit bewirken auch hochfluorierte Kohlenwasserstoffe, wie beispielsweise Polytetrafluorethylen, Polysulfone, insbesondere PoIyarylsulfone, oder auch Silikonharz, die Bindung von Alkalimetallen, letzteres weist die Eigenschaft auf, Alkalimetalldämpfe z.B. auf dem Wege einer Substitution zu binden, wobei der freigesetzte Wasserstoff beim Evakuieren der Röhre entfernt wird.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

In der Figur ist als Ausführungsbeispiel ein erfindungsgemäß ausgestatteter Röntgenbildverstärker dargestellt. Bei diesem Bildverstärker befinden sich die Elektroden 1, 2 und 3 zwischen der Kathode 4 und der Anode 5 hinter dem Eingangsfenster 6 in der aus Glas bestehenden Hochvakuumröhre 7.

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Die Fotokathode 4 besteht dabei aus dem Träger 8, der Leuchtschicht 9 und der eigentlichen Fotokathodenschicht 10. Am anderen Ende des Elektrodenaufbaus "ist die Anode 5 durch den Leuchtschirm 11 abgeschlossen, der vor dem Endfenster 12 der Röhre liegt. Die Kathode ist über den Anschluß 13 an Erdpotential der nicht gesondert dargestellten Stromversorgung angeschlossen. Der Anschluß 14 der Elektrode 1 befindet sich auf 80 V, der Anschluß 15 der Elektrode 2 auf einem Potential von 300 V, der Anschluß 16 der Elektrode 3 auf einem Potential von 3,5 kV und der Anschluß 17 der Anode auf einem Potential von 25 kV. Der erfindungsgemäße Überzug ist an der Elektrode 3 angebracht und mit 18 bezeichnet. Er besteht aus Polyimid und ist nach dem unten beschriebenen Verfahren aufgetragen.

Trifft in bekannter Weise durch das Strahleneintrittsfenster und den Träger 10 hindurch ein Röntgenquant auf die Leuchtschicht 9, so ruft sie dort eine Leuchterscheinung hervor, welche in der Fotokathodenschicht 10 Elektronen auslöst. Diese werden dann wegen der an den Elektroden 1, 2 und 3 sowie der Anode 5 liegenden Potentialen auf den Leuchtschirm 1d zu beschleunigt. Die größte Beschleunigung erhalten sie im Bereich der Elektrode 3 und könnten dort an den Oberflächen Elektronen auslösen, die nicht von der Fotokathode herrühren und Erscheinungen erzeugen, die an der Fotokathode zusätzliche Elektronen auslösen. Diese würden dann auf dem Schirm 11 Abbildungen ergeben, die nicht von Röntgenstrahlen ausgelöst sind. Dies ist verhindert durch den Überzug 18, der die Oberfläche der Elektrode 3 belegt. Er ist 5/um stark und verhindert das Austreten unkontrollierter Mengen von Elektronen.

Zur Herstellung der Polyimidschicht wird der Innenring mit der umgebördelten Kante nach unten in ein Tauchbad eingestellt, welches eine Lösung von teilkondensiertem Polyimid enthält, das in einem Verdünner, wie beispielsweise Dimetylformamid, gelöst ist. Als günstig hat sich erwiesen, das Verdünnungs-

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mittel in doppelter Menge des Teilkondensates zu verwenden, weil dann die Lösung bei Zimmertemperatur brauchbare Eigenviskosität erhält. Durch die Flüssigkeitshöhe im Tauchbad kann die Länge der Beschichtung auf der Elektrode 3 definiert werden. Nach dem Tauchen wird der Ring aus dem Bad genommen, zum Abtropfen des Überschusses auf eine Halterungsvorrichtung aufgesetzt und über einem Infrarotstrahler unter Rotation.getrocknet. Nachdem das Harz beim Trocknen eine Viskosität erreicht hat, bei welcher die Schicht nicht mehr verläuft, wird der Lackfilm im Wärmeschrank an Luft nacheinander 1 Stunde bei 100° und 2 Stunden bei 300° ausgeheizt.

Die Auswertung der Versuche, die zur Erfindung führten, hat gezeigt, daß die Dicke der Schichten im allgemeinen zwischen 0,1/u und 950/U liegen sollte. Bei dünneren Schichten besteht die Gefahr, daß noch Löcher usw. in der Schicht vorhanden sind. Dickere Schichten können sich negativ auf die Fotokathode auswirken. Insbesondere Schichten aus Materialien mit starker Bindungskraft für Alkalimetalle können wegen des endlichen Dampfdruckes des Alkalimetalls bei großer Materialmenge'viel Metall binden und eine Verarmung der Fotokathode an Alkalimetall bewirken. Der für die Verhältnisse in Bildwandlern besonders geeignete Bereich liegt zwischen 0,5/u und 10 /u, insbesondere bei 5/u, weil einerseits die Ausbildung von störenden Cäsiumschichten sicher vermieden wird und andererseits aber noch keine Störung der Fotokathode auftritt., Das Auftragen der Schichten z.B. von Polyimid und Silikonharz kann in bekannter Weise durch Streichen, Tauchen', Sprühen, Spritzen etc. erfolgen. Das Tauchverfahren bietet bei den in Bildverstärkern verwendeten Elektroden Vorteile, weil es bei geringem technischem Aufwand gut reproduzierbare Schichtdicke ergibt. Dies' besonders dann, wenn von den zu beschichtenden Teilen durch Rotation überschüssige Beschichtungsmasse abgeschleudert wird. Nach dem Auftragen können die Harze durch Erhitzen an Luft und im

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Hochvakuum kondensiert und anschließend entgast werden. Das Polytetrafluoräthylen wird günstigerweise durch Aufsintern gewirbelter Harzpulver oder durch Aufsprühen einer Suspension und darauffolgendes Sintern aufgebracht. Silikonharz läßt sich besonders gut auch durch elektrophosetische Abscheidung auf den Elektroden niederschlagen.

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Claims

Patentansprüche

, M Elektronische Hochvakuumröhre, in deren Hochvakuumgefäß sich zwei leitende Teile auf verschiedenen elektrischen Potentialen befinden, die zwischen diesen Teilen hohen elektrische Feldstärke hervorrufen, dadurch gekennzeichnet , daß wenigstens das Teil, welches auf dem höheren Potential liegt, an seiner Oberfläche mit einer elektrisch isolierenden Schicht belegt ist, die Alkalimetalle bindet.
2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus einem organischen Stoff, wie Polyimid, Silikon, Polysulfon, etwa Polyarylsulfon, oder einem fluorierten Wasserstoff, besteht.
3. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht von 0,1 /u bis 950/u dick ist, insbesondere 5/u.
4. Verfahren zur Herstellung der Beschichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das zu beschichtende Teil in ein Tauchbad eingestellt wird, welches eine Lösung teilkondensierten PoIyimids ist, bei welchem das Polyimid in Dimetylformamid gelöst ,ist, welches in doppelter Menge des Polyimide verwendet wurde, daß anschließend das Teil zum Abtropfen in eine Halterungsvorrichtung gebracht wird und darauf über einem Infrarotstrahler das Teil in Rotation versetzt und vorgetrocknet wird bis die Schicht kein Verlaufen mehr zeigt und daß abschließend der Lackfilm zuerst 1 Stunde bei 100° und dann 2 Stunden bei 300° ausgeheizt wird.

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