DE2237974A1

DE2237974A1 - Verbesserungen an bildverstaerkern und dergleichen

Info

Publication number: DE2237974A1
Application number: DE2237974A
Authority: DE
Inventors: Robert Malcolm Beasley; Andrew John Guest; Douglas Raymond Mainard; Derek Washington
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1971-08-02
Filing date: 1972-08-02
Publication date: 1973-03-01
Also published as: FR2148155A1; SE388720B; NL7210393A; JPS4826060A; FR2148155B1; SE7406161L; IT974912B

Description

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FHB. 32176, Dr.-Ing. Hat>e.-FKe*w*

N. V. Philips'Gloeilampenfabrlekea

Akte N·. PHB-32,176
Anmeldung vomi 1. Aug. 1972

Verbesserungen an Bildverstärkern und

Die Erfindung betrifft eine Kanalverstärkeranordnung

(oder der Kürze halber "Kanalplatte")· Dies sind Sekundäreiaissions-Elektronenvervielfachungsanordnungen, die eine Matrix in Form einer Platte enthalten, die mit einer grossen Anzahl länglicher sich in der Dickerichtung der Platte erstreckender Kanäle versehen ist. Die genannte Platte ist mit einer ersten leitenden Schicht auf einer Eingangsfläohe und einer gesonderten zweiten leitenden Schicht auf einer Ausgangsfläche versehen, welche Schichten als Eingangs- bzw. Ausgangselektrode dienen. Derartige Anordnungen werden im weiteren als Anordnungen der eingangs genannten Art bezeichnet.

Im Betrieb derartiger Verstärkeranordnungen wird ein

Potentialunterschied zwischen den beiden Elektrodenschichten der Matrix angelegt, um ein elektrisches Feld zur Beschleunigung der Elektronen zu

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erzielen. Das elektrische Feld verursacht infolge eines durch die Widerstandsflächen in den Kanälen oder (wenn derartige Kanaloberflächen nicht vorhanden sind) durch dae Material der Matrix flieseenden Stroms einen Potentialsprung. In den Kanälen findet eine Sekundäremissionsvervielfachung statt, und die Auegangselektronen können einem weiteren Beschleunigungsfeld ausgesetzt werden, das zwischen der Ausgangselektrode und einer günstigen Auftreffplatte« etwa einem Leuchtschirm, angelegt werden kann. Eine Bildübertragungsröhre, die eine derartige Anordnung

benutzt, wird der Einfachheit halber Bildverstärkerröhre genannt, da diese Bezeichnung gegenüber "Bildwandlerröhre" bevorzugt wird, sogar bei jenen

Anwendungen, bei denen die Hauptaufgabe der Röhre die Änderung der Wellenlänge der bilderzeugenden Strahlung ist. Andere entsprechende bilderzeugende Röhren sind Kathodenstrahlröhren und Bildaufnahmeröhren.

Die Erfindung bezweckt, das Problem der bei der praktischen Verwendung von Kanalplatten auftretenden Ionenrückkopplung zu eliminieren oder zu verringern. In einem einzelnen Kanal entstehen Ionen in Teilen der Wand und des Innenraums des Kanals (diese Ionen können "Kanalionen¹' genannt werden). In einfachen Kanalvervielfachern wird dieses Problem dadurch gelöst, dass die Kanalröhre über einen verhfiltnismässig grossen Winkel (etwa 36O°in Form einer vollständigen Schraubenlinie) gebogen wird.

Im Falle von Kanalplatten, die in Bildverstärkern angewendet werden, können auch Ionen im Phosphorbildschirm gebildet werden, wenn ein derartiger Schirm an der Ausgangsseite der Kanäle liegt. B'erner zeigt sich, dass viele Ionen im Spalt zwischen einem derartigen Schirm und der Kanalplatte erzeugt werden (derartige Ionen werden im W€»iteren als "Spaltionen" bezeichnet).

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Tritt eine lonenrückkopplung auf, so werden die Ionen durch das Feld in den Kanälen beschleunigt, und sie können dann weiter hinten in den Kanälen und/oder an der Photokathode eine störende Sekundäremission hervorrufen. Die Ionen können dabei auch eine Beschädigung der'Photokathode verursachen.

Eine Verringerung der Ionerirückkopplung von der Kanalplatte zur Photokathode kann die Lebensdauer erhöhen. Ausserdem ermöglicht die Verringerung der lonenrückkopplung das Betreiben der Kanalplatte entsprechend dem Impulssättigungsverfahren,' und dies kann eine bessere Ver-· teilung der Impulshöhe (P.H.D.) und eine Verringerung des Rausches zur Folge haben. Ferner kann eine Verringerung von falschen Sekundärelektronenreihen, die aus der lonenrückkopplung zur Kanalwand nahe dem Eingang hervorgehen, eine höhere Verstärkung durch die Platte ermöglichen (beispielsweise für Verwendung in Photovervielf acliern).

In den folgenden Patentschriften sind Verfahren zur Verhinderung oder Verringerung der lonenrückkopplung in Kanalplatten zur Anwendung in mehrkanaligen ElektronenvervieIfachern oder Röhren beschrieben.

(A) Patentschrift 1.175.599 (Mullard) (PHB 31816) beschreibt das Anbringen von elektronendurchlässigen,leitenden Membranen, um die Eingänge zu den Kanälen zu sperren und so den Durchgang von Ionen zur Photokathode zu verhindern. Biese Technik ist verhältnismässig aufwendig und kostspielig, insbesondere bei Kanalplatten mit einer verhältnismässig grossen Oberfläche.

(E) Die Patentschrift 1.126.088 (Bendix) beschreibt eine Konstruktion, die manchmal als "Chevron"-Konstruktion bezeichnet wird. Hierbei werden zwei gesonderte Kanalplatten in Serie miteinander angeordnet, und die Kanalachsen einer Platte bilden einen Winkel zu den Kanalachsen tier anderen .»^.i-tt-e. Diese Anordnung hat den Nachteil,, dass die einzelnen

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Kanäle der einen Platte nicht in einer Linie mit den einzelnen Kanälen der anderen Platte liegen, so dass das Auflösungsvermögen verringert wird.' Dieser Verlust wird noch durch den Spalt erhöht, der zwischen den beiden Platten in erhältlichen Anordnungen vorhanden ist.

Seit der Veröffentlichung dieser Patentschriften sind weitere Studien hinsichtlich des Ionenrückkopplungseffekts angestellt. Dies hat zu den folgenden Erkenntnissen geführt.

Für einen Kanal, dessen Länge sich zum Durchmesser wie

50 ι 1 verhält, werden etwa 75 - 90% der in den Kanälen gebildeten und aus deren Eingang austretenden Ionen in den letzten (d.h. Ausgangs-) 30$> der Länge des Kanals gebildet (die Bezeichnungen "Eingang" und "Ausgang" werden hier ausschliesslich für Elektronen verwendet).

Auf Grund dessen hat Anmelderin die folgenden weiteren Lösungen gefunden»

(C) Die Patentschrift Nr. (laufende Anmeldung

127ΘΟ/71; PHB 32142) beschreibt eine Matrix für eine Kanalverstärkeranordnung der eingangs genannten Art, bei der die Kanalachsen in einer Fläche gekrümmt sind.

(D) Die Patentschrift Nr (laufende Anmeldung

32.171/71; PHB 3216I) beschreibt Matrizen, die aus unterteilten Kanälen mit geschränkten Trennwänden gebildet sind.

(R) Die Patentschrift ^r (laufende Anmeldung

32172/71; PHB 32162) beschreibt Matrizen, die aus gesohränkten Kanalgruj en bestehen.

In allen Fällen wird im wesentlichen bezweckt, die Ionenrückkopplung zu verhindern, oder, um es andere zu formulieren, die Kanäle "ionenblind" zu machen, während ein zweites Ziel (für manche Anwendungen)

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darin besteht, diese Kanälen auch "optisch blind" zu machen, um eine optischen "Rückkopplung vom Bildschirm her zu verhindern (zu diesem letzten ,Zweck muss die Matrix undurchsichtig sein).

Die vorliegende Erfindung schafft eine weitere Lösung' für das Problem der Ionenrückkopplung in Kanalplatten.

Die Erfindung gründet sich auf einer neuen Theorie, die kürzlich von Anmelderin entwickelt wurde und die im.Widerspruch zum genannten Bendix "Chevron"-Prinzip steht oder zumindest von den Voraussetzungen dieses Prinzips abweicht, das die Grundlage der britischen Patentschrift 1.126.088 bildet, und die auch vom Prinzip geschränkter Kanäle abweicht, das in den genannten britischen Patentschriften I.O64.O73 (PHB 31172) und 979.687 angewendet wird.

Ein wichtiger Nachteil der Chevron-Anordnung ist, zumindest für Bilderzeugungszwecke, der Verlust von Auflösungsvermögen infolge der Streuung von Elektronen eines Kanals in der ersten Platte zu verschiedenen Kanälen in der zweiten Platte.

Eine perfekte Ausrichtung zwischen allen Kanälen der

beiden Platten wäre erforderlich, um diesen Nachteil zu beseitigen, das Ausrichten der Kanäle ist in nach konventionellen Faserziehmethoden hergestellten bilderzeugenden Platten nicht genau genug, um dies in Plattenzusammensetzungen, bei denen die Kanalachsen untereinander einen Winkel bilden, verwirklichen zu können.

Die Bendix "Chevron" Patentschrift gründet sich auf der bisher anerkannten Kanalvervielfachungstheorie und geht daher von der Notwendigkeit zweier Platten aus, die in einem verschiedenen Winkel in bezug aufeinander angeordnet sind (mit anderen Worten, eine "Chevron"-Anordnung), um dafür zu sorgen, dass in der Ausgangsplatte erzeugte Ionen in der

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Wand der Eingangsplatte absorbiert werden, bevor sie sich dem Eingang nähern, so dass sie keine unerwünschten Reihen von Sekundärelektronen erzeugen. Entsprechend der Erfindung kann dies durch Verwendung von Platten mit Oberflfichenleitung erreicht werden, bei denen die Kanäle in einer geraden Linie liegen. In einer bevorzugten Ausführungsform nach der Erfindung wird dies weiterhin durch Verwendung von Kanälen erreicht, deren Oberflächenleitung für verschiedene Teile der Innenoberflache eines Kanals verschieden ist. Hierdurch sind auch andere Vorteile für Kanäle vom Massenleitfähigkeitstyp bei gekippten Kanalplatten erzielt, insbesondere die Möglichkeit, die Ionenrückkopplung zu verhindern und dies mittels einer einzigen Platte zu verwirklichen, statt der Hintereinanderanordnung zweiter Platten, die in der britischen Patentschrift Nr. 1.126.088 (Bendix) und im obigen beschrieben ist.

Es ist bekannt, dass eine gekippte Kanalplatte vom Massenleitfähigkeitstyp erhebliche Vorteile bietet. Obwohl die Massenleitung vom Anfang der Kanalvervielfachungstechnik an bekannt war, hat es viel Mühe gekostet, massenleitende Materialien zu finden, die in allen Hinsichten geeignet sind, Kanalplatten herzustellen und wirksam zu machen. Dies hat ein solches Ausmass angenommen, dass alle im Handel erhältlichen Kanalplatten für Bilderzeugungszwecke vom Oberflächenleitfahigkeitstyp sind. Aus technologischen Gründen hat sich bisher gezeigt, dass die Herstellung von Kanalplatten aus einem isolierenden Glas bevorzugt werden muss, welches Glas dabei an der Innenseite der Kanäle einer Oberflächenleitfähigkeitsbehandlung unterzogen wird. (Beispiele geeigneter lilasarten und Behandlungen sind in der Patentschrift 1.168.415 (?HR.~-tt8»aj beschrieben. Eine solche (ilasart ist vorzugsweise Bleiglas, auf der Oberflächenleitfähigkeitsschichten in den Kanälen durch chemische Reduktion gebildet sind).

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Me Erfindung bezweckt daher ferner, eine gekippte Ober-

flächenleitfähigkeitsstruktur zu schaffen» die es ermöglicht, eine Kanalplatte zu erzielen, die dieselben elektrischen Eigenschaften wie eine gekippte Massenleitfähigkeitsplatte hat, insbesondere die Eigenschaft, dass

die Äquipotentiale trotz der gekippten Lage der Kanäle nahezu parallel zu den Flächen der Platte bleiben. Eine derartige Struktur wurde auf Grund der genannten Theorie entwickelt.

Die Erfindung schafft eine Matrix für eine Oberflächenleitfähigkeitskanalverstärkeranordnung oder Kanalplatte der genannten Art, wobei die Kanäle in der Matrix in bezug auf die Normale gegenüber den Matrixflächen gekippt sind, und wobei die Innenoberfläche jedes Kanals Flächen mit unterschiedlicher Leitfähigkeit aufweist, wobei die Leitfähigkeit in den Kanalbegrenzungen, die unter dem grössten Winkel in bezug auf die Normale auf den Matrixflächen gekippt sind, am grössten ist, und wobei die Leitfähigkeit in den Begrenzungen, wo die gekippte Lage am kleinsten ist oder wo kein Kippen erfolgt, am geringsten ist.

Die theoretische Grundlage hierfür wird nun anhand der anliegenden Zeichnungen beschrieben.

Zunächst wird eine Einkanalverstärkerröhre, die aus einer

gebogenen Kanalplatte gebildet ist, beschrieben. Fig. 1 zeigt eine skizzenhafte Darstellung dieses Kanals in Form einer Röhre, die aus einer Schicht von Leitmaterial L besteht und an jedem Ende mit einem Ring (E1-E2) versehen ist, der aus einem hochleitenden Material besteht (in der Praxis ist L selbstverständlich normalerweise eine Widerstandsschicht an der Innenwand eines Kanals, der in einer Glasmatrix gebildet ist, und die Ringe E1-E2 sind Teile der Eingangs- und Ausgangselektroden der Flächen der Kanalplatte)₀ Ionen verschieben sich entlang elektrischen Kraftlinien, die in bezug auf

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die elektrischen Äquipotentiale normal sind, weil sich ein nicht geladenes Restgasmolekül nicht in einer bestimmten Richtung bewegen wird, bis durch ZusammenstosB mit einem Elektron ein Ion gebildet wird. Bisher wurde angenommen, dass äquipotentiale Linien sich parallel zu·den Kanalenden erstrecken, d.h., parallel zu den Endflächen oder Elektroden der Kanalplatte (siehe beispielsweise die genannte Bendix Patentschrift 979*687)· Es zeigt sich nun jedoch, dass dies für die normalerweise angewendeten Oberflächenleitfähigkeitskanäle nicht zutrifft.

Dadurch, dass einander gegenüberliegende Wände eines einzelnen Kanals als Widerstandskreise dargestellt werden, wird der Kanal nach Fig. 1 so, wie er in Fig. 2 dargestellt ist. Das Potential an der Kanalplatte beträgt V Volt, und die Enden der beiden Kreise sind durch die Metallelektroden E1-E2 auf den beiden Flächen der Kanalplatten verbunden. Wenn die Widerstände R den gleichen Wert haben, so stellt die gestrichelte Linie das Äquipotential V/2 dar, das sich parallel zu den Endelektroden auf vorstehend beschriebene Weise erstreokt.

In der Praxis werden jedoch die Widerstandskreise durch

Widerstände miteinander verbunden, die ihren kleinsten effektiven Wert in der senkrecht zur Kanalachse stehenden Stellung haben, wie in Fig. 3 dargestellt ist. (Der Deutlichkeit halber wird wieder angenommen, dass alle Widerstände den gleichen Wert R haben). In diesem Fall fliesst der Strom zwischen E1 (auf Nullpotential) und E2 (auf Potential V) über zwei parallele Wege. Der obere Weg besteht aue R1 in Serie mit zwei R (R2 und R4) in ParalIeIlage, d.h., R liegt in Serie mit R/2. Der untere Weg ist der gleich^ jedoch umgekehrt (R3 und R5 in Serie mit R6). In jedem Weg ist 2V/3 das Potential über den einzelnen Widerstand R und V/3 das Potential über die

parallel geschalteten Widerstandspaare R. Die Äquipotentiale sind mithin

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so, wie sie in Fig. 4 dargestellt sind, und sie liegen eindeutig näher der Normalen in bezug auf die Kanalachse als im EaIl von Fig. 2. » Diese sehr einfache Darstellung wird dazu verwendet, um die

neue Theorie zu beweisen, nach der die äquipotentialen Flächen von den parallel· zu den Kanalenden verlaufenden Flächen abweichen. Dies stellt nur einen sehr kurzen Kanal dar, und das ist eine beträchtliche Vereinfachung des viel komplizierteren Widerstandaverlaufs, so wie· dieser-in einem echten Kanal auftritt. Untersuchungen haben erwiesen, dass die heutige Position so ist, wie sie in Fig. 5 für einen Kanal mit einem Winkel vonoi =45° (der Deutlichkeit halber) und einem Längen-Durchmesserverhältnis von nux 20 dargestellt ist. Fig. 5' zeigt, dass innerhalb eines Abstands, der gleich zwei

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Kanaldurchmessern ist, vom Ende an die Äquipotentiale normal sind in bezug auf den Kanal, so dass das Feld axial wird; dies bleibt so bis zu etwa zwei Durchmessern vom anderen Ende an.

Nun werden zwei derartige Kanäle (Ca-Cb) beschrieben, wobei das Ende des einen Kanals mit dem Ende des anderen Kanals entlang einer gemeinsamen Achse X verbunden ist, und wobei jeder Kanal an jedem Ende mit einem leitenden Element oder einer leitenden Elektrode versehen ist. Die

Äquipotentiale sind in Fig. 6 dargestellt.

Die im Gebiet nahe den Ausgängen gebildeten Ionen werden

Il

axial zurückkehren, bis sie das Gebiet des verformten Felds am Übergang zwischen den "beiden Kanälen erreichen. Hier werden sie so abgelenkt, dass eie mit der Wand Ca zusammenstossen. Wie auch bei der"Chevron"-Konstruktion der Fall war, erreichen sie keine Punkte, die derart dicht beim Eingang von Ca liegen, dass unerwünschte Nachimpulse von Sekundärelektronen erzeugt

Il

werden. Die effektive Ablenkung dieses Ca-Cb-Ubergangsgebiets kann dadurch vergrössert werden, dass die beiden Kanälen getrennt werden und eine Span-

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nung D zwischen ihnen angelegt wird (siehe Fig. 7)· Die Länge des Gebiets des nicht axialen Felds wird so vergrössert.

Ausserdem kann der Kanal Cb seitlich verschoben werden,

so dass er die Elektronen effektiver auffängt, weil diese auch durch das nicht axiale Feld abgelenkt werden (siehe Fig. θ).

Rückbezüglich auf den Fall einer mehrfachen Anordnung von

gebogenen Kanälen, d.h. einer einfach gebogenen Kanalplatte, berücksichtigt die neue Theorie einen neuen Baktor, unabhängig von der Tatsache, ob die Feldverteilung durch die Wechselwirkung zwischen angrenzenden Kanälen beeinflusst wird oder nicht. Dies hängt von der Art der Kanalmatrix ab, die entweder im wesentlichen ein Isolator sein kann oder einen hindurchfliessenden Elektronenstrom aufrechterhalten kann. Im ersten Fall muss ein leitender Film oder eine Deckschicht auf der Innenwand jedes Kanals entwickelt oder angebracht werden. Dies kann etwa durch Verwendung einer bleihaltigen Glasart verwirklicht werden, die in einer Wasserstoffatmosphäre erhitzt und reduziert wird (siehe beispielsweise Patentschrift 1.169.415, PHB. 31892). In diesem Fall besteht keine Weiterverbindung zwischen angrenzenden leitenden Röhren als über die Elektroden E1-E2, die an den Enden angebracht sind. Die leitenden Röhren werden über ihre Gesamtlänge durch eine Schicht aus isolierendem Matrixmaterial, meistens Glas, getrennt. Jede Röhre enthält also ein Feld, das durch das äquipotentiale Muster von Fig. 5 bestimmt wird, d.h., dass das Feld über den grössten Teil der Kanallänge axial gerichtet

Il

ist. Dies ist in Fig. 9 dargestellt, die Äquipotentiale mit gleichem Spannungsunterschied an einem Ende zweier angrenzender Kanäle zeigt.

Wenn eine Matrix verwendet wird, deren Masse leitend ist, so kann das äquipotentiale Muster nach Fig. 9 dies nicht verhindern, weil die einailne Ifenäle seitlich seitlich durch Widerstandsmaterial verbunden

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sind, das die Innenoberflächen angrenzender Kanäle verbindet. Dies ruft ein

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Muster hervor, bei dem alle Äquipotentiale in gekippten Flächen liegen, die sich parallel zu den Flächen der Platte erstrecken. Eine derartige Platte ist für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung, da das Feld in den Kanälen nicht mehr axial ist.

Fig. 9 zeigt die Aquipotentialverteilung in einer gebogenen Kanalplatte mit Oberflächenleitung, und die Fig. 7 und 8 zeigen, wie das . Ionenablenkgebiet effektiver gemacht werden kann, indem die beiden Kanalplatten getrennt werden und dazwischen ein Potentialunterschied angelegt wird. Auf diese Art und Weise kann der Ionenrückkopplungseffekt mittels eines Paars gebogener Kanalplatten mit Oberflächenleitung reduziert werden, während die Kanalachsen der Platten dennoch parallel sind. Ein Beweis, der die Theorie, auf die sich die vorliegende Erfindung gründet, bestätigt, geht aus Hessresultaten von Messungen hervor, die Parkes und Gott an der Universität von Leicester ausführten, die jedoch noch nicht veröffentlich sind. Parkes und Gott haben Versuche mit Paaren von gebogenen Oberflächenleitfähigkeitsplatten von Mullard mit sehr hohem Verstärkungsfaktor ausgeführt und eine effektive Unterdrückung der Ionenrückkopplung sowohl bei den Chevron-Anordnungen als auch bei einer Anordnung mit geradeausgehenden Kanalachsen gemessen. Me Achsen der Kanäle in diesen letzteren Platten bildeten einen Winkel von 13° in bezug auf die Plattenachse (d.h. die Normale in bezug auf die Plattenflächen). In diesen Experimenten wurden die Platten nicht für eine Bilderzeugung angewendet, und es wurde deshalb kein Versuch gemacht, die Kanäle auf den beiden Platten zusammenfallen zu lassen. · ■

Entsprechend einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung hat eine aus einem hinteneinander liegenden Paar von gebogenen P.latten be-

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stehende Zusammensetzung parallele Kanalachsen und fallen die Kanäle genug zusammen, um dafür zu sorgen, dass zumindest der grösste Teil der innerhalb' eines Eingangskanals vorhandenen Information nur zum entsprechenden Ausgangskanal und nicht zum anderen angrenzenden Ausgangskanal übertragen wird. Die Erfindung schafft auch Mittel, um dafür zu sorgen, dass ein derartiges Zusammenfallen während der Herstellung und der Zusammensetzung erreicht wird.

Eines der einfachsten Verfahren ist, ein Paar von Kanalplatten mittels einer Lehre zusammenfallen zu lassen und danach untereinander zu verbinden. Das Plattenpaar wird danach aus der Lehre entfernt, und es verhält sich ferner wie eine Einheit. Ein anderes Verfahren ist das Montieren der Platten in einen Halter, in dem sie ausgerichtet werden. Danach werden die Platten und der Halter als eine Einheit behandelt; in dem Fall ist das Ausrichten jedoch schwieriger.

Hiernach wird ein Fall aus der Praxis anhand einer der

Einfachheit halber sechseckigen Konfiguration beschrieben (das Verfahren könnte auch bei anderen Konfigurationen angewendet werden, etwa einer viereckigen Konfiguration). Dieses Verfahren umfasst die folgenden Schrittet

1. Zunächst wird der sechseckige Körper von Fig. 10 derart

geschliffen, dass er einen kreisförmigen Schnitt hat (wie mit der gestrichelten Linie 1 angegeben ist).

2. Der nächste Schritt ist das Schleifen einer genauen

Positionierungsflache 2 und von verschiedenen Montage- oder Stellnuten 3 über die Länge des Bündels (in Fig. 11 sind drei dargestellt, da dies eine günstige Zahl ist). Die genau bearbeitete Fläche 2 muss breit genug sein, beispielsweise die Hälfte des Durchmessers. Die Form der Stellnuten ist nicht kritisch, und sie könnten auch Löcher oder Bohrlöcher sein statt

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Nuten, obwohl letzteres ein Verlust an Matrixoberfläche bedeuten würde.

3· Der Körper wird danach in Scheiben geschnitten unter

einem üblichen Winkel ^ , wie in Fig. 12 dargestellt ist (iA = 13° ist ein Beispiel eines günstigen Winkels). Es ist deutlich, dass die Kanalachsen parallel zur Fläche 2 und zu den Scheiben des Körpers verlaufen.

3A, Danach findet die normale Bearbeitung statt, bei der

die Scheiben oder Matrizen auf bekannte Art und Weise zu Platten gebildet werden. Insbesondere werden die leitenden Kanaloberflächen erhalten', etwa durch chemische Reduktion. Die Eingangs- und Ausgangselektroden werden auf den Matrixflächen gebildet. Es ist wichtig, dass die Platten als angrenzende Paare identifiziert bleiben.

4· Zwei angrenzende Platten Ga-Cb werden in einer V-

förmigen Lehre oder einem Block 4 angeordnet (siehe Fig. 13, in der 13(&) eine Ansicht auf die Endfläche und 13 (b) einen teilweisen Schnitt darstellt) Der Endblock 5 der Lehre ist genau bearbeitet bis zum Winkel o{ (Fig. 13(b) V Die V-Nut der Lehre ermöglicht ein genaues Zusammenfallen, wenn die ebenen Flächen in beiden Platten einmal ausgerichtet sind.

5. Ein gezogener Halteblock 6 (Fig. 13(^)) wird derart neben den Platten angeordnet, dass die Fläche dieses Blocks und die des Endblocks parallel und auf den Winkel o{ gerichtet sind.

6. Die Platten Ca-Cb werden gedreht, bis die beiden Flächen 2 in derselben Ebene liegen. (Dies wird nötigenfalls mit Hilfe einer Messuhr oder dergleichen überprüft). Die Platten werden danach in dieser Lage festgeklemmt.

7. Eine Klemme 7 (Fig. 13(b)) wird auf den Flächen 2 angebracht, um jede Bewegung, die das Zusammenfallen stören könnte, zu verhindern, '.selbstverständlich sind auch Tragemittel für die Klemme und die

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Blöcke erforderlich, diese sind jedoch der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die bearbeiteten Flächen 2 ermöglichen so eine genaue Regelung des Elektronenstroms durch die Platte. Durch diese Mittel ist ein genaues Zusammenfallen der Kanäle unter Verwendung von angrenzenden Plattenpaaren, die aus dem gleichen Körper geschnitten sind, möglich.

8. Die Platten werden danach mittels eines beliebigen bekannten Verfahrens aneinander befestigt, das sich zum Verbinden von Glaseinzelteilen und zur Anwendung in Vakuum eignet. Beispiele:

(a) Silikatleim (Potassiumsilikat und Keramikpulver) in den Nuten J.

(b) Drei keramische oder gläserne Stäbe, die in die Nuten geleimt werden.

(c) Drei derartige Stäbe, die mittels Emaille statt mit Leim befestigt sind.

(d) Drei derartige Stäbe, die mittels eines Bands mit einem Glasbinder befestigt werden (beispielsweise Vitta-Band, ein Erzeugnis der Vitta-Corporation).

Diese Vorgänge machen eine Wärmebehandlung erforderlich. Hierdurch werden die ausgesetzten, reduzierten, leitenden Oberflächen in den Kanälen teilweise oxidiert, und deshalb ist üblicherweise eine weitere chemische Reduktion (beispielsweise in heissem Wasserstoff) notwendig.

Die ursprüngliche erste Reduktion ist erwünscht, um einen

guten Kontakt mit den Eingangs- und Ausgangselektroden zu ermöglichen. Die Elektroden E2a-Elb(vergleiche Fig. 6) an der Grenzfläche müssen selbstverständlich vor dem Verbindungsvorgang angebracht werden.

Falls zwischen den Platten (wie in Fig. 7) ein Kaum erforderlich ist, so wird der Verbindungsvorgang mit Abs tandsplatten, die

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über den Umfang zwischen den Platten angebracht werden, ausgeführt. Biese , Platten werden nach dem Verbindungsvorgang entfernt. Ein hartes Metall ist ein günstiges Material für diese Platten.

Wenn eine seitliche Verschiebung der Kanäle erforderlich

ist (wie in Pig. 8), so können die Endblöcke 5-6 mit einem Winkel versehen werden, der kleiner alscK ist. Dies kann entsprechend Fig. I4 mit demselben V-Block 4 und der klemme 7 durchgeführt werden. Ebenso wie vorher bilden die Plattenflächen einen Winkel c\ zur Normalen in bezug auf die Kanalachsen, die Blöcke 5'-6^! sind jedoch mit einem Winkele^¹ versehen, der kleiner als der Winkel &\ von Fig. 13 ist. Bei 8 sind zwei der Abstandsplatten dargestellt.

Bei dem genannten Verfahren kann es vorteilhaft sein, Kanalplatten zu verwenden, die mit nicht hohlen Glasrändern versehen sind» insbesondere im letzten Fall (Fig. 14)» in dem die Platten an den Rändern statt den Flächen fixiert werden.

Um das Ausrichten der Plattenpaare zu erleichtern, können in die aktiven Umfangsgebiete des Körpers zwei oder mehrere Markierfasern oder Fasergruppen aufgenommen werden, die während des Zusammenstellen jedes Paars identifiziert und genau in eine Linie gebracht werden können. Derartige Fasern können beispielsweise mit Hilfe eines Mikroskops visuell identifiziert werden.

Fig. 15 zeigt eine allgemeine Darstellung eines Schnitter entlang der Kanalachsen (Fig. 15s.) und eine Ansicht auf das Ende einer Plattenfläche, wobei die Endelektrode (E) entfernt ist (Fig. 15b).

Das Matrixmaterial ist als ein Isolator M dargestellt, der den Raum zwischen den Kanälen C anfüllt.

Jeder Kanal ist mit zwei gekippten Wänden oder Flächen

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R1-R2 mit einem niedrigeren Widerstand (höherer Leitfähigkeit) und zwei Wänden oder Flächen R3-R4 mit einem höheren Widerstand versehen (die letzte» ren könnten im Prinzip einen unendlichen Widerstand haben, in der Praxis würde dies jedoch eine elektrostatische Ladung der Oberflächen und andere Probleme ergeben). Der grösste Teil der Elektronenvervielfachung wird durch die Wände R1-R2 ausgeführt.

Die Kanäle sind unter einem Winkelt in bezug auf· die Normale gegenüber den Flächen der Platte gekippt dargestellt.

Es ist günstig, zur Bezugnahme eine Matrixachse Xp (Fig. 15a) anzunehmen, die in bezug auf die Flächen der Platte oder der Matrix normal gerichtet ist und deshalb einen WlnkelÄ, zu jeder Kanalachse Xc bildet. Auf entsprechende Weise ist es leicht, für jeden Kanal eine "Normalfläche" Pn (Fig. 15b) anzunehmen, welche Fläche die Kanalachse Xc enthält und in bezug auf die genannten Flächen normal ist, so dass sie die Richtung darstellt, in der der Kanal nicht gekippt ist. Eine zweite nützliche Bezugsfläche ist die Fläche Pt (Fig. 15a), die auch die Kanalachse enthält, die jedoch normal ist in bezug auf die Fläche Pn und die das Hass des Kippens des Kanals angibt (sie wird daher die gekippte Fläche des Kanals genannt). Wenn ein Schnitt, der in bezug auf die Kanalachsen normal ist, beschrieben wird (wie in Fig. 16 und I7), so werden beide Flächen Pn-Pt in bezug auf die Zeichenebene normal.

Fig. 16 zeigt dieselbe Struktur wie ein Schnitt, der normal in bezug auf die Kanäle ist, und Fig. I7 zeigt zum Vergleich einen derartigen Schnitt durch eine sechseckige Anordnung. Fig. 17 zeigt vier gekippte Wände oder Flächen mit einem niedrigen Widerstand, die den grbssten Teil der Elektronenvervielfachung ausführen (R1-R2 und R5-H6) und zwei Wände R3-R4 mit einem höheren Widerstand, die sich parallel zur Normal-

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fläche (Pn) erstrecken und mithin nicht gekippt sind. Entsprechend der Erfindung sind auch andere Schnitte möglich; so kann man sich diese Beispiele zu einem Grenzfall erweitert denken, wobei der Kanalschnitt kreisförmig ist und sich der Widerstand kontinuierlich ändert von einem Minimumwert an den Schnittlinien, wo die Kanalwand die Normälflache Pn schneidet, bis zu einem Höchstwert, an den Schnittlinien, wo die Kanalwand die gekippte Fläche Pt schneidet (obwohl eine derartige Anordnung möglich ist, könnte es sehr schwierig sein, sie in der Praxis mit Hilfe der heutigen Techniken anzuwenden).

Zurückgehend zur viereckigen Kanalkonfiguration nach Fig. und 16 wird nun erörtert, wie die Widerstandsdifferentiale in der Praxis erzielt werden können. Es wurde bereits die Herstellung von Kanalplatten beschrieben, wobei flache Glasstreifen benutzt wurden, die gegenüber dem üblicheren röhrenförmigen Glas bevorzugt werden (Patentschrift Wr.......,».

(anliegende Patentanmeldung Nr. 3478/71; PHB 32122)). Ein derartiges Beispiel ist in Fig. 18 dargestellt, die den Querschnitt durch eine Einheit vor dem Ziehen zu Fasern darstellt.

Fig. 18 zeigt drei Verfahrenschritte während der Bildung

zusammengesetzter Streifen 11-12, die mit abgeschrägten Längskanten 13 versehen sind (Fig. 18a bis 18c). Vier von derartigen Streifen werden zu einer röhrenförmigen Struktur zusammengesetzt (Fig. 18(d)), die danach zu Fasern gezogen werden kann.

Für die heutigen Anwendungen kann die Zusammensetzung

aus einer Kanalröhre 11 aus Glas mit einem Stützkern 12 bestehen, der aus einer Glasart hergestellt ist, die differenzierend geätzt werden kann, und

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der hohl ist, um den Atzvorgang zu erleichtern.

Die Zusammensetzung kann auch aus einer Kanalröhre 12 aus

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Glas bestehen, die rait einem gläsernen Aussenmantel 11 versehen ist, der einen niedrigen Schmelzpunkt hat, um das Zusammenschmelzen der angrenzenden Röhren (und das Anfüllen von gegebenenfalls offenen Räumen ) zu erleichtern. In beiden Fällen hat das eine Paar entgegengesetzter Streifen aus Matrixglas Eigenschaften, die sich von denen des anderen Paars unterscheiden, so dass das eine Paar in der fertigen Matrix einen höheren Widerstand als das andere Paar hat. Durch Selektion von zwei Arten von Kanalglas mit einer günstigen Zusammensetzung ist es möglich, die R3-R4 entsprechenden Streifen derart anzuordnen, dass sie beim Reduzieren einen höheren Oberflächenwiderstand erreichen als die R1-R2 entsprechenden Streifen. Unter Verwendung der in der genannten Patentschrift 1.168.415 beschriebenen Glasarten können Unterschiede im OberflSchenwiderstand erzielt werden, die das Vierfache der Grössenordnung betragen. Ausserdem können durch kleine

Änderungen in der Zusammensetzung grosse Unterschiede erzielt werden, so dass die zwei Arten von Matrixglas einfach an den Ecken zusammengeschmolzen werden können. Um die vorliegende Erfindung vollständig auszunutzen, werden die vier Streifen zusammengehalten, ohne dass in der Mitte ein Glaskern angebracht ist, während die Zusammensetzung durch Ziehen zu einer hohlen Faser reduziert wird.

Es ist natürlich notwendig, dass die Fasern in bezug auf

den Winkel 'Ί , unter dem die -Platte geschnitten wird, gut ausgerichtet sind, um zu gewährleisten, üass die Komponenten R3-R4 mit einem hohen Widerstandswert parallel zur Plattenachse Xp verlaufen (d.h. normal in bezug auf die Schnitte), während die t.Lemente R1-R2 mit einem niedrigen Widerstand einen Winkel oi zur genannten Achse bilden. Nach dem Ziehen zu einer Faser sind die Abmessungen so klein, dass die Ausrichtung schwierig wird. Es kann deshalb vorteilhaft sein, die Richtung vor dem Ziehen zu bestimmen und eine

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Zusammensetzung von verschiedenen gut ausgerichteten Einheiten gemeinsam zu ziehen, um eine Faser zu bilden, die aus einer Anzahl von Röhren besteht und die einen rechteckigen Schnitt hat (einige Beispiele sind in Fig. 19a-19c dargestellt).

Bei einem Ziehvorgang, der zwei Schritte umfasst, kann

die aus einer Anzahl von Fasern bestehende Zusammensetzung für den zweiten Ziehvorgang auf entsprechende Weise einen rechteckigen Schnitt erhalten. Dies ergibt ein einfaches Verfahren zum Identifizieren der Flächen mit einem hohen und einem niedrigen Widerstand, die den Flächen Pt und Pn entsprechen.

Fig. 20 zeigt einen so gebildeten Korper, der aus parallelen Fasern besteht und unter einem Winkeln in Scheiben geschnitten ist; hierbei beträgt ein günstiger Winkel etwa 15°·

Anschliessend wird die normale Bearbeitung durchgeführt,

wobei die Scheiben oder Matrizen auf normale Weise zu Kanalplatten gebildet werden. Insbesondere werden die Kerne, insofern vorhanden, entfernt und die leitenden Kanaloberflächen beispielsweise durch chemische Reduktion gebildet. Ausserdem werden die Eingangs- und Ausgangselektroden auf den Matrixflächen gebildet.

Die Fig. 21 und 22 stellen die Verwendung von Kanalplatten entsprechend der Erfindung in Bilderzeugungsrohren dar. In diesen Beispielen ist ein Paar von Kanalplatten Ga-Cb in der Umhüllung einer Bildverstärkerröhre dargestellt, die auch-eine Photokathode PG und einen Leuchtschirm S enthält. Fig. 21 zeigt eine Röhre vom "Nachbarschafts"-Typ, während Fig. 22 eine Röhre vom Typ einer "elektronenoptischen Diode" oder vom "Wandler"-Typ darstellt.

\<ird ein Bildschirm S verwendet, so können die Platten Ca-Cb undurchsichtig gemacht werden, um sowohl eine optische Rückkopplung

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von S aus als auch eine Ionenrückkopplung zu verhindern.

Die Erfindung wird ebenfalls für andere bilderzeugende

Röhren beispielsweise Kathodenstrahlröhren und Bildaufnahmeröhren angewendet.

Ausser dass sie Ionen- und optische Blindheit vermeidet, kann eine erfindungsgemässe Kanalplatte auch dazu angewendet werden, den "dark patch" oder "black spot" Fehler zu vermeiden, der in der Patentschrift 1.164.894 ("garjTTE^ beschrieben ist.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

M.) Elektronenkanalverstärkeranordnung mit Kanälen vom Ober-

^flächenleitfähigkeitstyp, wobei die Kanäle geometrisch derart angeordnet sind, dass eine Ionenrüokkopplung'vermieden wird, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Kanaldurchgang mit Mitteln versehen ist, um eine quer gerichtete elektrische Feldstärke darin einzuführen.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (unter einem Winkel ,i ) in bezug auf die Normale gegenüber den Kanalplattenoberflächen (=Plattenachse) gekippt sind, wobei die Innenoberfläche jedes Kanals Gebiete mit verschiedener Leitfähigkeit hat, wobei die Leitfähigkeit in den Gebieten der Kanäle, die in bezug auf die Plattenachse stärker gekippt sind, grb'sser ist, und wobei die Leitfähigkeit in den Gebieten, die weniger stark gekippt sind, kleiner ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, wobei die Kanäle polygone Schnitts aufweisen und wobei eine Innenwand oder entgegengesetzt gerichtete Innenwände jedes Kanals nahezu parallel zur Plattenachse verlaufen und mit Oberflächen mit einer verhältnismässig niedrigen Leitfähigkeit versehen sind, während andere Wände des Kanals in bezug auf die Plattenachae gekippt sind und Sekundäremissionsflächen mit einer Leitfähigkeit haben, die höher als diejenige der zuerst genannten Wände ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» wobei der Kippwinkel <5l. etwa 13° beträgt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4s wobei die Wände mit einer niedrigen Leitfähigkeit und die Wände mit der hohen Leitfähigkeit jedes Kanals aus Glasarten bestehen, die Metall enthalten und etwa dieselbe Zusammensetzung aufweisen", mit Ausnahme eines Unterschieds, der es ermöglicht, den erwünschten Unterschied in der Leitfähigkeit durch eine

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differenzierte Reaktion auf chemische Reduktion zu erzielen. 6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zusammengesetzt nach einem der Verfahren wie beschrieben in Patentschrift Nr..

(anliegende Anmeldung 3478/71; PHB 32122).

7· Anordnung nach Anspruch 1, mit einem hintereinander liegenden Paar gekippter Platten mit Oberflächenleitfähigkeit, die derart angeordnet sind, dass die Kanalachsen parallel sind, und die höchstens um einen Abstand, der mit dem Kanaldurchmesser vergleichbar ist, auseinander I liegen, wobei die angrenzenden Endflächen der Kanalplatten mit einem elektrisch leitenden Element versehen sind.
6. Anordnung nach Anspruch 2, bei der die Achsen von sich

entsprechenden Kanälen der gekoppelten Kanalplatten (seitlich) verschiebbar sind über einen Abstand, der mit der Hälfte eines Kanaldurohmessers vergleichbar ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Anordnung nach Anspruch 1, 7 oder Θ, welches Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Bilden von Bezugsflächen auf einem Körper, wobei diese Oberflächen parallel zu den Kanalfasern des Körpers sind, das Schneiden eines Paars von Scheiben aus dem genannten Körper unter einem Winkel, das Formen dieser Scheiben zu Kanalplatten und das Zusammensetzen der genannten Platten mit zusammenfallenden Kanälen mit Hilfe der genannten Bezugsflächen.

10. Elektronische bilderzeugende Röhre mit einer Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9» oder hergestellt mittels eines Verfahrens nach Anspruch 9·

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