DE2257655A1 - Fotoelektrische bildverstaerkerroehre - Google Patents

Description

Dr.-ing. Oipi-Pbyi,. OSKAR KÖNIG Patentanwalt

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ELECTRON PHYSICS LIMITED Old Park House

Hampton Court, East Molesey, Surrey, England

PotoelektrIsche Bildverstärkerröhre

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Die Erfindung betrifft eine fotoelektrische Bildverstärkerröhre mit mindestens zwei Stufen,mit jeweils einer Fotokathode und einem Leuchtschirm ,und angeordnet la Kaskade.

Es ist bereits eine Bildverstärkerröhre vorgeschlagen worden, welche aus mehreren Abschnitten besteht, von denen jeder eine ebene Fotokathode aufweist, die in einem Abstand von einigen Zoll von einem ebenen, zu der Fotokathode parallelen Leuchte schirm angeordnet ist, welcher auf einer transparenten Membran aufgebracht ist, die im Innern einer durchgehendenivakuumröhre angeordnet ist. Auf der anderen Seite dieser Membran ist eine transparente Fotokathode aufgebracht, welche die Eingangsseite der nächsten Verstärkerstufe bildet. Die Fotoelektronen von der Fotokathode werden durch eine Potentialdifferenz von etwa 1 ο kV beschleunigt und mit Hilfe eines gleichförmigen axialen Magnetfeldes auf den Leuchtschirm gebündelt.

Das Fluoreszenzlicht, welches auf dem Leuchtschirm durch dieses Elektronenbild erzeugt wird, passiert die dünne Membran und setzt auf der Fotokathode der zweiten Stufe.eine erhöhte Anzahl von Elektronen frei. Diese werden nun ihrerseits beschleunigt und auf- den nächsten, verstärkenden Leuchtschirm fokussiert. In einer typischen Bildverstärkerröhre wird dieser Vorgang dreimal durchgeführt.

Zwischen der Fotokathode und dem Leuchtschirm jeder Stufe wird eine Potentialdifferenz von 1o bis 15 kV angelegt. Trotzdem ist es bei der früher vorgeschlagenen Bildverstärkerröhre nicht praktikabel, an die-Fotokathoden und Leuchtschirme,

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bezogen auf Erdpotential, jeweils dle_gleichen Potentiale anzulegen, da dies zu einer Potentialdifferenz der. gleichen Größenordnung (1o bis 15 kV) über der Membran zwischen jeweils zwei Stufen führen würde. Eine solche Potentialdifferenz kann nämlich zu einem elektrischen Kurzschluß zwischen dem Leuchtschirm der einen Stufe und der Fotokathode der näch sten Stufe' führen. Es ist daher erforderlich, an die aufeinanderfolgenden Stufen - bezogen auf Erdpotential - zunehmende Potentiale anzulegen. Insgesamt führt dies bei einer drei-

( Ge santspannun stufigen Bildverstärkerröhre dazu, daß ein Potenzial/ zv/ische 3o bis 45 kV angelegt werden muß. Ein derart hohes Potential ist unpraktisch, schwer zu beherrschen und teuer, führt zu einer schweren Anordnung und kann gefährlich sein.

Ausgehend von diesem Stand der Technik lag der vorliegenden Erfindung nunmehr die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte. Bildverstärkerröhre vorzuschlagen, bei welcher mit niedrigeren Gesamtspannungen gearbeitet werden kann.

Diese Aufgabe wird durch eine fotoelektrische Bildverstärkerröhre der eingangs beschriebenen Art gelöst, welche dadurch gekennzeichnet ist, daß der Leuchtschirm jeder Stufe, mit Ausnahme der letzten, auf einer Seite jeweils einer durchsichtigen Scheibe aus Isolationsmaterial vorgesehen ist, die quer zum Inneren der Röhre verläuft und die auf ihren beiden Seiten liegende Teile zweier benachbarter Stufen der Röhre gegeneinander isoliert,und daß auf der anderen Seite jeder durchsichtigen Scheibe jeweils die Fotokathode der nächsten Stufe vorgesehen ist.

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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist
eine Bildverstärkerröhre mit einer ersten Fotokathode vergesehen, welche an einem Eingangsfenster angeordnet ist. Die
Röhre weist ferner einen Leuchtschirm auf, der im Bereich
eines Ausgangsfensters vorgesehen ist. Ferner ist mindestens eine Zwischenstufe vorgesehen, welche durch eine transparente, isolierende Scheibe gebildet wird, die sich quer zum Inneren der Röhre erstreckt und die eine Barriere bildet, welche auf ihren beiden Seiten liegende Teile der Röhre elektrisch gegeneinander isoliert; und es ist ein zweiter Leuchtschirm
auf einer ersten Seite der Scheibe und eine zweite Fotokathode auf einer zweiten Seite der Scheibe vorgesehen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachstehend anhand einer Zeichnung näher erläutert und/oder sind Gegenstand der Schutzansprüche.
In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Teil einer fotoelektronischen, mehrstufigen Bildverstärkerröhre,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des Bildverstlirkerröhrenteils gemäß Fig. 1,

Fig. 3 eine schematische Darstellung einer erfindungsgecässen Bildverstärkerröhre einschließlich der wesentlichen Teile der Schaltung und

Fig. 4 einen Längsschnitt durch einen Teil einer zweiten

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Ausführungsform einer mehrstufigen, erfindungsgemäßen Bildverstärkerröhre,

Der in den Figuren 1 und 2 gezeigte, Bildverstärkerröhrenteil umfaßt zwei Zylinder 1,2 aus Kalksodaglas (soda-lime glass), deren Stirnseiten aneinander angrenzen. Zwischen den Zylindern 1, 2 ist eine hochwertige Glimmerscheibe (mica sheet) dichtend eingefügt, welche derart angeordnet ist, daß ihr Rand ein geeignetes Stück, beispielsweise 10 mm, über die Außenseite der Zylinder 1, 2 vorsteht. Aufgrund der Tatsache, daß Kalksodaglas verwendet wird, dessen Ausdehnungskoeffizient demjenigen von Glimmer sehr nahe kommt', können die Zylinder 1,2 mit der Glimmerscheibe mit Hilfe von Lötglas mit einem niedrigen Schmelzpunkt dichtend "verbunden werden, um so eine luftdichte Verbindung herzustellen. Die Glimmerscheibe 3 hält einer Spannung von mindestens etwa 10 kV zwischen ihren beiden Seiten stand.

Auf einer Seite der Glimmerscheibe 3 ist ein Leuchtschirm (phosphor screen) 4 aufgebracht (abgeschieden) , während auf der anderen Seite der Glimmerscheibe 3 eine Fotokathode 5 aufgebracht (abgeschieden) ist.

Um einen Kaskaden-Bildverstärker herzustellen, wird ein'. Anzahl solcher Teile stirnseitig dichtend miteinander verbunden und evakuiert, wie dies Fig. 3 zeigt. Bei der Anord-< · nung in Fig. 3 sind zwei Glimmerscheiben 8 und 11 vorgesehen, obwohl auch eine größere Anzahl verwendet werden könnte, und es ist ein Eingangs- und ein Ausgangsfenster bzw.. 15 vorgesehen.

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Im Betrieb werden von einer primären Fotokathode 6 auf der Innenseite des gläsernen Eingangsfensters Elektronen emittiert, wobei die Fotokathode 6 auf Bezugs- bzw. Erdpotential gehalten wird. Die Elektronen werden in Richtung auf einen Leucht-.schirm 7 beschleunigt, der auf einer Glimmerscheibe

8 aufgebracht ist und bezüglich der Fotokathode 6 auf einer Spannung von ca. + Io kV gehalten wird. Die Elektronen weräer. mit Hilfe eines in axialer Richtung verlaufenden Magnetfelds B, welches mit Hilfe einer Spule 14 oder mit Hilfe einer Fermanentmagnetanordnung erzeugt wird, auf den Leuchtschirm 7 fokussiert. An den Punkten, an denen Elektronen auf den Leuchtschirm 7 auftreffen, wird Licht emittiert, welches eine Fotoemission von einer zweiten Fotokathode 9 auslöst, die auf der anderen Seite der Glimmerscheibe 8 auf Erdpotential gehalten wird. Die auf diese Weise emittierten Elektronen werden in Richtung auf einen zweiten Leuchtschirm 10 beschleunigt, der auf einem Potential von + 1o kV gehalten wird, und verursachen dort eine Lichtemiision an den Punkten, an denen sie auftreffen. Die Elektronen in der zweiten Stufe werden also ebenfalls mit einer Spannung von 1o kV beschleunigt, wobei es jedoch aufgrund der 1o kV-Potentialdifferenz über der Glimmerscheibe 8 nicht erforderlich ist, das Potential des nächsten Leuchtschirms der Röhre auf ein Potential oberhalb 1o kV, bezogen auf Bezugspotential, anzuheben. Es können so viele Stufen vorgesehen werden, wie dies erwünscht ist. In Fig. 3 ist auf der Rückseite der den Leuchtschirm 1o tragenden Glimmerscheibe 11 eine dritte Fotokathode 12 vorgesehen. Der dritte und letzte Leuchtschirm 15 i^t im Bereich eines Glasfensters an dem in der Zeichnung rechten Ende der Verstärkerröhre vorgesehen.

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Wie Mg. 3 zeigt, sind die 'Leuchtschirme 7, 10, 15 mit einer gemeinsamen 1o kV-Spannungsquelle 13 verbunden, während die Fotokathoden 6, 9> 12 mit Erde verbunden sind. Eine andere Möglichkeit bestünde darin, die Fotokathoden auf einer Spannung von - 1o kV zu halten und die Leuchtschirme mit Erde zu verbinden. ■ ,

Bei der zweiten Ausführungsform gemäß Fig. 4 wird ein Borsilikatglas-Zylinder 19 verwendet, der einen Teil der Bildverstärkerröhre bildet. Eine Gliramerscheibe 16 ist zwischen zwei Borsilikatglasringen 2o, 21 angeordnet, um eine Barriere zu bilden, welche die Teile der Röhre zu beiden Seiten der Glimmerscheibe 16 elektrisch gegeneinander isoliert . Die Ringe 2o, 21 sind mit der Innenseite des Zylinders J9 dichtend verbunden.

Ein Leuchtschirm 17 und eine Fotokathode 18 sind je-· weils auf einem begrenzten Bereich der einander gegenüberliegenden Seiten der Glimmerscheibe 16 vorgesehen.

Die in Fig. 4 gezeigte Anordnung könnte Teil einer Verstärkerröhre sein, die ähnlich wie.die in Fig. 3 gezeigte aufgebaut ist. Bei der zweiten Ausführungsform ist es jedoch nichtlänger erforderlich, daß die Glimmerscheibe über die Aussenseite der Röhre vorsteht. Die Anschlüsse für den Leuchtschirm und die Fotokathode können durch den Glaszylinder 19 hindurchgeführt werden. ·

Die vorstehend beschriebenen Bildverstarkerröhren sind billi-

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ger und sicherer als die früher vorgeschlagenen Röhren dieser Art, da eine Spannungsquelle, die eine Spannung von 4o oder 5o kV erzeugt, wie dies bei den üblichen, früheren Röhren erforderlich ist, nicht langer benötigt wird.

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Claims (7)

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1. Fotoelektrische. Bildverstärkerröhre rait mindestens zwei Stufen, mit jeweils einer Fotokathode und einem Leuchtschirm, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm jeder Stufe,mit Ausnahme der letzten, auf einer Seite jeweils einer durchsichtigen Scheibe (3, 8, 11, 16) aus Isolationsmaterial vorgesehen ist, die quer zum Inneren der Röhre verläuft und die auf .ihren beiden Seiten liegende Teile zweier benachbarter Stufen der Röhre gegeneinander isoliert, und daß-auf der anderen Seite jeder Schei b.e (3, 8, 11 ,. 16) jeweils die Fotokathode (5, 9, 12, 18) der nächsten Stufe vorgesehen ist.

2. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheibe (3, 8, 11, 16) aus Glimmer besteht.

3. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeica-

Kalksöcfaglas .

net, daß die Röhre aus . / besteht, welches mit den Glimmerscheiben (3, 8, 11, 16) mit Hilfe eines niedrig schmelzenden Lötglases dichtend verbunden ist.

4« Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1,2 oder 3,dad_urch ge*- kennzeichnet, daß die Scheibe (3, 8, 11) aus Isolationsmaterial sich über den gesamten inneren Querschnitt der Röhre erstreckt und über deren Aussenseite vorsteht.

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5. Bildverstärkerröhre nach einem der Ansprüche 1 - 4, dadurch kennzeichnet, daß Ringe (2o, 21) vorgesehen sind, die mit der Innenseite der Röhre (19) verbunden sind und zwischen denen der Rand der isolierenden Scheibe (16) dichtend befestigt ist.

6. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre (19) und die Ringe (2o, 21) aus Borsilikatglas bestehen.

7. Bildverstärkerröhre nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche mit einer Spannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß alle Fotokathoden (5t 6, 9» 11» 18) auf einem ersten Potential und daß alle Leuchtschirme (4, 7, 1o, 15» 17) auf einem zweiten Potential gehalter, werden, welches bezüglich des ersten Potentials positiv ist.

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