DE2330898A1 - Leuchtschirm - Google Patents

Description

Siemens Aktiengesellschaft Erlangen, 13. Juni 1973

Henkestraße 127

VPA 73/5075 Ση/HL

Leuchtschirm

Die Erfindung betrifft einen Leuchtschirm mit einem durchsichtigen Träger, durch den hindurch das Bild austritt. Solche Leuchtschirme werden z.B. als Betrachtungsschirme bei Röntgengeräten, elektronenoptischen Anordnungen etc. verwendet. Dabei kann das auf dem Leuchtschirm erscheinende Bild direkt beobachtet werden oder indirekt, nachdem es auf das Target einer Fernsehaufnahmeröhre, einen fotografischen Aufnahmefilm etc. eingewirkt hat.

Bei Leuchtschirmen mit transparentem Träger kann sich Licht durch Reflexion an den Grenzflächen im Träger ausbreiten. Gegebenenfalls findet eine solche Ausbreitung auch am Übergang zu Foto-, Film- und Fernsehkameras etc. statt oder, wie z.B. bei Bildverstärkerröhre, auch zwischen Schirmträger und Abschlußscheibe der Bildverstärkerröhre. Diese Ausbreitung von Licht ergibt aber eine Erhöhung der Helligkeit des Untergrundes und führt zu einer Verschlechterung des Bildkontaktes.

- 2 409882/0615

INCOMPLETE DOCUMENT

Aufgabe der Erfindung ist daher, Leuchtschinne, bei denen das Ausgangsbild durch eine durchsichtige Schicht hindurch betrach tet wird, derart zu verbessern, daß

1. die Untergrundhelligkeit wenigstens angenähert beseitigt wird und

2. die Licht-Abstrahlcharakteristik so verändert wird, daß eine Erhöhung der nutzbaren Lichtausbeute erhalten

Der Gegenstand der Erfindung geht von einem Leuchtschirm aus mit einem durchsichtigen Träger, durch den hindurch das Bild austritt, z.B. beobachtet wird, und ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leuchtschicht und dem Träger mehrere Auftragungen aus stark und weniger stark brechendem Material abwechselnd aufeinander geschichtet sind, wobei das erstgenannte Material in Einzelschichten vorliegt, deren Dicke eine Interferenzwirkung erzeugt, die weder ein Maximum noch ein Minimum der Reflexion für senkrecht auftreffendes Licht ergibt und das weniger stark brechende Material in Einzelschichten, deren Interferenzwirkung möglichst wenig Reflexion zuläßt.

Das wesentlich Neue und der Vorteil der Erfindung bestehen darin, daß auf durchsichtigen Trägern, z.B. Glasträgern, beliebiger Dicke Leuchtschichten anbringbar sind, ohne daß starke Untergrundaufhellung hingenommen werden muß. Diese untergrundarmen Schirme ergeben, überdies noch erhöhte nutzbare Lichtausbeute infolge Verbesserung der Lichtabstrahlcharakteristik. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß durch die verbesserte Abstrahlcharakteristik in erhöhtem Maße Licht unter bevorzugt kleinem V/inkel zur Senkrechten auf der Schirmträgeroberfläche abgestrahlt wird. Dadurch v/ird der negative Einfluß nachgeschalteter Grenzflächen, Glas-Vakuum etc., verringert. Somit wird durch die Erfindung der Grobkontrast von sogenannten

— 3 — 409882/0615

INCOMPLETE DOCUMENT

Durchsicht-Leuchtschirmen verbessert, wie sie z.B. als Ausgangsleuchtschirme von Bildverstärkerröhren verwendet werden.

Der erfindungsgemäße Leuchtschirm unterscheidet sich von üblichen Leuchtschirmen dieser Art dadurch, daß statt einer einfachen Planglasscheibe eine solche mit einer dielektrischen Reflexionsschieht verwendet wird, die etwa als absorptionsfreie Aufdampfschicht angebracht werden kann und bis zu wenigen yu stark ist. Diese Reflexionsschicht ist ein Vielfachschichtsystem, in welchem sich hochbrechende Schichten, vorzugsweise solche mit einem Brechungsindex von ca. 2,50, wie Titandioxid (TiOp) mit niedrigbrechenden Schichten, vorzugsweise solchen mit einem Brechungsindex von ca. 1,38, wie Magnesiumfluorid (MgF₂), abwechseln. Die Dicken dieser Einzelschichten liegen vorzugsweise in der Größenordnung bis zu 3/4 der Wellenlängedes vom Leuchtstoff der Leuchtschicht abgegebenen Lichtes. Der Reflexionsgrad der dielektrischen Reflexionsschicht ist in Abhängigkeit vom Einfallswinkel des einfallenden Lichtes charakteristisch. Für steigenden Einfallwinkel steigt der Reflexionsgrad stark an. Im Idealfall wird total verhindert, daß Lichtstrahlen an Stellen optischen Kontaktes zwischen Leuchtstoff und Schirmträger unter dem Winkel der Totalreflexion des Trägermaterials gegen Vakuum bzw. gegen Luft oder unter einem noch größeren Winkel in den Träger eindringen. Sie können sich dort dann auch nicht ausbreiten und es kann die bekannte Aufhellung des Untergrundes auch nicht auftreten. Die Wirkung einer derartigen Reflexionsschicht auf die Lichtabstrahlung besteht darin, daß eine Umverteilung der Abstrahlwinkel stattfindet, d.h. Lichtstrahlen mit hohem Einfallswinkel werden zu einem wesentlich höheren Prozentsatz in die Leuchtschicht zurückreflektiert als Lichtstrahlen mit kleinerem Einfallswinkel. Sie erfahren dann durch Streuung in der polykristallinen Leuchtstoffschicht und Reflexion an der Aluminiumhaut eine Winkel-Neuverteilung. Von diesem winkelneuverteilten

- 4 -409882/0615

INCOMPLETE DOCUMENT

Licht wird wiederum nur der Anteil bevorzugt durchgelassen, der einen relativ kleinen Einfallswinkel hat usw.. Auf diese Art wird eine Änderung der Abstrahlcharakteristik erreicht, bei der das Licht unter vorzugsweise kleinen Winkeln zur Senkrechten auf der Schirmträgeroberfläche abgestrahlt wird.

In der Praxis hat es die folgenden Auswirkungen:

1. Eine dem Schirm nachgeschaltete Optik, die immer einen begrenzten Öffnungswinkel hat, empfängt eine vergrößerte Lichtmenge, weil Licht, das sonst seitlich an der Optik vorbeigestrahlt wird, jetzt in diese hineingelangt.

2. Der erfindungsgemäße Leuchtschirm hat einen mindestens stark verringerten Untergrund, da Licht unter einem größeren Einfallswinkel als ca. 41° weitestgehend am Eintreten in den Leuchtschirmträger gehindert ist.

5. Der negative Einfluß (Kontrastverschlechterung) von Grenzflächen Glas-Luft bzw. Glas-Vakuum, die dem Schirm aus z.B. gerätetechnischen Gründen nachgeschaltet sind (Foto-, Kino-, TV-Kamera), wird infolge der wegen der kleineren Abstrahlwinkel verminderten Reflexionen verringert.

Obwohl die Wirkung der Erfindung mit der Anzahl der Einzelschichten steigt, dürfte es in der Praxis zweckmäßig sein, Vielfachschichtsysteme zu verwenden, die aus einer begrenzten Anzahl von Einzelschichten, z.B. vierzehn, bestehen, weil sonst der technologische Aufwand groß wird. Auch können z.B. beim Anbringen sehr vieler Schichten Materialspannungen in der Schichtung auftreten und die Haftung an der Unterlage stören. Für das stark brechende Material wählt man zweckmäßigerweise eine Dicke von weniger als λ /4 oder zwischen Λ/2 und Λ 3/4. Für die Schichten aus weniger stark brechendem Material wählt

— 5 — 409882/0615

INCOMPLETE. DOCUMENT

man zweckmäßig Schichtdicken τοη Λ /4 oder ungeradzahligen Vielfachen davon. Bei derart hergestellten Vielfachschichtsystemen können in den Reflexionskurven für Eintrittswinkel größer als ca. 40° noch Minima auftreten. Um auch diese Minima noch zu beseitigen, kann man das Vielfachschichtsystem aus unterschiedlich dicken Einzelschichten herstellen.

Durch Verwendung von erfindungsgemäßen Vielfachschichten, die aus sieben Doppelschichten bestehen, gelingt es, wie Messungen ergeben haben, Kathodenstrahl-Durchsicht-Leuchtschirme herzustellen, an denen gegenüber herkömmlichen Schirmen eine um 30 % verringerte Aufhellung des Untergrundes und eine um 25 % höhere Ausbeute des nutzbaren Lichtes meßbar sind.

Eine zusätzliche Verbessemag der Schirme und eine Verminderung immer noch vorhandener geringfügiger Aufhellungen des Untergrundes kann durch Anbringen einer gefärbteny das Leuchtschirmlicht zu kleinem Teil absorbierenden Schicht erreicht werden. Dies beruht darauf, daß das sich durch mehrfache Reflexionen im Schirmträger ausbreitende Licht stärker absorbiert wird als das direkt durch den Träger hindurchgehende Signal-Licht, weil es wegen des unterschiedlich schrägen und mehrfachen Durchganges unterschiedlich lange Wege durchlaufen muß.

Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.

In der Fig. 1 ist ein Röntgenbildverstärker dargestellt, bei welchem ein nach der Erfindung aufgebauter Schirm als Ausgangsschirm benutzt ist,

in der Fig. 2 ein Ausschnitt aus dem Ausgangsschirm, welcher den Aufbau zeigt,

- 6 409882/0615

INCOMPLETE DOCUMENT

in der Fig. 3 ein Ausschnitt aus der Fig. 2, wobei die dieelektrische Zwischenschicht zur Sichtbarmachung von Einzelheiten vergrößert dargestellt ist und

in der Fig. 4 ein schematisches Schaubild zur Erklärung der Erfindung.

In der Fig. 1 ist mit 1 der Vakuumkolben bezeichnet, hinter dessen Eingangsfenster 2 sich die Eingangsschirmkombination 3 befindet, die aus einer Aluminiumkalotte 4, einem Leuchtschirm und einer Fotokathodenschicht 6 besteht. In den Kolben hinein folgen auf die Fotokathodenanordnung 3 die Elektroden 7 bis 10, wobei die Elektrode 10 die Anode ist, die an ihrem dem Ausgangsfenster 11 zugewandten Ende mit dem Leuchtschirm 12 abgeschlos- · sen ist. Zur Funktion des Bildverstärkers wird zn den Leitungen 13 bis 17 abgestuft Hochspannung angelegt, so daß die Elektronen, die an der Fotokathodenkombination 3 durch eindringende, durch die Pfeile 18 symbolisierte Röntgenstrahlen ausgelöst werden, auf dem Schirm 12 verkleinert zur Abbildung kommen. Dort wird dann durch die Aluminiumschicht- 19 hindurch in der Leuchtschicht 20 in den Leuchtkristallen 21 Licht ausgelöst, das durch die dielektrische Reflexionsschicht 22 und die Glasträgerschicht 23 hindurch vom Fenster 11 aus beobachtet ist.

Der Aufbau des Leuchtschirmes 12 erfolgt etwa so, daß auf den Träger 23 aus Glas, der z.B. 1 mm stark ist, zuerst eine ca. Λ /2 starke Schicht aus Titandioxid aufgedampft und darauf eine Schicht 25, die λ/4 stark ist, aus Magnesiumfluorid aufgedampft wird. Hierauf folgt wieder Titandioxid usw., bis die fünf Paare von Schichten 24 und 25 aufgetragen sind. Danach wird die Leuchtschicht 20 in bekannter Weise aufgetragen und mit der dünnen, etwa 150 nm starken Folie 19 aus Aluminium belegt.

- 7 - ' -409882/0615

INCOMPLETE DOCUMENT

Die Wirkungsweise der Erfindung ergibt sich dann dadurch, daß bei Auslösung von Licht im Kristall 26 von dem Punkt 27 aus etwa ein Strahl im Linienzug 28 abgeht und entsprechend der ge~ strichelten Linie 29 in der Schicht 23 reflektiert wird, bis er in den Kristall 30 eindringt, dort an den einzelnen Flächen reflektiert wird, so daß statt des Austrittes im Winkel Cd* zur Senkrechten 31 auf der Grenzfläche 32 der Glasplatte 23 der WinkelCO2 zur Senkrechten 33 auf der Fläche 32 erhalten wird, wobei cj ₂ eine andere Größe hat als CJ ..

409882/0615

INCOMPLETE DOCUMENT

Claims (5)

Patentansprüche

1. Leuchtschirm mit einem durchsichtigen Träger, durch den hindurch das Bild austritt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leuchtschicht und dem Träger mehrere Auftragungen aus stark und weniger stark brechendem Material abwechselnd aufeinander geschichtet sind, wobei das erst genannte Material in Sinzelschichten vorliegt, deren Dicke eine Interferenzwirkung erzeugt, die weder ein Maximum noch ein Minimum der Reflexion für senkrecht auftreffendes Licht ergibt und das weniger stark brechende Material in Einzelschichten, deren Interferenzwirkung möglichst wenig Reflexion zuläßt.

2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicken bis zu 3/4 der "Wellenlänge des Leuchtschirmlichtes liegen.

3. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialien abwechselnd Titandioxid und Magnesiumfluorid sind.

4. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Einzelschichten zwischen 6 und 20 liegt.

5. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich noch eine, das Leuchtschirmlicht teilweise absorbierende Schicht vorgesehen ist.

409882/0615

INCOMPLETE DOCUMENT