DE2428341C2 - Bildverstärker- oder Bildwandlerröhre - Google Patents

Description

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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bildverstärker oder Bildwandlerröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Röhre ist aus der DE-OS 19 29 443 bekannt.

Bei Bildverstärker- oder Bildwandlerröhren mit hoher Helligkeitsverstärkung ist es ein bekanntes Problem, daß bei plötzlich auftretenden punktförmigen sehr hellen Strahlungsquellen Einbreniierscheiniingen auf · dem- Leuchtschirm auftreten können. Solche plötzliche stärke Lichtquellen sind z. B. Detonationsblitze und dergleichen. Die an der entsprechenden Stelle von solchen Lichtstrahlen beaufschlagte Fotokathode sendet an dieser Stelle' ein Obermaß an freien Elektronen aus, die sehr stark zum Leuchtschirm hin beschleunigt werden und auf diesen gebündelt mit hoher Energie aufprallen, was zur teilweisen Zerstörung des Leuchtschirmes führt. Solchen Erscheinungen versucht man bislang dadurch zu begegnen, daß man äußere Schaltmittel verwendet, die stromreduzierend wirken sollten. Das Problem konnte jedoch mit solchen Mitteln noch nicht voll befriedigend gelöst werden, weil infolge der unvermeidlichen Kapazitäten solche äußeren Schaltungsmaßnahmen nicht genügend trägheitslos waren und folglich auf solche sehr plötzlich auftretenden starken Helligkeitsblitze nicht schnell genug reagieren.

Bei einer Bildaufnahmeröhre mit Fotokathode und einer als Multidiodentarget ausgebildeten Zielelektrode ist das Spitzlichtproblem durch einen der Fotokathode nachgeschalteten Multikanal-SE-Verstärker gelöst Durch die elektronenstrombegrenzende Wirkung des Multikanal-SE-Verstärkers wird die nachfolgende Zielelektrode geschützt (D E-AS 19 07 649).

Der vorliegenjien Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Röhre der eingangs genannten Art anzugeben, deren Leuchtschirm gegen übermäßige Elektronenbeaufschlagung bei plötzlich auftretenden Spitzlichtern besser geschützt ist

Diese Aufgabe wird mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen gelöst

Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß nur geringe äußere Schaltungsmittel benötigt werden, die sehr dicht bei der Röhre angebracht sein können. Es kann sich dabei nur um einen einzigen Widerstand handeln, der gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiei als Bauteil in die Röhre integriert werden kann. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht- darin, daß die erfindungsgemäße Wirkung nicht nur darin beruht, daß eine gewisse Stromreduzierung bewirkt wird, sondern daß darüber hinaus auch eine Defokussierung des im Normalbetrieb auf den Leuchtschirm fokussierten Elektronenbündels erfolgt so daß bereits dadurch einer punktförmigen Überlastung des Leuchtschirms entgegengewirkt wird. Ein plötzlich auftretender punktförmiger Helligkeit«- blitz wird also mit zunehmender Intensität nicht mehr als punktförmige Lichtquelle, sondern als großflächige Lichtquelle auf dem Leuchtschirm, der ggf. auch eine andersartig ausgebildete Zielelektrode sein kann, abgebildet

Anhand der in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachfolgend näher erklärt Die Figuren zeigen Prinzip-C|uerschnitte durch Bildverstärkerröhren wobei gleiche Teile in den einzelnen Figuren mit gleichen Bezugsziffern versehen sind.

So bedeutet 1 eine Lichtfaserscheibe 1, auf deren inneren, konkav gewölbten Oberflächen die Fotokathode 2 als Schicht aufgebracht ist, die mit den ringförmigen Metall-Elektrodenteilen 7 in elektrisch leitender Verbindung steht. Mit 3 ist wiederum eine Lichtleitfaserscheibe bezeichnet, die ebenfalls eine konkav gewölbte innere Oberfläche aufweist, auf welcher der Leuchtschirm 4 angeordnet ist Dieser Leuchtschirm 4 steht in elektrisch !eilender Verbindung mit dem Elektrodenteil 8 in

F i g. 1, der Leuchtschirmelektrode 13 in E i g. 2 und den Elektrodenteilen 8 und 14 in Fig.3. Diese Elektrodenteile wie auch die Elektrodenteile 7 und 10 bilden Teile der Vakuumhülle der Röhre, die durcrPdie Lichtfaserscheiben i und 3 und den Glaszylinder 6 sowie ggf. weitere Isolierzwischenteile vervollständigt ist Die Betriebsspannungsquelle zum Betrieb der Röhre ist jeweils mit 12 bezeichnet, wobei die negative Ausgangsspannung mit der Fotokathode 2, die positive Ausgangsspannung über den Widerstand 11 in Fig.i, den Widerstand 21 in Fig.2 und den Widerstand 33 in Fig.3 mit dem Leuchtschirm verbunden ist. Die den Leuchtschirm bzw. die Leuchtschirmelektrode 13 zur Fotokathode hin überragerde weitere Elektrode ist mit 9 bezeichnet. .

Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die weitere Elektrode 9. die bevorzugt eine kegelstumpfmantelförEiige Form besitzt, elektrisch leitend direkt mit dem positiven Punkt der Gleichspannungsquelle 12 verbunden. Das mit Hilfe eines aus Isoliermaterial bestehenden Ringes 5 isoliert von der weiteren Elektrode 9 angeordnete Elektrodenteil 8 ist tiber den Widerstand 11 mit dem positiven Punkt der Spännungsquelle 12 verbunden. Mit 10 ist das nach außen geführte Elektrodenteil für die weitere Elektrode 9 bezeichnet

Der Widerstand 11 ist nun derart gewählt, daß an ihm bei normalem Betrieb ein nur geringer Spannungsabfall auftritt, so daß die weitere Elektrode 9 nahezu auf dem Potential des Leuchtschirmes 4 liegt und damit zusammen mit dem Leuchtschirm als Anode wirkt- Das aus der Fotokathode 2 austretende Elektronenbündel wird auf dem Leuchtschirm 4 abgebildet Tritt nun im Sehfeld der Fotokaihode eine plötzliche sehr helle Lichtquelle wie z. B. ein Detonationsblitz auf, so entsteht ein vergrößerter Leuchtschirmstrom und damit ein vergrößerter Spannungsabfall am Widerstand 11, was bedeutet, daß der Leuchtschirm 4 ein gegenüber der weiteren Elektroden 9 negativeres Potential bekommt. Das Potential an der weiteren Elektrode 9 bleibt nach wie vor positiv. Der Leuchtschirm 4 und die weitere 4i> Elektrode 9 bilden nun eine Defokussierungslinse, die den Lichtblitz nicht mehr bildgetreu auf dem Leuchtschirm 4 abbildet sondern diesen zu einem größeren Leuchtfleck verzerrt Dadurch wird eine Überlastung des Leuchtschirmes zumindest teilweise vermieden.

Bei dem in F i g. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der zwischen dem positiven Punkt der Spannungsquelle 12 und dem Leuchtschirm 4 liegende Widerstand mit der Röhre vereinigt Dieser Widerstand ist mit 21 bezeichnet und liegt zwischen dem ringförmigen >o Zuführungsteil 22 und der Leuchtschirmelektrode 13. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann dieser Widerstand aus einer Schicht bestehen, die auf einem Isolierring 5, z.B. aus keramischem Material, aufgebracht ist. Sowohl dh Leuchtschirmelektrode 13, die mit dem Leuchtschirm 4 elektrisch leitend verbunden ist, als auch die weitere Elektrode 9 sind kegelstumpfmantelformig ausgebildet und ragen mit ihrem sich verjüngenden Ende zur Fotokathode 2 hin. Die weitere Elektrode 9 überragt fotokathodenseitig die Leuchtschirmelektrode 13. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist gleichartig mit der Wirkungsweise, wie sie im Zusammenhang mit der F i g. 1 beschrieben ist. Besonders vorteilhaft bei diesem Ausführungsbeispiel ist, daß sich der Widerstand 21 möglichst dicht an dem Leuchtschirm befindet und in die Röhre integriert ist. Die Ansprechzeit und die Dauer der Wirksamkeit sowohl der Anordnung nach Fig. 1 als auch der Anordnung nach Fig.2 kann durch parallel zu den Widerständen. 11 und 21 liegende Kapazitäten beeinflußt werden.

Das in der Fig.3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt wiederum einen Widerstand 33, der zwischen dem positiven Punkt der GleichspannungsqueBe 12 und dem Leuchtschirm 4 liegt Dieser als äußeres Bauteil dargestellte Widerstand 33 kann auch in die Röhre integriert werden, ähnlich wie dies in F i g. 2 dargestellt ist Die weitere Elektrode 9 ist nun in Fig.3 nicht mit einer gesonderten Zuführung versehen, sondern ist direkt auf der äußeren Mantelfläche der kegelstumpfförmigen Leuchtschirmelektrode angeordnet Die weitere Elektrode 9 ist wiederum kegelstumpfmantelförmig ausgebildet und ist über Distanzteile 32 aus Isoliermaterial an der kegelstumpf förmigen Leuchtschirmelektrode befestigt Zusätzlich ist ein Widerstandsmaterial 31 zwischen der weiteren Elektrode 9 und der kegelstumpfförmigen Leochtschirmelektrode vorgesehen. Durch die Wahl des Abstandes der beiden Elek^jden voneinander sowie durch die Wahl des dazwischen befindlichen Dielektrikums, also z. B. des Materials des Widerstandes 31 und/oder der Isolierteile 32 kann die Wirkung eines ÄC-Gliedes beliebiger Auslegung erzielt werden. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist nun derart, daß bei Auftreten eines erhöhten Leuchtschirmstromes die Spannung am Leuchtschirm 4 sinkt, infolge des zwischen der Elektrode 9 und der Leuchtschirmelektrode befindlichen dielektrischen Materia'is wird jedoch bei einem plötzlichen Absacken des Potentials an dem Leuchtschirm 4 das Potential an der weiteren Elektrode 9 noch voll bestehen bleiben und erst danach auf den Wert der Leuchtschirmelektrode 4 absinken. Die Zeitdauer dieses Absinkens des Potentials an der weiteren Elektrode 9 kanr^ durch Wahl des besagten RC-Gliedes eingestellt werden. Bei einem plötzlichen Auftreten eines erhöhten Leuchtschirmstromes wird also eine Potentialdifferenz zwischen der weiteren Elektrode 9 und dem Leuchtschirm 4 auftreten, der sofort eine Defokussierung des Elektronenbündels bewirkt und damit einer Überlastung des Leuchtschirms entgegengewirkt

Im allgemeinen weisen die in der Praxis auftretenden Überlastungen, wie z. B. Detonationsblitze oder Fotoblitze nur eine kurze Zeitdauer im Bereich von 1 bis 200 ms auf. In diesem Falle wird vorzugsweise die Zeitkonstante des /?C-Gliedes der Zeitdauer dieser Überlastung angepaßt, d.h. die Zeitkonstante des /?C-Gliedes wird so gewählt, daß es der Zeitdauer dieser plötzlichen auftretenden überstarken Lichteinwirkung entspricht Es ergibt sich damit der Vorteil, daß bei einer höheren länger andauernden Lichtbelastung der Röhre, die noch weht zu einer Zerstörung des Leuchtschirmes führt, keine unter Umständen störende Defokussierung auftritt Eine Defokui sierung ergibt sich nur bei einer Zeitdauer, die der Zeitkonstanten des /?C-Gliedes entspricht Diese ist aber im vorliegenden Fall so klein, daß die Defokussierung vom Auge eines Beobachters nicht wahrgenommen werden kann.

Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel besteht die weitere Elektrode 9 lediglich aus einer isolierenden bzw. halbleitenden Schicht, ciie auf der Oberfläche der kegelstumpffcrmigen Leuchtschirmelektrode aufgebracht ist. Dabei kann die freie Oberfläche dieser Schicht zusätzlich mir einem leitenden Belag versehen sein.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. endverstärker-oder BfldwandleiTöhre mit einer großflächigen Fotokathode (2), elektronenoptischen Mitteln zur Abbildung der aus der Fotokathode bei ₅ Auftreffen von Strahlung austretenden Elektronenbündel auf einen Leuchtschirm (4), und mit einer weiteren Elektrode (9), deren wirksame Elektronendurchtrittsöffnung in Elektronenlaufrichtung vor dem Leuchtschirm angeordnet. ist, wobei- der Leuchtschirm über einen elektrischen Widerstand (ti, 21, 33) mit der positiven Spannung der Betriebsspannungsquelle (12) verbunden ist und die weitere Elektrode mit dem Leuchtschirm über einen elektrischen Widerstand (11, 21, 31) verbunden ist, _!5 dadurch gekennzeichnet, daß diese Widerstände eine solche Größe haben und die Elektronendurchtrittsöffnung der weiteren Elektrode (9) bezüglich des Leuchtschirms (4) derart angeordnet ist, daß beim Betrieb der Röhre im Nennbe»5ich des Leuchtschirmstromes die weitere Elektrode und der Leuchtschirm gemeinsam als Anodenelektrode wirksam sind und daß ein plötzlich auftretender wesentlich erhöhter Leuchtschinnstrom eine solche Spannungsdifferenz zwischen der weiteren Elektrode und dem Leuchtschirm bewirkt, daß die weitere Elektrode und der Leuchtschirm eine elektrostatische Linse bilden, die die auf den Leuchtschirm gerichteten Elektronenbündel defokussiert ^₀

Z Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziger elektrischer Widerstand (11,21) vorgesehen ist, der die Funktion der beiden Widerstände übernim.nt

3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest einer der Widerstände (21, 31) als integrierter Bauteil der Röhre ausgebildet ist.

4. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Elektrode (9) mit dem Leuchtschirm (4) über ein /?C-GIied verbunden ist, wobei die Zeitkonstante des ÄC-Gliedes so gewählt ist, daß sie der Zeitdauer der überstarken Lichteinwirkung, z. B. eines Detonationsblitzes, in etwa entspricht

5. Röhre nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm (4) eine zur Fotokathode (2) gerichtete Leuchtschirmelektrode (13) aufweist, und daß die weitere Elektrode (9) an der Leuchtschirmelektrode befestigt ist und diese in Richtung auf die Fotokathode hin überragt

6. Röhre nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die weitere Elektrode (9) als Oberfläche einer auf der Leuchtschirmelektrode (13) aufgebrachten Schicht mit schlecht leitenden oder halbleitenden Eigenschaften ausgebildet ist