DE2435629A1

DE2435629A1 - Verfahren zur herstellung von strahlenwandlerschirmen

Info

Publication number: DE2435629A1
Application number: DE19742435629
Authority: DE
Inventors: Heinz Roehrich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1974-07-24
Filing date: 1974-07-24
Publication date: 1976-02-05
Also published as: FR2280196B1; FR2280196A1

Description

Verfahren zur Herstellung von Strahlenwandlerschirmen

Ein Verfahren nach dein Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist bereits aus der DT-OS 2 137 329 bekannt. Wie dort ersichtlich, werden Schirme dieser Art hauptsächlich im Eingangsschirm von Bildverstärkern verwendet. Bei diesen werden in einem Leuchtschirm die unsichtbaren Strahlen in Licht umgesetzt und dieses anschließend in einer auf den Leuchtschirm aufgetragenen Fotokathodenschicht in Elektronen. Diese werden dann elektronenoptisch beschleunigt und abgebildet auf einen weiteren Leuchtschirm, wo sie beobachtet, fotografiert etc. werden können. Die Elektronen können aber auch direkt als elektrische Signale etwa in einem Fernsehverfahren genutzt werden.

Bei Schirmen der obengenannten Art, die etwa zur Umwandlung von unsichtbaren energiereichen Strahlen, wie Röntgen- oder Gammastrahlen, verwendet werden, soll bekanntlich der Umsatz der Strahlen in Elektronen möglichst gut sein. Dieser hängt aber von der Dicke der Fotokathodenschicht ab und hat,abhängig von seinem Material und der möglichen Reichweite der ausge-

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lösten Elektronen, einen optimalen Wert für relativ dünne Kathoden. Wegen der Rauhigkeit der Oberflächen der bekannten Leuchtstoffschichten reicht bei so dünnen Kathoden aber die elektrische Leitfähigkeit zur Nachlieferung der emittierten Elektronen nicht aus.

Gemäß der oben zitierten Schwierigkeit hat man versucht, durch Pressen hinreichend glatte Oberflächen von Leuchtschirmen zu erhalten. In der Praxis ist aber die Anwendung von Pressen schwierig. Leuchtkristalle sind recht stabile Körper, so daß man zu sehr hohen Drucken greifen muß. Hohe Drucke sind aber den üblicherweise verwendeten, aus Aluminium bestehenden Trägern der Leuchtschirme nicht zuträglich. Bei entsprechenden Drucken werden in der Regel die Trägerkalotten beschädigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 unter praktikablen Bedingungen eine ausreichende Glättung der Oberfläche von Leuchtschichten zu erreichen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Anwendung einer Glättung nach Art des Schmiedens ist ohne Anwendung schweren Gerätes eine glatte Oberfläche von Leuchtkristallen erzielbar. Außerdem braucht keine Beschädigung eines etwa aus Aluminium oder anderem weichem Material bestehenden Trägers befürchtet zu werden. Dies beruht ganz einfach darauf, daß die einzelnen, zur Glättung führenden Angriffe an den Rauhigkeiten auf sehr kleine Flächen beschränkt bleiben und daher in ihrer Wirkung gegenüber der Unterlage wenig in Erscheinung treten. Trotzdem wird aber eine ausreichend glatte Oberfläche erhalten.

In einfacher Weise wird nach der Erfindung eine glatte Oberfläche erhalten, indem man etwa in der Höhlung eines konkaven

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Leuchtschirmes Kugeln rollen läßt und es so einrichtet, daß über einen ausreichenden Zeitraum die Kugeln auf allen Teilen der Oberfläche gleich oft hinwegrollen. Bei einem auf einem Aluminiumträger angebrachten Leuchtschirm von 170 mm Durchmesser und einer Tiefe der konkaven Krümmung von 20 mm hat sich z.B. eine Anzahl von 19 Kugeln aus Stahl mit einem Durchmesser von etwa 20 mm und einem Gewicht von ca. 33 g bewährt, wenn man sie 10 min lang in statistisch gleichmäßiger Verteilung über die konkave Fläche rollen läßt.

Die Kugeln stellen bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens Rollkörper dar, welche die Oberfläche des Leuchtschirmes unter abwechselndem Kontakt mit den rauhen Teilen glattwalzen können. Es ist daher leicht einzusehen, daß es sich dabei nicht ausschließlich um Kugeln handeln muß. Sicher sind auch andere Rollkörper anwendbar, etwa solche, die aus einer Walze bestehen, deren parallel zur Achse verlaufende Oberfläche kreisbogenförmig gebogen ist, wobei der Radius der Biegung größer ist als der Durchmesser der Walze. Auch andere Körper, die etwa ovale, eierfönnige Form etc. haben, sind zur Glättung anwendbar.

Andererseits kann zur Glättung auch ein Stampfen der Oberfläche benutzt werden. Dies kann etwa so erfolgen, daß man auf die Oberfläche Körper aufsetzt, die dann dadurch, daß das System in Schwingung gebracht wird, zum Springen gebracht werden, so daß sie immer wieder auf die Oberfläche, die zu glätten ist, aufschlagen. Ein solches Schwingen kann etwa in den Frequenzen erfolgen, in denen der Ultraschall liegt. Es sind aber sicher auch andere mechanische Schwingungen, etwa solche, die durch die Unwucht eines drehenden Systems erzeugt werden oder elektrische und elektromagnetische Schwinger, anwendbar.

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In einer Ausführungsform des letztgenannten Verfahrens kann z.B. die gesamte Oberfläche des Leuchtschirmes mit stempelartigen, magnetischen Körpern besetzt werden, die an einem elektromagnetischen Körper befestigt auf die Oberfläche des Leuchtschirmes aufgestellt und dann durch Lösen des Elektromagneten abgestellt werden. Hierauf kann man die Halterung des Leuchtschirmes in Vibration versetzen, wobei die Vibration hauptsächlich in Längsrichtung der aufgesetzten Körper erfolgt, so daß diese zu springen anfangen und die Oberfläche des Leuchtschirmes glattstampfen. Zusätzlich kann dieses Glätten noch gefördert werden, wenn man auch seitliche Verschiebungen der stampfenden Körper vorsieht, etwa dadurch, daß die Halterung auch noch seitlich in Vibration versetzt wird, so daß die Körper auch nach der Seite hin an verschiedenen Stellen des Leuchtschirmes aufschlagen und so an allen Stellen eine Glättung bewirken.

Das erfindungsgemäße Verfahren kann zweifellos auch dadurch gefördert werden, daß noch zusätzlich das Glätten der Kristalle fördernde Maßnahmen ergriffen werden. Dies ist etwa dadurch erreichbar, daß man die Kristalle plastisch macht. Solches wird z.B. beim Erhitzen erreicht. Dazu ist es nicht notwendig, daß man bis an den Schmelzpunkt der Kristalle herangeht. Es reicht vielmehr schon aus, daß man etwa bei Verwendung von Alkalihalogenidleuchtstoffen, wie Cäsiumjodid, das mit Natrium aktiviert ist, um einige 100⁰C erwärmt.

Die zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendeten Roll- oder Stampfkörper können aus beliebigen Materialien bestehen, wenn sie hinreichende Festigkeit aufweisen und auch ihre Oberfläche die Wirksamkeit des in der zu glättenden Leuchtschicht zu verwendenden Leuchtstoffes unbeeinträchtigt läßt.

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Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung gezeichnet,

in der Fig. 2 ein Ausschnitt aus der Fig. 1 zur Erläuterung der Wirkungsweise,

in der Fig. 3 eine mögliche Halterung des Leuchtschirmes in einer Anordnung nach Fig. 1 und

in der Fig. 4 eine Anordnung, bei welcher zur Glättung die stampfende Wirkung von in Vibration versetzten Körpern benutzt ist.

In der Fig. 1 ist mit 1 ein Stativ bezeichnet, dessen Beine 2, 3 und 4 die nötige Abstützung gegenüber dem Aufstellboden gewährleisten. Zur Halterung sind am Stativ Halterungsböden 5 und 6 vorgesehen, die übereinander liegen. In der Mitte der Platte 6 ist eine Halterung 7 angebracht, an welcher sich eine Stange 8 befindet, die an ihrem nach oben weisenden Ende eine Kugel 9 trägt. Die Kugel selbst stellt ein allseitig verschwenkbares Gelenk für eine Halterungsplatte dar. An der Oberseite dieser Platte 10 sind lösbare Halterungen angebracht, von denen die mit 10 bis 14 bezeichneten sichtbar sind. Diese sind zur Befestigung einer Kalotte benutzt, die aus 0,5 mm starkem Aluminiumblech besteht. An der inneren konkaven Seite der Kalotte 15 ist eine in der Fig. 2 mit 15' bezeichnete Leuchtschicht aus Cäsiumjodid angebracht. Diese ist durch Aufdampfen aufgetragen und 0,1 mm stark.

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Zur Glättung sind in der Anordnung nach Fig. 1 Rollkörper verwendet, deren walzende Bewegung durch Verkippen der Platte erhaltbar ist. Um eine statistische Verteilung der Verkippung erhalten zu können, d.h. die Platte 10 in taumelnde Bewegung setzen zu können und diese beliebig einstellbar zu machen, ist eine kurbelartige Halterung 16 vorgesehen, die aus einer hohlen, von der Stange 8 durchdrungenen Welle 17 besteht, einen seitlichen Ausleger 18 aufweist, der an seinem Ende parallel zur Welle 17 eine nach oben weisende Kurbelstange trägt. An der Stange 19 ist höhenverstellbar eine Hülse 20 angebracht, die mit einer Schraube 21 arretierbar ist. Die Stange 19 trägt weiterhin eine zweite Hülse 22, die mit einer Schraube 23 arretierbar einen Haltearm 24 trägt. Dieser Arm 24 reicht mit seinem freien Ende unter den Rand der Halteplatte 10. Diese sitzt unter Zwischenschaltung einer Rolle 25 auf dem Arm 24 auf.

Zum Antrieb ist ein Motor 26 vorgesehen, der auf dem Boden sitzt und über ein Zahnrad 27 und ein Antriebsrad 28, d.h. ein Getriebe, an der Welle 17 der Halterung 16 angreift. Die Welle 17 ist außerdem noch in der Platte 5 mittels des Lagers 29 geführt. Der Ausleger 18 ist überdies an seiner Unterseite mittels Rollen 30 und 31 auf der Platte 5 abgestützt.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Glättungsverfahrens wird der vor dem Einfall von Staub schützende Deckel 32 von der Kalotte 15 abgenommen und die Kugeln 34 auf die Oberfläche der leuchtschicht 15' der Kalotte 15 gebracht, wie aus der Fig. 2 ersichtlich ist. Hierauf wird der Deckel 32 wieder aufgesetzt und der Motor 26 in Gang gesetzt. Dies bewirkt, daß die Halterung 10 in taumelnde Bewegung gesetzt wird, so daß die Kugeln 34 in zeitlichen Mitteln gleich oft über alle Stellen der Oberfläche der Schicht 15' rollen* Die Kugeln bestehen aus Eisen und haben einen Durchmesser von

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21 mm. Sie wiegen 35 g. Nach einer Einschaltdauer von 10 min wird der Motor 26 wieder abgestellt und die Oberfläche der Leuchtschicht 15' hat die erforderliche Glätte erhalten, auf welcher in an sich bekannter Weise eine Fotokathodenschicht, etwa eine solche aus Antimon und Cäsium (SbCs*), aufgebracht werden kann. Wegen der Glättung der Oberfläche können Schichten auf derartigen Leuchtschichten auch dünner als 20 nm ausgeführt werden, ohne daß zu befürchten ist, daß die Fotokathodenschicht aus Antimon und Cäsium (SbCs^) nicht ausreichende elektrische Leitfähigkeit, d.h. ungenügende Nachlieferung von Elektronen,durch die SbCs,,-Schicht aufweist.

Die in der Fig. 3 dargestellte Ausführungsform einer Vorrichtung zur Durchführung der Erfindung besteht aus einer Halterung 35, die an ihrer Oberfläche eine kalottenförmige Vertiefung aufweist, in welche eine aus Aluminiumblech bestehende Kalotte 36 eingesetzt ist. Diese trägt an ihrer konkaven Oberseite eine Leuchtschicht 37 aus mit Natrium aktiviertem Cäsiumjodid (CsJcNa), die 200/um stark ist und in der Fig. 3 als verstärkte Linie gezeichnet ist. Die freie Oberfläche der Leuchtschicht 37 ist mit stempelartigen Körpern 38 belegt, deren Längsausdehnung in der radialen Richtung der konkaven Wölbung der Kalotte 36 angeordnet ist. Zur Erleichterung der Anordnung ist der einschaltbare Elektromagnet 39 vorgesehen, welcher durch Schließen "des Schalters 40 aus der Stromquelle 41 Strom fließen läßt und, wie gestrichelt mit 42 angedeutet, die Teile der Anordnung 38 festhält. Zum Ablegen der Teile 42 in der mit 38 bezeichneten Weise wird der Schalter 40 geöffnet. Nachdem die Stempel 38 auf der Oberfläche der Schicht 37 angeordnet sind, wird ein Ultraschall-Schwingungserzeuger 43, der sich an der Unterseite der Halterung 35 befindet, in Betrieb gesetzt. Wie durch den Doppelpfeil 44 angedeutet, verlaufen die Schwingungen in vertikaler Richtung und bringen die Teile der Anordnung 38 zum Hüpfen,

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so daß sie auf der Oberfläche der leuchtschicht 37 aufschlagen und dort Unebenheiten einebnen. Die Teilchen 38 können durch Einschaltung eines Vibrators 45, der mit demjenigen übereinstimmt, der mit 44 bezeichnet ist, auch seitlich zum Verschieben gebracht werden. Dies ist durch den Doppelpfeil angedeutet. Eine weitere Erleichterung der Glättung wird durch Erwärmung der Schicht 37 erhalten. Diese kann durch Inbetriebsetzen einer mit 47 angedeuteten Heizspirale durch Anschließen an das Netz, wie durch 48 angedeutet ist, erreicht werden. Die Erwärmung soll bei der vorgenannten leuchtschicht aus CsJrNa eine Temperatur von 300⁰C nicht überschreiten, damit die Kalotte 36 aus Aluminium auf jeden Fall unbeschädigt bleibt, aber wenigstens 200⁰C erreichen.

Ähnlich wie bei einer Vorrichtung nach Fig. 3 kann auch in einer Anordnung nach Fig. 1 zusätzlich durch Vibratoren eine Erhöhung der Wirksamkeit erzielt werden. Dabei ist es nicht notwendig, die gesamte Oberfläche der Kalotte 15 mit stampfenden Teilchen, wie mit 38 in der Fig. 3 angedeutet, zu belegen. Es genügt z.B. die Benutzung der in der Fig. 1 gezeichneten Kugeln. Diese können zusätzlich zum Stampfen gebracht werden, indem ein mit 49 bezeichneter, an der Unterseite der Platte angebrachter Vibrator in Bewegung gesetzt wird, welcher entsprechend der Andeutung durch den Doppelpfeil 50 die Kugeln der Höhe nach zum Schwingen bringt. Auch eine seitliche Versetzung der Kugeln ist noch möglich durch Einschalten eines seitlich angebrachten Vibrators 51, der nach der Seite schwingt, entsprechend der Andeutung mit dem Doppelpfeil 52. Auch bei ein<jr'Anordnung nach Fig. 1 kann eine Heizung zusätzlich die · Glättung fördern. Eine solche ist gestrichelt in der Platte eingezeichnet und mit 53 bezeichnet. Ihre Wirksamkeit· kann durch Anschließen an das Netz reguliert werden, wie mittels eines gezeichneten Striches 54 angedeutet ist.

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Claims

Patentansprüche

( 1./Verfahren zur Herstellung eines Strahlenwandlerschirmes, der einen Leuchtschirm umfaßt, bei dem die Oberfläche der Leuchtstoffschicht nach ihrer Erzeugung durch Druck geglättet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche nach Art des Schmiedens mit Schmiedekörpern behandelt wird, die abwechselnd von der Oberfläche gelöst und mit dieser wieder in Verbindung gebracht werden.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiedekörper eine Mehrzahl von Rollkörpern benutzt werden, die über die zu glättenden Teile der Oberfläche der Leuchtschicht wenigstens angenähert gleichmäßig verteilt zum Rollen gebracht werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollkörper Kugeln sind.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmiedekörper Stampfkörper sind, die durch Schwingungen von der Oberfläche der zu glättenden Leuchtschicht abgestoßen werden und dann auf diese wieder aufschlagen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zugleich ein seitlich verschiebend wirkender Schwinger an dem System angreift.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtschirm zugleich erhitzt wird.

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7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtschicht in einem an einem kardanisch gehalterten Befestigungselement angebrachten Rahmen eingesetzt wird und das Element an einem Aufstellsockel gehaltert ist, daß am Rahmen eine um sein Zentrum drehbare
Führung angreift, die in Drehung versetzt den am Drehen gehinderten Rahmen fortlaufend in veränderte Richtungen verkippt.
8. Verwendung eines nach einem wenigstens in einem der vorhergehenden Ansprüche genannten Verfahren hergestellten
Schirmes als Träger für eine Fotokathodenschicht in einem
Bildverstärker zur Sichtbarmachung von unsichtbaren energiereichen Strahlen.

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