DE2452850A1 - Bildverstaerkerroehreneinrichtung - Google Patents

Description

R.V. Optische Industrie "De Oude DeIft"
Van Miereveltlaan 9 - Delft - Niederlande

Bildverstärkerröhreneinrichtung

Die Erfindung betrifft eine Bildverstärkereinrichtung mit einer oder mehreren Bildverstärkerröhren, die eine abgedichtete, zylinderförmige Umhüllung enthält, deren eines Ende mit einem Eingangsfenster abgeschlossen ist, auf dem innerhalb der Umhüllung eine fotoempfindliche, Elektronen emittierende Schicht angeordnet ist, welche Schicht in gut elektrisch leitendem Kontakt durch einen nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden Rand umschlossen wird, und deren anderes Ende mit einem Ausgangsfenster abgeschlossen ist, auf dem eine Anode in der Form eines Phosphorschirms angeordnet ist, wobei Mittel zum Fokussieren eines aus der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht durch auffallende Strahlung befreiten Elektronenbündels vorgesehen sind, welche Mittel wenigstens einen um den nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden Rand angeordneten Kathodenflansch enthalten, d?r einerseits durch Fritten an dem Eingangsfenster und anderseits galvanisch an einem elektrisch leitenden, zylindrischen Organ befestigt ist, das zu der Umhüllung gehört, und eine ausserhalb der Umhüllung angebrachte Spannungsquelle, deren positiver Pol mit der Anode verbunden ist, um der Anode, den Mitteln zum Fokussieren umder

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fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht solche Spannungen zu erteilen, dass innerhalb der Umhüllung ein elektrisches Feld erzeugt wird, in dem ein aus der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht befreites Elektronenbündel auf die Anode fokussiert wird.

Solche Bildverstärkerröhreneinrichtungen sind allgemein bekannt und werden für Beobachtungen bei wenig Licht, z.B. in der Nacht oder zur Bildung eines sichtbaren Bilds aus für das Auge unsichtbarer Strahlung verwendet. Zu diesem Zweck wird mittels eines Objektivs auf der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht eine Abbildung eines zu beobachtenden Vorgangs gemacht. Bei einer sehr plötzlich auftretenden starken Erhöhung des Lichtoder Strahlungsniveaus, z.B. infolge einer in dem Gelände zerplatzenden Granate, besteht die Gefahr, dass die Intensität pro Oberflächeneinheit des auf die Anode auftretenden Elektronenbündels so gross wird, dass die Anode stellenweise einbrennt. So werden z.B. bei einer Einrichtung mit einer Bildverstärkerröhre, die mit einer Spannungsdifferenz zwischen der Anode und der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht von 12 kV betrieben wirdj während der Emissionsstrom unter normalen Bedingungen 0,01/iAbeträgt, Einbrennerschein—ungen auftreten, wenn der Emissionsstrom infolge eines plötzlich aufleuchtenden Blitzes zu einem Wert von 1 /uA ansteigt.

Mit der Erfindung wird bezweckt, eine Bildverstärkerröhreneinrichtung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen die mit Mitteln versehen ist, die ein Einbrennen der Anode bei einer sehr plötzlichen Erhöhung der Intensität der einfallenden Strahlung verhindern.

Eine Bildverstärkerröhreneinrichtung der eingangs beschriebenen Art wird zu diesem Zweck erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Diodenbildverstärkerröhre versehen ist mit einer zwischen dem gut elektrisch leitenden, nahezu kreisförmigen Rand und dem System des zylinderförmigen Organs und des Kathodenflansches aufgedampften Schicht mit einem solchen hohen Widerstandswert und einer solchen kleinen Leistung, dass bei einer plötzlichen Erhöhung der Intensität der auf die fotoempfindliche, Elektronen emittierende Schicht auftretenden Strahlung auf einen Wert, bei

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ORIGINAL INSPECTED

dem die Gefahr besteht, dass die Anode durch das befreite Elektronenbündel einbrennt, in Reaktion auf den damit verbundenen, erhöhten Emissionsstrom eine solche Spannungsdifferenz zwischen dem gut elektrisch leitenden, nahezu kreisförmigen Rand und einem der Fokussierungsmittel entsteht, dass das Elektronenbündel defokussiert und/oder abgebogen wird.

Die Erfindung wird jetzt anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch einen Schnitt einer bekannten Bildverstärkerröhreneinrichtung, in dem die Bildverstärkerröhre eine Diode ist und

Fig. 2 in vergrössertem Massstab ein Detail der in Fig. 1 wiedergegebenen Bildverstärkerröhreneinrichtung zur Erläuterung einer Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. 1 schematisch dargestellte Bildverstärkerröhreneinrichtung enthält als Eingangsfenster eine Faserplatte 1. Die Faserplatte 1 ist über eine Frittschicht 2"-mit einem elektrisch leitenden Kathodenflansch 3 verbunden, der bei k galvanisch mit einem elektrisch leitenden zylindrischen Organ 5 mit einem elektrisch leitenden Innenwandteil 6 verbunden ist. Das zylindrische Organ 5 ist in bekannter Weise an einem aus Glas hergestellten, zylindrischen Mantelteil 7 befestigt. Der Mantelteil 7 ist an einer Anodenkonstruktion befestigt, die aus einem elektrisch leitenden, kegeligen Organ 8 besteht, das galvanisch verbunden ist mit einem elektrisch leitenden Flanschteil 9- der wieder galvanisch an einem zweiten, elektrisch leitenden Flanschteil 10 befestigt ist. Der Flanschteil 10 ist über eine Frittschicht 11 mit einer Faserplatte 12, die das Ausgangsfenster bildet, verbunden.

Auf der Innenoberfläche der Faserplatte 1 ist z.B. durch Aufdampfen eine fotoempfindliche, Elektronen emittierende Schicht 13 angeordnet. Um die fotoempfindliche Schicht herum ist ein gut elektrisch leitender.Rand 1U angeordnet, der, wie aus Fig. 1 hervorgeht, die fotoempfindliche Schicht

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-U-

mit dem Kathodenflansch 3 verbindet.

Auf der Innenoberfläche der Faserplatte 12 ist eine Phosphorschicht 1U angeordnet, die mit einer dünnen, z.B. durch Aufdampfen von Aluminium angeordneten, für Elektronen durchdringbaren Schicht 16 die sich bis über wenigstens einen Teil des Flanschteils 10 erstreckt, abgedeckt ist.

Bei .17 ist schematisch eine Spannungsquelle angegeben, die mit ihrem negetiven Pol mit dem durch das zylindrische Organ 5, die Innenwand 6 und den Kathodenflansch 3 gebildeten System (in Fig. 1 mit dem zylindrischen Organ 5) verbunden ist und mit ihrem positiven Pol mit dem aus den Flanschteilen 9 und 10 und dem kegeligen Organ 8 bestehenden System (in Fig. 1 mit dem Flanschteil 9) verbunden ist.

Die im vorigen anhand der Fig. 1 beschriebene Bildverstärkerröhreneinrichtung wird für Beobachtungen bei sehr wenig Licht verwendet. Es wird aber bemerkt, dass die Einrichtung auch zur Bildung eines sichtbaren Bilds aus für das Auge unsichtbarer Strahlung ausgeführt werden kann.

Für Beobachtungen wird ein Bild eines Vorgangs mittels eines nicht dargestellten optischen Systems auf der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht 13 erzeugt. Das infolge der auf die fotoempfindliche Schicht 13 auftreffende Strahlung daraus befreite Elektronenbündel wird nun innerhalb der abgedichteten Umhüllung, gebildet durch die Faserplatte 1, den Kathodenflansch 3, das zylindrische Organ 5> den zylindrischen Mantelteil 7, die Flanschteile 9 und 10 und schliesslich die Faserplatte 12, durch das mittels der aus der Spannungsquelle 17 erhaltenen Spannungen erzeugte elektrische Feld in der Richtung der mit der Aluminiumschicht 16 abgedeckten Phosphorschicht 15 beschleunigt. Auf in der Bildverstärkerröhrentechnik bekannte Weise and die verschiedene elektrisch leitenden Teile, an welche die Spannungen angelegt sind, und die angelegten Spannungen selber so gebildet bzw. gewählt, dass das Elektronenbündel auf die Phosphorschicht 15 fokussiert wird. In bekannter Weise erscheint dann auf der Phosphorschicht 15 ein Bild, das über die Faserplatte 12 beobachtet werden kann und das eine grössere Helligkeit hat als ein Bild des Vorgangs, das

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•ursprünglich auf der fotoempfindlichen Schicht 13 gebildet wurde.

Wenn eine Bildverstärkerröhreneinrichtung der im vorigen beschriebenen Art zur Beobachtung eines Vorgangs in dem Gelände verwendet wird, wie z.B. im Militärbetrieb üblich ist, und in diesem Gelände eine Granate zerplatzt, kann dies zu einer solchen Erhöhung der örtlichen Intensität der auf die fotoempfindliche Schicht 13 auftreffenden Strahlung führen, dass, auf der Phosphorschicht 15 die Intensität des einfallenden Elektronenbündels stellenweise so hoch wird, dass die Phosphorschicht 15 und/oder die Aluminiumschicht 16 an der betreffenden Stelle verbrennt.

In der Praxis stellt sich heraus, dass diese Einbrennerscheinungen bei einem Emissionsstrom auftreten, der etwa um einen Faktor 100 grosser ist als der unter normalen Gebrauchsbedinguhgen auftretende Emissionsstrom.

Die Erfindung bezweckt nun eine Bildverstärkerröhreneinrichtung der eingangs beschriebenen Art, bei der das auf die Phosphor schicht auf troff ende Elektronenbündel bei erhöhtem Emissionsstrom in Reaktion auf diesen erhöhten Emissionsstrom defokussiert und/oder abgebogen wird.

Fig. 2 zeigt in vergrössertem Massstab ein Detail einer Ausführungsform der erfindungemässen Bilderverstärkerröhreneinrichtung. Es wird bemerkt, dass die in Fig. 2 nicht dargestellten Teile der in Fig. 1 wiedergegebenen Bildverstärkerröhreneinrichtung bei der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform dieselbe Form haben könne. So ist in Fig. 2 ein Teil der Faserplatte 1, der Frittschicht 2, des Kathodenflanches 3, des zylindrischen Organs 5 und der Innenwandung 6 dargestellt. Ausserdem zeigt Fig. 2 einen Teil der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht 13 und des elektrisch leitenden Rands 1U. Wie aus Fig. 2 hervorgeht, erstreckt sich der elektrisch leitende Rand 1U in dieser Ausführungsform der Erfindung nicht an der Frittschicht 2 vorbei. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist dagegen an den elektrisch leitenden Rand 1U anschliessend durch Aufdampfen eine elektrische Widerstandsschicht 18 angeordnet, die sich über die Frittschicht bis über einen Teil des Kathodenflanches 3 erstreckt. Diese elektrische Widerstandsschicht 18 kann sich an dem ganzen Umfang des elektrisch leiten-

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den Rands 1U entlang erstrecken oder an einem Teil des Umfangs des Rands Ik entlang. Den Widerstandswert dieser; Widerstandsschicht 18 wählt man hier so, dass der Spannungsabfall über die Widerstandsschicht unter normalen Bedingungen einen solchen Wert hat, dass das Elektronenbündel auf die Phosphorschicht fokussiert bleibt. Hat der Emissionsstrom z.B. in einem praktischen Fall unter normalen Bedingungen einen Wert von 0,05/uA, so. wird man den Widerstandswert der Widerstandsschicht 18 so wählen, dass der Spannungsabfall über die Widerstandsschicht 18 nicht mehr als einige Volt, z.B. nicht mehr als 5 Volt beträgt. Der Widerstandswert kann z.B. 1 M XL oder mehr betragen.

Tritt nun infolge eine plötzlichen Erhöhung der örtlichen Intensität der einfallenden Strahlung eine plötzliche Erhöhung des Emissionsstroms auf, dann wird der Spannungsabfall über die Widerstandsschicht 18 mit dem Emissionsstrom zunehmen von einem Wert kleiner als 5 Volt ab zu einem Wert, der bei einer Vergrösserung des Emissionsstroms um einen Faktor 100 zu Dutzenden bzw. Hunderten Volt ansteigen kann. Die Spannungsdifferenz zwischen dem System des Kathodenflaneches 3, des zylindrischen Organs 5 und der Innenwandung 6 und dem elektrisch gut leitenden Rand 1U wird dadurch geändert werden, wodurch das elektrische Feld innerhalb der Umhüllung eine solche Aenderung erfährt, dass das Elektronenbündel nicht langer auf die Phosphorschicht 15 fokussiert wird. Dies hat zur Folge, dass die örtliche Intensität der auf die Phosphorschicht auftreffenden Elektronen herabgesetzt wird, wodurch das Einbrennen verhindert wird.

Es ist deutlich, dass diese Ausführungsform den grossen Vorteil hat, dass der erhöhte Spannungsabfall über die Widerstandsschicht 18, der die Spannungsdifferenz zwischen dem System des gut elektrisch leitenden Rands 1^ und der fotoempfindlichen Schicht 13 einerseits und dem System des Kathodenflansches 3, des zylindrischen Organs 5 und der Innenwandung 6 ändert, eine Aenderung des elektrischen Felds nahe der fotoempfindlichen Schicht 13 verursacht, also an der Stelle, wo die gerade aus der fotoempfindlichen Schicht ausgetretenen Elektronen noch eine sehr geringe Geschwindigkeit haben, wodurch sie leicht beeinflusst werden können. Daneben ist darauf hinzuweisen, dass die Leistung der Widerstandsschicht möglichst niederig

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zu halten ist, um zu vermeiden, dass diese Leistung bei einem durch eine schnell steigende Intensität der einfallenden Strahlung verursachten, steigenden Emissionsstrom die Widerstandsschicht kurzschliessen wird. Vorzugsweise ist die Leistung kleiner als 5 pF.

Bemerkt wird, dass auch eine Kombination einer inneren Widerstandsschicht 1U und eines äusseren Widerstandsorgans möglich ist.

In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Bildverstärkerrohreneinrichtung kann die Widerstandsschicht eine nichtlineare Charakteristik haben, so dass der Widerstandswert bei Strömen bis zu z.B. einem Wert von etwa 10-mal dem gewöhnlich auftretenden Wert derart ist, dass der verursachte Spannungsabfall über die Schicht nicht mehr als einige Volt beträgt, während der Widerstandswert bei Strömen grosser als etwa 10-mal der gewöhnlich auftretende Wert wenigstens das Zehnfache des Widerstandswerts unter normalen Bedingungen wird.

Es versteht sich, dass eine Kombination letzterer Ausführungsform mit der im vorigen beschriebenen Ausführungsform möglich ist.

In allen beschriebenen Ausführungsformen ist es auch möglich, das mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbundene System, z.B. das durch das zylindrische Organ 5 und den Kathodenflansch 3 in Fig. 2 gebildete System z.B. parallel zur Ebene der Zeichnung in zwei Teilen zu verteilen.. Wenn diese . Teile zueinander isoliert und die beiden Hälften mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden werden, während die Widerstandsschicht 18 nui? mit einem der Teile verbunden ist, wird, wenn der Emissionsstrom plötzlich ansteigt, neben der Defokussierung des Bündels auch noch die Erscheinung auftreten, dass das Bündel über die Phosphorschicht bewegen wird, da das Bündel seitwärts abgebogen wird. Letztere Erscheinung trägt natürlich dazu bei, dass die Phosphorschicht weniger schnell einbrennen wird.

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Claims (3)

1. ANSPRUCHE

   ί 1. iBildverstarkerrohreneinrichtung mit einer oder mehreren Diodenbildverstärkerröhren, die eine abgedichtete, zylinderförmige Umhüllung enthalten, deren eines Ende mit einem Eingangsfenster abgeschlossen ist, auf dem innerhalb der Umhüllung eine fotoempfindliche, Elektronen emittierende Schicht angeordnet ist, welche Schicht in gut elektrisch leitendem Kontakt durch einen nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden Rand umschlossen wird, und deren anderes Ende mit einem Ausgangsfenster abgeschlossen ist, auf dem eine Anode in der Form eines Phosphorschirms angeordnet ist, wobei Mittel zum Fokussieren eines aus der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht durch auffallende Strahlung befreiten Elektronenbündels vorgesehen sind, welche Mittel wenigstens einen um den nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden Rand angeordneten Kathodenflansch enthalten, der einerseits durch Fritten an dem Eingangsfenster und anderseits galvanisch an einem elektrisch leitenden, zylindrischen Organ befestigt ist, das zu der Umhüllung gehört, und eine ausserhalb der Umhüllung angebrachte Spannungsquelle, deren positiver Pol mit der Anode verbunden ist, um der Anode, den Mitteln zum Fokussieren und der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht solche Spannungen zu erteilen, dass innerhalb der Umhüllung ein elektrisches Feld erzeugt wird, in dem ein aus der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht befreites Elektronenbündel auf die Anode fokussiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Diodenbildverstärkerröhre versehen ist mit einer zwischen dem gut elektrisch leitenden, nahezu kreisförmigen Rand und dem System des zylinderförmigen Organs und des Kathodenflansches aufgedampften Schicht mit einem solchen hohen Widerstandswert und einer solchen kleinen Leistung, dass bei einer plötzlichen Erhöhung der Intensität der auf die fotoempfindliche, Elektronen emittierende Schicht auftretenden Strahlung auf einen Wert, bei dem die Gefahr besteht, dass die Anode durch das befreite Elektronenbündel einbrennt, in Reaktion auf den damit verbundenen, erhöhten Emissionsstrom eine solche Spannungsdifferenz zwischen dem gut elektrisch leitenden, nahezu kreisförmigen Rand und einem der Fokussierungsmittel entsteht, dass das Elektronenbündel defokussiert und/oder abgebogen wird.

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2. 2. Bildverstärkerröhreneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgedämpfte Schicht eine lineare Charakteristik hat, einen Widerstandswert grosser als 1 MiI und eine Leistung kleiner als 5 pF·
3. 3. Bildverstärkerröhreneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aufgedämpfte Schicht eine solche nichtlineare Charakteristik hat, dass der Widerstandswert bei einem Emissionsstrom kleiner als etwa 100 nA kleiner ist als 1 MiL und dass der Widerstandswert bei einem Emissionsstrom grosser als 100 nA grosser ist als etwa 10

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