DE2452850B2

DE2452850B2 - Bildverstaerkerroehreneinrichtung

Info

Publication number: DE2452850B2
Application number: DE19742452850
Authority: DE
Inventors: Johannes Augustinus Leiden; Geest Lambertus Karel van Roden; Cuelenaere (Niederlande)
Original assignee: N.V. Optische Industrie De Oude Delft, Delft (Niederlande)
Priority date: 1973-11-16
Filing date: 1974-11-07
Publication date: 1977-11-03
Also published as: NL175357B; NL175357C; ZA746803B; FR2251908B1; TR18630A; YU39529B; IL45976A; YU305074A; USRE30596E; BE822183A; IT1024836B; AU7498274A; DE2452850A1; SE392364B; DE2452850C3; CA1005850A; IL45976A0; NL7315716A; US3916240A; JPS53263B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildverstärkerröhreneinrichtung mit einer oder mehreren Diodenbildverstärkerröhren mit einer abgeschlossenen, zylinderförmigen Umhüllung, deren eines Ende durch ein Eingangsfenster mit einer innerhalb der Umhüllung liegenden fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht abgeschlossen ist, die in gut elektrisch leitendem Kontakt von einem nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden Rand umschlossen wird, und deren anderes Ende durch ein Ausgangsfenster mit einer Anode in der Form eines Leuchtschirms abgeschlossen ist, mit Mitteln zum Fokussieren eines aus der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht durch auffallende Strahlung befreiten Elektronenbündels, mit wenigstens einem um den nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden Rand angeordneten Kathodenflansch, der einerseits am Eingangsfenster und andererseits galvanisch an einem elektrisch leitenden, zylindrischen Organ befestigt ist, das zur der Umhüllung gehört, und mit einer außerhalb der Umhüllung angebrachten 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.

Solche Bildverstärkerröhreneinrichtungen sind allgemein bekannt und werden für Beobachtungen bei wenig Licht, z. B. in der Nacht oder zur Bildung eines sichtbaren Bildes 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 Licht- oder Strahlungsniveaus, z. B. infolge einer in dem Gelände zerplatzenden Granate, besteht die Gefahr, daß die Intensität des auf die Anode auftretenden Elektronenbündels pro Oberflächeneinheit 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 wird und bei der der Emissionsstrom unter normalen Bedingungen 0,01 μΑ beträgt, Einbrennerscheinungen auftreten, wenn der Emissionsstrom infolge eines plötzlichen aufleuchtenden Blitzes auf einen Wert von 1 μΑ ansteigt.

Aus der US-PS 37 06 903 ist eine Fernsehkameraröhre bekannt, die eine Bildverstärkerröhre enthält, die mit einer vorgeschalteten Bildverstärkertetrode gekoppelt ist. Der Ausgangsleuchtschirm der Tetrode und die Photokathode der Diode sind durch eine Glasfiberoptik verbunden. Der Ausgangsschirm der Diode ist zugleich Eingangsschirm der Kameraröhre. Zur Verhinderung des Einbrennens der Ausgangsschirme der Tetrode und der Diode ist ein von einer Photozelle gesteuerter mechanischer Verschluß vorgesehen. In der kurzen Zeit zwischen dem Eintreten eines schädigenden Ereignisses

und dem Wirksamwerden des Verschlusses werden die Ausgangsschirme mit Hilfe von Widerständen geschützt, die in die Zuleitungen zn den Photokathoden der Tetrode und der Diode eingeschaltet sind. Der in die Zuteilung zur Kathode der Tetrode eingeschaltete Widerstand bewirkt eine Defokussierung der Elektronen; während der Widerstand in der Zuleitung zur Photokathode der Diode lediglich eine Verminderung der Energie der auf den Ausgangsschirm der Diode treffenden Elektronen bewirkt

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Bildverstärkerröhreneinrichtung der eingangs genannten Art mindestens eine Bildverstärkerdiode so auszubilden, daß das Einbrennen des Leuchtschirms bei einem plötzlichen Ansteigen der Intensität der einfallenden Strahlung verhindert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Bildverstärkerröhreneinrichtung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß so ausgebildet, daß wenigstens eine Diodenbildverstärkerröhre mit einer zwischen dem gut elektrisch leitenden, nahezu kreisförmigen Rand und dem System des zylinderförmigen Organs und des Kathodenflansches aufgebrachten Widerstandsschicht mit einem solch hohen Widerstandswert und einer solch kleinen Kapazität versehen ist, 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.

Mit Hilfe der genannten Widerstandsschicht wird bei einer plötzlichen Erhöhung der Intensität der Strahlung eine Änderung des elektrischen Feldes an der Photokathode bewirkt. Diese Änderung verhindert das Einbrennen der Anode.

Zum Stande der Technik wird bemerkt, daß es aus der DT-OS 14 89 869 bekannt ist, daß mittels eines Potentialgradienten, d. h. mittels eine^ radial verlaufenden Potentialunterschiedes zwischen Mitte und Rand der Photokathode bestimmte Bildfehler unterdrückt werden können. Aus der DT-PS 9 02 891 ist weiter bekannt, daß mittels einer zylindrischen Hilfselektrode in der Nähe der Photokathode und einer relativ geringen Spannung zwischen der Photokathode urd der Hilfselektrode der Elcktronenstrom gesperrt werden kann.

Die DT-OS 18 02 247 beschreibt eine Bildwandlerröhre mit mehreren Elektroden, bei der zur Verbesserung des Kontrastes des dem zu beobachtenden Gegenstand entsprechenden Bildteiles in den Stromkreis des Bildwandlers ein stromabhängiger Widerstand eingeschaltet ist, der den der Kathode zugeführten maximalen Strom begrenzt und integral über dit Kathodenfläche wirkt. Eine Defokussierung tritt bei dieser bekannten Bildwandlerröhre nicht ein.

Schließlich ist aus der DL-PS 13 745 eine Bildverstärkerröhre bekannt, bei der zwischen Spannungszuführung und Photokathode ein Widerstand angeordnet ist. Der Kolben dieser Röhre besteht zu diesem Zweck aus einem halbleitenden Glas.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert, in dieser zeigt

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

Fig.2 in vergrößertem Maßstab ein Detail der in ^ F i g. 1 wiedergegebenen Bildverstärkerröhreneinrichtung zur Erlälterung einer Ausführungsform der Erfindung.

Die in F i g. 1 schematisch dargestellte Bildverstärkerröhreneinrichtung enthält als Eingangsfenster eine

in Faserplatte 1. Diese ist über eine Fntteschicht 2 mit einem elektrisch leitenden Kathodenflansch 3 verbunden, der bei 4 galvanisch mit einem elektrisch leitenden zylindrischen Organ 5 mit einem elektrisch leitenden Innenwandteil 6 verbunden ist. Das zylindrische Organ 5

ο 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 mit einem elektrisch leitenden Flanschteil 9

ao verbunden ist, der wieder galvanisch an einem zweiten, elektrisch leitenden Flanschteil 10 befestigt ist. Der Flanschteil 10 ist über eine Frittcschicht 11 mit einer Faserplatte 12 verbunden, die das Ausgangsfenster bildet.

Auf der Innenoberfläche der Faserplatte 1 ist, z. B. durch Aufdampfen, eine fotoempfindliche, Elektronen emittierende Schicht 13 angeordnet. Um diese Schicht herum ist ein gut elektrisch leitender Rand 14 angeordnet, der, wie aus F i g. 1 hervorgeht, die fotoempfindliche Schicht 13 mit dem Kathodenflansch 3 verbindet.

Auf der Innenoberfläche der Faserplatte 12 ist eine Leuchtschicht 15 angeordnet. Diese ist mit einer dünnen, z. B. durch Aufdampfen von Aluminium aufgebrachten, für Elektronen durchdringbaren Schicht 16 abgedeckt, die sich bis über wenigstens einen Teil des Flanschteils 10 erstreckt.

Mit 17 ist eine Spannungsquelle bezeichnet. Sie ist in F i g. 1 mit ihrem negativen Pol mit dem aus den Teilen 3,5 und 6 bestehenden System und mit ihrem positiven Pol mit dem aus den Teilen 8, 9 und 10 bestehenden System verbunden.

Die anhand der F i g. 1 beschriebene Bildverstärkerröhreneinrichtung wird für Beobachtungen bei sehr wenig Licht verwendet. Es wird aber bemerkt, daß die Einrichtung auch zur Bildung eines sichtbaren Bildes aus einer für das Auge unsichtbaren Strahlung ausgeführt werden kann.

Für die 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 abgesichteten Umhüllung gebildet durch die Faserplatte 1, den Kathodenflansch 3, das zylindrische Organ 5, den zylindrischen Manteltei) 7, die Flanschteile 9 und 10 und schließlich die Faserplatte 12 durch das von der aus der Spannungsquelle 17 erhaltenen Spannung erzeugte elektrische Feld in der Richtung der mit der Aluminiumschicht 16 abgedeckten Leuchtschicht 15 beschleunigt. Auf in der Bildverstärkerröhrentechnik bekannten Weise sind die verschieden elektrisch leitenden Teile, an welche Spannungen angelegt sind, und die angelegten Spannungen selber so gebildet bzw. gewählt daß das Elektronenbündel auf die Leuchtschicht 15 fokussiert wird. In bekannter Weise erscheint dann auf der Leuchtschicht 15 ein Bild, das durch die

Faserplatte 12 beobachtet werden kann und eine größere Helligkeit hat als ein Bild des Vorgangs, das ursprünglich auf der fotoempfindlichen Schicht 13 gebildet wurde.

Wenn eine Bildverstärkerröhreneinrichtung der im vorigen beschriebenen Art zur Beobachtung eines Vorgangs im Gelände verwendet wird, wie es 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 Leuchtsicht 15 die Intensität des einfallenden Elektronenbündels stellenweise so hoch wird, daß die Leuchtschicht 15 und/oder die Aluminiumschicht 16 an der betreffenden Stelle verbrennt. Wie die Praxis zeigt, treten diese Einbrennerscheinungen bei einem Emissionsstrom auf, der etwa um einen Faktor 100 größer ist als der unter normalen Gebrauchsbedingungen auftretende Emissionsstrom.

Die Erfindung vermeidet bei einer Bildverstärkerröhreneinrichtung der eingangs genannten Art diese Einbrennungen dadurch, daß das auf die Leuchtschicht auftreffende Elektronenbündel bei erhöhtem Emissionsstrom in Reaktion auf diesen erhöhten Emissionsstrom defokussiert und/oder abgebogen wird.

F i g. 2 zeigt in vergrößertem Maßstab einen Teil der Faserplatte 1, der Fritteschicht 2, des Kathodenflansches 3, des zylindrischen Organs 5 und der Innenwandung 6, außerdem einen Teil der fotoempfindlichen, Elektronen emittierenden Schicht 13 und des elektrisch leitenden Rands 14. Es wird bemerkt, daß die in F i g. 2 nicht dargestellten Teile der in F i g. 1 wiedergegebenen Bildverstärkerröhreneinrichtung dieselbe Form haben können wie in Fig.2. Wie aus Fig.2 hervorgeht, erstreckt sich der elektrisch leitende Rand 14 in dieser Ausführungsform der Erfindung nicht an der Fritteschicht 2 vorbei. In dieser Ausführungsform der Erfindung ist dagegen an dem elektrisch leitenden Rand 14 anschließend, z. B. durch Aufdampfen, eine elektrische Widerstandsschicht 18 angeordnet, die sich über die Fritteschicht 2 und einen Teil des Kathodenflansches 3 erstreckt. Diese elektrische Widerstandsschicht 18 kann sich an dem ganzen Umfang des elektrisch leitenden Rands 14 entlang erstrecken oder an einem Teil des Umfangs des Rands 14 entlang. Den Widerstandswert dieser Widerstandsschicht 18 wählt man hier so, daß der Spannungsabfall über der Widerstandsschicht unter normalen Bedingungen einen solchen Wert hat, daß das Elektronenbündel auf die Leuchtschicht fokussiert bleibt. Hat der Emissionsstrom z. B. in einem praktischen Fall unter normalen Bedingungen einen Wert von 0,05 μΑ, so wird man den Widerstandswert der Widerstandsschicht 18 so wählen, daß der Spannungsabfall über der Widerstandsschicht nicht mehr als einige Volt, z. B. nicht mehr als 5 Volt beträgt. Der Widerstandswert kann z. B. 1 ΜΩ oder mehr betragen.

Tritt nun infolge einer plötzlichen Erhöhung der örtlichen Intensität der einfallenden Strahlung eine plötzliche Erhöhung des Emissionsstromes auf, dann wird der Spannungsabfall über der Widerstandsschicht 18 mit dem Emissionsstrom von einem Wert kleiner als 5 Volt ab bis zu einem Wert zunehmen, der bei einer Vergrößerung des Emissionsstromes um einen Faktor 100 zum Zehnfachen bzw. Hundertfachen ansteigen kann. Die Spannungsdifferenz zwischen dem System des Kathodenflansches 3, des zylindrischen Organs 5 und der Innenwandung 6 und dem elektrisch gut s leitenden Rand 14 wird dadurch geändert, wodurch das elektrische Feld innerhalb der Umhüllung eine solche Änderung erfährt, daß das Elektronenbündel nicht länger auf die Leuchtschicht 15 fokussiert wird. Dies hat zur Folge, daß die örtliche Intensität der auf die ίο Leuchtschicht auf treffenden Elektronen herabgesetzt und so ein Einbrennen verhindert wird.

Es ist klar, daß diese Ausführungsform den großen Vorteil hat, daß der erhöhte Spannungsabfall über der Widerstandsschicht 18, der die Spannungsdifferenz is zwischen dem System des gut elektrisch leitenden Randes 14 und der fotoempfindlichen Schicht 13 einerseits und dem System des Kathodenflansches 3, des zylindrischen Organs 5 und der Innenwandung 6 ändert, eine Änderung 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 und so leicht beeinflußt werden können. Daneben ist darauf hinzuweisen, daß die Kapazität der Widerstandsschicht möglichst niedrig zu halten ist, um zu vermeiden, daß diese Kapazität bei einem durch eine schnell steigende Intensität der einfallenden Strahlung verursachten, steigenden Emissionsstrom die Widerstandsschicht kurzschließt. Vorzugsweise ist die Kapazität kleiner als 5 pF.

Bemerkt wird, daß auch eine Kombination einer inneren Widerstandsschicht 14 und eines äußeren Widerstandes möglich ist.

In einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Bildverstärkerröhreneinrichtung 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 der Schicht nicht mehr als einige Volt beträgt, während der Widerstandswert bei Strömen größer als etwa 10 mal des gewöhnlich auftretenden Wertes wenigstens das Zehnfache des Widerstandswertes unter normalen Bedingungen wird. Es versteht sich, daß eine Kombination der zuletzt beschriebenen Ausführungsform mit der zuvor beschriebenen möglich ist

In allen beschriebenen Ausführungsformen ist es auch möglich, das mit dem negativen Pol der Spannungsquelso Ie verbundene System, z. B. das durch das zylindrische Organ 5 und den Kathodenflansch 3 in F i g. 2 gebildete System z. B. parallel zur Ebene der Zeichnung in zwe Teile zu unterteilen. Wenn diese Teile voneinandei isoliert werden und nur das Teil mit dem negativen Po der Spannungsquelle verbunden wird, das über dii Widerstandsschicht 18 mit dem gut leitenden Rand l· verbunden ist, während das andere Teil unmittelbar mi dem Rand 14 verbunden ist, so wird, wenn de Emissionsstrom plötzlich ansteigt, neben der Defokus sierung des Bündels auch noch die Erscheinun auftreten, daß das Bündel seitlich abgelenkt wird, d. 1 über die Leuchtschicht bewegen wird. Diese Ersehe nung trägt dazu bei, daß die Leuchtschicht wenig« schnell einbrennen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bildverstärkerröhreneinrichtung mit einer oder mehreren Diodenbildverstärkerröhren mit einer abgeschlossenen, zylinderförmigen Umhüllung, deren eines Ende durch ein Eingangsfenster mit einer innerhalb der Umhüllung liegenden fotoempfindlichen. Elektronen emittierenden Schicht abgeschlossen ist, die in gut elektrisch leitendem Kontakt von einem nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden ι υ Rand umschlossen wird, und deren anderes Ende durch ein Ausgangsfenster mit einer Anode in der Form eines Leuchtschirms abgeschlossen ist, mit Mitteln zum Fokussieren e^;nes aus der fotoempfindlichen. Elektronen emittierenden Schicht durch is auffallende Strahlung befreiten Elektronenbündels, mit wenigstens einem um den nahezu kreisförmigen, gut elektrisch leitenden Rand angeordneten Kathodenflansch, der einerseits am Eingangsfenster und andererseits galvanisch an einem elektrisch leitenden, zylindrischen Organ befestigt ist, das zu der Umhüllung gehört, und mit einer außerhalb der Umhüllung angebrachten 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 Elektro- y> nenbündel auf die Anode fokussiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine Diodenbildverstärkerröhre mit einer zwischen dem gut elektrisch leitenden, nahezu kreisförmigen Rand (14) und dem System des zyünderförmigen Organs (5) und des Kathodenflansches (3) aufgebrachten Widerstandsschicht (18) mit einem solch hohen Widerstandswert und einer solch kleinen Kapazität versehen ist, daß bei einer plötzlichen Erhöhung der Intensität der auf die fotoempfindliche, Elektronen emittierende Schicht (13) 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 (14) und einem der Fokussierungsmittel entsteht, daß das Elektronenbündel defokussiert und/oder abgebogen wird.

2. Bildverstärkerröhreneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht eine lineare Charakteristik hat, einen Widerstandswert größer als 1 ΜΩ und eine Kapazität kleiner als 5 pF.

3. Bildverstärkerröhreneinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsschicht eine solche nichtlineare Charakteristik hat, daß der Widerstandswert bei einem Emissionsstrom kleiner als etwa 100 μΑ kleiner als 1 ΜΩ ist und der Widerstandswert bei einem Emissionsstrom größer als 100 μΑ größer ist als etwa 10 ΜΩ.

4. Bildverstärkerröhreneinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenflansch (3) und das zylindrische Organ (5) in einer die optische Achse enthaltenden Ebene ⁽⁾5 geteilt und beide Teile voneinader elektrisch isoliert sind, daß je eine Hälfte des Kathodenflansches (3) und des zylindrischen Organs (5) über die Widerstandsschicht (18) mit dem gut leitenden Rand (14) und mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden sind.