DE2452850C3 - Bildverstärkerröhreneinrichtung - Google Patents
BildverstärkerröhreneinrichtungInfo
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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 zu den Photokathoden der Tetrode und der Diode eingeschaltet si) id. Der in die
Zuleitung 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 wei.igstens 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 Fokussk rungsmittel 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 DE-OS 14 89 869 bekannt ist, daß mittels eines
Potentialgradienten, d. h. mittels eines radial verlaufenden Potentialunterschiedes zwischen Mitte und Rand
der Photokathode bestimmte Bildfehler unterdrückt werden können. Aus der DE-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 Elektronenstrom gesperrt werden
kann.
Die DE-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 die Kathodenfläche wirkt. Eine Defokussierung tritt bei
dieser bekannten Bildwandlerröhre nicht ein.
Schließlich ist aus der DD-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
F i g. 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
ίο Faserplatte 1. Diese ist über eine Fritteschicht 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
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 verbunden ist der wieder galvanisch an einem zweiten,
elektrisch leitenden Flanschteil 10 befestigt ist. Der Flanschteil 10 ist über eine Fritteschicht 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 fotoempfindlichc 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 positive!
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 Mantelteil 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 leite.iden Teile, an welche Spannungen angelegt sind,
f>5 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 Fi 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 Fritieschicht 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 leitenden Rand 14 wird dadurch geändert, wodurch das
elektrische Feld innerhalb der Umhüllung eine solche Änderung erfährt, daß das Elektronenbündel nicht
langer 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 Spannungsquel-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 zwei Teile zu unterteilen. Wenn diese Teile voneinander
isoliert werden und nur das Teil mit dem negativen Pol der Spannungsquelle verbunden wird, das über die
Widerstandsschicht 18 mit dem gut leitenden Rand 14 verbunden ist, während das andere Teil unmittelbar mit
dem Rand 14 verbunden ist, so wird, wenn der
Emissionsstrom plötzlich ansteigt, neben der Defokussierung des Bündels auch noch die Erscheinung
auftreten, daß das Bündel seitlich abgelenkt wird, d. h.
über die Leuchtschicht bewegen wird. Diese Erscheinung trägt dazu bei, daß die Leuchtschicht weniger
schnell einbrennen wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (4)
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 ο
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 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 Elektronenbündel
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 zylinderförmigen 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 10OnA kleiner als 1 ΜΩ ist
und der Widerstandswert bei einem Emissionsstrom to größer als 100 nA 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 (15
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.
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