DE2503451B2 - Lumineszierender schirm, insbesondere fuer bildwandlerroehren - Google Patents
Lumineszierender schirm, insbesondere fuer bildwandlerroehrenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Iumineszierenden
Schirm, insbesondere für Bildwandlerröhren, mit einer auf einen Träger aufgebrachten Schicht aus einem
Iumineszierenden Material, die ein Mosaik aus voneinander getrennten Bereichen mit kleinen Abmessungen
ist.
Die Ausbildung der Iumineszierenden Schicht als Mosaik aus getrennten Bereichen kleiner Abmessungen
hat bei solchen lumineszierenden Schirmen folgenden Zweck: An jedem Punkt der der einfallenden Energie
ausgesetzten Fläche der lumineszierenden Schicht werden im Innern der Schicht Photonen erzeugt, denen
Lichtstrahlen entsprechen, die im Innern eines Kegels verteilt sind, der diesen Punkt ah Scheitelpunkt hat.
Einem Punkt der Eintrittsfläche der Schicht entspricht
demzufolge eine Zone mit einer gewissen Abmessung an der entgegengesetzten Fläche der Schicht.
Somit erfolgt natürlich beim Durchgang durch die Schicht eine Verschlechterung der Auflösung des
einfallenden Bildes, von dem die auf die Eintrittsfläche des Schirms fallende Energie stammt.
Ferner können an der Grenzfläche zwischen der lumineszierenden Schicht und einem damit in Berührung
stehenden Medium, z. B. im Fall einer Bildwandlerröhre der Photokatode (oder auch ggf. einer Trennschicht)
Reflexionen entstehen, die einen Teil der Energie zu der Eintrittsfläche der Schicht zurückwerfen.
Es ist in diesem Zusammenhang 3iu erwähnen, daß der
Brechungsindex des lumineszierenden Materials der Schicht ohne weiteres 1,7 bis 1,8 erreicht; dieser Wert ist
wesentlich größer als der entsprechende Wert der Materialien der Photokatoden und der Trennschichten.
Diese Reflexionen ergeben die Wirkung, daß der Kontrast des ursprünglicher. BiSdes verringert wird.
Diese beiden Erscheinungen werden bei bekannten elektrolumineszierenden Schirmen dadurch begrenzt,
daß die lumineszierende Schicht als Mosaik ausgebildet
WIBe'i einem aus der US-PS 30 41456 bekannten
lumineszierenden Schirm der eingangs angegebenen Art werden die voneinander getrennten Bereiche
kleiner Abmessungen dadurch erhalten, daß ein Träger für die Schicht aus lumineszierendem Material verwendet
wird der vor dem Aufbringen der Schicht Wände aufweist,' die die Trennstellen zwischen den Bereichen
bilden sollen. Diese Lösung erfordert eine mühsame Vorbereitung des Trägers, und es ist schwierig,
ausreichend kleine Abmessungen der Bereiche zu
erßei einem aus der FR-PS 21 45 566 bekannten Schirm
wird eine zunächst zusammenhängende Schicht anschließend dadurch in kleine Bereiche zerstückelt, daß
durch ein geeignetes Verfahren Sprünge erzeug', werden. Dieses Fertigungsverfahren erfordert große
Vorsichtsmaßnahmen und eine sehr sorgfältige Arbeitsweise damit einerseits eine ausrechend feine und
glerhr-äßige Zerstückelung der Schicht erzeilt wird,
andererseits aber die Schicht oder andere Bestandteile des Schirms nicht zerstört werden.
Aus der US-PS 37 69 059 ist es andrerseits bei einem elektrolumineszierenden Schirm bekannt, zwischen der
Schicht aus lumineszierendem Material und dem Träger eine poröse Zwischenschicht anzuordnen. Diese poröse
Schicht, die beispielsweise eine durch anodische Oxidation gebildete Oxidschicht ist oder aus Edelstahl,
einer Chrom-Nickel-Legierung oder einer Eisen-Nickel-Kobalt-Legierung
besteht, hat den Zweck, die Haftung der lumineszierenden Schicht auf dem Träger zu
verbessern, trägt aber nicht zur Bildung eines Mosaiks aus Bereicher, kleiner Abmessungen bei.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines
lumineszierenden Schirms der eingangs angegebenen Art. der sehr einfach herstellbar ist und hinsichtlich
Auflösung und Kontrast verbesserte Eigenschaften aufweist.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem Träger und der Schicht eine
Schicht aus Glaskügelchen angeordnet ist.
Die Anordnung einer Schicht aus Glaskügelchen zwischen dem Träger und dem lumineszierenden
Schirm hat zur Folge, daß die lumineszierende Schicht, die anschließend auf die Schicht aus Glaskügelchen
aufgebracht wird, an den Stellen der Lücken zwischen den Glaskügelchen feine Kanäle aufweist und somit in
Bereiche unterteilt ist, deren Abmessungen dem Querschnitt der Glaskügelchen entsprechen. Diese
Bereiche haben also sehr gleichmäßige Formen und Abmessungen, die durch die Wahl der Größe der
Glaskügelchen genau bestimmt und nach Wunsch verändert werden können. Die Herstellung ist sehr
einfach, denn es braucht nur auf dem Träger eine einlagige Schicht aus Glaskügelchen angeordnet zu
werden, auf die anschließend das lumineszierende Material nach einem üblichen Verfahren, beispielsweise
durch Vakuumaufdampfen, aufgebraucht wird.
Die Glaskügelchen ergeben außerdem eine vorteilhafte optische Wirkung: wenn ihr Brechungsindex
ausreichend groß ist, werfen sie das zur Eintrittsfläche zurückgestreute Lieh», nach Art von Rückstrahlern
durch Totalreflexion in die lumineszierenden Bereiche
zurück, wodurch der Kontrast verbessert wird.
Schließlich wirkt das Glas der Glaskügelchen als chemische Barriere zwischen dem lumheszierenden
Material und dem Material des Trägers, falls chemische Reaktionen zwischen diesen Materialien zu befürchten
wären.
Die Erfindung wird in der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung
erläutert In fcr Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines lumineszierenden
Schirms,
Fig.2 eine schema:ische Schnittansicht eines lumineszierenden
Schirms nach der Erfindung,
F i g. 3 eine Vorderansicht eines Teils der Schicht aus körnigem Material bei dem Schirm nach der Erfindung,
Fig.4 eine vergrößerte Teilansicht der Anordnung
von F ig. 2 und
F i g. 5 eine schematische Darstellung einer Bildwandlerröhre,
bei der ein Schirm nach der Erfindung als Eintrittsschirm verwendet wini
Die schematische Schnittansicht von F i g. 1 zeigt, wie sich ein lumineszierender Schirm verhält, der dazu
verwendet wird, die einfallende Energie, beispielsweise eine Röntgen- oder Gamma-Strahlung. in Lichtenergie
umzuwandeln, die auf eine Photokatode einwirken kann. die für Strahlungen im sichtbaren Spektrum empfindlich
ist. Auf einem Träger 1, beispielsweise aus Aluminium, ist ein Szintillator in Form einer kontinuierlichen
Schicht 2 aus einem lumineszierenden Material aufgebracht, insbesondere aus einem Alkalihalogenid, wie
Cäsiumjodid, Kaliumjodid, Natriumjodid oder dergleichen, und dann ist auf diese Schicht eine Schicht 3 aus
einem lichtempfindlichen Material aufgebracht, das beispielsweise aus einem Komplex aus Antimon und
einem Alkalimetall, wie Cäsium, Kalium, Rubidium usw. besteht, wie in der Technik bekannt ist.
Von jedem Punkt der der einfallenden Strahlung ausgesetzten Fläche des Szintillators 2, wie in der
Zeichnung als Beispiel für den Punkt A dargestellt ist. werden im Innern dieser Schicht Photonen erzeugt,
denen im Fall einer Umwandlung der einfallenden Energie in eine Strahlung des Lichtspektrums grob
gesehen Lichtstrahlen entsprechen, die durch die in vollen Linien gezeichneten kleinen Pfeil: dargestellt
sind, die zu der entgegengesetzten Fläche der Szintillatorschicht gerichtet sind. In Wirklichkeit erfolgt
diese Umwandlung an allen Stellen im Innern der Szintillatorschicht; die Betrachtung eines Punktes A und
der von diesem Punkt ausgehenden Strahlen erfolgt nur zur Vereinfachung. Aus der Zeichnung ist folgendes zu
erkennen: Wenn der Szintillator die Form einer kontinuierlichen Materialschicht hat, in deren Innerem
keine Veränderung des Strahlengangs erfolgt, entspricht dem Punkt A auf der Eintrittsfläche des
Szintillators an der entgegengesetzten Fläche ein Lichtfleck, dessen Abmessungen von Null verschieden
sind und der mit der Grundfläche eines Kegels zusammenfällt, der den Punkt A als Scheitelpunkt hat,
wie in der Zeichnung dargestellt ist.
Ferner wird durch die Reflexionen an der Trennfläche zwischen dem Szintillator 2 und der Photokatode 3 ein
Teil dieses Lichtes zu der Eintrittsfläche des Szintillators zurückgeworfen. Diese Reflexionen sind unter sonst
gleichen Bedingungen umso größer, je höher der Brechungsindex des Szintillators ist. Nun liegt bei der
zuvor erwähnten Halogenverbindung der Brechungsindex normalerweise zwischen 1,7 und 1,8, d. h. über dem
der Materialien der Photokatode und
35
40
45 auch über dem Brechungsindex der Materialien einer (nicht dargestellten) Trennschicht, die aus chemischen
Gründen zwischen dem Szintillator und der Photokatode eingefügt sein kann. Die reflektierten Strahlen sind
durch die gestrichelten kleinen Pfeile dargestellt.
Die beiden zuvor erwähnten Tatsachen sind die Ursache für einen Verlust an Auflösua^ und Kontrast.
Fig.2 zeigt im Schnitt ein Bruchstück eines lumineszierenden Schirms nach der Erfindung, wobei
nur die für das Verständnis der Erfindung notwendigen Teile dargestellt sind. Man erkennt in F i g. 2 wieder den
Träger 1 und den Szintillator Z Man erkennt ferner zwischen dem Träger und dem Szintillator eine
einlagige Schicht 40 aus Glaskügelchen 4, die in Vorderansicht das in F i g. 3 gezeigte Aussehen hat. Die
Zwischenräume zwischen den Glaskügelchen 4 sind in F i g. 3 bei 5 dargestellt. Wenn der Szintillator 2 nach
einem der bekannten Verfahren hergestellt wird, weist das diese Schicht 2 bildende Material beim Aufbringen
auf die Glaskügelchen 4 an der Stelle der Zwischenräume 5 winzige Kanäle 6 auf. die Inselchen 7 aus
lumineszierendem Material voneinander trennen, wie in
Fig.2 gezeigt ist. Diese Inselchen haben grob gesehen
die Form von zylindrischen Stäben von 150 bis 200 μηι
Länge, die auf den Kugeln 4 sitzen, wie die Zeichnung zeigt. Jedes dieser Stäbchen bildet eine Führung für die
Lichtwellen, die aufgrund der einfallenden Energie, beispielsweise einer Röntgen- oder Gamma-Strahlung.
im Innern des Szintillators erzeugt werden. Infolge des hohen Wertes des Brechungsindex der üblichen
Szintillator-Materialien, der. wie bereits erwähnt, zwischen 1,7 und 1,8 liegt, begrenzt das Vorhandensein
der winzigen Kanäle 6 im Innern der Schicht 2 infolge der Totalreflexion an den Wänden der Stäbchen die
seitliche Streuung der Lichtstrahlen, die von der Eintrittsfläche des Szintillators zu seiner Austrittsfläche
gerichtet sind, die in Kontakt mit der (nicht dargestellten) Photokatode steht; dies ist durch die vom Punkt A
in F i g. 2 ausgehenden Pfeile dargestellt. Durch das Vorhandensein dieser Kanäle wird auch in gleicher
Weise die Anzahl der Lichtstrahlen begrenzt, die an der Trennfläche zwischen dem Szintillator und der Photokatode
reflektiert werden und wieder die Eintrittsfläche des Szintillators erreichen.
Der Lichtfleck, der an der Austrittsfläche des Szintillators jedem der Punkte eines Stäbchens, wie dem
Punkt Λ, entspricht, ist somit auf den Querschnitt des Stäbchens begrenzt.
Damit ein Anhaltspunkt für die auf diese Weise erzielte Begrenzung gegeben wird, sei angegeben, daß
die Glaskügelchen eine Abmessung in der Größenordnung von einigen zehn Mikron haben (20 μΐη bis 70 μΐη),
je nach den Abmessungen der Röhren, in welche die Bildschirme eingebaut werden, und je nach den zu
erzielenden Eigenschaften. Durch sorgfältige Siebung ist es möglich, eine geringe Streuung um die gewählte
Abmessung zu erzielen. Dieser Abmessung der Glaskügelchen entsprechen Kanäle 6. die eine Abmessung quer
zu den Stäbchen von einigen zehn Nanometern bis zu
einigen Mikron haben.
Das Glas für die Kügelchen 4 wird auf der Basis der Oxyde PbO, TiO2, BaO, Al2O3, B2O3, ZnO hergestellt.
Der Brechungsindex dieser Stoffe liegt zwischen 2 und 2,1, und daraus ergibt sich ein zusätzlicher Vorteil der
lumineszierenden Schirme nach der Erfindung. Infolge des hohen Wertes des Brechungsindex erfahren die
Lichtstrahlen, die sich in der Richtung entgegengesetzt zur Photokatode ausbreiten, eine Totalreflexion im
Innern der Kugeln 4, die sich somit wie ein in den Bildschirm eingebauter Rückstrahler verhalten, so daß
die Lichtstrahlen zu der Photokatode zurückgeworfen werden, wie in F i g. 4 gezeigt ist.
Infolge der chemisch inerten Beschaffenheit übt das Glas der Kügelchen die Wirkung einer chemischen
Barriere zwischen dem Material des Szintillators und dem Trägermaterial aus. Dieser Träger kann bekanntlich
aus Glas bestehen, und in diesem Fall sind chemische Reaktionen zwischen dem Träger und dem
Szintillator wenig zu befürchten. Es ist aber auch bekannt, daß beispielsweise bei einer einfallenden
Röntgen- oder Gammastrahlung der Träger aus Metall besteht, beispielsweise als Aluminium oder Beryllium. In
diesem Fall ist ein Schutz des Materials des Szintillators gegen die chemische Einwirkung des Trägers erwünscht;
dieser Schutz wird durch die einlagige Schicht 40 aus den Kügelchen 4 gewährleistet, die somit die
Rolle einer Trennschicht spielt.
Nachsiehend wird ein Verfahren zur Herstellung der lumines/iercnden Schirme nach der Erfindung angegeben.
Es wird insbesondere die Art der Ausbildung der Schicht 40 angegeben, da der Rest der Herstellung der
bekannten Technik entspricht.
Auf einen Träger 1. beispielsweise aus Aluminium, in
Form einer Kugelkalotte bringt man. beispielsweise durch Aufstreichen, eine dünne Schicht mit einer Dicke
von einigen Mikron aus einem organischen Bindemittel auf. beispielsweise nach Art von Metacrylat. Auf diese
Schicht verteilt man Glaskügelchen der zuvor angegebenen Zusammensetzung in einer einlagigen Schicht,
wie in Fig. 2 gezeigt ist. Die Glaskügeichen werden durch das betreffende Bindemittel auf dem Träger
während der ganzen Zeit festgehalten, in der ein Natriumsilikat so auf die freie Fläche der Glaskügelchen
aufgestäubt wird, daß diese bedeckt werden: das Natriumsilikat bewirkt den gegenseitigen Zusammenhalt
der Glaskügelchen und ihre Verbindung mit dem Träger in dem fertigen Schirm. Anschließend wird nach
einem der bekannten Verfahren eine Schicht von 150 bis
200 μίτι Dicke aus mit einem Aktivator dotierten
Cäsiumjodid aufgebracht, die den Szintillator bildet: das
Aufbringen erfolgt beispielsweise durch Vakuumaufdampfen. Die Dicke der Schicht muß ausreichen, um zu
gewährleisten, daß der größte Teil der einfallenden Strahlung in Photonen umgewandelt wird. Im Verlauf
dieser Operation wird die Temperatur unterhalb 200cC
gehalten. Die ganze Anordnung wird dann durch einen Tunnelofen in einem Arbeitszyklus geführt, in dessen
Verlauf die Temperatur in 30 Minuten auf 3600C erhöht
wird, dann für 30 Minuten auf diesem Temperaturwert gehalten wild und dann eine Abkühlungsphase von 1 bis
2 Stunden erfolgt. Im Verlauf dieser Operation wird das organische Bindemittel praktisch beseitigt.
Die Herstellung des Schirms wird dadurch beendet, daß auf den Szintillator die Schicht 3 aus lichtempfindlichem
Material von F i g. 1 aufgebracht wird, die beispielsweise aus einer Verbindung von Antimon und
Alkalimetallen besteht und den Szintillator in einer Dicke von etwa 100 Ä bedeckt. Gegebenenfalls wird
eine Trennschicht zwischen den Szintillator 2 und die Photokatode 3 eingefügt, damit chemische Reaktionen
zwischen den Bestandteilen dieser Schichten verhindert werden. Gegebenenfalls k;i"n schließlich auch eine
Schicht aus einem elektrisch leitenden Material unter der Photokatode gebildet werden, damit im Betrieb das
Potential des Schirms festgelegt wird und die Rückführung der von der Photokatode emittierten Elektronen
gewährleistet wird. Im Fall von Photokatoden aus Alkali-Antimon-Verbindungen ist die elektrische Leitfähigkeit
des Materials ausreichend, um die Notwendigkeit einer von der Photokatode verschiedenen elektrisch
leitenden Schicht zu vermeiden.
Der Schirm ist dann fertig und kann beispielsweise in
eine Bildwandlerröhre eingebaut werden, wie sie schematisch in Fig. 5 im Schnitt dargestellt ist. Die
Bildwandlerröhre 10 von F i g. 5 enthält im Innern eines
evakuierte') Kolbens 11 einen Eintrittsschirm 12 nach der Erfindu '.g und einen Austrittsschirm 13. Das Objekt,
dessen Bile, auf dem Austrittsschirm 13 beobachtet werden seil, ist bei 14 dargestellt. Es ist dem
Röntgensti'ählenbündel ausgesetzt, das von der Quelle
15 kommt 1. nd in der Zeichnung nur durch zwei schräge
Linien im nrhten TeM der Figur angedeutet ist Das Bild
wird bekanntlich dadurch erzeugt, daß Elektronen, die
von dem d.»r Röntgenstrahlung ausgesetzten Eintrittsschirm stammer, auf dem Austrittsschirm 13 auftreffen,
wobei sie zj dem Austrittsschirm 13 durch eine positive
Spannung beschleunigt werden, die zwischen dem Austrittsscliirm und dem Eintrittsschirm angelegt wird.
In der Zeichnung sind schematisch die Elektroden 16 dargestellt, die im Weg des Elektronenbündels liegen,
das wiederum nur durch zwei schräge Linien angedeutet ist, die im nnern des Kolbens liegen. Die Spannungsquelle ist in F i g. 5 nicht dargestellt
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
- Patentansprüche:■ ■ 1. Lumineszierender Schirm, insbesondere für ,Bildwandlerröhren, mit einer auf einen Träger aufgebrachten Schicht aus einem iumineszierenden Material, die ein Mosaik aus voneinander getrennten Bereichen mit kleinen Abmessungen ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Träger und der Schicht eine Schicht aus Glaskügelchen angeordnet ist.
- 2. Lumineszierender Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskügeichen einen Brechungsindex von etva 2 haben.
- 3. Lumineszierender Schirm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Glaskügelchen einen Durchmesserzwischen20und 70 μπι haben.
- 4. Lumineszierender Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das lumineszierende Material ein Alkalihalogenid ist.
- 5. Lumineszierender Schirm nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß das lumineszierende Material Cäsiumjodid CsI ist.
- 6. Lumineszierender Schirm nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch seine Verwendung als Eintrittsschirm einer Bildwandlerröhre, auf dessen Schicht aus lumineszierendem Material eine zweite Schicht aus einem lichtempfindlichen Material aufgebracht ist, wobei die Schicht aus lumineszierendem Material die einfallende Energie in Photonen des Spektrums umwandeln, für das die zweite Schicht empfindlich ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR7402913 | 1974-01-29 | ||
FR7402913A FR2259435B1 (de) | 1974-01-29 | 1974-01-29 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2503451A1 DE2503451A1 (de) | 1975-08-07 |
DE2503451B2 true DE2503451B2 (de) | 1977-01-27 |
DE2503451C3 DE2503451C3 (de) | 1977-09-08 |
Family
ID=
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2503451A1 (de) | 1975-08-07 |
US4023039A (en) | 1977-05-10 |
GB1500022A (en) | 1978-02-08 |
FR2259435A1 (de) | 1975-08-22 |
FR2259435B1 (de) | 1978-06-16 |
JPS5828700B2 (ja) | 1983-06-17 |
JPS50109662A (de) | 1975-08-28 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |