DE2506381A1 - Kathodenstrahlleuchtschirm - Google Patents

Kathodenstrahlleuchtschirm

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DE2506381A1
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screen
layer
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luminescent
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DE19752506381
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Karl Dr Rer Nat Franz
Isolde Schneider
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21KTECHNIQUES FOR HANDLING PARTICLES OR IONISING RADIATION NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; IRRADIATION DEVICES; GAMMA RAY OR X-RAY MICROSCOPES
    • G21K4/00Conversion screens for the conversion of the spatial distribution of X-rays or particle radiation into visible images, e.g. fluoroscopic screens
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/02Electrodes; Screens; Mounting, supporting, spacing or insulating thereof
    • H01J29/10Screens on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted or stored
    • H01J29/18Luminescent screens
    • H01J29/20Luminescent screens characterised by the luminescent material

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Image-Pickup Tubes, Image-Amplification Tubes, And Storage Tubes (AREA)

Description

  • Kathodenstrahlleuchtschirm Die Erfindung betrifft Leuchtschirme für die Anregung mit Kathodenstrahlen. Diese Leuchtschirme haben entsprechend einem solchen, der in der DT-OS 2 310 909 beschrieben ist, eine Leuchtstoffschicht, in welche ein Licht absorbierender Stoff eingebracht ist. Derartige Schirme werden etwa zur Sichtbarmachung des in Röntgenbildverstärkern aus dem Röntgenstrahlenbild erzeugten Elektrcnenbildes verwendet. Bekanntlich wird in Röntgenbildverstärkern das Röntgenstrahlenbild in einer einen Leuchtschirm umfassenden Fotokathodenkombination in Elek-tronen umgewandelt und dann auf den Ausgangsleuchtschirm abgebildet.
  • Andererseits können auch teuchtschirme von Oszillographen, Fernsehbildröhren etc. dsch die Verwendung eines anfärbenden Stoffes verbessert werden, weil auch bei diesen Elektronen, d.h. Kathodenstrahlen, auf eine Iieuchtschicht einwirken und ein sjchtbares Bild erzeugen.
  • Bei der Sichtbarmachung von Elektronenbildern entsteht Licht, welches sich in der leuchtstoffschicht unkontrolliert ausbreitet. Die Punkte erhalten so eine Art lichthof und werden dadurch unscharf, so daß die Modulations-Übertragungs-Funktion(MUF) vermindert wird. Dies bedeutet, daß der Quotient Bildkontrast und Obåektkontrast, der je nachdem, ob der Bildkontrast viel kleiner oder gleich gr wie der Objektkontrast ist, zwischen O und 1 liegt. Dies beaeutet praktisch, daß Details und Kanten sowie Kontrastreichtum der wiedergegebenen Bilder in der Regel von den entsprechenden Größen des Objektes abweichen.
  • Bei der in obengenannter DT-OS 2 310 909 angegebenen verbesserten Ausgestaltung eines Leuchtschirms geht man von einem leuchtschirm aus für die Anregung mit Kathodenstrahlen, dessen Leuchtschicht auf einem durchsichtigen Träger aufgetragen und dessen freie Fläche mit einer reflektierenden Schicht abgedeckt ist.
  • Dieser Schirm ist dadurch gekennzeichnet, daß vor der reflektierenden Schicht und in die Leuchtschicht ein Licht absorbierender Stoff eingebracht ist, dessen Konzentration in die Schicht hinein abnimmt. Der absorbierende Stoff, etwa Kohlenstoff, wird auf die Leuchtstoffschicht aufgedampft. Wegen der Porosität der Leuchtstoffschicht wird dabei eine in diese Schicht hinein verlaufende Anfärbung erhalten. Bei der Herstellung derartiger Schirme hat es sich aber gezeigt, daß dann die Aufbringung der insbesondere zur Verwendung in Röntgenbildverstärkern erforderlichen Aluminiumbeschichtung schwierig wird. Durch eine Bedampfung mit Kohlenstoff wird die Haftung der Schicht aus Aluminium an der Beuchtstoffschichtoberfläche vermindert. Außerdem ist es nachteilig, daß eine Prüfung des auch mit der Aluminiumschicht versehenen Leuchtschirms erst nach der Beschichtung mit dem absorbierenden Mittel erfolgen kann. Erst ganz zum Schluß und nach Durchführung des,bei Kohlenstoff vorbedampften Schirmen, häufig zum Ausi'all von Schirmen führenden Anbringens der Aluminiumbeschichtung kann der Schirm auf seine Brauchbarkeit getestet werden.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, bei einem Eathodenstrahlleuchtschirm gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 einen Aufbau zu finden, bei welchem die Anfärbung der Leuchtschicht in einfacher Weise durchführbar ist und bei welchem schon vor Abschluß aller Herstellungsschri+te eine Prüfung des Leuchtschirms auf seine Brauchbarkeit möglich ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Durch die Verwendung einer Leuchtschicht, in welcher ein Licht absorbierender Stoff im fertigen und getesteten Zustand erzeugbar ist, wird nach der Erfindung die Möglichkeit erhalten, den Schritt der Anfärbung erst bei Leuchtschichten anzusetzen, die auch wirklich für den Einsatz in einer Elektronenröhre, etwa in einem Röntgenbildverstärker, als Ausgangs schirm brauchbar sind. Die bei der Beschichtung mit Aluminium ausfallenden Schirme brauchen nicht mehr verfärbt zu werden, was eine große Arbeitsersparnis bringt. Außerdem ist das Anbringen der Aluminiumschicht im Gegensatz zu der bekannten Anordnung erleichtert, indem eine vorherige Beschichtung mit Graphit entfallen kann.
  • Eine Realsierung der Erfindung wird in einfacher Weise dadurch erhalten, daß man einen der bekannten Zinksulfid- und/oder Zinkoxid-Leuchtstoffe verwendet, die in Anwesenheit von Feuchtigkeit bei Bestrahlung mit Ultraviolett- oder anderen energiereichen Strahlen Zink ausscheiden. Da dieses Zink sichtbares Licht absorbiert und daher schwarz erscheint, kann man dieses als Anfärbung benutzen. Da sndererseits die Menge des ausgeschiedenen Zinks, d.h. die Tiefe der Einfärbung, von der Bestrahlungsdauer und von den übrigen Bedingungen, wie Feuchtigkeit und Temperatur, abhängt, kann man durch bestimmtes Einstellen dieser Größen, waE in einfacher Weise möglich ist, Leuchtschichten in reproduzierbarer Weise nach den Testen anfärben. Ein weiterer Vorteil dieser Verfahren ist, daß man durch Erhitzen an Luft die Ausscheidung von Zink wieder rückgängig machen kann, d.h. nach der Erfindung hat man die Möglichkeit einer reversiblen Anfärbung, d.h. eine zu starke oder zu schwache Anfärbung ist nachträglich auch noch korrigierbar.
  • Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand der Figuren weiter erläutert.
  • In der Fig. 1 ist schematisch der Querschnitt durch einen elektronischen Röntgenbildverstärker gezeichnet und in der Fig. 2 ein vergrößerter Ausschnitt aus dem Ausgangsschirm des Bildverstärkers nach Fig. 1, wobei außerdem noch die Herstellung der Anfärbung angedeutet ist.
  • In der Fig. 1 ist mit 1 ein Vakuumkolben angedeutet, welcher aus einem Metallzylinder 2, einem Keramikzylinder 3 und einer Eingangskappe 3 sowie einer AusgangsverschlußkapFz 4 besteht.
  • Dabei ist die Eingangskappe 3 in die offene Seite des Zylinders 2 eingesetzt und am Rand 5 mit dem Rand des Zylinders 2 verschweißt. Das andere Ende des Zylinders 2 ist am einen Rand des Keramikteils 3 stumpf angelötet. Die Kappe 4 bildet den Abschluß der noch verbleibenden Öffnung im Keramikteil, indem sieebenso wie der Zylinder 2 in der Stelle 6,vergleithbarerweise an der Stelle 7,angelötet ist. Im Inneren enthält der so aufgebaute Vakuumkolben eine Fotokathodene ngangsko,nbination 8, die aus einer Leuchtstoffschicht 9 und einer Fotokathodenschicht 10 besteht. Auf diese Kombination 8 folgen Elektroden 11, 12 und 13. Sowohl der Eingangsschiru 8 als auch die Elektroden 11 bis 13 und die den Ausgangsschirm 14 tragende Kappe 4 liegen an den bei Röntgenbildverstärkern üblicherweise verwendeten Potentialen, so daß an der Fotokathodenanordnung 8 ausgelöste Elektronen auf dem Schirm 14 abgebildet werden. Der Schirm 14 selbst besteht aus einem gläsernen Träger 15, der an dem ebenfalls durchsichtigen Fenster 16 der Kappe 4 liegt. Nach der Innenseite des Vakuumkolbens hin liegt auf dem Träger 15 die Leuchtschicht 17, welche an ihrer dem Vakuumraum zugewandten Fläche mit einer Schicht 18 aus Aluminium abgedickt ist.
  • Die erfindungsgemäße Anfärbung der Leuchtstoffschicht 17 des Ausgangsschirms 14 ist in der Fig. 2 angedeutet, bei welcher Leuchtkristalle 19 aus Zinksulfid, welches mit Silber aktiviert ist, in einer aus Kieselsäureanhydrid bestehenden Bindemittelschicht 20 eingebettet sind. Diese Beschichtung wird in bekannter Weise dadurch erhalten, daß auf dem 1 mm dicken Träger 15 aus Glas mit Silber aktiviertes Zink-Cadmiumsulfid (Zn, Cd)S:Ag durch Sedimentation in alkoholischem Medium mit Zusatz von Kieselsäuretetraäthylester und Diäthylamin als Binder niedergeschlagen wird. Hierauf wird in bekannter Weise unter Zwischenerzeugung einer Lackschicht die aus Aluminium bestehende Schicht 18 durch Aufdampfen aufgebracht. Nachdem nunmehr der so mechanisch fertiggestellte Schirm 14 getestet ist, erfolgt die durch die Pfeile 21 angedeutete Bestrahlung mittels UV, bis die erwünschte Verfärbung der Leuchtschicht erreicht ist.
  • In einem Ausführungsbeispiel wird zur Herstellung eines Leuchtschirms 14 feinkörniges Leuchtpigment (bevorzugt (Zn, Cd)S:Ag oder ZinS:Cu, dessen Körner kleiner als 2/um sind) nach einem der bekannten Verfahren auf dem lnchtdurchlässigen Träger 15 niedergeschlagen. Die Be].egungsstärke wird in Abhängigkeit von Korngröße und Lichtausbeute des Pigments gewählt. Sie sollte jedenfalls kleiner als 2,0 mg/cm2 (bevorzugt kleiner als 1,mg/ 2 cm ) sein.
  • Anschließend wird auf die Leuchtschicht eine dünne Lackschicht aufgebracht, etwa in der bekannten Technologie, bei welcher eine Wasserschicht aufgetragOn und dann darauf Lack verteilt, das Wasser abgezogen und so die Lackschicht auf die Leuchtschicht aufgelegt wird. Andererseits sind aber auch Sprühverfahren usw. bekannt. Nach dem Aufdampfen von Aluminium im Hochvakuum zur Herstellung der Schicht 18 wird die zum Auflegen der Schicht aus Aluminium hilfsweise angobrachte Schicht aus einem Lack, wie Nitrocelluloselack, durch Eititzen ausgetrieben. Dabei werden Temperaturen benötigt, die in der Größen ordnung von 200 bis 4000C liegen.
  • Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, nach dem Austreiben der Lackschicht nochmals Aluminium aufzudampfen. So wird eine normalerweise unvermeidbare Porosität der Schicht aus Aluminium vermieden. Schließlich kann der so fertiggestellte Leuchtschirm auf seine Brauchbarkeit in einem Bildverstärker geprüft werden, indem man seine wichtigsten Kenndaten, d.h. Lichtausbeute, Körnigkeit, Auflösung und Modulationsübertragungsfunktion, bestimmt.
  • Danach werden die im Test für gut befundenen Schirme einer UV-Bestrahlung in feuchter Atmosphäre unterworfen. Dabei wird eine Suwtfeuchtigkeit eingestellt, die größer als 50 /%, ir.sbesondere 80 bis 95 %, betragen sollte, um kurze Bestrahlungszeiten zu erzielen. Die Bestrahlung mit UV, d.h. Licht einer Wellenlänge von i = ,65 nm, erfolgt durch den durchsichtigen Träger 15 hindurch entsprechend der Andeutung mit 21 in der Fig. 2. Die günstigste Wellenlänge richtet sich auch vor allem nach der spektralen Durchlässigkeit des Trägers 14. Die erforderliche Bestrahlungs"eit richtet sich sowohl nach der Intensität der Strahlung als auch dem Leuchtpigmenttyp der Luftfeuchtigkeit und dem herzustellenden Grad an Anfärbung (Vergrauung). Mit steigender Verfärbung wird die MUF besser und der Untergrund, d.h. die störenden Lichterscheinungen, geringer.
  • Zugleich nimmt die Ausbeute an Licht ab. Man wird immer einen Kompromiß anstreben müssen zwischen günstiger MUF sowie Untergrund einerseits und Lichtausbeute andererseits.
  • Prinzipiell ist die Ausführung der Erfindung auch so durchführbar, daß man die Behandlung mit UV auch schon vor der Auftragung der Lackfolie und vor dem Bedampfen mit Aluminium durchführen kann. Dies ist insbesondere dann interessant, wenn man Träger benutzt, die nicht durchsichtig sind. Andererseits kann statt UV in feuchter Atmosphäre auch eine Bestrahlung mit Elektronen oder Ionen im Vakuum erfolgen. Es ist lediglich erforderlich, daß man eine Strahlung und Bedingungen anwendet, bei welche eine Verfärbung des Beuchtstoffes erfolgt.
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, Kathodenstrahlleuchtschirme herzustellen, bei welchen der Untergrund vermindert und die MUF verbessert ist. So wird z.B. die Lichtausbeute eines üblichen Leuchtschirms, dessen Leuchtstoff (Zn, Cd)S:Ag in einer'Atmosphäre von ca. 90 % relativer Feuchte 5 min lang mit UV-Ticht der Wellenlänge A = 365 nm bestrahlt wird, von ursprünglich 100 /Oo auf 65 % vermindert. Andererseits wird aber die MUF und der Untergrund im Hinblick auf verbesserte Bilder verändert, indem die laterale, unkontrollierte Lichtausbreitung unterbunden wird.
  • Im Vergleich zu dem als vorbekannt voraus zus etzenden Leuchtschirm, bei welchem Licht absorbierende Stoffe, wie Kohlenstoff, aufgedampft werden, ist nach der erfindungsgemßen Technologie in wesentlich einfacherer Weise reproduzierbar eine Verbesserung der Leuchtschirme erzielbar. Sollte durch einen Arbeitsfehler bei der Bestrahlung der Leuchtschirm zu stark "vergraut" sein, so kann diese Vergrauung ohne Schädigung bei Temptraruren von 150 bis 4000C wieder rückgängig gemacht werden. Der Schirm braucht lediglich an Luft erhitzt zu werden. Der Leuchtschirm kann dann anschließend erneut in feuchter Luft mit UV bestrahlt werden, bis die gewünschte Verfärbung erreicht ist. Außerdem braucht man keine zusätzlichen Stoffe einzusetzen, die zu allem Uberfluß von ihrer oft schwierigen Anwendung auch noch eine Schädigung der Leuchtkristalle hervorrufen können.

Claims (5)

  1. Patentansprüche
    I) Kathodens tranl leuchts chirm mit einer Leuchtschicht, die einen Leuchtstoff und einen Licht absorbierenden Stoff enthält, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der absorbierende Stoff eine Verfärbung des Leuchtstoffs durch Beaufschlagung mit Energie ist.
  2. 2. Kathodenstrahlleuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leuchtstoff der Leuchtschicht Zinksulfid und/oder Zinkoxid ist und daß die verfärbende Energie durch Bestrahlung mit W eingebracht ist.
  3. 3. Kathodenstrahlleuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einbringung der Energie durch Bestrahlung mit Elektronen und/oder Ionen erfolgt.
  4. 4. Kathodenstrahlleuchtschirm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von mit Silber aktiviertem Zinkcadmiumsulfid (Zn, Cd) S:Ag der Leuchtschirm, dessen Pigment ei-2 ne Korngröße aufweist, die kleiner als 2/um ist und der pro cm weniger als 2mg, insbesondere weniger als 1 mg, Leuchtstoff enthält, in einer Atmosphäre von 50 bis 95 % relativer Luftfeuchte 3 bis 10 min lang mit W einer Wellenlänge / = 65 nm bestrahlt wird.
  5. 5. Verwendung eines Leuchtschirms, der nach einem der vorhergehenden Ansprüche hergestellt ist, in Bildwandlern, insbesondere Röntgenbildverstärkern als Ausgangsschirm.
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