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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand
der Figuren weiter erläutert.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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Zugleich nimmt die Ausbeute an Licht ab. Man wird immer einen Kompromiß
anstreben müssen zwischen günstiger MUF sowie Untergrund einerseits und Lichtausbeute
andererseits.
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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.
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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.
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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.