DE2507149C3 - Verfahren zur Herstellung einer Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1, wie es etwa bereits aus der US-PS 25 86 304 bekannt ist.

Solche Bildwandler werden in der Regel zur Umsetzung unsichtbarer Bilder in solche, die sichtbar sind, benutzt. Dazu werden im Wandler an einer Fotokathode die sichtbar zu machenden Sti ahlen in ein Elektronenbild umgesetzt. Nach Beschleunigung und elektronenoptischer Behandlung werden diese dann zur Sichtbarmachung auf einem Ausgangsleuchtschirm abgebildet Dabei wird für die Fotokathode in der Regel Cäsium (Cs) verwendet. Bei den sog. Multialkalikathoden wird aber auch Kalium (K) und Natrium (Na) benutzt Diese Alkalimetalle wirken bekanntlich schädlieh, d. h. die Leuchtfähigkeit vermindernd, auf Leuchtstoffe ein, die im Ausgangsleuchtschirm verwendet werden.

Bei der Herstellung von Bildwandlern, insbesondere sog. Röntgenbildverstärkern, gibt es Ausfälle wegen Verminderung der Qualität des Ausgangsschirmes. Das ist zurückführbar auf die schädliche Einwirkung der bei der Herstellung der Fotokathode benutzten Alkalimetalle. Diese als Vergiftung bezeichnete Erscheinung entsteht nach herrschender Meinung dadurch, daß das Alkalimetall den in der Regel im Ausgangsschirm verwendeten Zink-Cadmiumsulfid-Leuchtstoff

(ZnCdS: Akt) angreift und seine Leuchtfähigkeit zerstört. Als Aktivator »Akt« kommt etwa Silber oder Kupfer in Betracht. Das Alkalimetall zieht den Schwefel an sich und läßt die Metalle Zink und Cadmium zurück, die zusätzlich zur Zerstörung des Leuchtstoffes wegen ihrer dunklen Farbe die Abgabe des Lumineszenzlichtes behindern. Deshalb wurde versucht, Schutzmaßnahmen zu treffen, wie sie etwa die in der CH-PS 3 16 948 beschriebenen sind. Dabei sollen Blenden verhindern, daß aufgedampftes Alkalimetall den Ausgangsleuchtschirm erreicht. Eine solche Vorrichtung stellt zweifellos einen zusätzlichen komplizierten Aufwand dar. Es ist überdies notwendig, diese Vorrichtung nach Fertigstellung der Röhre zu entfernen und den Montageansatz wieder dauerhaft vakuumdicht zu verschließen. Außerdem tritt beim Kathodenbau sowie auch im fertigen Bildwandler noch ein Dampfdruckgleichgewicht des Alkalimetalls der Fotokathode ein, so daß stets Alkalimetalldampf in der Röhre vorhanden ist

Aus der US-PS 25 86 304 ist ein Aufbau von Bildwandler- oder Bildverstärkerröhren mit einem Ausgangsleuchtschirm und einer mit Alkalimetall, insbesondere mit Cäsium, aktivierten Fotokathode bekannt, bei dem zunächst der gegen Alkalimetalle empfindliche Leuchtstoff des Ausgangsleuchtschirms zur Bildung einer Schutzschicht gegen Alkalimetalle mit einem Metall bedampft und anschließend einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt wird und bei dem erst dann die Fotokathode formiert wird. Zum Konservieren des Leuchtstoffs werden aber Stoffe verwendet die sonsi in der Fotokathode nicht vorkommen, etwa Aluminium oder Chncrn. Dafür müssen zusätzliche Bedampfer vorgesehen werden. Außerdem sind besondere Behandlungsmittel, wie ein Glühofen oder ein elektrolytisches Bad, zur Oxidation nötig, deren Einsatz zudem noch auf manche Leuchtstoffe schädlich wirken kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Bildwandler- oder Bildverstärkerröhre gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 anzugeben, bei dem der Ausgangsleuchtschirm vor schädlichem Angriff durch Alkalimetalle der Fotokathode geschützt ist und der dafür erforderliche Aufwand niedrig bleibt Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst

Versuche, die zur Erfindung führten, haben gezeigt daß die schädliche Reaktion etwa von Cäsium, Kalium und Natrium mit dem (ZnCd) S-Leuchtstoff des Ausgangsleuchtschirmes hauptsächlich dann eintritt, wenn längere Zeit etwa 15 bis 20 min höhere Cäsium-Partialdrucke als 1,333 · 10~² Pa bei einer Temperatur von 75 bis 220⁰C auf den Leuchtstoff einwirken.

Eine wirksame Schutzschicht kann folgendermaßen erhalten werden: Man bringt den Betrachtungsschirm in einem Rezipienten und heizt dort bei einem Druck von etwa 1,33 · IO-⁴ Pa (Hochvakuum) 7 Stunden lang bei etwa 27O⁰C aus. Dies erfolgt, damit vorhandene Verunreinigungen und Wasserhäute von den Oberflächen fortgeheizt werden und somit eine saubere Oberfläche entsteht Der Druck nach dem Ausheizprozeß im abgekühlten Rezipienten sollte etwa 1333 · 10-⁵ Pa betragen. Bei einer Temperatur von 75 bis 100⁰C wird dann ein Cäsiumentwickler in Betrieb gesetzt Der dabei entstehende Partialdruck des Cäsiums sollte etwa 1333 · IO-⁴ Pa nicht überschreiten. Nach einer Einwirkungszeit von 10 bis 15 min wird der Rezipient auf Raumtemperatur abgekühlt und belüftet So können Schutzschichten auf dem Zink-Kadmium-(ZnCdS)-Leuchtstoff erhalten werden, die in Bildwandlern dauerhaft beständige Leuchtschichten ergeben.

Die Schutzwirkung ist so erklärbar, daß beim Belüften eine Reaktion der atmosphärischen Bestandteile mit dem auf den Leuchtschirm und den dort vorhandenen Leuchtstoffkörnern kondensiertes Cäsium aufquellen läßt so daß eine kompakte Diffusionssperre erzeugt wird, durch welche erneut auftreffendes Alkalimetall, wie etwa Cäsium, nicht mehr durchdrigen kann. Es ist anzunehmen, daß das Cäsium mit dem Wasserdampf der Luft reagiert Die so entstandene Schicht ist temperaturbeständig und hält auch Temperaturen oberhalb 300° C aus. Die optischen und die Lumineszenz-Eigenschaften des Schirmes werden durch eine derartige Behandlung,

wie Messungen am Bildverstärker gezeigt haben, nicht beeinflußt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Figuren erläutert

F i g. 1 ist schematisch der Schnitt durch einen Röntgenbüdverstärker gezeichnet, dessen Ausgangsschirm in erfindungsgemäßer Weise mit einer Schutzschicht versehen ist und

F i g. 2 eine Einrichtung zur Anbringung der schützenden Zwischenschicht

In der F i g. 1 ist mit 1 ein vakuumdichter Kolben bezeichnet, in dem die Elemente eines elektronischen Bildverstärkers untergebracht sind. Diese Elemente beginnen am einen Ende des Kolbens 1 mit einem Eingangsschirm 2. Dieser liegt hinter einem Eingangsfenster 3, welches den einen Abschluß des zylinderförmigen Kolbens 1 darstellt Auf den Eingangsschirm folgen dann Ringelektroden 4, 5 und 6 sowie eine Leuchtschicht 7, die auf die Elektrode 6 zu mit einer dünnen Aluminiumschicht 8 belegt ist und die auf der anderen Seite auf einem Träger 9 aus 1,1 mm dickem Glas liegt Dieser Schirm liegt an dem Fenster 3 gegenüberliegenden Ende des Kolbens 1.

Der Eingangsschirm 2 ist im Kolben 1 durch Stege fixiert, von denen in der Figur die mit 10 und 11 bezeichneten sichtbar sind. Sie reichen von der Wand des Kolbens 1 zum Träger 12 des Eingangsschirms 2. Der Träger 12 ist mit einer Absorptionsschicht 13 aus Gold belegt Die Leuchtstoffschicht 14 besteht aus Cäsiumjodid, das mit Natrium aktiviert ist (CsJ : Na). Diese Schicht ist dann an ihrer den Elektroden 4 und 6 zugewandten Seite mit einer Fotokathodenschicht 15 bedeckt Diese besteht wie bei den bekannten Bildverstärkern, die für Röntgenstrahlen empfindlich sind, aus Cäsium-Antimon, dem man in der Regel die Formel SbCs3 zuschreibt Diese Schicht kann aber auch aus Antimon und mehreren Alkalimetallen, wie Natrium (Na) und Kalium (K), bestehen und formelmäßig z. B. Sb(Na₂K)CS oder SbK₂Cs sein. Der Träger 12 und damit auch die Schichten 13 bis 15 haben die Form einer den Forderungen der Elektronenoptik angepaßt gekrümmten Kalotte. Sie wird in bekannter Weise dadurch hergestellt, daß nach fertiggestelltem Einbau des Kolbens, d. h. nach dem Einbringen der Teile 2 bis 9, der Kolben 1 vakuumdicht geschlossen wird und daß anschließend nach Ausheizen und Evakuieren die Schicht 15 auf die Leuchtschicht 14 aufgedampft wird.

Um bei dem vorstehend erwähnten Herstellen der Fotokathodenschicht 15 eine geschützte Leuchtschicht 7 des Ausgangsschirms zu haben, wird diese Schicht die auf dem Träger 9 ruht und mit der Aluminiumschicht 8, die 10-⁶ m stark ist, versehen wurde, in einen in F i g. 2 dargestellten Rezipienten 16 gebracht Dort wird mittels einer mit 17 angedeuteten Pumpe evakuiert so daß sich der auf Stützen, von denen die mit 17 und 18 bezeichneten dargestellt sind, liegende Leuchtschirm 7 entsprechend den oben angegebenen Maßnahmen behandelt werden kann. Dazu wird zunächst der in der Glocke 9 liegende Raum etwa durch eine in der Unterlage angebrachte, von der Stromquelle 20 aus mit Energie versorgte, durch eine gestrichelte Heizspirale 20' angedeutete Heizung auf 270°C erwärmt, so daß der oben beschriebene Ausheizvorgang stattfindet Nachdem der Druck sich auf 1,333 · 10~⁵ PA stabilisiert hat, erfolgt ebenfalls mittels der Stromquelle 20 die Heizung des Verdampfers 21, auf welchem sich ein Schiffchen 22 mit einer Cäsiumquelle 23 befindet Dieses wird dann in den Raum des Rezipienten 16 entlassen und entlang der gestrichelten Linien 24 auch auf den Leuchtschirm bzw. die abdeckende Aluminiumschicht gelangen. Dort diffuniert das Cäsium durch die dünne Schicht 8 hindurch in die Leuchtschicht 7 und umhüllt die Leuchtstoffkörner. Nachdem 15 bis 20 min lang bedampft worden ist, wird die Heizung der Unterlage wieder abgestellt und durch öffnen des Hahnes 25 bei Raumtemperatur der Rezipient belüftet Durch diesen Prozeß wird der Leuchtstoff so behandelt, daß er in den Kolben 1 eingebaut werden kann und gegen einen späteren Angriff durch Cäsium, Kalium und Natrium bei der Herstellung der Schicht 15 geschützt ist

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung einer Biidwandler- oder Bildverstärkerröhre mit einem Ausgangsleuchtschirm und einer mit Alkalimetall, insbesondere mit Cäsium, aktivierten Fotokathode, bei dem zunächst der gegen Alkalimetalle empfindliche Leuchtstoff des Ausgangsleuchtschirms zur Bildung einer Schutzschicht gegen Alkalimetalle mit einem Metall bedampft und anschließend einer oxidierenden Atmosphäre ausgesetzt wird und bei dem erst dann die Fotokathode formiert wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bedampfung des Leuchtstoffs Alkalimetall verwendet wird, daß die Bedampfung in einem Rezipienten bei höchstens 1,333 · 10-⁴ Pa und 70 bis 100^cC durchgeführt wird und daß dann der Rezipient belüftet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Leuchtstoff aktiviertes Zink-Cadmiumsulfid und als Alkalimetall Cäsium verwendet wird.