DE2509249A1 - Kathodenstrahlspeicherroehre - Google Patents

Description

PHN.7^;l08

ever/deen/tb

2Ι-2-Ι975

PHN- 7408
^{März 1975}

"Kathodenstrahlspeicherröhre"

Die Erfindung- betrifft eine Kathodenstrahlspeicherröhre mit einer evakuierten Hülle, in der ein Speicherschirm angeordnet ist, der einen Träger mit einer elektrisch leitenden Oberfläche und einer auf der leitenden Oberfläche angeordneten Speicherschicht enthält, die eine bei der Anregung durch Elektronen leuchtende Schicht poröser Struktur enthält, in welcher Röhre Mittel zum Erzeugen eines ersten Elektronenstrahls zum Schreiben eines Ladungsbildes auf der Speicherschicht und Mittel zum Erzeugen eines zweiten Elektronenstrahls zum Aufrechter halten des Ladungsbildes vorgesehen sind,

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Solche Speicherröhren sind bekannt (siehe z.B. die U.S. Patentschrift 3 293 ^73). Ein einer derartigen Röhre zugeführtes elektrisches Eingangssignal kann für unbestimmte Zeit in der Speicherschicht geschrieben und wiedergegeben werden, z.B. als ein sichtbares Bild. Die erwähnten Röhren können in Oszillographen zum Wiedergeben schneller Erscheinungen, in Radarbildwiedergabegeräten, in Buchstabenschreibröhren und dergleichen angewandt werden.

Eine Kathodenstrahlspeicherröhre der oben erwähnten Art besitzt eine evakuierte Hülle, in der ein sogenannter Speicherschirm derart angeordnet ist, dass er durch einen in der Röhre erzeugten Elektronenstrahl.bestrichen werden kann. Der Speicherschirm besteht aus einem Träger, vorzugsweise aus lichtdurchlässigem Material, wie Glas. Meistens bildet dieser Träger einen Teil der Röhrenhülle und zwar den Bildschirm der Röhre. Der Träger ist an der Seite, an der die Elektronenstrahlen auf dem Schirm ■treffen, mit einer elektrisch leitenden Oberfläche versehen, die z.B. aus einer auf dem Träger angeordneten Schicht aus einem lichdurchlässigen leitenden Metalloxid, wie Zinnoxid, besteht. Auf der leitenden Oberfläche des Trägers ist eine Speicherschicht angeordnet, die zwei Punktionen erfüllen muss. An erster Stelle muss die Speicherschicht das der Röhre zugeführte Eingangssignal für unbestimmte Zeit speichern können; an zweiter Stelle muss die Speicherschicht das Eingangssignal als sichtbares Bild darstellen. Als Speicherschicht wendet man eine bei der Anregung durch Elektronen leuchtende Schicht

Die Speicherröhre ist mit Mitteln zum Erzeugen eines

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ersten Elektronenstrahls zum Schreiben eines Ladungsbildes auf der Speicherschicht versehen. Diese Mittel enthalten zumindest ein Elektronenstrahlerzeugungssystem, den sogenannten Schreibteil, und weiter eine Anordnung zum Fokussieren und Ablenken des ersten Elektronenstrahles. Dieser erste Elektronenstrahl besteht aus verhältnismässig energiereichen Elektronen (z.B. ein bis einzige keV), die die Speicherschicht in einer Spür treffen, die dem der Röhre zugeführten Eingangssignal entspricht. Die vom Schreibteil herrührenden Elektronen besitzen eine derartig hohe Energie, das sie am Schirm an der Stelle der geschriebenen Spür, ausser einem sichtbaren Bild, eine sekundäre Elektronenemission bewirken, wodurch der Schirm an der Stelle der Spür eine positive Ladung erhält. Die Speicherröhre besitzt weiter Mittel zum Erzeugen eines zweiten Elektronenstrahles zum Instandhalten des vom ersten Elektronenstrahls erzeugten Ladungsbildes, auch nach dem .Stoppen dieses ersten Strahls. Diese Mittel enthalten mindestens ein als sogenannten Sprühteil ausgeführtes Elektronenstrahlerzeugungssystem. Der zweite Elektronenstrahl enthält Elektronen mit verhältnismässig niedriger Energie (z.B. von 100 bis 3OO eV), die den Speicherschirm in gleichmässiger Verteilung auf die Oberfläche treffen. Die aus dem Sprühteil herrührenden Elektronen besitzen ungenügende Energie, um sekundäre Elektronenemission am Speicherschirm an jenen Stellen zu bewirken, an denen der Schirm vom ersten Elektronenstrahl nicht positiv geladen worden ist. An diesen Stellen wird der Schirm daher durch die Sprühelektronen auf einen negativen Wert derart aufgeladen, dass der grösste Teil der Sprühelektronen abgestossen wird. Die Sprühelektronen

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werden jedoch von der positiv geladenen Spür am Speicherschirm angezogen. Dabei erfahren diese Elektronen eine derartige Beschleunigung, dass sie genügend Energie erhalten, um an der Stelle der Spür eine sekundäre Elektronenemission zu erzeugen und deshalb die positiv geladene Spür aufrechtzuerhalten.

Für eine gute Wirkungsweise der Speicherröhre ist es erforderlich, dass die Leuchtschicht des Speicherschirmes _s eine poröse Struktur besitzt, um elektrische Leitfähigkeit in und längs der Schicht möglichst klein zu halten. Eine weitere Bedingung ist, dass die Dicke der Leuchtschicht einen bestimmten kritischen Wert nicht überschreitet. In der aus der bereits erwähnten U.S. Patentschrift 3 293 ^73 bekannten Speicherröhre ist die kritische Schichtdicke der Leuchtschicht bedeutend geringer als die hinsichtlich der Helligkeit optimale Dicke. Durch den zu schliessenden Kompromiss zwischen der Helligkeit des wiedergegebenen Bildes einerseits und der guten Speicherwirkung des Speicherschirmes zum anderen kann man in den bekannten Speicherröhren, die manganaktiviertes Zinksilikat als Leuchtstoff enthalten, nur Kontrastwerte zwischen dem dargestellten Bild und der Hintergrundhelligkeit von ungefähr 2 erreichen.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Speicherröhre zu schaffen; mit der im Vergleich zu bekannten Röhren eine bedeutende Erhöhung des Kontrastes erhalten wird.

Eine Kathodenstrahlspeicherröhre der eingangs erwähnten Art ist erfindungsgemäss dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht einen Leuchtstoff enthält, der aus mono- oder polykristallinen Körnern besteht, deren Abmessungen in

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zwei Dimensionen in bezug auf die Abmessungen in der dritten. Dimension gross sind_s und dass die Orientierung der Körner in der Leuchtschicht willkürlich ist, so dass die Körner eine lose Stapelung besitzen und den Träger des Schirmes, gesehen in eine Richtung senkrecht auf dem Sex-lrm. nahezu vollständig bedecken.

In einer erfindungsgeinässen Speicherröhre werden Leuchtstoffe mit einer sehr bestimmten Morphologie der individuellen Körner angewandt. Diese Morphologie kann als plattenförmig gekennzeichnet werden, wobei die Dicke der Platten im Vergleich zu den beiden anderen Abmessungen, die gegenseitig der gleichen Grossenordnung sind, klein ist. Die Platten, die monokristallin oder polykristallin sein können, sind z.B. rechteckförmig viereckig, rautförmig oder sechskantförmig. Es wurde gefunden, dass Leuchtstoffe mit der erwähnten Morphologie in einer Speicherröhre sehr hohe Kontrastwerte, z.B. 5 bis 8 und sogar ungefähr 15 > ermöglichen. Eine Bedingung dabei ist, dass die individuellen Körner des Leuchtstoffes in der Leuchtschicht willkürlich orientiert sind, so dass eine lose Stapelung (Kartenhausstruktur) erhalten wird, und dass weiter der Schirm völlig von der Leuchtschicht verdeckt wird. Wenn diese letzte Bedingung nicht erfüllt wird und der Schirm somit Löcher aufweist, wird die Leuchtschicht um die Löcher herum angeregt und liefert einen unerwünschten Beitrag zur Hintergrundhelligkeit. Ein Vorteil einer erfindungsgemässen Speicherröhre ist, dass das Gewicht der Leuchtschicht pro Oberflächeneinheit nahezu nicht von dem hinsichtlich der Helligkeit optimalen Gewicht abweicht. Mit einer erfindungsgemässen Röhre wird daher ein äusserst helles, kon—

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trastreiches Bild erhalten.

Bevorzugt, wird ein Verhältnis zwischen der grössten Abmessung und der geringsten Abmessung der Leuchtkörner mit einem mittlerer; Wert zwischen 3 und 25. Mit derartigen Leuchtkörnern kann, in der Praxis nämlich, am besten eine lose Stapelung der Leuchtschicht erhalten werden.

Im allgemeinen ist die Kristallstruktur des Leuchtstoffes für die Morphologie der individuellen Körner bestimmend. Die gewünschte Morphologie der Leuchtkörner in den erfindungsgemässen Speicherröhren wird häufig mit Stoffen hexagonaler Kristallstruktur erhalten. Jedoch ist es auch" möglich, Leuchtkörner' in Plattenform mit Stoffen zu erhalten, deren Kristallstruktur an sich zu z.B. spherischen Teilchen führen würde. Ein Beispiel davon ist Yttriumoxid (kubische Struktur). Wenn das Yttriumoxid durch Erhitzung in einer oxidierenden Atmosphäre von Yttriumoxysulfid (hexagonale Plättchen) erhalten wird, hält sich die Morphologie des Oxidsulfids aufrecht.

Vorzugsweise wird in einer erfindungsgemässen Speicherröhre eine Leuchtschicht angewandt, die mindestens einen Leuchtstoff enthält, der aus der Gruppe der Oxidchalcogenide und Oxidhalogenide mindestens eines der Elemente Yttrium, Lanthan, Gadolinium und Lutetium ausgewählt worden ist, welcher Stoff mit mindestens einem der Elemente Wismut, Antimon und den seltenen Erden mit der Atomnummer zwischen 58 und 63 und zwischen 65 und 70 aktiviert ist. Die erwähnte Leuchtstoffgruppe enthält nämlich Stoffe mit einer hohen Energieumwandlungsausbeute bei Elektronenanregung. Weiter erfüllen diese Stoffen die hinsichtlich der Morphologie gestellten Anforderungen

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sehr gut. Unter den Oxidchalcogeniden seien die Oxidsulfide, die Oxidselenide und Oxidtelluride verstanden, die alle eine hexagonale Kristallstuktur besitzen. Die erwähnten Oxidchalcogenide bestehen im allgemeinen aus Körnern mit Sechskantform (grösste Abmessung 5 bis 30 /um; Dicke 1 bis 10 /um). Weiter werden zu dieser Gruppe auch die Oxide -gerechnet, wie Lanthanoxid (hexagonal) und Yttriumoxid (aus hexagonalem Yttriumoxisulfid gewonnen). Zur Gruppe der Oxidhalogenide gehören die Oxidchloride, die Oxidjodide und die Oxidbromide, die im allgemeinen aus plattenförmigen Körnern bestehen (grösste Abmessung bis zu hO /um, Dicke 0,5 bis 3 ,um).

Die besten Ergebnisse hinsichtlich der Helligkeit

und des Kontrastes werden mit erfindungsgemassen Speicherröhren erreicht, die mindestens einen der Leuchtstoffe Lanthanoxidbromid, Yttriumoxid ailfid und Lanthanoxidsulfid enthalten. Derartige Röhren werden daher bevorzugt.

Als Aktivator in den erwähnten Oxidchalcogeniden und Oxidhalogeniden wendet man vorzugsweise Terbium oder Terbium mit Samarium an. Diese terbiumaktivierten Stoffe weisen eine grüne oder weisse Lumineszenz auf und besitzen im allgemeinen die höchsten Helligkeiten.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand einer Zeichnung sowie an Hand einer Anzahl Ausführungsbeispiele und Messungen näher erläutert.

In der Zeichnung wird eine Kathodenstrahlspeicherröhre nach der Erfindung schematisch und teilweise im Schnitt dargestellt. 1 ist die Glashülle der Speicherröhre. Die Hülle 1 besitzt an einer Seite einen eingeengten zylindrischen Teil 2, der mit dem Röhrenfuss 3 abgeschlossen wird. Der Teil 2 enthält

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den Schreibteil und den Sprühteil (in der Zeichnung nicht dargestellt) und weiter Mittel zum Fokussieren und Ablenken des Elektronenstrahls (in der Zeichnung nicht dargestellt). An der anderen Seite schliesst der gläserne Bildschirm 4 die Hülle ab, der weiter als Träger für den Speicherschirm dient. Der Speicherschirm besteht aus einer elektrisch leitenden Schicht aus lichtdurchlässigem Zinnoxid und aus einer Speicherschicht .6, die aus einem erfindungsgemässen Leuchtstoff besteht. Die Speicherschicht 6 kann auf eine der üblichen Weisen auf der Schicht 5 angeordnet werden. Im allgemeinen wird die Schicht nicht durch Ablagerung des Leuchtstoffes aus einer Suspension aufgetragen, weil sich dabei eine zu dichte Stapelung der Leuchtkörner ergibt. Einen vorteilhafte Beschichtungstechnxk ist das sogenannte Trockensprühen. Dabei wird eine Suspension des Leuchtstoffes in einer Lösung, die einem Binder enthält, auf dem Träger gespritzt, der auf eine höhere Temperatur gebracht worden ist. In dem Augenblick, dass die Suspension den Träger trifft, ist die Lösung nahezu vollständig verdampft, wodurch eine lose Stapelung der Leuchtkörner erhalten wird. Eine weitere Möglichkeit zum Auftragen der Speicherschicht 6 wird durch die sogenannte Siebdrucktechniek gegeben. Beispiel 1

Ein Speicherschirm mit einem Aufbau gemäss der

Zeichnung wurde mit einer Speicherschicht aus grünlich-weiss leuchtendem terbiumaktiviertem Lanthanoxidbromid der Formel La _ooTb ₁OBr versehen. Bei einer Schirmspannung von 16O V wurde eine Helligkeit von 2,2.(in beliebigen Einheiten) und ein Kontrast von 8,8 gemessen. Zum Vergleich diene, dass ein Speicherschirm mit gleichem Aufbau, aber mit dem Bekannten,

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grün emittierenden und manganaktivierten Zinksilikat als Speicherschicht, eine Helligkeit von 3»65 und einen Kontrast von 2,0 (bei einer Schirmspannung von 150 v) besitzt. Beispiel 2

Ein zeichnungsgemässer Speicherschirm wurde mit rot leuchtendem europiumaktiviertem Yttriumoxid versehen. Bei einer Schirmspannung von 80 V wurde eine Helligkeit von 1,35 und ein Kontrast von 2,45 ermittelt. Beispiel 3

Ein zeichnungsgemässer Speicherschirm wurde mit einem grün leuchtenden terbiumaktivierten Lanthanoxidbromid (La_{n Q} Tb_{n n}„0Br) versehen. Bei einer Schirmspannung von 230 V wurde eine Helligkeit von 4,13 und ein Kontrast von 4,7 ermittelt. Beispiel 4

Ein zeichnungsgemässer Speicherschirm wurde mit einem grün leuchtenden Lanthanoxidsulfid (La₁

versehen. Bei einer Schirmspannung von 125 V wurde eine Helligkeit von 2,75 und ein Kontrast von 15 gemessen. Beispiel 5

Ein zeichnungsgemässer Speicherschirm wurde mit einem rot leuchtenden europriumaktivierten Yttriumoxidsulfid versehen. Bei einer Schirmspannung von 120 V wurde eine Helligkeit von 1,28 und ein Kontrast von 7>5 gemessen. Beispiel 6

Wenn das Yttriumoxidsulfid aus dem Beispiel 5 Terbium statt Europium als Aktivator enthält, erreicht man eine 4- bis 5-fach höhere Helligkeit bei nahezu gleichem Kontrastwert.

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Claims (1)

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   PATENTANSPRÜCHE;

   M.) Kathodenstrahlspeicherröhre mit einer evakuierten Hülle, in der ein Speicherschirm angeordnet ist, der einen Träger enthält, der mit einer elektrisch leitenden Oberfläche und einer auf der leitenden Oberfläche angeordneten Speicherschicht versehen ist, die ein bei der Anregung durch Elektronen leuchtende Schicht poröser Struktur enthält, welche Röhre weiter Mittel zum Erzeugen eines ersten Elektronenstrahles zum Schreiben eines Ladungsbildes auf der Speicherschicht und Mittel zum Erzeugen eines zweiten Elektronenstrahles zum Aufrechter halten des Ladungsbildes enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht einen Leuchtstoff enthält, der aus mono- oder polykristallinen Körnern besteht, deren Abmessungen in zwei Dimensionen in bezug auf die Abmessungen in der dritten Dimension gross sind, und dass die Orientierung der Körner in der Leuchtschicht willkürlich ist, so dass die Körner eine lose Stapelung aufweisen und den Träger des Schirmes, wenn in eine Richtung senkrecht auf dem Schirm gesehen, nahezu vollständig verdecken.

   2. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis zwischen der grössten und der kleinsten' Abmessung der Leuchtkörner einen mittleren ¥ert zwischen 3 und 25 hat.

   3. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht mindestens einen Leuchtstoff enthält, der aus der Gruppe der Oxidchalcogenide und Oxidhalogenide mindestens eines der Elemente Yttrium, Lanthan, Gadolinium und Lutetium ausgewählt und mit mindestens einem der Elemente Wismut, Antimon und den Seltenen Erden mit Atomnummern zwischen 58 und 63 und zwischen 63 und 70 aktiviert

   _ist. 509837/0650

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   h. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass die Leuchtschicht mindestens einen der Leuchtstoffe Lanthanoxidbromid, Yttriumoxidsulfid und Lanthanoxidsulfid enthält.

   5. Kathodenstrahlspeicherröhre nach Anspruch 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, dass der Leuchtstoff mit Terbium oder mit Samarium aktiviert ist.

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