DE2538447C2

DE2538447C2 - Bildverstärkervorrichtung mit einer Bildverstärkerdiodenröhre

Info

Publication number: DE2538447C2
Application number: DE2538447A
Authority: DE
Inventors: Albert Dipl.-Ing. 7917 Bellenberg Lieb
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1975-08-29
Filing date: 1975-08-29
Publication date: 1982-04-22
Also published as: ZA764836B; DE2538447A1

Description

60

Die vorliegende Erfindung beirifft eine BildverstäfkefvofFiehtung mit einer Bildverstärkerdiodenröhre, die eine auf der Innenfläche eines lichtdurchlässigen Photokathodenträgers aufgebrachte Photökathoden< schicht und eine Kathodeneleklrode aus einem elek· irisch mit der Photokathodenschichl verbundenen, im wesentlichen fingscheibenförmigen Rathodenteil und einen im wesentlichen zylindrischen Kathodenteil aufweist, wobei die Kathodenelektrode an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschaltet ist, wobei ferner der zylindrische Kathodenteil unter Zwischenfügung eines ringförmigen Isolierteiles mit dem ringscheibenförmigen Kathodenteil verbunden ist und der ringscheibenförmige Kathodenteil über einen hochohmigen elektrischen Zwischenwiderstand an den zylindrischen Kathodenteil angeschlossen ist

Aus der NL-Offenlegungsschrift 73 15 716 ist bekannt, elektronische Bildverstärkervorricntuntsn der eingangs genannten Art gegenüber einer plötzlich auftretenden starken Erhöhung der einfallenden Lichtbzw. Strahlungsintensität gegen Einbrennschäden des Leuchtschirmes dadurch zu schützen, daß die photoemittierende Schicht der Kathodenelektrode mit einem gut leitenden Kathodenteil und einem weiteren als Fokussiermittel wirkenden Kathodenteil über eine aufgedampfte Widerstandsschicht so großen elektrischen Widerstandes verbunden ist, daß bei einer Erhöhung der Intensität eine Spannungsdifferenz zwischen dem gut leitenden Kathodenteil und dem weiteren Kathodenteil entsteht und daß damit das Elektronenbündel defokussiert und/oder abgebogen wird.

Eine derartige Bildverstärkervorrichtung hat den Nachteil, daß zur Erzielung einer ausreichenden Schutzwirkung (insbesondere in der Mitte des Leuchtschirms) die Bildübertragungseigenschatten bereits bei den üblichen Betriebsbedingungen (insbesondere bei der Beobachtung heller beleuchteter Objekte) durch eine verringerte Auflösung, eine verzerrte Bildwiedergabe und eine Einengung der nutzbaren Bildgröße beeinträchtigt werden. Dies ergibt sich vor allem dadurch, daß das bilderzeugende Elektronenbiindel bei einer Beaufschlagung der Photokathode der Röhre mit einer Strahlung, die die Leuchtschirmanode ohne bleibende Zerstörung noch verträgt, bereits defokussiert und/oder abgebogen wird. Dies beirifft insbesondere die Zonen der Photokathode, die dem leitenden Rand benachbart sind. Ein weiterer Nachteil ergibt sich, wenn, wie üblich, die Röhre mil einer Spannungsversorgung betrieben wird, die den maximalen Strom, der in der Röhre fließt, begrenzt. Mit einer solchen Spannungsversorgung kann die Röhre ohne Schädigung auch bei Tageslicht betrieben werden. Eine strombegrenzte Spannungsversorgung wird insbesondere dann angewendet, wenn mehrere Bildverstärkerröhren in einer 2- oder 3stufigen Kaskadenanordnung eingesetzt werden. Die Strombegrenzung wird dann so gewählt, daß die Belastung der Leuc'iischirmanode der Bildverstärkerröhre, die sich in der Endstufe befindet, nicht überschritten wird.

Bei Anwendung von Bildverstärkervorrichtungen dieser Art ergibt sich der weitere Nachteil, daß bereits bei der Betrachtung heller Bildszenen infolge der auftretenden Potentialdifferenz zwischen dem gut leitenden Rand der photoemittierenden Schicht und dem als Fokussiermittel wirkenden übrigen Ta' der Kathodenelektrode eine Einschnürung des Elektronen biindels vom Rand herauftritt. Bei sehr hellen Bilih/enen wird dadurch das auf dem Leuchtschirm entstehende Bild auf einen geringen Bruchteil der ursprünglichen Ausdehnung verringert. Die stromgeregelte Spannungsversorgung begrenzt den Strom, der in der Röhre fließt, unabhängig von dieser fokussierenden Wirkung. Durch die starke verringerte Bildgröße wird aber die zulässige Flächenbelastung des Leuchtschirmes überschritten. Um dies zu vermeiden, müßte die

Strombegrenzung der Spannungsversorgung so ausgelegt werden, daO sie den Strom bei wesentlich kleineren Werten begrenzt. Dies würde aber eine Beeinträchtigung der Sehleistung und eine Eingengung des Bereiches der Szenenbeleuchtungsstärke, in dem die Bildverstärkerröhre eine brauchbare Bildinformation liefert, ergeben.

Aus der US-PS 37 06 903 ist eine Schaltung mit einer Mehrelektroden-Bildverstärkerröhre bekannt, die einen Vorwiderstand zwischen Photokathode und Spannungsquelle aufweist

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine eingangs genannte Bildverstärkervorrichtung zu schaffen, die in wirksamer Weise gegenüber einer einfallenden Strahlungsintensität, insbesondere einer plötzlich auftretenden Strahlungsintensität, geschützt ist und die im Normalbetrieb in einem großen Bereich von Beleuchtungsstärken eine Beobachtung ohne Bildschärfeeinbuße, Bildverzerrung, Einschränkung des nutzbaren Bildfeldes und Überlastung des Leuchtschirms ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, daß der ringscheibenförmige Kathodenteil kleinflächicer als der zylindrische Kathodenteil ausgebildet ist und daß der ringscheibenförmige Kathodenteil über einen hochohmigen Kathodenwiderstand mit dem negativen Pol der Spannungsquelle elektrisch verbunden ist, dessen Widerstandswert derart gewählt ist, daß an ihm bei einer zeitlich länger auf die Photokathode einwirkenden intensiven optischen Strahlung, die zur Überschreitung jo der Belastungsfähigkeit des Leuchtschirms führen würde, ein derart hoher Spannungsabfall auftritt, daß die Energie der auf den Leuchtschirm auftreffenden Elektronen die Belastungsfähigkeit des Leuchtschirms nicht überschreitet.

Anhand der F i g. 1 und 2 wird die Erfindung mit ihren Vorteilen nachfolgend näher erklärt. Die

F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung und stellt eine Bildverstärkerdiodenröhre dar. Die

F i g. 2 zeiet schematisch den elektrischen Schaltungsaufbau einer Vorrichtung mit einer Bildverstärkerdiodenröhre, wie sie in F i g. 1 dargestellt ist.

Gleiche Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

Die Kathodenelektrode der Bildverstärkerdiodenröhre besteht aus zwei voneinander üektrisch isolierten Kathodenteilen 3 und 4. Das Kathodenteil 3 ist ringförmig und kleinflächig ausgebildet und hat eine elektrisch leitende Verbindung zur photoemittierenden Schicht 1, die auf d°m Photokathodenträger 2 aufgebracht ist. Das andere flächenmäßig größere Kathodentfil 4 ist im wesentlichen zylindrisch geformt und steht der Anodenelektrode 7 benachbart gegenüber. Das Kathodenteil 4 ist mit dem ringförmigen Kathodenteil 3 duich ein Isolierteil 5 verbunden und durch einen innerhalb oder außerhalb des Röhrenkolbens angebrachten hochohmigen Widerstand R₂ verbunden. Das ringförmige Kathodenteil 3. das mit der photoemittierenden Schicht I kontakten ist, ist über einen Widerstand R₁, der nachfolgend als Kathodenwiderstand bezeichnet wird, mit dem negativen Pol der Spannungsquelle 10 verbunden. Dieser Kathodenwiderstand R\ ist so dimensioniert, daß an ihm bei einer länger zeitlich wirkenden intensiven Strahlungseinwirkung, die die Belastungsfähigkeit des Leuchtschirms 8 übersteigen würde, ein so hofter Spannungsabfall entsteht, daß die Energie der auf dem leuchtschirm 8 auftreffenden Elektronen zu keiner Leuchtschirmschädigung führt. Die zweiteilige Ausführung der Kathodenelektrode bewirkt, daß die Belastungsfähigkeit des Leuchtschirms 8 auch bei einem sehr schnellen plötzlichen Einfall einer intensiven Strahlung auf die Photokathode 1 nicht überschritten wird. Dies ergibt sich einmal durch die geringe Kapazität K\ zwischen dem mit der photoemittierenden Schicht verbundenen Kathodenteil 3 und der Anodenelektrode 7. Die in dieser Kapazität gespeicherte elektrische Ladung ist so gering, daß die dadurch erzeugte Elektronenflut in einen üblich ausgeführten Leuchtschirm nicht schädigt. Die in der Kapazität K₂ zwischen dem zylindrischen Kathodenteil 4 und der Anode 7 gespeicherte, wesentlich größere Ladung, fließt, bedingt durch den zwischen den beiden Kathodenteilen angeordneten hochohmigen Widerstand R₂ zeitverzögert zur Leuchtschirmanode 7. Die Belastung des Leuchtschirms 8 pro Zeiteinheit wird dadurch auf einen unschädlichen Wert verringert Hinzu kommt, daß zwischen den beiden Kathodenteilen 3 und 4 kurzzeitig Spannungsdifferenzen auftreten, die zu einer Defokussierung und/oder Ablenkung des zwischen der Kathoden- und Anodeneiekcroden übergehenden Elektronenbündels führen. Dies verringert die Belastung des Leuchtschirms noch weiter, insbesondere dann, wenn die intensive Einstrahlung auf kleinen Fläche.ibereichen der Photokathode erfolgt da das auf den Leuchtschirm auftreffende Elektronenbündel auf einem größeren Flächenteil des Leuchtschirms als es dem einfallenden Strahlenbündel entspricht, hin- und hergeschoben wird. Nachdem die Ladung aus der Kapazität K₂ abgeflossen ist, liegen der ringförmige Kathodenteil 3 und der zylindrische Kathodenteil 4 auf gleichem Potential. Die elektronenoptischen Eigenschaften der Röhre, wie Schärfe, Bildgeometrie, Bildfeld werden auch bei starker Einstrahlung auf die Photokathode nicht vermindert. Zweckmäßig wird der zwischen beiden Kathodenteilen 3 und 4 angeordnete Widerstand R₂ so dimensioniert, daß die Zeitkonstante der Entladung der Kapazität K₂ geringer ist als die "Trägheit des Auges, d. h., daß diese unter 0,1 s liegt.

Die Bildverstärkerdiodenröhre ist rotationssymmetrisch aufgebaut. Die schichtförmige Photokathode 1 und der schichtförmige Leuchtschirm 8 befinden sich bevorzugt auf einer konkav gewölbten Fliehe einer Lichtleitfaserscheibe 2 bzw. 9. Die Va'iuumhüfle wird gebildet durch die Photokathodenträgerscheibe 2, das ringförmige Kathodenteil 3. den Isolierring 5. das zylindrische Kathodenteil 4. das zylindrische Glasrohr 6, Teile der Anodenelektrode 7 und den Leuchtschirmträger 9, die vakuumdicht miteinander verbunden sind. Der Isolierring 5 besteh: bevorzugt aus einem keramischen Material. Ggf. kann es zweckmäßig sein, diesen Ring 5 aus einem Material herzustellen, das halbleitend ist. so daß dieser Ring gleichzeitig den Widerstand Ri bildet.

Die Größe der in Fig. 2 gestrichelt einreicht.eten Kapazitäten K₁ und K₂ ist bauartbeiiingt. sie lassen sich jedoch nicht unter einen Wert herabdrücken, der bei schnellen Vorgängen unberücksichtigt bleiben könnte. Der Leuchtschirm 8 trägt das Potential der Anodenelektrode 7 und die Photokathodenschicht 1 das Potential des ringförmigen Kaihodenteiles 3. Das zylindrische Kathodenteil 4 ist zur Herstellung der Photokathode doppelwandig ausgebildet und weist an seinem anodenseitigen Ende eine einwärtsragende Ringwulst auf, die eine gewünschte Ausbildung des elektrischen Fokussierungsfeldes zwischen Photokathode und Anode bewirkt und unerwünschte Entladuneserscheinuneen zwischen

und

dem Kathodenteil 3

der Anodenelektrode
verhindert.

Der Widerstandswert des Kathodenwiderslandes R\ ist zweckmäßig um etwa 0,5 bis 2 Zehnerpotenzen geringer als der Zwischenwiderstand R₂, Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel betrug R\ etwa 5· 10⁸OhIn und der Zwischenwiderstand R\ etwa 5

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Bildverstärkervorrichtung mit einer Bildverstärkerdiodenröhre, die eine auf der Innenfläche eines lichtdurchlässigen Photokathodenträgers aufgebrachte Photokathodenschicht und eine Kathodenelektrode aus einem elektrisch mit der Photokathodenschicht verbundenen, im wesentlichen ringscheibenförmigen Kathodenteil und einen im wesentlichen zylindrischen Kathoden teil aufweist, wo- ι ο bei die Kathodenelektrode an den negativen Pol einer Gleichspannungsquelle angeschaltet ist, wobei ferner der zylindrische Kathodenteil unter Zwischenfügung eines ringförmigen Isolierteiles mit dem ringscheibenförmigen Kathodenteil verbunden ist und der ringscheibenförmige Kathodenteil über einen hochohmigen elektrischen Zwischenwidersiand an den zylindrischen Kathodenteil angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der ringscheibenförmige Kathodenteil (3) kleinflächiger als der zylindrische Kathodenteil (4) ausgebildet ist und daß der ringscheibenförmige Kathodenteil (3) über einen hochohmigen Kathodenwiderstand (R]) mit dem negativen Pol der Spannungsquelle (10) elektrisch verbunden ist, dessen Widerstandswert derart gewählt ist, daß an ihm bei einer zeitlich langer auf die Photokathode (1) einwirkenden intensiven optischen Strahlung, die zur Überschreitung der Belastungsfähigkeit des Leuchtschirms (8) führen würde, ein derart hoher Spannungsabfall auftritt, daß die Energie der auf den Leuchtschirm (8) auftreffenden Elektronen die Belastungsfähigkeit des Leuchtsch./ms (8) nicht überschreitet.

2. BildverstärkervoHchtun, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstandswert des Zwischenwiderstandes (Ri) e'-va im Bereich von 10⁸ bis 10"> Ohm liegt

3. Bildverstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenwiderstand (R₂) durch halbleitende Ausbildung des Isolierringes (5) gebildet ist.

4. Bildverstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der ringscheibenförmige Kathodenteil (3) und der zyiinderförmige Kathodenteil (4) derart ausgebildet sind, daß die sich zwischen der Anodenelektrode (7) und dem ringscheibenförmigen Kathodenteil (3) bildende Kapazität höchstens die Hälfte, vorzugsweise weniger als V₄, insbesondere weniger als V₃ der Kapazität beträgt, die sich zwischen dem zylinderförmigen Kathodenteil (4) und der Anodenelektrode (7) bildet.

5. Bildverstärkervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kathodenwiderstand (R,) etwa 10⁷ bis lCFOhm beträgt