DE2548221B2 - Photokatode und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Photokatode und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
50
Die Erfindung betrifft eine Photokatode nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu
ihrer Herstellung.
Bei einer bekannten derartigen Photokatode nach DE-AS 12 70 702, besonders nach Fig.5 sind die
Vertiefungen in dem transparenten Substrat mit parallelen Seitenwänden ausgestattet, und die Vertiefungen
sind nicht nur auf üer Bodenfläche, sondern längs der gesamten Seitenwandbereiche mit Photokatodenmaterial
bedeckt. Dadurch wird eine hohe Ausbeute von freien Elektronen beim Auftreffen von Licht erreicht.
Bei der Verwendung einer derartigen Photokatode in einer Fernsehkameraröhre tritt bei Aufnahme einer
sonst lichtschwachen Szene mit einzelnen Glanzlichtstellen, beispielsweise einer dunklen Straßenszene mit
hellen Straßenlampen oder Fahrzeugscheinwerfern, eine Verbreiterung dieser Hellstellen dadurch auf, daß
an diesen Stellen eine besonders hohe Anzahl von freien Elektronen erzeugt wird. Bei der Abtastung der
Photokatode scheinen auch benachbarte Bildpunkte durch die in dem betreffenden Gebiet vorhandene
große Dichte von freien Elektronen sehr hell. Es tritt eine Bildspreizung oder »Oberstrahlung« (blooming)
auf, die den Eindruck des Bildes verschlechtert und darüberhinaus den Wirkungsgrad der Kameraröhre
beeinträchtigen kann.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Photokatode der genannten Gattung zu schaffen,
bei der diese Bildpunkt-Verbreiterung weitestgehend vermieden werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 enthaltenen Merkmale gelöst Die
von Photokatodenmaterial freien Bereiche der Seitenwände der Vertiefungen begrenzen den Stromfluß von
der auf der Hauptoberfläche der Photokatode angebrachten Elektrode zu dem Photokatodenmaterial
derart, daß bei hohem örtlichen Lichteinfall nur eine begrenzte Anzahl der freigesetzten Elektronen aus dem
Photokatodenmaterial austreten und entweichen kann. Die positive Aufladung des Photokatodenmaterials
kann über den hohen Zwischenwiderstand nicht beseitigt werden; es baut sich ein positives Potential auf,
das weniger energiereiche freie Elektronen wieder zu dem Photokatodenmaterial zurückzieht. Der Emissionsstrom für einen bestimmten, einer Vertiefung entsprechenden
Bereich der Photokatode erreicht also rasch einen Sättigungswert, wenn dieser Bereich einem
großen Leichteinfall ausgesetzt wird. Unterhalb des Sättigungswertes besteht eine Proportionalität zwischen
Elektronenemission und dem tatsächlichen Wert der einfallenden Strahlung.
Das Freihalten der Wände der Vertiefungen von Katodenmaterial kann durch die im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 2 oder die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 3 enthaltenen Merkmale auf besonders
vorteilhafte Weise erreicht werden.
Vorteilhafterweise läßt sich eine Photokatode nach einem der Ansprüche 1 und 2 durch ein Verfahren nach
dem Anspruch 5 herstellen. Das Ätzmittel bewirkt ein Unterschneiden bzw. Unterätzen der Wände der
Vertiefungen und bei dem anschließenden Ablagern des Photokatodenmaterials in den Vertiefungen wird zwar
auf dem Boden einer jeden Vertiefung eine Schicht ausgebildet, aber die unterätzten Bereiche der Vertiefungswände
werden von dem Photokatodenmaterial nicht erreicht und auf diese Weise der hohe elektrische
Übergangswiderstand ausgebildet.
Alternativ dazu kann das Substrat nach den Merkmalen im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 4
ausgebildet sein; auf diese Weise läßt sich eine Maschen- oder Gittermaske durch Bestrahlen des
Substrats mit Hilfe der Lichtleitfasern bei entsprechender Stärke der aufgebrachten Elektrodenschicht besonders
einfach und vorteilhaft herstellen. Die dabei entstehende Überdeckung oder der dabei entstehende
Überhang des Elektrodenmaterials bewirkt, daß wenigstens ein Teil der Seitenwände der Glasummantelungen
frei von Photokatodenmaterial bleibt. Auf diese Weise kann der hohe Zuleitungswiderstand ebenfalls erzeugt
werden.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnung näher erläutert; in
der Zeichnung zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch eine Ausführung der Photokatode,
Fig.2 eine Draufsicht auf die Photokatode nach
Fig.1,
F i g. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführung der Photokatode.
Die Photokatode nach F i g. 1 und 2 weist ein transparentes Glassubstrat 1 auf, das mit einer
regelmäßigen Anordnung von Vertiefungen 2 versehen ist, die sich von der Hauptoberfläche 3 des Substrats in
dessen Inneres erstrecken. Jede Vertiefung weist einen unterschnittenen bzw. unterätzten Wandbereich 4 auf;
am Boden, \i h. also an der tiefsten Stelle einer jeden Vertiefung 2 im größten Abstand von der Hauptoberfläche
3 befindet sich eine Schicht aus Photokatodenmaterial 5. Auf der Hauptoberfläche 3 ist eine mit
Durchbrüchen versehene Gitter- oder Maschenelektrode 6 angeordnet
Zur Herstellung der Photokatode wird die eine Oberfläche einer planparallelen Platte aus poliertem
und gereinigtem Glas mit einer dünnen Metallschicht versehen. In dem gezeigten Beispiel wird eine
Metallschicht aus Chrom verwendet, das eine gute elektrische Leitfähigkeit besitzt; die Metallschicht ist
gerade so stark gehalten, daß sie lichtundurchlässig ist.
Die Chromschicht wird vollständig mit einem Film aus Photoresistlack überdeckt Danach wird ein
Kupfernetz auf den Photoresistlack aufgelegt und der Photoresistlack wird durch das Kupfernetz mit ultraviolettem
Licht bestrahlt und dadurch belichtet. Das Kupfernetz wird abgenommen und der belichtete
Photoresistlack mit einem Lösungsmittel abgelöst, so daß nur die unbelichteten Gebiete des Photoresistlfcks
zurückbleiben. Die nicht mit Photoresistlack bedeckten Bereiche der Chrombeschichtung werden durch Ätzen
mit einer Säure entfernt und die Oberfläche wird anschließend gespült und gereinigt. Die zurückbleibenden
Chrombeschichtungsbereiche bilden die Maschenelektrode und wirken bei der nun folgenden Ausätzung
des Substrats als Maske. Nach Beendigung des Ätzvorgangs wird Photokatodenmaterial 5 aus der
Dampfphase auf dem Bodenbereich der Vertiefungen abgelagert. Gleichzeitig entsteht zwangsläufig auch eine
Photokatodenschicht auf der Maschenelektrode; jedoch wird dadurch die Funktionsweise der Photokatode nicht
beeinträchtigt da die Maschenelektrode den Durchtritt von Licht an diesen Stellen zum Photokatodenmaterial
verhindert. In dem gezeigten Beispie! wird als Photokatodenmaterial ein polykristallines Alkalimaterial
verwendet, das aus Antimon, Kalium, Natrium und Caesium besteht Derartige Materialien sind in diesem
Anwendungsbereich üblich, jedoch wird manchmal auf Natrium verzichtet.
Wird auf der in Darstellung nach F i g. 1 unteren Fläche 7 der Glasplatte 1 ein optisches Abbild durch
Lichteinstrahlung in Richtung der Pfeile 8 erzeugt, so bewirkt das das Photokatodenmaterial 5 erreichende r»
Licht ein Freisetzen von Elektronen, wobei sich einige Elektronen nach außen in die durch die Pfeile 9
dargestellte Richtung bewegen. Die emittierten Elektronen werden durch über die Wandbereiche 4 von der
Maschenelektrode 6 nachfließende Elektronen ersetzt. Nicht alle emittierten Elektronen entkommen in
Richtung der Pfeile 9, da einige Elektronen auf die Seitenwandbereiche 4 auitreffea Bei sehr hohen
Beleuchtungswerten können große Elektronenemissionsströme erzeugt werden. Dann steigt die Potentialdifferenz,
die sich aufgrund des Zuflußstromes zwischen Mascheaelektrode 6 und Photokatodenmaterial a
aufbaut auf einen Wert an, bei dem nur die emittierten Elektronen mit der höchsten Energie entweichen
können; die weniger energiereichen Elektronen werden durch das positive Potential zu dem Ph&iokatodenmaterial
zurückgebracht
Wird angenommen, daß der Photokatodenbereich jeweils eine Fläche von 50 μΐη mal :>0 Jim einnimmt, so
ist zur Begrenzung des maximalen Elektronenemissionsstroms auf den (noch annehmbaren) Wert von
10-'4A ein effektiver Widerstand zwischen
Photokatodenmaterial 5 und Maschenelektrode 6 von etwa 1O+14 Ohm erforderlich. Ein Photokatodenbereich
der erwähnten Größe entspricht einem Bildelement in einer normalen Fernsehkameraröhre.
Eine alternative Ausführungsforin nach Fig.3 besteht
aus Lichtleitern 11, über die die einfallenden Lichtstrahlen zu den jeweils lokalisierten Bereichen des
Photokatodenmaterials geleitet werden. Die Lichtleiter 11, auch optische Fasern oder Lichtleitfasern genannt,
sind jeweils in eine sie vollständig umgebende Glasummantelung 12 eingebettet Die Enden der die
Lichtleiter 11 bildenden Glaskerne werden nun selektiv
geätzt, so daß zwischen den durch die Glasummantelung 12 gebildeten erhöhten Bereichen jeweils örtliche
Vertiefungen 13 entstehen. Dazu wird eine dünne Chromschicht auf die anfänglich flache obere Fläche der
Glasplatte aufgebracht die aus den in die Glasummantelung 12 eingebetteten Lichtleitern 11 besteht. Dabei
kann das unter Bezugnahme auf F' i g. 1 beschriebene Verfahren gleichfalls verwendet werden, jedoch wird
die Chromschicht so dünn gehalten, daß sie nahezu transparent ist. Wird auf das Chrom wiederum eine
Schicht Photoresistlack aufgebracht, so werden die Bereiche des Photoresistlacks, die über den Enden der
Lichtleiter 11 gelegen sind, dadurch belichtet, daß Licht längs der Lichtleiter durch die Chromschicht durchgelassen
wird. Danach werden die Enden der Glasummantelung 12 auf galvanischem Wege beschichtet, so daß
sich eine mit Öffnungen ausgebildete Maschenelektrode
14 aufbaut die an den Rändern etwas über die Vertiefungen übersteht oder überhängt. Bei der
Ablagerung des Photokatodenmailerials 10 auf dem Bodenbereich jeder Vertiefung 13 verhindert der
überstehende oder überhängende Überzug die Ablagerung von Photokatodenmaterial an den Seitenwänden,
die durch die ungeätzte Glasummaintelung 12 gebildet
sind.
Bei Lichtleitfasern U mit einem Durchmesser von
15 μΐη ist ein Widerstand von etwa 1015 Ohm zwischen
Photokatodenmaterial 10 und Maschenelektrode 14 erforderlich, um den gleichen Sättigungsstroia zu
erhalten, wie es bei der unter Bezugnahme auf F i g. 1 und 2 beschriebenen Photokatode der Fall ii,t
Da jeder Boden einer Vertiefung 13 von dem benachbarten Boden körperlich getrennt ist, kann auf
diese Weise keine Bildspreizung bzw. Überstrahlung auftreten.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Photokatode mit einem transparenten Substrat, das an einer mit einer Elektrode versehenen
Hauptoberfläche eine Gruppe von zur Lichteinfallsseite hin geschlossenen Vertiefungen aufweist,
wobei die Bodenbereiche der Vertiefungen mit Photokatodenmaterial bedeckt sind, dadurch
gekennzeichnet, daß jede Vertiefung (2; 13) zumindest nach dem Anbringen der Elektrode einen
Bereich aufweist, in dem die parallel zur Substratoberfläche (3) liegenden Querschnittsflächen in
Richtung auf das Substratinnere zunehmen, und daß die Seitenwände (4) der Vertiefungen (2; 13)
wenigstens teilweise frei von Photokatodenmaterial (5; 10) sind, so daß sie einen den Strom von der
Elektrode (6; 14) zum Photok-todenmaterid (5; 10) an. den Bodenbereichen der Vertiefungen (2; 13)
begrenzenden hohen elektrischen Widerstand bieten.
2. Photokatode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wände (4) der Vertiefungen (2)
unterschnitten sind, so daß eine Querschnittsfläche entsteht, die über wenigstens einen Teil der
Wandhöhe mit der Tiefe zunimmt.
3. Photokatode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit öffnungen versehene
Maschenelektrode (6; 14) angebracht ist, deren öffnungen mit den Vertiefungen (2; 13) ausgerichtet
und kleiner sind als die Querschnittsflächen der Vertiefungen (2; 13) an der Substratoberfläche (3).
4. Photokatode nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Hauptoberfläche des
Substrats durch die Enden eines Bündels paralleler aus glasummantelten Glaskernen bestehender Lichtleitfasern
gebildet ist.
5. Verfahren zum Herstellen einer Photokatode nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei dem in einer
das Substrat bildenden Glasplatte mit parallelen Hauptoberflächen die Vertiefungen geätzt werden
und in den Vertiefungen Photokatodenmaterial angebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die
eine Hauptoberfläche der Glasplatte mit einer Maschenelektrode versehen wird, und daß diese als
Maske bei dem Ätzverfahren verwendet wird, mit dem die Vertiefungen in dem Substrat ausgebildet
werden.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB2607275A GB1548873A (en) | 1975-06-19 | 1975-06-19 | Photocathodes |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2548221A1 DE2548221A1 (de) | 1976-12-23 |
DE2548221B2 true DE2548221B2 (de) | 1979-04-26 |
DE2548221C3 DE2548221C3 (de) | 1980-01-17 |
Family
ID=10237920
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19752548221 Expired DE2548221C3 (de) | 1975-06-19 | 1975-10-28 | Photokatode und Verfahren zu ihrer Herstellung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2548221C3 (de) |
GB (1) | GB1548873A (de) |
-
1975
- 1975-06-19 GB GB2607275A patent/GB1548873A/en not_active Expired
- 1975-10-28 DE DE19752548221 patent/DE2548221C3/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2548221C3 (de) | 1980-01-17 |
GB1548873A (en) | 1979-07-18 |
DE2548221A1 (de) | 1976-12-23 |
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