DE2708811C3 - Bildverstärker- bzw. Bildwandlerröhre - Google Patents
Bildverstärker- bzw. BildwandlerröhreInfo
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/50—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output
- H01J31/505—Image-conversion or image-amplification tubes, i.e. having optical, X-ray, or analogous input, and optical output flat tubes, e.g. proximity focusing tubes
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- Conversion Of X-Rays Into Visible Images (AREA)
- Silver Salt Photography Or Processing Solution Therefor (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildverstärkerbzw. Bildwandlerröhre gemäß dem Oberbegriff des
Anspruchs I.
Eine derartige Bildwandlerröhre für Infrarotstrahlen ist beispielsweise aus der GB-PS 4 45 156 bekannt, bei
welcher die Steuerung des Stromes durch eine Art Gitter erfolgt, dessen lokale Spannung von der lokalen
Intensität der einfallenden infraroten Strahlung abhängt.
Es sind ferner Bildwandler- oder Bildverstärker der verschiedensten Typen bekannt, wie z. B. Vakuumröhren,
die eine Fotokathode und einen Leuchtschirm enthalten, oder Festkörperbildwandler, die aus einer
Schicht aus Elektrolumineszenzmaterial und einer
Schicht aus fotoleitendem Material bzw, aus einer Schicht aus Elektrolumineszenzmaterml und einem
Flüssigkristall bestehen,
Die Vakuumröhre mit Fotokathode und Leuchtschirm hat jedoch die Nachteile, daß eine hohe
Spannung in der Größenordnung von KV erforderlich ist, daß die Auflösung gering ist und daß die
Herstellungskosten der Fotokathode, entsprechend der Schwierigkeit bei der Erlangung einer guten Qualität
der Fotokathode, hoch sind, obwohl ein Betrieb mit Gleichspannung möglich ist Bei dem Festkörperbildwandler
aus elektrolumineszierendem und fotoleitendcm Material bestehen die Nachteile darin, daß
Wechselspannung verwendet werden muß, um das Elektrolumineszenz-Material zum Leuchten anzuregen,
daß das fotoleitende Material gegenüber hohen Spannungen beständig sein muß, weil die angelegte
Spannung relativ hoch ist (in der Größenordnung von 100 Volt), daß die Dicke der fotoleitenden Schicht
ίΟΟμηι und mehr betragen muß, daß die Struktur der
Tafel entsprechend der Gitterdrahtelektrode kompliziert ist und daß schließlich die Intensität der
Lumineszenz gering ist. Bei dem Flüssigkristall-Fotoleiter bestehen die Nachteile darin, daß der Flüssigkristall
durch die Röntgenstrahlen oder Ultraviolettstrahlen beschädigt wird und dau ein damit aufgebautes System
externes Licht benötigt, da der Flüssigkristall selbst nicht leuchtet und somit eine Verwendung im Dunklen
jo nicht möglich ist.
Demgemäß ist es Aufgabe der Erfindung, eine Bildverstärker- bzw. Bildwandlerröhre der eingangs
genannten Art derart auszubilden, daß eine hohe Auflösung und eine hohe intensität der Lumineszenz bei
r> allen verwendeten Strahlenarten erreicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
•to Nachstehend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung
anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine teilweise geschnittene perspektivische
Ansicht einer ersten Ausführungsform der Bildverstärkerröhre:
■tj F i g. 2a einen Schnitt durch die Bildverstärkerröhre
gemäß Fig. I;
F i g. 2b eine anordnungsmäßige und schaltungstechnische Zuordnung der Elektroden; und
F i g. 3 einen Schnitt zur Darstellung der Schichtstruk-
F i g. 3 einen Schnitt zur Darstellung der Schichtstruk-
">" tür einer anderen Ausführungsform.
Gemäß Fig. 1 und 2a weist die Bildverstärkerröhre
transparente Endscheiben lla und lit» auf, welche
beispielsweise aus Glas hergestellt sind und eine Umhüllung bilden. Eine transparente Elektrode 12
v> besteht z. B. aus SnO, Sb oder ln2Oj und wird auf der
transparenten Endscheibe 11a angeordnet. Eine fotoleilende
Schicht 13 wird auf der transparenten Elektrode 12 aufgebracht. Mit beispielsweise ZnO hergestellte
Leuchtstoffteile 14a bis 14/7 werden auf der fotoleiten-
h" den Schicht 13 verteilt, zwischen welchen elektrisch
isolierende, opake Substanzen 15 zur Vermeidung von optischen Kreuzkopplungen oder Fehlern zwischen den
Leuchtstoffteilen angeordnet sind, um so die Auflösungskraft eines Bildes zu verbessern. Eine Kathoden-
h"' elektrode 16 wie z. B. eine Glühkathode oder eine kalte
Kathode emittieren Elektronen. Eine Gitterelektrode 17 dient zur Beschleunigung und homogenen Verteilung
der von der Kathodenelektrode 16 emittierten Elektro-
Pie transparenten Endscheiben 11a und Hö sind mit
einem Abstandshalter 18 luftdicht verschweißt und der dadurch bestimmte Innenraum ist bis zu einer
Größenordnung von 1,3* 10-·» Pa evakuiert. Die Kathodenelektrode
16 und das Gitter 17 sind durch nicht dargestellte, entsprechend angepaßte Vorrichtungen
unterstützt. Desweiteren sind in bekannter Weise die transparente Elektrode 12, welche als Anode wirkt, die
Kathodenelektrode 16 und das Gitter 17 jeweils mit äußeren Anschlüssen verbunden. Alle Leuchtstoffteile
14a bis 14« sind beispielsweise punktförmig ausgebildet und durch eine Drucktechnik oder dergleichen auf der
fotoleitenden Schicht 13 matrixförmig angeordnet, wie in F i g. 1 dargestellt. Die Zwischenräume zwischen den
punktförmigen Leuchtstoffteilen i4a bis 14n sind mit
elektrisch isolierenden Substanzen 15 ausgefüllt.
Das Material der fotoleitenden Schicht 13 und dessen
Dicke kann in Abhängigkeit von der Verwendung infraroter Strahlen, sichtbarer Strahlen oder Röntgenstrahlen
gewählt werden.
Typischerweise werden Halbleiter der II —VI, 'Al — V
und IV Gruppen des Periodensystems mit Muttersubstraten aus ZnS, CdS, CdSo, ZnSe, Si, Ge, GaAs, PbS,
PbO, PbTe, InSb, PbSe usw. verwendet. Für eine wirksame Lichtanregung weist die Schicht 13 vorzugsweise
eine Dicke von wenigstens 20 μΐη bei sichtbaren Strahlen auf, wobei berücksichtigt ist, daß durch die
Schicht 13 ein bestimmter Betrag an sichtbaren Strahlen absorbiert wird. Für die harten Röntgenstrahlen kann
eine Schichtdicke für die fotoleitende Schicht 13 von ungefähr 100 μιη gewählt werden. Für die opake
Substanz 15 wird vorzugsweise ein Material verwendet, das aus einem Prozeß erhalten wird, bei welchem feines
Pulver aus Siliziumcarbid durch ein Sieb mit 4000 bis js
8000 Maschen gesiebt, mit einer Glaspaste gemischt und dann kalziniert wird.
Die Bildverstärkerröhre kann durch einen ausgewählten Abstand g\ zwischen der Anode und der Kathode
und einen Abstund #2 zwischen der Anode und dem Gitter hergestellt werden, wobei für g\ ein Abstand von
2 mm und für gi ein Abstand von 0,5 bis 1 mm vorzugsweise gewählt wird, wie in Fig.2b dargestellt.
Eine Gleichspannung von ungefähr 30 bis 40 Volt ist hoch genug. Die aus der Gleichspannungsquelle v>
kommende Spannung liefert auch ein positives Potential an Gilter 17, wobei im Hinblick auf die geerdete
Kathode ein Spannungsbereich von 20 bis 70 Volt ausreicht. Die aus der Spannungsquelle 22 zum Heizen
der Kathode 16 kommende Spannung liegt im Bereich von einigen Volt. Dies bedeutet, daß die Bildverstärkerröhre
mit einer niedrigen Spannung betrieben werden kann.
In Fig.2b ist ein elektrostatisches Gleichfeldsystem
dargestellt, durch welches mit dem Gitter 17 die von der Kathodenelektrode emittierten Elektronen gleichmäßig
verteilt werden können. Eine noch homogenere Verteilung der Elektronen wird jedoch dann erreicht,
wenn ein Elektronenstrahl in einem hochfrequenten elektrischen Feld oder in einem sich ändernden bo
magnetischen Feld zerstreut wird.
Nachfolgend ist die Arbeitsweise der Bildverstärkerröhre näher beschrieben.
Bei einem ersten Beispiel durchdringt einfallendes Licht, welches aus einem Licht mit infraroten Strahlen, bi
sichtbaren Strahlen, ultravioletten Strahlen und Röntgenstrahlen zusammengeseiiisein kann, die Endscheibe
11a von der Lichteinfallsoberfläche lic her und die
transparente Elektrode 12 bis zur fotoleitenden Schicht 13,
Der Widerstandswert der belichteten Bereiche der fotoleitenden Schicht 13 nimmt so ab, daß das an den
Leuchtstoffpunkten 14a bis 14o durch die transparente Elektrode 12 angelegte Potential variiert. Demgemäß
bewegen sich die von der Kathodenelektrode 16 emittierten Elektronen in Richtung auf die Leuchtstoffpunkte
durch die Gitterelektrode oder Hilfselektrode 17 und die Helligkeit der Leuchtstoffpunkte 14a bis 14n
variiert entsprechend dem an den Leuchtstoffpunkten anliegenden Spannungspegel, d. h. in Abhängigkeit von
der die fotoleitende Schicht 13 belichtenden Lichtintensität In diesem Falle ist die Änderung der Helligkeit
nicht linear (z. B. eine Kurve dritter Ordnung), so daß die Intensität der Helligkeit der Anzeige verstärkt wird.
Wenn einmal die Leuchtstoffteile 14a bis 14/; leuchten, dann wird darüberhinaus das Licht von den
Leuchtstoffteilen auf die fotoleitende Schicht 13 rückgekoppelt und der Widerstand dci Fotoleiters 13
nimmt weiter ab, was zu der Tatsache für.rt, daß das Bild
noch intensiver wird. Genauer gesagt wird in dem Fall, in welchem die fotoleitende Schicht 13 sichtbaren
Strahlen, z. B. dem grünen Licht, ausgesetzt wird, der
Widerstandswert der fotoleitenden Schicht verringert, wenn diese mit grünem Licht bestrahlt und der damit
verbundene Leuchtstoff zum Leuchten angeregt wird. Für den Fall, daß von den Leuchtstoffteilen ausgestrahltes
Licht ein grünes Spektrum enthält, vermindert dieses Spektrum den Widerstandswert der fotoleitenden
Schicht. Eine Wiederholung dieses Prozesses verursacht bei den Leuchtstoffteilen eine fortgesetzte Lumineszenz
auch dann, wenn das einfallende Licht verschwindet. Dies bedeutet mit anderen Worten, daß der Bildverstärkerröhre
eine Speicherfunktion übertragen wird.
In F i g. 3 ist eine weitere Ausführungsform beschrieben, wobei ein Teil der Schichtstruktur der Bildverstärkerröhre
und die dazugehörigen Bezugsziffern der Darstellung gemäß Fig. 2a entsprechen. In der
Ausführung gemäß Fig.2a sind die Leuchtstoffpunkte
14a bi. 14/7 auf die fotoleitende Schicht 13 aufgebracht
worden, während bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 eine Schicht 30 einer elektrisch leitenden,
transparenten Elektrode, eine elektrisch leitende und reflektierende Elektrode oder eine elektrisch leitende
Elektrode aus opakem Material zwischen den Leuchtstoffpunkten 14a bis 14n und der fotoleitenden Schicht
13 angeordnet wird. Wenn die Schicht 30 als elektrisch leitende Elektrode ausgebildet wird, ist es möglich die
Funktionsverminderung der fotoleitenden Schicht entsprechend der Reaktion des Oxyds, wie z. B. ZnO,
welches in den Leuchtstoffteilen enthalten ist, mit der fotoleitef.den Schicht zu vermindern, indem die
fotoleitende Schicht von den Leuchtstoffpunkten getrennt wird. Wenn ein elektrisch leitendes und Licht
reflektierendes Material wie z. B. Aluminium in der Schicht 30 verwendet wird, dann kann das von den
Leuchtstoffpunkten abgestrahlte Licht nach vorne reflektiert und die Intensität des Lichtes von den
Leuchtstoffpunkten deutlich vergrößert werden. Wenn andererseits ein opakes und elektrisch leitendes
Material wie z. B. Graphit für die Schicht 30 verwendet wird, dann werden ein einfallendes Licht, welches auf die
fotoleitende Seite gestrahlt wird und ein auf den Leuchtstoffpunkten ausgebildetes Bild wirksam voneinander
getrennt.
Bei einer anderen Ausführungsform wird eine transparente, elektrisch leitende Schicht zur Verhinde-
rung einer elektrostatischen Aufladung, wie z. B. eine SnO2-Schicht auf der inneren Oberfläche der oben
erwähnten Umhüllung angeordnet. Dies kann eine unerwartete Entladung der an der inneren Oberfläche
der Umhüllung angesammelten Elektronen vermeiden, was sonst zu einem unregelmäßigen Leuchten bzw. zu
einem Rauschen führen würde.
Während die fotoleitende Schicht bei den oben
beschriebenen Ausführungsformen in einer Eb
angeordnet ist, kann diese auch in Form einer Με angeordnet werden. Desweiteren wird die ο
beschriebene Funktion der Elektronenverteilung £ dann nicht ungleichmäßig, wenn die Gitterelektrode
die Kathodenelektrode in derselben Ebene angeon werden, um eine Verschaltung der Elektronen ents
chend der Gitterstruktur zu vermeiden.
Claims (6)
1. Bildverstärker- bzw. Bildwandlerröhre, bei welcher in einer evakuierten Umhüllung mit zwei
parallelen Endschetben eine Kathode, ein Leuchtschirm und eine Einrichtung vorgesehen sind, die
den von der Kathode emittierten, zum Leuchtschirm gelangenden Strom lokal in Abhängigkeit von der
Intensität der einfallenden Strahlung steuert, dadurch
gekennzeichnet, daß auf einer der zwei parallelen transparenten Endscheiben (lla,
Wb) eine für die einfallende Strahlung transparente Elektrode (12), darüber eine fotoleitende Schicht (13)
und darüber eine Vielzahl von Leuchtstoffteilen (14a bis 14/7jt die durch ein elektrisch isolierendes, opakes
Material (15) voneinander getrennt sind, angeordnet sind und daß im Abstand von dieser Anordnung (12
bis 15) ein Gitter (17) und im Abstand davon die Kathode (16) angeordnet sind, so daß die lokale
Steuerung des zum Leuchtschirm gelangenden Stromes durch die foioieitende Schicht (13) erfolgt,
deren Leitfähigkeit von der lokalen Intensität der einfallenden Strahlung abhängt.
2. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffteile (14a bis
XAn) punktförmig ausgebildet ynd matrixförmig
angeordnet sind.
3. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektrisch leitende
Schicht (30) zwischen den Leuchtstoffteilen (14a bis \4n) und der fok leitenden Schicht (13) zwischengelagert
ist.
4. Bildverstärkerröhre nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeicHnet, daß eine
elektrisch leitende, lichtreflektierende Schicht (30) zwischen den Leuchtstoff teilen (14a bis \4η)\ιηά der
fotoleitenden Schicht (13) zwischengelagert ist.
5. Bildverstärkerröhre nach einem der Ansprüche
I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß eine
elektrisch leitende, opake Schicht (30) zwischen den Leuchtstoffteilen (14a bis \4n)vmd der fotoleitenden
Schicht (13) zwischengclagcrt ist.
6. Bildverstärkerröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
zwei parallelen, transparenten Endscheiben (lla,
I1 b) mit einem dazwischen angeordneten Abstandshalter
(18) die Umhüllung bilden, und daß eine Iransparente, elektrisch leitende Schicht auf der
inneren Oberfläche der Umhüllung (Wa) vorgesehen ist, um eine elektrostatische Aufladung zu vermeiden.
Applications Claiming Priority (1)
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- 1976-03-02 JP JP2179776A patent/JPS52105767A/ja active Granted
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1977
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Legal Events
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