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Beschreibung
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Photokathodenanordnung Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einer
Photokathodenanordnung mit einem Schichtträger, auf dessen einer Oberfläche eine
aus einer Vielzahl von nebeneinanderliegenden gut photoemittierenden Schichtteilen
bestehende Photokathode angeordnet ist.
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Photokathoden, bei denen durch Einstrahlung von Licht Elektronen emittiert
werden1 werden z. B. in Bildverstärkerröhren oder Bildaufnahmeröhren verwendet.
Dabei ergibt sich der Nachteil, daß eine intensive Lichteinstrahlung, insbesondere
wenn dabei nur kleine Flächenteile der Photokathode beaufschlagt werden, zu Bildstörungen
- wie Überstrahlungen - und/oder zu einer bleibenden Schädigung der Röhre, - insbesondere
des Leuchtschirms oder des Targets - führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Photokathodenanordnung,
insbesondere hinsichtlich dieser Nachteile zu verbesseren.
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Erfindengsgemäß wird vorgeschlagen, daß zwischen den gut photoemittierenden
Schichtteilen nicht oder weniger gut emittierendes Material und ein die gut photoemittierenden
Schichtteile elektrisch miteinander verbindendes Widerstandsmaterial vorgesehen
ist, wobei der Widerstand des Widerstandsmaterials wesentlich Izoller ist als der
Schichtwiderstand der gut photoemittierenden Schi clltteile .
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Die Photokathodo ist so ausgeführt, daß sich die emittierende Fläche
aus einer Vielzahl emittierender Bereiche sehr geringer Flächenausd@hnung zusammensetzt,
die durch nicht emittierende oder geringer emittierende Teile voneinander getrennt
sind. Die einzelnen emittierenden Bereiche sind elektrisch über einen l.iderstands
der wesentlich höher ist als der Schichtwiderstand der emittierenden Bereiche, miteinander
verbunden. Bevorzugt uran die emittierenden Bereiche über die Oberfläche der nicht
emittierenden Teile heraus oder liegen in derselben Fläche.
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Lurch die erfindungsgemäße Maßnahme wird vorteilhaft erreicht, daß
sich bei Entnahme eines übermäßigen Emissionsstromes, insbesondere aus kleineren
Teilflächen der Photokathode auf der Kathodenfläche eine Potential-Änderung ausbildet,
die den £missionsstrom aus dieser Teilfläche herabsetzt und/oder daß vcn dieser
Teilfläche ausgehende Elektronenbündel defokussiert und auf größere Flächenteile
der positiven Elektrode lenkt.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht vor, die Photokathode
z. B. so auszuführen, daß sich auf der strahlendurchlässigen Unterlage - z. B. Glas
- auf der die Photokathode aufgebracht wird, eine Vielzahl von emittierenden Bereichen
befindet, die durch Spalte, die nicht oder nur wenig Elektronen emittieren, vcneinander
getrennt sind. Bei der üblichen Präparierung der PIiotokathode, z. B. einer Multialkali-Photokathode,
wird erreicht, daß die Spalte nicht oder nur in geringem Maß mit photoemittierendem
Material bedeckt, z. B, mit Antimon bedampft werden und damit nicht bzw. geringer
emittieren. Die Spalten lassen sich z. B. durch Ätzen erzeugen und durch Anwendung
von Photomasken strukturieren.
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Eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform besteht darin, die nicht
emittierenden bzw. die geringer emittierenden Bereiche dauurch zu erzeugen, daß
der Kathodenunterlage Stoffe entzogen werden, z. B. Alkali bei Glassubstraten durch
Anwendung einer £:äurebehafldlung, oder Stoffe aufgebracht werden, die die Emissionsfähigkeit
herabsetzen und den Schichtwiderstand erhöhen. Dabei wird vorgesehen, die erfindungsgemäß
erforderliche Strukturierung in emittierende und nichtemittierende Bereiche z. B.
mit photochemischen bzw. photolithographischen Verfahren zu erzeugen.
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Anhand der in den Figuren 1 bis 4 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung nachfolgend näher erklärt.
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Ein bevorzugtes Auführungsbeispiel der Erfindung zeigt die Figur 1.
Auf der Stirnfläche 4 einer handelsüblichen Faseroptikscheibe 1 ist eine Photokathode
z. B. vom Typ Maltialkali nach einem bekannten Vorfahren aufgebracht. Auf dieser
Stirnfläche ist die Ummantelung 2 der Fasern 3 z. B. durch Ätzen entfernt.
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Die Fasern 3 bilden die erfindungsgemäße Vielzahl der emittierenden
Bereiche 6. Sie sind durch kleine Spalte 5 voneinander getrennt. Bei der Herstellung
der Photokathode gelangt nur ein geringer Teil der aufgedampften Kathodensubstanzen
in diesen Spalt. Es entstehen dort nicht emittierende oder nur gering emittierende
Bereiche 7 und zwischen den einzelnen emittierenden Bereichen 6 ein Widerstand,
der wesentlich größer ist als der Schichtwiderstand der photoemittierenden Bereiche
6. Die photoemittierenden Bereiche 6 werden durch die optische Strahlung 8, die
die Glasfaserscheibe 1 durchdringen, zur Elektronenemission angeregt.
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Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht auch vor,
die Spalte 5 mit einem Material, z. Bo Chromoxyd, zu bedecken, auf dem sich bei
der Präparation der Photokathode keine oder nur eine geringe Photoemission und ein
hoher Schichtwidersand ergibt. Durch diese zusätzliche Maßnahme wird der Widerstand
der Bereiche 7 noch höher und die Photo emission noch weiter verrillgert.
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Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel zeigen die Fig. 2 im
Schnitt und die Fig. 3 in der Draufsicht. Als Schichtträger für die Photokathode
dient eine Glasscheibe 9. Auf dieser befinden sich eine Vielzahl emittierender Bereiche
6, die durch nichtemittierende oder gering emittierende Bereiche 7 voneinander getrennt
sind. Dabei ist der Schichtwiderstand der Bereiche 7 wesentlich höher als der Schichtwiderstand
der Bereiche 6.
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Die Größe der emittierenden Bereiche 6 wird vorzugsweise so ausgefuhrt,
daß diese Strukturierung zu keiner Bildstörung fährt, d. h. die Größe dieser Bereiche
liegt unter der Auflösungsgrenze der Bildverstärkerröhre bzw. der Bildaufnahmeröhre.
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Bei einer üblichen Bildverstärkerröhre wird z. B. für die emittierenden
Bereiche eine Größe von 5/u auf 5/u gewählt. Erfindungsgemäß wird vorgesehen, die
gesamte Flächenausdehnung der nicht emittierenden Bereiche 7 wesentlich geringer
zu w.ihlen Die die gesamte FiäcIienausdehnung der emittierenden Bereiche 6, ini
damit die Emission der Photokathode nicht wesentlich zu reduzieren. Die nichtemittierenden
Bereiche 7 werden beispielsweise durch Belegullg mit ,Iaterialien, wie z. B. Chromoxyd,
insbesondere Cr2O3 erzeugt, die diese Emissionsfähigkeit der Photokathode herabsetzen
und den Schichtwiderstand erhöhen. Dieses Material @@@n z. B. durch Aufdampfen,
Aufsprühen oder Sputtern aufgebracht werden, z. B. bei Aufbringen von Chromoxyd
durch Aufsputt@rn von Chrom in einer Sauerstoffatmosphäre. Dabei wird vorgesehen,
die Strukturierung der Bereiche 6 und 7 durch Vorsetzen einer Ma.9k0 oder Anwendung
bekannter photolithographischer Verfahren zu erzielen.
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Die Fig.4 zeigt in Schnittdarstellung ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel
bei Anwendung einer Glasscheibe 9 als Schichtträger. In dem Teil der Scheibe, die
als Kathodenunterlage dient, sjndrillenartige Spalte 5 angebracht, die z. B. durch
Atzen erzeugt werden. Die Strukturierung entspricht z. B. dem Ausführungsbeispiel
der Fig. 3. Es wird vorgesehen, dies z. B. dtwch Anwendung bekannt er pho tol i
thographischer Verfahren und Ätzmittel für Glas herzustellen.
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Bei der Präparierung der Photokathode gelangt nur ein geringer Teil
der aufgedampften Kathodensubstanzen an die Seitenwände dieses Spalts. Außerdem
wird dem Glas durch den Ätzvorgang Stoffe wie Alkalien entzogen. Damit ergibt sich
in diesen Spalten eine geringere Photo emission und ein hoher elektrischer Widerstand.
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Um dies noch zu verstärken, wird vorgesehen, in dieser Spalte 5 ein
Material aufzubringen, das als Unterlage bei einer Photokathode keine oder nur eine
sehr geringe Photoemission und einen hohen Schichtwiderstand ergibt. Die Erfindung
sieht z. B.
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vor, die Spalte voll oder teilweise mit einem Material 10, z. B.
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Cr2O3 aufzufüllen0 Damit entstehen auf der Stirnfläche 4 eine Vielzahl
emittierender Bereiche 6, die durch nichtemittierende Bereiche 7 voneinander getrennt
sind und der elektrische Widerstand der Bereiche 7 ist wesentlich größer als der
Widerstand der photoemittierenden Bereiche 6.
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