DE2821478A1

DE2821478A1 - Bildladungsrelaxation in elektrophoretischen sichtanzeigen

Info

Publication number: DE2821478A1
Application number: DE19782821478
Authority: DE
Inventors: John Henry Lewis; Kathrine Johnson Lewis; Fremont Reizman; Murray Samuel Welkowsky
Original assignee: Xonics Inc
Current assignee: Xonics Inc
Priority date: 1977-05-24
Filing date: 1978-05-27
Publication date: 1979-03-15
Also published as: NL7804054A; IT1103270B; IT7849474A0; GB1603946A; BE867362A; US4104520A; FR2392427A1; JPS53145630A; CA1102164A

Description

PATENTANWÄLTE

Dipl.-lng. A. Wasmeier

·,, £821478

ιρΙ.-Ιηα.Ή. Graf

Dipl.-lng

Patentanwälte Postfach 382 8400 Regensburg

An das	2	D-8400 REGENSBURG 1
Deutsche Patentamt		GREFLINGER STRASSE 7
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8 München	Telegramm Begpatent Rgb.
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X/p 9391

rag 12. Mai 1978 W/He

Date

Anmelder: XOKIGS, INC., 6849 Hayvenhurst Avenue, Van Buys,

California 91406, USA

Titel: "Bildladungsrelaxation in elektrophoretischen Sichtanzeigen"

Priorität: USA - Serial Nr. 800.025 vom 24. Mai 1977

§09811/0627

Konten: Bayerische Vereinsbank (BLZ 75020073) 5839300 Postscheck München 893 69-801

Gerichtsstand Regensburg

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Zusammenfassung;

Gegenstand der Erfindung ist eine elektrostatische Abbildungskammer, die ein visuelles Echtzeitbild ergibt. Die Abbildungskammer besitzt im Elektrodenspalt elektrophoretische Partikel, die selektiv an eine transparente Elektrode aufgrund des elektrostatischen Ladungsbildes, das durch die ankommende Strahlung ausgebildet wird, bewegt wird. Die Abbildungskammer kann zyklisch mit einer verhältnismäßig hohen Folgefrequenz, z.B. 10 bis 20 Bildern pro Sekunde, betätigt werden, wodurch eine Echtzeitbetrachtung des Objektes ermöglicht wird. Am Spalt ist eine Leitfähigkeit-Steuerschicht vorgesehen, um das elektrostatische Ladungsbild bei jedem Zyklus nach der Betrachtung zu entladen.

Die Erfindung bezieht sich auf das elektrostatische Abbilden und insbesondere auf Einrichtungen zur Erzielung einer Echtzeitabbildung. Eine Echtzeitabbildungseinrichtung ist in US-PS 3.965-352 beschrieben, und vorliegende Erfindung stellt eine Verbesserung dieser Einrichtung dar, die für die Verwendung in einer derartigen bekannten Einrichtung geeignet ist.

Bei der bekannten Echtzeit-Abbildungseinrichtung wird ein elektrostatisches Ladungsbild durch Röntgenstrahlen in einem Röntgenstrahl-Absorbierer erzeugt, der Elektronen und positive Ionen liefert, die in einem elektrischen Feld bewegt werden, damit das elektrostatische Ladungsbild an einer Elektrode erzeugt wird. Zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes werden !Tonerpartikel verwendet. Diese Tonerpartikel sind in einer Flüssigkeit dispergiert, die in Kontakt mit der Elektrode steht, auf der das elektrostatische Ladungsbild ausgebildet wird. Nach der Ausbildung des elektrostatischen Bildes werden die Tonerpartikel selektiv auf das

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elektrostatische Ladungsbild und von ihm weg bewegt, damit entsprechend der elektrostatischen Ladung ein Tonerbild erstellt wird. Das Tonerpartikelbild wird dann durch eine transparente

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Elektrode über reflektiertes oder gestreutes Licht betrachtet. Diese Einrichtung erzeugt ein sichtbares Bild in Echtzeit, und die Einrichtung kann zyklisch so betrieben werden, daß eine kontinuierliche Betrachtung des Röntgenstrahlen ausgesetzten Objektes möglich ist.

Von der Anmelderin ist ferner eine Echtzeit-Abbildungseinrichtung

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vorgeschla-worden, bei der elektrophoretisch^ Partikel in einer Flüsigkeit in einem Spalt zwischen Elektroden dispergiert sind, und eine lOtoansprechschicht an einer Elektrode erzeugt ein elektrostatisches Ladungsbild an der Oberfläche des Spaltes entgegengesetzt zur anderen Elektrode, entweder direkt oder über einen Bildverstärker.

Wenn diese Einrichtungen zur kontinuierlichen EchtZeitbetrachtung zyklisch betätigt werden, muß das Bild vor der nächsten Belichtung und Bilderzeugung gelöscht werden. Die Echtzeit-Abbildungseinrichtung wird mit zehn Zyklen pro Sekunde betrieben, so daß zehn Einzelbilder pro Sekunde erhalten werden.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, eine neue und verbesserte Einrichtung zum Löschen eines Bildes durch Entladen des elektrostatischen Bildes vor der nachfolgenden Eöntgenbelichtung zu schaffen.

Mit vorliegender Erfindung wird eine elektrostatische Abbildungskammer vorgeschlagen, die ein visuelles Bild ergibt und die erste und zweite Elektroden aufweist, welche im Abstand voneinander mit einem Spalt dazwischen angeordnet sind; die erste Elektrode ist dabei optisch relativ transparent. Eine Leitfähigkeits-Steuerschicht ist auf einer Oberfläche des Spaltes vorgesehen.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Röntgenstrahl-Absorbierer und ein Emitter für Elektronen und positive Ionen im Spalt zwischen den Elektroden angeordnet, wobei die ankommende

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Röntgenstrahlung absorbiert wird und Elektronen und positive Ionen im Spalt ergibt, während eine Vielzahl von elektrophoretisch^ Partikeln ebenfalls in Spalt vorhanden ist. Eine elektrische Energiequelle ist an die Elektroden gelegt, um Elektronen an eine Elektrode und positive Ionen an die andere Elektrode anzuziehen, je nach der Polarität der Energiequelle. Es wird ein elekfci'ostatir-ches Ladungsbild erzeugt, wobei die elektrophoretischen Tonerpartikel an der Leitfähigkeits-Steuerschicht als Funktion des elektrostatischen Ladungsbildes selektiv abgesetzt werden und ein visuelles Bild darstellen, das durch die erste Elektrode hindurch betrachtet werden kann. Die Leitfähigkeits-Steuerschicht ist an der ersten Elektrode angeordnet und wirkt in der Weise, daß das elektrostatische Ladungsbild entladen wird, indem die Ladungen von der Spaltfläche der Schicht durch die Schicht zur Elektrode geleitet werden.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist eine Fotoansprechschicht an der zweiten Elektrode vorgesehen; sie erzeugt elektrische Ladungen ?.n Abhängigkeit von auftreffender sichtbarer oder infraroter Strahlung, was ein elektrostatisches Ladungsbild an der Spaltfläche entgegengesetzt der ersten Elektrode ergibt. Die Leitfähigkeits-Steuerschicht ist an der Spaltfläche gegenüber der ersten Elektrode angeordnet und wirkt in der Weise, daß sie das elektrostatische Ladungsbild entlädt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Leitfähigkeits-Steuerschicht an mit Ableitung behafteter Isolator, der einen spezifischen Widerstand in einem ausgewählten Bereich besitzt, so daß die Relaxationszeit der Schicht so ausgelegt ist, daß die elektrostatischen Ladungen abgeführt worden sind, bevor die nächste Röntgenbelichtung stattfindet.

Bei einer anderen Ausführungsform ist die Leitfähigkeits-Steuerschicht ein Fotoleitermsterial, das von einem Zustand geringer Leitfähigkeit in einen Zustand hoher Leitfähigkeit nach dem Betrachten des sichtbaren Bildes geschaltet wird, um das elektrostatische Bild zu entladen.

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Die Erfindung ist im einzelnen durcü die iierkmale des Anspruches gekennzeichnet. Weitere Merkmale der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Rachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Echrzeit-Abbildungseinrichtung für die Slektronenradiographie nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A -2D sind schematische Darstellungen, die den Elektrodenaufbau der Abbildungskammer der Einrichtung nach Pig. I darstellen und eine Betriebsweise der Einrichtung zeigen,

5¹Ig. 5 ein Zeitdiagrams für die rigurer: 2A-2D,

Fig. £· eine schematische Darstellung- einer Ecr:rzeiT-Ac':;iläungseinrichtung der Pctoansprechar^ renaä;" der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 ein Zeitdiagramm für die Einrichtung nach. Pig. 4, und

Fig. 6A-6/ schematische Darstellungen der ArDeitsweise der Einrichtung nach Fig. 4.

Die Abbildungseinrichtung nach Fig. 1 ist eine Echtzeiteinrichtung von Elektronenradiographtyp. Eine Höntgenquelle 10 richtet Röntgenstrahlung durch einen Körper 11 auf eine Abbildungskammer 12. Die Abbildungskammer weist: eine obere Elektrode 13 und eine untere Elektrode 14 auf, die durch Abstandshalter 15 voneinander getrennt sind, welche einen Spalt 16 zwischen den Elektroden festlegen.

Die obere Elekfode 13 soll aus einem Material bestehen, das relativ transparent für Röntgenstrahlung ist; ein bevorzugtes Metall hierfür ist Beryllium· Die untere Elektrode 14 soll

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optisch relativ transparent sein und kann einen dünnen transparenten JPiIm 20 aus elektrischleitend em Material, z.B. ein Metalloxyd auf einer Glas- oder Kunststoffträgerplatte 21 aufweisen. Eine Leitfähigkeits-Steuerschicht 22 wird auf die SpaItoberfläche des Elektrodenfilmes 20 aufgebracht; auch auf sie wird weiter unten bezug genommen. JPalls erwünscht, kann auf der äußeren Oberfläche der Trägerplatte 21 ein herkömmlicher, nichtreflektierender Film 23 aufgebracht werden.

Für die Eöntgenquelle und die Abbildungskammer sind elektrische Energiequellen vorgesehen, die eine Hochspannungsquelle 30 für die Hontgenquelle, eine Hochspannungsquelle 31 für α ie Abbildungskamner und eine Iviederspannungsquelle 32 für die Abbildungskammer umfassen. Die Spannungsquelle für die Höntgenquelle 10 v.'ird durch einen Ein-Aus-Schalter 53 gesteuert. Die Spannungsquelle für die Abbiidungskemmer 12 v.'ird durch einen Ein-Aus-Schalter 34 und einen v: eiferen Schalter 55- gesteuert, ier eine positive Einspeisung.-. eine negative Einspeisung u.nc. einen Aus-Zustand ergeben kann. Die Folge von Arbeitsvorgängen der Schalter 331 34 ¹J-Hd Z3 vrird durch eine Schalterst; euer einheit 56 gesteuert.

Das in der Kammer 12 erzeugte Bild kann mit Durchlicht betrachtet werden, wenn beide Elektroden optisch transparent sind, mit reflektiertem Licht oder mit Streulicht. Diese drei Arten der Betrachtung sind im einzelnen in US-PS 3-965-352 ausgeführt. Fig. 1 zeigt eine Lampe, die aus einer Energiespeisequelle 4-1 gespeist wird, und die Strahlung auf die Elektrode 14 zur Reflexionsbeleuchtung richtet. Eine weitere Lampe 42, die aus einer Energiespeisequelle 43 gespeist wird, ist in einem geschlossenen Gehäuse 44 am einen Rand der Abbildungskammer befestigt und richtet Strahlung in die Platte 21, damit eine Dunkelfeldbeleuchtungs- und Streulichtbetrachtung erreicht wird. Eine Lampe 45? die aus einer Speisequelle 46 gespeist wird, ist zweckmäßigerweise so angebracht, daß sie Strahlung auf die Schicht 22 für einen nocht zu beschreibenden Zweck richtet.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Spalt 16 zwischen den Elektroden mit einem flüssigen Eöntgenstrahlabsorbierer und einem Emitter für Elektronen und positive Ionen gefüllt. In bezug auf den flüssigen Absorbierer und Emitter wird auf US-PS 3-873.83J verwiesen. Elektrophoretisch^ Tonerpartikel sind in der Flüssigkeit im Spalt suspendiert, so daß die Flüssigkeit und der Toner als ein Entwickler eines sichtbaren Bildes arbeiten.

Eine Betriebsweise der Einrichtung nach Fig. 1 ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei die horizontale Achse der Zeitdiagramme nach Fig. 3 die Zeit darstellt und ein Arbeitszyklus in Segmente A, B, C und D unterteilt ist. Die Spannung an den Elektroden wird durch die Kurve 55 dargestellt, die Röntgenquellen-Anschaltzeit durch die Kurve 56, und die Betrachtungsdauer durch die Kurve 57· Am Ende des Zeitsegmentes A ist keine Spannung an den Elektroden vorhanden, und die Tonerpartikel 52 sind im flüssigen Absorber im Spalt 16 dispergiert. Im Zeitsegment B ist die Röntgenquelle angeschaltet und eine Hochspannung an die Elektroden gelegt, wobei die Elektrode 14- negativ ist. Die ankommenden Röntgenstrahlen werden im Spalt absorbiert und es werden Elektronen (oder negative Ionen) und positive Ionen erzeugt, wie in Fig. 2B dargestellt. Die Elektronen werden rasch zur Elektrode 13 und die positiven Ionen rasch zur Elektrode 14 unter dem Einfluß des Feldes durch den Spalt bewegt und an der Spaltfläche der Schicht 22 gesammelt, die als Dielektrium wirkt, wobei das elektrostatische Ladungsbild nach Fig. 2C erzeugt wird. Das elektrostatische Ladungsbild bleibt bestehen, nachdem die Röntgenquelle abgeschaltet worden ist. Die elektrophoretischen Tonerpartikel 52 sind verhältnismäßig groß im Vergleich zu den Elektronen und positiven Ionen, und wandern deshalb nicht annäherndso schnell wie die Elektronen und positiven Ionen, d.h., daß ein wesentlicher Unterschied in der Mobilität der Partikel und der Elektronen und Ionen im flüssigen Absorber besteht. Wie in Fig. 2C gezeigt, verbleiben die Partikel in der Flüssigkeit während der verhältnismäßig kurzen Zeit, während der Hochspannung an die Elektroden gelegt ist. Die

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Spannung an den Elektroden wird im Zeitsegment D reduziert, und elektrophoretische Partikel werden zur Elektrode M an solchen Teilen angezogen, auf denen positivenlonen vorhanden sind. Die positiv geladenen elektrophoretischen Partikel werden von den positiven Ionen auf der Elektrode 14 abgestoßen. Dieses selektive Absetzen der Partikel nach Fig. 2D ergibt das gewünschte Bild, das während des Zeitsegmentes D betrachtet werden kann.

Am Ende der Betrachtungsdauer kann das Potential an den Elektroden eine kurze Zeit lang reversiert werden, wie bei 58 dargestellt ist, damit die Partikel von der Elektrode zurück in die Dispersion bewegt werden. Ein typischer Belichtungs- und Betrachtungszyklus kann in 1/10 einer Sekunde auftreten, wodurch zehn Einzelbilder pro Sekunde entstehen. Während des Zeitsegmentes A wird das elektrostatische Ladungsbild durch die Schicht 22 hindurch entladen.

Die speziellen, in Kurve 55 gezeigten Spannungen sind nicht bindend, und es können andere Spannungsbilder verwendet werden. Zwei Alternativen sind in den Kurven 59 und 60 gezeigt. Der Kurve 59 wird keine Gegenspannung angelegt, und in Kurve 60 wird die Gegenspannung während des gesamten Zeitsegmentes A angelegt. Bei einer anderen alternativen Ausführungsform kann das Zeitsegment C weggelassen werden.

Ein Dunkelfeldbeleuchtungsbetrieb ist in Fig. 1 gezeigt. In der Platte 21 wird eine Licht-welle mit im wesentlichen totaler Innenreflexion erzeugt. Dies wird dadurch erreicht, daß Licht von der Lampe 42 in den Rand der Platte 21 in dem entsprechenden Winkel zur Eräelung einer Innenreflexion an den Grenzflächen eingeführt wird. Wenn ein Tonerpartikel auf der äußeren Oberfläche an der Reflexionsgrenzfläche vorhanden ist, wird er die auftreffende interne Welle unterbrechen und die Strahlung streuen, so daß er, von außerhalb der Abbildungskammer aus gesehen, eine punktförmige Lichtquelle wird. Andere Stellen auf der inneren

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Oberfläche der Elektrode 14, die kein Tonerpartikel besitzen, das als Streumittelpuhkt dient, erscheinen vollständi_ö schwarz, wenn die Elektrode 13 undurchlässig ist.

Der Dunkelfeldbel%chtungsbetrieb wird für direkte Betrachtung des Bildes bevorzugt, da er ¹BIt v/eniger abgesetzten Partikeln und einer niedrigeren Höntgendosierung erzielt werden kann. Wenn es erwünscht ist, einen Punktfilm oder eine Ifotographie des Bildes herzustellen, kann die Einrichtung auf den Reflexionsbeleuchtungsbetrieb geschaltet werden, wobei die Rönfcgendosierung für einen einzigen Impuls erhöht wird, so daß eine höhere elektrostatische Ladung und eine größere Partikelabsetzung an dem Betrachtungsfenster erzeugt wird. Während dieser Zeit kann die Lampenspeisequelle 41 anstelle der Lampenspeisequeile 45 angeschaltet sein, um die Lampe 40 zu erregen. Dieses Schalten kann mit Hilfe der Schaltersteuereinheit 36 erreicht werden.

Die Spalte zwischen den Elektroden and in den zeichnerischen Darstellungen verhältnismäßig groß gezeichnet. Dies ist jedoch lediglich zu Darstellungszwecken, und in Wirklichkeit sind die Spalte relativ klein. Wenn ein flüssiger Absorber und Emitter verwendet wird, mißt ein Spalt beispielsweise in der Größenordnung von 1 mm. Zur weiteren Erörterung dieser Echtzeit-Abbildungseinrichtung wird auf US-PS 3.965.3% bezug genommen.

Die Einrichtung des Ausführungsbeispieles nach den Figuren 4-6 weist Elektroden 70* 71 auf, die durch Wandbauteile 72, 73 im Abstand voneinander befestigt sind, so daß ein Spalt 74 zwischen den Elektroden entsteht. Eine Potoansprechschicht 75 ist auf der Spaltfläche der Elektrode 70 aufgenommen. Die Leitfähigkeitssteuerschicht 22 ist auf der Schicht 75 aufgenommen.

Die Elektrode 70 soll aus einem Material bestehen, das im wesentlichen transparent für Strahlung von dem zu betrachtenden Bild ist, und weist typischerweise einen dünnen, transparenten PiIm aus einem elektrischleitendem Material, z.B. einem Metalloxyd auf, der auf einer Glas- oder Kunststoff-Trägerplatte 80

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aufgenommen ist. Die Elektrode 71 soll im wesentlichen transparent bei der Wellenlänge sein, die zur Betrachtung verwendet wird, und kann in ähnlicher Weise v;ie die Elektrode 70 konstruiert sowie auf einer Trägerplatte 81 aufgenommen sein.

Sine £nergiespeiseouelle 85 ist an die Elektroden 70, 71 über einen Steuerschalter 86 gelegt, der eine Verbindung der Energiequelle mit einer Polarität und mit der entgegengesetzten Polarität ergibt. Ein Zeitdiagramm für die Betätigung der Speisequelle ist in Fig. 5 largest eilt, wobei die Intervalle A, B und 0 den J?iguren 6A, 6E und 6C entsprechen.

Die Einrichtung weist eine Vorrichtung zur Beleuchtung der Elektrode 71 auf, und bei der bevorzugten Ausführungsform nach Pig. 4 ist eine Lichtquelle, z.B. eine Lampe 88 und ein Reflektor 89 an eine¹* Rand der Platte 81 vorgesehen. Fells erwünscht, können lic"::*'~"i"lle" or. rc'rir -?,1~ einer Eaad vergesehen sein. Das Licht Y.-ird in einem solchen Winkel eingeführt, daß es von den Plächen der Platte öl reflektiert wird, anstatt daß es durch die Flächen hindurch übertragen wird, wobei die Platte als Lichtwellenleiter wirkt und ein Dunkelfeld für den Betrachter (mit 90 angedeutet) ergibt;. Das von der Einrichtung erzeugte Bild kann direkt oder über eine Linsenanordnung betrachtet werden, kann durch eine Kamera oder eine Fernsehanordnung kopiert werden, kann gespeichert oder übertragen oder aber in sonstiger Weise gehandhabt werden.

Im Betrieb wird Strahlung von dem zu betrachtenden Bild durch die Platte 80 und die Elektrode 70 zur Fotoansprechschicht 75, vorzugsweise über eine Linse 92, gerichtet. Bei einer Ausführungsform ist die Fotoansprechschicht 75 ein Fotoleitermaterial, das durch die ankommende Strahlung selektiv elektrischleitend gemacht wird. Während der Zeitdauer B, während der die Elektrode 70 negativ und die Elektrode 71 positiv ist, bewegen sich dann Elektronen oder negative Ionen von der Elektrode 70 durch die Schicht 75 zur Leitfähigkeits-Steuerschicht 22. wobei ein elektrostatisches Ladungsbild an der Spaltoberfläche erzeugt wird, das eine Dichtesind erung besitzt, die dem ankommenden Strahlungsbxld entspricht.

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ης

Eine Vielzahl von elektrophoretischen Partikeln 95 sind in einer dielektrischen Flüssigkeit im Spalt 74 suspendiert. Nachdem die von außen angelegte Spannung abgeschaltet ist, erzeugen die elektrostatischen Ladungen der Schicht 75 eine Bewegung der Partikel 95 ·> damit selektiv Partikel an der Elektrode 71 abgesetzt werden, wobei die abgesetzten Partikel ein Bild ergeben, das dem elektrostatischen Ladungsbild an der Schicht 75 entspricht. Dies geschieht während der Zeitdauer 0 und ist in Fig. 6C dargestellt.

Die abgesetzten Partikel an der Elektrode streuen das Licht, das durch die Lichtführung wandert; dabei wird ein sichtbares Bild erzeugt. Die Zonen der Elektrode, die keine abgesetzten Partikel besitzen, bleiben schwarz, so daß das Streulicht gegen einen dunklen Hintergrund betrachtet wird. Nach Beendigung der Betrachtung, wird eine Spannung umgekehrter Pola-rität an die Elektroden angelegt, damit das elektrostatische Ladungsbild entladen wird und die elektrophoretischen Partikel von der Elektrode weg bewegt werden. Dies geschieht in der Zeitperiode A, damit die Bedingung nach Pig. 6A erzielt wird. Ein typischer Arbeitszyklus kann _etwa 1/10 see beanspruchen, wobei zehn Bilder pro Sekunde erzeugt werden.

Bei einer alternativen Betriebsart kann die Fotoansprechschicht 75 ein Fotoe-rnittermaterial sein, das elektrische Ladungen erzeugt, wenn es einer Strahlung ausgesetzt wird. Das Fotoansprechmaterial 75 soll in dem Wellenlängenbereich ansprechen, der betrachtet werden soll. In ähnlicher Weise sollen die Elektrode 70 und die Trägerplatte 80 in diesem Band im wesentlichen transparent sein. In ähnlicher Weise sollen die Elektrode 7I und die Trägerplatte 81 in dem zur Betrachtung verwendeten Wellenband, das nicht das gleiche sein braucht wie das des zu betrachtenden Bildes, im wesentlichen transparent sein. Die Einrichtung kann als eine Dunkelbetrachtungseinrichtung für Nachtbetrieb verwendbar sein, wobei die Schicht 75 im Infrarotbereich arbeitet, während die

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Betrachtungsstrahlung von der Lampe 38 in sichtbarem Bereich mit einer Wellenlänge arbeitet, die eine optimale Verstärkung ergibt. Lei Einrichtungen dieser Art sind Stufen niedrigen Störgeräusches mit einer Verstärkung in der Größenordnung von 10.000 erzielbar. Bei einer anderen Betriebsart kann die Einrichtung zur Betrachtung mit niedx*i&eii Pegeln sichtbaren Lichtes verwendet v/erden, wobei die Schicht 75 irc sichtbaren Bereich oder einem Teil davon anspricht Die Einrichtung kann für verschiedene Wellenbänder selektiv gemacht werden, indem die Schicht 75 und die zugeordnete Elektrode 70 und auch die Trägerplatte 90 einen ersten Durchlaßbereich, und die Elektrode 71 und die Platte 81 einen zweiten Durchlaßbereich haben.

Einer oder mehrere Ränder der Leitfähigkeit-Steuerschicht sind mit Erde verbunden, wie in Fig. 4 gezeigt, um die elektrostatische Ladung zu entladen. Die Lampen 88 nach Fig. 4 entsprechen der Lampe 42 nach Fig. 1, und es können zusätzliche Lampen und zugeordnete Steuerungen entsprechend den Lampen 40, 45 in der Einrichtung nach Fig. 4 verwendet νerden, falls dies erwünscht ist.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist die Leitfähigkeits-Steuerschicht 22 aus einem Material mit schlechten Leitereigenschaften hergestellt, welches manchmal als mit Ableitung behafteter Isolator bezeichnet wird. Dies ergibt eine selbstlöschende Funktion, wobei die Schicht eine genügend geringe Leitfähigkeit besitzt, um ein elektrostatisches Bild zu erzeugen, während es gleichzeitig eine genügend hoheLeitfähigkeit hat, um zu ermöglichen, daß die elektrostatischen Ladungen durch die Elektrode hindurch über das Ende des Betrachtungszyklus undicht sind. Die Ladungsrelaxationszeit der Schicht soll etwa 10 bis 0,01 see betragen, entsprechend der Folgefrequenz von 1/10 einer Belichtung bis 10 Belichtungen pro Sekunde für die Einrichtung. Vorzugsweise hat die Schicht einen spezifischen Widerstand in der Größenordnung von etwa 10 - 10 * Ohm.cm. Entsprechende Dicken reichen in der Größenordnung von 1 bis 500 Mikrometer. Bei allen Ausführungsformen ist der spezifische Widerstand so zu wählen, daß das

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Ladungsbild mit einer Relaxationszeit etwa gleich der Zyklusdauer (Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Bildern) abklingt. Die Schichtdicke muß so gewählt werden, daß die optische Dichte der Bildoberfläche nicht größer als etwa 0,5 ist, und die Lichtstreuung gering genug ist. damit der Bildkontrast nicht nachteilig beeinflußt wird.

Typische Materialien für den mit Ableitung behafteten Isolator der Leitfähigkeit-Steuerschicht enthalten Siliziumnitrid, hergestellt durch reaktive Zerstäubung, reaktiven Plasmaniederschlag oder chemische Dampfabscheidung; Siliziummonoxyd, hergestellt durch Vakuumverdampfung oder reaktive Z er stauring; Bornitrid, hergestellt durch chemische Dampfabscheidung oder reaktiven Plasrnaniederschlag; Titandioxyd, hergestellt durch reaktive Zerstäubung, chemische Dampfabscheidung oder Pyrolyse von organischen Titanaten; Übergangsmetalloxydgläser (z.B. Mangan, Vanadium), hergestellt durch Schmelzen, Miüen, Sedimentieren, Umschmelzen oder HF-Zerstäuben; dotierte Siliziumgläser, hergestellt durch chemische Dampfabscheidung, "Emulsiton-"Lösungen (spin-on) oder reaktiven Plasmaniederschlag; und "Polyohm" organische Lacke, die durch Lösungsmittelverdawpfung hergestellt sind.

Bei einer anderen Ausführungsform kann die Schicht 22, ein Potoleiternaterial mit einem Zustand niederiger Stromleitfähigkeit und einem Zustand hoher Stromleifcfähigkeit sein. Vorzugsweise besitzt die Schicht einen spezifischen Widerstand, der größer

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als etwa 10 - 10 Ohm.cm im Dunklen oder abgeschaltet oder

im Zustand geringer Stromleitfähigkeit entsprechend der gewünschten Folgefrequenz ist, und der kleiner ist als etwa 1/10 und vorzugsweise etwa 1/100 dieses Wertes im Licht oder im Ein-Zustand oder im Zustand hoher Stromleitfähigkeit ist.

Im Betrieb wirddie Strahlung von der Betrachtungslampe 40 oder 42 aus einem Wellenlängenband ausgewählt, das die Ifotoleiterschicht 22nicht beeinflußt. Dann wird während, des Zeit Segmentes A die Lampe 45 angeschaltet und erzeugt eine Strahlung in einem Wellenlängenband, die bewirkt, daß die lOtoleitersäiicht von dem Zustand niedriger Stromleitfähigkeit in den Zustand hoher Stromleitfähigkeit schaltet, wodurch die elektrostatischen Ladungen

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über die Schicht zur Elektrode entladen werden. Ist die Lampe abgeschaltet, gewinnt die Schicht ihren Zustand niedriger Stromleitfähigkeit in verhältnismäßig kurzer Zeit, typischerweise in Millisekunden, wieder zurück und ist für die nächste Röntgenstrahl!) elichtung bereit.

Es gibt eine Vielzahl von Materialien, die als iOtoleitermaterial in der Stromleitfähigkeits-Steuerschicht verwendet werden, und zwar organische und anorganische.

Der organische Fotoleiter kann ein sensibilierter Dotierstoff (dopsnt) in einem Polymer mit einem erforderlichenfalls beigegebenen Farbstoff-Sensibilisator sein. Beispiele für geeignete Materialien sind folgende:

I. Polymere

Poly-n-vinyl-Carbazol (PVK) Polystyrol

Polyvinylxylen Poly-1-vinylnaphthalen Poly-2-vinylnaphtalen Poly-4-vinylbiphenyl Poly-9-vinylanthra zen Po Iy-3 - vi nylp^rr en Poly-2-vinylquinolin Polyinden

Polya c enaphthylen Poly (3,5'=dimethyldiphenylen-4,4')

II. Sensibilisierter Dotierstoff

Hexabromnaphtnala nhydrid 9,10 - Dibromanthrazen Tetracyanäthylen (TCNE) Dibrommaleinanhydrid (DBMA)

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1, 3, 5-Trini-fcrobenzol (TNB)

2-Hitroindanedion-(l,3) (NID)

9,10-Dichloranthraz en (DCA) Anthrachinon (AQ)

2,4,7-Trinitrofluorenon (TWF) Pikrinsäure 3 -5-Dinitrosalicylisäure 9-Nitrοanthraζin Zyanoessigsäure 2-Zyaiiz.iat säur e 9-Zyananthrazen Fumarsäure Maleinsäure Phthalsäure Benzolphosphosäure Phtha 1säureanhydrid Terephthaldimethylester Trihrom-p-Xylol Triphenylchlormethan Octachlornaphthalen Ghloranil

Phenanthrenchinon . Pyren-3-Aldehyd Benzil
Benaoin
Xanthoη
2,2"Pyridyl

Farbstoff-Sensilisatoren

Enodamin B (Tetraäthylrhodamin) Kristallviolett Me thy1enb1au Malachitgrün Pinacyanol

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Die anorganischem. Photoleiter sind typischerweise dünne Filme und nachstehend werden Beispiele hierfür angegeben.

Katerial Cadmiumsulfid Selen

Cadmiumselenid
Legierungen von Solen mit
Schwefel
Tellur
Arsen

Antimontrisulfid Arsentrisulfid SiIi ziumnitrid

Titandioxyd

Zinkoxyd

Zinksulfid Zinkselenid

Herstellmethode Vakuumverdampfung

Vakuumverdampfung I!

Reaktiver Plasmaniederschlag Chemische Vakuumverdampfung Reaktives Zerstäuben Chemische Vakuumverdampfung Reaktives Zerstäuben Pyrolyse

Zerstäuben

Reaktives Zerstäuben Verdampfen

Ko-Verdampfung Reaktion des Metallfilmes

Viele der organischen Fotoleiter sind am stärksten empfindlich im Ultraviolettbereich. Bei dieser Art von Material können die Betrachtungslampen 40 und/oder 42 so ausgewählt und/oder mit entsprechenden Filtern verwendet werden, daß eine Strahlung im sichtbaren Bereich erzielt wird, während im ultraviolettbereich keine Strahlung erzielt wird. Die Lampe 45 kann so ausgelegt sein, daß sie eine Ultraviolettstrahlung ergibt, und wird während des Zeitsegmentes A zum Aufleuchten gebracht, damit die Schicht stärker leitend wird und die elektrostatischen Ladungen abgeführt werden. In solchen Fällen, in denen das Fotoleitermaterial in einem Teil des sichtbaren Bereiches empfindlich ist, kann eine

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Scbmalbandlichtquelle zur Betrachtung und eine Breitbandlichtquelle zum Löschen verwendet werden. Andererseits können Betrachtungs- und Löschlicht ein und dasselbe sein. Obgleich das Ladungsbild durch den Lichtblitz gelöscht wird, haftet das Tonerbild schwach an der Oberfläche aufgrund der (van der Waals)Kurzzeitkräfte an und kann betrachtet werden, bis es elektrisch gelöscht ist.

Da das visuelle Bild durch die Tonerpartikel auf der Spaltseite der Schicht 22 ausgebildet wird, sollen alle Materialien zwischen dem Spalt und dem Betrachter für eine optimale Bildqualität optisch so transparent wie möglich sein. Dies gilt für alle Ausführungsformen der Leitfähigkeit-Steuerschicht.

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Claims

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e η t a η s υ r ü α l· e

Ί» jilektror^sti^ciie Abb il «Tung okaimner z,ur Erzielung eines visuellen Bildes, mit einer ersten und einer zweiten Elektrode, einer Einrichtung zum Aufnehmen der Elektroden im Abstand mit einem Spalt daswisehen, wobei die ers^e Elektrode optisch relativ transparent ift, einer Vi»l2sLl von elektrophoretischen Pai'tikeln iir. opals und ein^r Siaricntung: zum Anschließen einer elektrischen opeisequelle au die Elektroden, um abhängig von der Polarität; der Enj;eriequel3 ° Elektronen und negative Ionen ζ ar ej.iien Elektrode und positive Ionen zv.v anderen Elektrode anzuziehen und um ein elektrostatisches Ladungsbild auszubilden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Leitfähigkeiüs-Steuerschicht (22) auf einer Oberfläche des Spaltes (16, 74) vorgesehen ist, auf der d^- elektrostatische Ladungsbild ausgebildet isl, wobei aie Fartikel selektiv als Punktion des elektrostatischen Ladungsbildes sur ersten Elektrode (13? 70) hewegt werden und ein visuelles Bild erzeugt wird, das durch die erste Elektrode (13₅ 70) hindurch betrachtet werden kann, und wobei das elektrostatische Ladungsbild durch die Schicht (22) hindurch entladen wird.

2. Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeits-SteuerscLicht (22) einen spezifischen Widerstand von etwa 10 bis 10 * Ohmcm besitzt.

3. Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitfähigkeits-Steuerschicht (22) eine Relaxationszeit im Bereich von etwa 1/100 bis etwa 10 see besitzt.

4. Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Leitfähigkeits-Steuerschicht (22) ein Fotoleitermaterial mit einem Zustand relativ geringer Stromleitfähigkeit und einem Zustand relativ hoher Stromleitfähigkeit besitzt.

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OFHGlNAL fNSPECTM)

Elektrostatische Actildungskammer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (-45) vorgesehen ist, die die Strahlung auf die Leitfähigkeits-Steuerschicht (22) richtet, ntn die Schicht (22) von dem Sustand geringer Stromleitfähigkeit in den Zustand LoLer Stromlei«fahi^keit schaltet.

elektrostatische Abbildungskatnmer nach Anspruch ?, dadurch gekeimt L chi-e υ, uaß die Schicht (22) einen spezifische Wider-

^AA 14 stand "besitzt, der einerseits größer als etwa 10 bis 10 Ghmcm im Zustand geringer Stroraleitfähigkeit ausgewählt nach der wünschten widerholrai>t·, und andererseits kleinex- als etwa 1/iC des spezifischen Widerstandes niedriger Stromleitfähigkeit im Zustand hoher StroEleitfshirkeit, ist.

7. Elektrostatische Abbildunpskammer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der spezifische Widerstand der· Schicht (22) im Zustand hoher Stromleitfähigkeit kleiner als etwa 1/100 des spezifischen Widerstandes im Zustand niedriger Stromleitfahxgkeit ist.

8. Elektrostatische Afcbildungskamraer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (42) die Strahlung in einem ersten Welleniängenband, für das das Fotoleitermaterial im wesentlichen unempfindlich ist, auf die erste Elektrode (13) richtet, wobei die abgesetzten Partikel eine solche Strahlung reflektieren, und durch eine Vorrichtung (45), die Strahlung in einem zweiten Wellenlängenband, für das das Fotoleitermaterial empfindlich ist, auf die erste Elektrode (13) richtet, wobei das Fotoleitermaterial von dem Zustand niedriger Stromleitfähigkeit in den Zustand hoher Stromleitfähigkeit schaltet.

9« Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (43, 46) zum selektiven Erregen der ersten und der zweiten Vorrichtung (42, 45).

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10. Lleklrostatirsche Abhildungskammer nach. Anspruch. 4, dadurch gekennzeichnet;, daß die erste Elektrode (13 > 70) eine Trägerplatte (21; 80) mit einer elektrisch leitenden Schicht (23) darauf aufweist, daß eine erste Vorrichtung (42) -vorgesehen ist, die Strahlung eines ersten Wellenlängenbandes, für das das 7otoleitermateri3l χτη wesentlichen unempfindlich ist, von einer Kante aus in die Platte (21; 80) richtet, wobei die abgesetzten Partikel eine solche Strahlung streuen, und daß eine sw ei t;e Vox'x'ichtunp· (^/45) vorgesehen ist, die Strahlung eines zweiten Well enlän^eutandes, für da?- das Fololeitermaterial empfindlich ist, auf die erste Elektrode (13; 70) richtet, wobei '3as xⁱotoleitermaterial von dem Zustand niedriger Stromleitfähiß-kpj-t in den Zustand hoher St r orale it Fähigkeit schaltet.

11. Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlung aus der ersten Vorrichtung (4-2) in die Platte (21; 80) in einem Winkel gerichtet ist, bei dem im wesentlichen Totalreflexion der Strahlung innerhalb der Platte mit Ausnahme des durch die abgesetzten Partikel gestreuten Teiles Strahlung auftritt.

12. Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung (34) zum zyklischen Betätigen der Abbildungskammer (12), um eine visuelle Echtzeitabbildung zu erzielen, eine Vorrichtung (33) zum Erregen einer Röntgenquelle (30) über einen kurzen Teil eines jeden Zyklus und zum gleichzeitigen Anschalten einer elektrischen Energiequelle (31? 32; 85), um Elektronen und positive Ionen anzuziehen, wobei eine erste Strahlungsquelle eines ersten Wellenlängenbandes, für das das Fotoleitermaterial (22) im wesentlichen unempfindlich ist, angeschaltet wird, um die abgesetzten Partikel über einen nachfolgenden Teil der Periode zu betrachten, und wobei eine zweite Strahlungsquelle eines zweiten Wellenlängenbandes zum Schalten des Fotoleitermateriales (22) von dem Zustand niedriger geringer Stromleitfähigkeit in den Zustand hoher Stromleitfähigkeit angeschaltetwirfi, um die Leitfähigkeits-Steuerschicht (22) im Anschluß an die Betrachtung zu entladen.

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13· Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (36) eine Vorrichtung (34, 35) zum Anlegen einer Hochspannungsquelle (31) sxl die Elektroden (13, 14) , während die Röntgenstrahlquelle (30) erregt wird, und zum anschließenden Anlegen einer Niederspannungsquelle (32) an die 3L"¹ nktroden (13, 14), aufweist.

14. Elektrostatische Abbildungskammer nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuervorrichtung (36) eine Vorrichtung zum Anschließen einer Spannungsquelle umgekehrter Polarität vor dem Erregen der Röntgenstrahlquelle aufweist.

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