DE3415831C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildröhre, insbesondere einen Röntgenbildverstärker, mit einer Fasernplatte nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 und auf ein Ver­ fahren zur Herstellung einer solchen Bildröhre nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 4.

Eine Bildröhre mit einem Leuchtstoffschirm, etwa ein Röntgenbildverstärker, wird hauptsächlich für medizinische Zwecke verwendet, obwohl sie auch für Industrie-Röntgen- Fernsehen zur zerstörungsfreien Materialprüfung eingesetzt wird.

Der oben genannte Röntgenbildverstärker ist beispielsweise entsprechend der Darstellung in Fig. 1 ausgebildet. Ein Eingangsschirm 2 ist an der Eingangsseite innerhalb eines Glas-Vakuumkolbens 1 angeordnet. Eine Anode 3 und ein Ausgangsschirm 4 sind an der Ausgangsseite innerhalb des Vakuumkolbens 1 angeordnet. Eine Fokussierelektrode 5 erstreckt sich entlang der inneren Seitenwand des Vakuum­ kolbens 1. Der Eingangsschirm 2 umfaßt ein kugelförmig gekrümmtes Aluminiumsubstrat 6, eine Eingangs-Leuchtstoff­ schicht 7, welche aus CsI gebildet ist und entlang der ausgangsseitigen Oberfläche bzw. der konkaven Fläche des Substrats 6 aufgespannt ist, sowie eine auf der Oberfläche der Leuchtstoffschicht 7 ausgebildete Photokathode 8. Der Ausgangsschirm 4 ist aus einem Substrat 9 und einer auf der Oberfläche des Substrats 9 vorgesehenen Leuchtstoff­ schicht 10 gebildet.

Der so ausgebildete Röntgenbildverstärker arbeitet in folgender Weise. Ein Röntgenstrahl, der einen vorgeschalteten Gegenstand durchdringt und entsprechend der Größe der Röntgenstrahl-Durchlässigkeit des vorgeschalteten Gegenstands moduliert wird, tritt in den Röntgenbild­ verstärker ein und erregt die Eingangs-Leuchtstoffschicht 7. Eine durch diese Erregung erzeugte Lichtstrahlung erregt die Photokathode 8, welche ihrerseits Elektronen abgibt. Die abgestrahlten Elektronen werden durch die Wirkung einer aus einer Anode 3 und einer Fokussier­ elektrode 5 bestehenden Elektronenlinse beschleunigt und auf die Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10 fokussiert, welche ihrerseits Licht abstrahlt. Der beschriebene Vorgang vervielfacht die Elektronen. Auf diese Weise wird von der Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10 ein Lichtbild abgegeben, welches maßgeblich heller ist als das von der Eingangs-Leuchtstoffschicht 7 empfangene Lichtbild.

Die JP-OS 53-24 770 offenbart einen Röntgenbildverstärker der oben genannten Art, welcher sich dadurch auszeichnet, daß der Kontrast durch Ausbildung einer Ausgangs-Leuchtstoffschicht auf einer optischen Fasernplatte verbessert ist. Wie in Fig. 2 dargestellt ist, besteht dabei der Ausgangsschirm 16 aus einer optischen Fasern­ platte 17 und einer auf dieser optischen Fasernplatte 17 aufgebrachten Leuchtstoffschicht 10, und er ist an der Ausgangsseite in dem Vakuumkolben 1 angeordnet. Die oben erwähnte Konstruktion des Ausgangsschirms 16 macht es unmöglich, aus dem Vakuumkolben direkt ein Bildsignal abzunehmen, was im Gegensatz zu einer An­ ordnung ist, bei welcher die optische Fasernplatte als ein Teil des Vakuumkolbens dient, und sie erfordert deshalb die Verwendung eines Linsensystems. Der vorge­ schlagene Röntgenbildverstärker hat jedoch den Vorteil, daß eine Beschleunigungsspannung in der gleichen Weise wie bei dem Röntgenbildverstärker gemäß Fig. 1 angelegt werden kann. Trotzdem hat die in der JP-OS 53-24 770 vorgeschlagene Vorrichtung auch Nachteile dergestalt, daß die Verbesserung im Bildkontrast noch nicht zufriedenstellend ist. Der Grund dafür ist im folgenden genannt. Fig. 3 zeigt die Art und Weise, in der die Lichtreflexion in einer optischen Faser stattfindet. Die optische Faser besteht aus einem Kern 101 und einem Mantel 102. Es sei angenommen, daß n₁ den Brechungsindex des Kerns 101, n₂ den Brechungsindex des Mantels 102 und n₀ den Brechungsindex von Vakuum bezeichnen. Dann läßt sich der Höchstwert eines Einfalls­ winkels R₀ bezüglich der optischen Faser, welcher notwendig ist, um die Übertragung von Licht durch die optische Faser mittels wiederholter Totalreflexion sicherzustellen, folgendermaßen ausdrücken:

Für die Beschreibung sei angenommen, daß n₁ gleich 1,8 und n₂ gleich 1,49 ist. In diesem Fall läßt sich der Winkel R₀ aus der obigen Gleichung zu etwa 90° bestimmen. Das heißt, daß alle Lichtstrahlen, welche aus dem Vakuumgebiet in die optische Faser eintreten, durch die optische Faser übertragen werden. Um dies konkret zu verdeutlichen, wird der Brechungswinkel R₁ eines in den Kern 101 unter einem Winkel von beispielsweise 90° eindringenden Lichtstrahls zu 33,7° aus der Gleichung bestimmt, wobei n₁ sin R₂ = n₂ sin R₀ gilt. Der kritische Winkel R₂ für die Totalreflexion an der Grenze zwischen dem Kern 101 und dem Mantel 102 wird zu 55,9° aus der Gleichung bestimmt, wobei n₁ sin R₂ = n₂ sin R₃ (R₃ = 90°) vorliegt. Der Einfallswinkel Φ₁ eines Lichtstrahls mit einem Brechungswinkel R₁ von 33,7° bezüglich der Grenze zwischen dem Kern 101 und dem Mantel 102 beträgt 90°-33,7°, ist also gleich 56,3°; dies ist ein Wert, der größer ist als der oben erwähnte kritische Winkel. Deshalb wird der Lichtstrahl durch die Faser mittels wiederholter Totalreflexion übertragen, ohne daß Licht in die benachbarte Faser austritt, und er wird schließlich zu der der Eintritts­ fläche der Faser entgegengesetzten Oberfläche gebracht. Der Ausgangswinkel R₂ des Lichtes entspricht dem Ein­ fallswinkel R₀ des Lichtstrahls.

Wenn jedoch eine Leuchtstoffschicht auf der optischen Fasernplatte abgelagert ist, ergibt sich eine merkliche Änderung in dem oben beschriebenen Ablauf der Licht­ übertragung. Die Art und Weise, in der das Licht durch die Fasernplatte 17 übertragen wird, sei nun anhand der Fig. 4 beschrieben. Die Leuchtstoffschicht 10 wird generell durch Aufbringen von Leuchtstoffpartikel 201 auf die Oberfläche der Fasernplatte 17 mittels eines glasartigen Bindemittels hergestellt. Die Fasern­ platte 17 und die Leuchtstoffpartikel 201 sind, optisch gesehen, in festem Kontakt miteinander. Entsprechend wird das Licht, das gemäß der Darstellung von Fig. 3 einen Winkel R₁ von 33,7° aufweist und in Richtung auf die Mittelachse des Kerns 101 von den Leuchtstoffpartikeln durch die glasartige Bindemittelschicht einfällt, ohne durch den Zwischenraum zwischen den Kernen 101 zu gelangen, von der Abstrahloberfläche des Kerns 101 unter einem Winkel von 90° abgestrahlt. Mit anderen Worten, es gibt eine Lichtstrahlung, welche unter einem weiten Winkel von 0-90° an der Abstrahlober­ fläche des Kerns 101 abgestrahlt wird unabhängig von dem Grad des Kontakts der Leuchtstoffschicht 10 mit der optischen Fasernplatte 17.

An der Grenzfläche zwischen Substanzen mit unter­ schiedlichem Brechungsindex gibt es eine Lichtstrahlung, welche an dieser Grenzfläche unter einem dem Einfalls­ winkel gleichen Winkel reflektiert wird, mit Ausnahme desjenigen Lichts, welches durch die Grenzfläche hindurch als gebrochenes Licht austritt. Diese Erscheinung wird als "Fresnel-Reflexion" bezeichnet. Die Fresnel- Reflexion ist weitgehend durch den Einfallswinkel bestimmt. Die Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und dem Reflexionsfaktor des mittels Fresnel-Reflexion reflektierten Lichts ist in Fig. 5 gezeigt. In Fig. 5 stellen die Kurven a und b jeweils den Reflexionsfaktor des mittels Fresnel-Reflexion reflektierten Lichts dar, welcher dann erzeugt wird, wenn das Licht von Vakuum in Glas fällt, während die Kurven c und d den Reflexionsfaktor des mittels Fresnel-Reflexion reflektierten Lichts darstellen, wie er sich ergibt, wenn das Licht von Glas in Luft übergeht. Die Kurven a und c zeigen jeweils Abschnitte an der Einfalls­ fläche, welche das einfallende Licht einschließt und jeweils eine vertikale Linie zur Grenzfläche des Reflexionsfaktors hin, und die Kurven b und d zeigen Anteile an der Ebene, welche vertikal zur Einfallsfläche des Reflexionsfaktors liegt. Wie aus Fig. 5 hervorgeht, wächst der Reflexionsfaktor des mittels Fresnel-Reflexion reflektierten Lichts mit zunehmendem Einfallswinkel stark an.

Das von der Fasernplatte 17 gemäß Fig. 4 abgestrahlte Licht A wird an der Einfallsfläche und an der Abstrahl­ fläche des Ausgangsfensters 18 durch den Einfluß der oben erwähnten Fresnel-Reflexion reflektiert und in Form der Lichtstrahlen B und C zu der Fasernplatte 17 zurückgeschickt. Diese Lichtstrahlen, etwa der Lichtstrahl B, scheinen für den Beobachter von anderen Leuchtstoffpartikeln zu stammen als von denjenigen, von denen sie ursprünglich erzeugt wurden, und entsprechend vermindert sich der Kontrast.

Die DE-AS 20 37 178 beschreibt eine faseroptische Bild­ schirmplatte für Kathodenstrahlröhren, bei der eine Lichtleitfaser-Stirnplatte mit einer aufgerauhten Außenfläche versehen ist, mittels der Spiegelreflexionen des Umgebungslichtes auf der Oberfläche der Fasernplatte vermieden werden sollen. Außerdem dient eine auf die aufge­ rauhte Außenfläche aufgetragene Deckschicht zur Verringerung unerwünschter Reflexionen des abzustrahlenden Lichts an dieser aufgerauhten Außenfläche. Die Aufrauhung wird bei dieser bekannten faseroptischen Bildschirmplatte durch Vertiefungen und Erhöhungen über der gesamten Oberfläche also auch über lichtabsorbierenden Schichten und den Mänteln und nicht nur über den Kernen erreicht, und die Deckschicht ist über die gesamte aufgerauhte Außenfläche also auch über die Vertiefungen dieser Aufrauhung aufgetragen.

Weiterhin beschreibt die US-PS 29 85 784 eine optische Bilderzeugungsvorrichtung, bei der verschiedene Fasern in eine Frontplatte parallel zueinander eingebettet werden. Auf ein Ausgangsfenster sowie auf ein Abtragen von Kernen der Fasern durch Ätzen wird jedoch nicht eingegangen.

Schließlich ist in der US-PS 29 96 634 eine Elektronen­ strahlröhre beschrieben, bei der eine Frontplatte mit einer Zellstruktur belegt ist, welche opakes reflektierendes Material zwischen Leuchtstoffmaterial aufweist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Bildröhre der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu schaffen, bei der die Fasernplatte im Abstand gegen­ über einem Ausgangsfenster der Bildröhre angeordnet wird und dabei den Bildkontrast vermindernde Fresnel-Reflexionen in dem Ausgangsfenster vermieden werden, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Bildröhre anzugeben.

Die Lösung dieser Aufgabe ist jeweils in den Patentansprüchen 1 und 4 angegeben.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich speziell aus den Patentansprüchen 2, 3 und 5 bis 7.

Die Bildröhre hat also eine optische Faserplatte, gebildet aus einer Anzahl von gebündelten, einzelnen optischen Fasern, deren jede aus einem zylindrischen Kern und einem die gekrümmte Außenfläche des Kerns umhüllenden Mantel besteht, sowie eine auf der einen Oberfläche der optischen Fasernplatte ausgebildete Leuchtstoffschicht. Der zylindrische Kern ist an der anderen Oberfläche der optischen Fasernplatte abgetragen, um so eine Einsenkung mit einer Tiefe von mehr als 1 µm zu bilden. Der Durchmesser des Kerns beträgt 15 µm oder weniger.

Auf der Seitenwand der Einsenkung und/oder der Endfläche jeweils eines die Einsenkung abgrenzenden Vorsprungs ist eine lichtabsorbierende Schicht ausgebildet. Die licht­ absorbierende Schicht besteht aus Kohlenstoff oder einem Metall, wie Aluminium, Chrom, Nickel oder Nickel-Chrom.

Bei der Bildröhre ist jeweils der Kern an der der Phosphor­ schicht der optischen Fasernplatte entgegengesetzten Oberfläche abgetragen, und damit ist eine Einsenkung ausgebildet. Auf diese Weise fällt Licht, welches von der Leuchtstoffschicht abgegeben, in dem Kern weitergeleitet und von dem Kern unter einem großen Winkel abgegeben wird, auf eine Beschichtung, welche die Seitenwand der Einsenkung bildet, und es wird geschwächt, während das unter einem kleinen Winkel einfallende Licht vom Kern auch lediglich unter einem kleinen Winkel abgestrahlt wird und auf ein Ausgangsfenster fällt. Auf diese Weise ist die Fresnel-Reflexion an beiden Oberflächen des Ausgangsfensters geringer, und der Bildkontrast ist entsprechend bedeutend verbessert. Wenn insbesondere die lichtabsorbierende Schicht auf der Seitenwand der Einsenkung und/oder der Endfläche des die Einsenkung jeweils begrenzenden Vorsprungs ausgebildet ist, wird das vom Kern unter einem großen Winkel austretende Licht weitgehend geschwächt, wodurch der Bildkontrast wirksam verbessert wird. Die Bildung der Einsenkung ist leicht durch Behandlung der optischen Fasernplatte mit Säurelösung wie Chlorwasserstoff- oder Salpetersäure zu erreichen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung des prinzipiellen Aufbaus eines Röntgenbildverstärkers;

Fig. 2 eine ausschnittweise Darstellung der Ausgangsgestaltung einer herkömmlichen Bildröhre unter Verwendung einer optischen Fasernplatte als Substrat für einen Leuchtstoffschirm;

Fig. 3 eine Darstellung des Lichtdurchgangs in einem Kern der optischen Fasernplatte;

Fig. 4 eine Schnittdarstellung des wesentlichen Teils der Bildröhre im Ausgangsteil von Fig. 2;

Fig. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Beziehung zwischen dem Einfallswinkel und dem Reflexions­ faktor des Lichts, das mittels Fresnel-Reflexion reflektiert wird;

Fig. 6 eine Schnittdarstellung mit dem wesentlichen Teil einer Bildröhre;

Fig. 7 eine Schnittdarstellung mit dem wesentlichen Teil einer Bildröhre entsprechend einer modifizierten Ausführungsform und

Fig. 8 eine Schnittdarstellung mit dem wesentlichen Teil einer Bildröhre gemäß einer weiteren Ausführungsform.

Gemäß Fig. 6 ist eine Fasernplatte 17 aus Bündeln von einzelnen Fasern gebildet, und jede einzelne Faser besteht aus einem zylindrischen Kern 101, einem Mantel 102 und einer lichtabschirmenden Schicht 103. Eine Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10, bestehend aus einer Anzahl von Leuchtstoff- bzw. Phosphorpartikeln 201, ist auf einer Oberfläche der Fasernplatte 17 ausge­ bildet. Der Kern 101 ist an der anderen Oberfläche der Fasernplatte 17, d. h., an der der Leuchtstoffschicht 10 entgegengesetzten Seite, abgetragen, wodurch Ein­ senkungen 19 gebildet sind. Diese Einsenkungen können durch Behandlung der Fasernplatte mit einer Säure ge­ wonnen werden. Allgemein besitzt Glas mit einem hohen Brechungsindex einen hohen Metallgehalt, und es wird entsprechend schneller mit der Säure korrodiert im Vergleich mit Glas, welches einen niedrigen Brechungs­ index hat. Wenn somit die Fasernplatte 17 in eine Säurelösung wie Chlorwasserstoffsäure oder Salpetersäure getaucht wird, korrodiert das Kernglas 101 mit einem hohen Brechungsindex schnell im Vergleich mit dem Mantelglas 102 mit einem niedrigen Brechungsindex, wodurch die Einsenkungen 19 geschaffen werden. Wenn die ganze Fasernplatte 17 in die Säurelösung getaucht wird, werden die Einsenkungen auf beiden Seitenflächen der Fasernplatte 17 ausgebildet; wenn jedoch gewünscht ist, daß die Einsenkungen nur an der Abstrahlungs- Seitenfläche ausgebildet werden, so braucht nur diese Oberfläche in die Säurelösung getaucht werden, oder man kann auch die gesamte Fasernplatte 17 in die Lösung tauchen, wenn dabei die Einfalls-Oberfläche mit einer Maske abgedeckt ist.

Die jeweilige Tiefe der Einsenkungen 19 beträgt 1 µm oder mehr, vorzugsweise 1-20 µm. Wenn die Tiefe weniger als 1 µm beträgt, wird der Effekt zur Verhinderung der Fresnel-Reflexion nicht erreicht, und der Bildkontrast wird nicht entsprechend verbessert. Wenn der Kern 101 mittels der Säurelösung korrodiert wird, kann außer dem Kern 101 auch ein Teil oder der gesamte Mantel 102 in seiner Endstärke korrodiert werden. Speziell wenn die ganze Endstärke des Mantels 102 korrodiert ist, bleibt lediglich die licht­ abschirmende Schicht 103, welche die einzelne Faser isoliert, übrig. Selbst in diesem Fall wird das Licht, welches unter einem großen Winkel von der Abstrahlfläche des Kerns 101 abgeht und auf den dünnen Endabschnitt des Mantels 102 oder die lichtabschirmende Schicht 103 fällt, geschwächt. Auf diese Weise kann der Bildkontrast verbessert werden.

Der Schritt zur Ausbildung der Einsenkungen an einer Oberfläche der Fasernplatte 17 kann vor oder nach der Ausbildung der Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10 auf der anderen Oberfläche stattfinden. Wenn die Einsenkungen 19 nach der Ausbildung der Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10 geformt werden sollen, wird eine Maske auf die Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10 aufgebracht, denn es ist in diesem Fall notwendig, den Ausgangs-Leuchtstoffschirm durch eine Maskierung der Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10 von der Säurelösung zu trennen.

Bei der oben genannten Fasernplatte 17 ist der Durch­ messer einer einzelnen Faser von großer Bedeutung, und zwar im Hinblick auf die Sicherstellung einer guten Bildauflösung. Es sei angenommen, daß D (mm) den Durchmesser einer einzelnen Faser f (lp/mm) die Auflösung (unterscheidbare Schwarz/Weiß-Linienpaare pro mm) eines Lichtstrahls und F(f) den Modulationsgrad des Sinuswelleneingangs angeben, welcher die Bildübertragungskapazität einer optischen Faser zeigt. Dann läßt sich F(f) folgender­ maßen ausdrücken:

(J₁ = eine Besselfunktion erster Art)

Bei einer Bildröhre sollte vorzugsweise für eine hohe Bildqualität, wenn ein Lichtstrahl eine Auflösung f von 30 lp/mm besitzt, der Modulationsgrad der sinusförmigen Welle auf einen Pegel höher als 50% gebracht werden. Wenn der Ausdruck F(f) der Fasernplatte 17 auf der Basis dieses Erfordernisses berechnet wird, ergibt sich, daß der Durchmesser D der einzelnen Faser 16 µm oder weniger betragen sollte. Wenn das Ausgangsbild von der Bildröhre einen großen Durchmesser besitzt, verliert das Bild an Helligkeit und macht es erforderlich, eine Linse mit großem Durchmesser zu verwenden. Deshalb sollte eine Fasernplatte 17 für eine Bildröhre vorzugsweise einen effektiven Durchmesser von weniger als 100 mm aufweisen.

Wie bereits beschrieben, wird eine Bildröhre geschaffen, welche die Fasernplatte zu einer Erhöhung ihrer Leistungsfähigkeit befähigt, während ein Bild produziert wird, welches eine weit höhere Qualität aufweist und einen besseren Kontrast zeigt als dies bisher möglich war.

Nun soll der Grund dafür erklärt werden, warum mit der Bildröhre mit den beanspruchten Merkmalen, eine derart hervorragende Kontrastgabe erreicht wird. Wie anhand von Fig. 6 zu sehen ist, falls die Einsenkungen 19 nicht ausgebildet sind, fällt von dem Licht, welches von der Ausgangs-Leuchtstoffschicht 10 erzeugt, in dem Kern 101 weitergeleitet und von der Endfläche abgestrahlt wird, dasjenige Licht mit einem Abstrahl­ winkel R₃, welcher größer ist als ein vorgegebener Winkel unter einem großen Winkel auf das Ausgangsfenster 18, und es wird auf beiden Seitenflächen des Ausgangsfensters 18 eine Fresnel-Reflexion hoher Intensität erzeugt. Wenn andererseits die Einsenkungen 19 ausgebildet sind, gelangt das Licht mehrere Male bis hin zu mehreren zehnmalen durch den Mantel 102 und/oder die lichtabschirmende Schicht 103, bis sie auf das Ausgangsfenster 18 fällt, dort gebrochen und abge­ strahlt wird. Dabei wird ein Teil des Lichts einer Fresnel-Reflexion auf beiden Oberflächen des Ausgangsschirms 18 unterworfen, wie dies in Fig. 6 gestrichelt dargestellt ist, und dieses Licht fällt dann von der Abstrahleinheit der Fasernplatte 17 auf eine andere Position. Das Licht, welches der Fresnel-Reflexion unterworfen ist, verläuft in dem Mantel 102 und/oder der lichtabschirmenden Schicht 103 so, daß es geschwächt und in der Intensität verringert wird, und somit ist die Intensität des Lichts, welches der Fresnel-Reflexion unterworfen wird, stark vermindert. Mit anderen Worten, wie in Fig. 5 gezeigt ist, verläuft das Licht, welches auf das Ausgangsfenster 18 unter einem niedrigen Ein­ fallswinkel fällt, das eine starke Fresnel-Reflexion hervorgerufen würde, in den Mantel 102 und/oder der lichtabschirmenden Schicht 103 so, daß es geschwächt wird, und der Einfluß der Fresnel-Reflexion kann auf diese Weise verringert werden. Bei den Versuchen des Erfinders konnten hervorragende Ergebnisse erzielt werden, wenn die Tiefe der Einsenkungen 19 so bestimmt wurde, daß das Licht mit einem Abstrahlwinkel von 60° oder mehr vom Kern 101 durch den Mantel 102 und/oder die lichtabschirmende Schicht 103 ging.

Gemäß Fig. 5 steigt die Fresnel-Reflexion in der Grenz­ fläche zwischen dem das Ausgangsfenster 18 bildenden Glas und der Luft abrupt mit 38° an. Gemäß Fig. 6 wird jedoch der Brechungsindex des Glases auf 1,49 festgelegt, wenn der Abstrahlwinkel R₃ vom Kern 101 60° beträgt. Dann wird der Winkel R₄ des Lichtes, welches auf die Grenzfläche zwischen dem Glas und der Luft einfällt, zu 35,26°, was weniger ist als 38°. Ent­ sprechend ist der Einfluß der Fresnel-Reflexion an dieser Grenzfläche geringer. Aus den oben beschriebenen Gründen kann bei der Bildröhre der Bildkontrast merklich verbessert werden.

Nimmt man an, daß eine Fasernplatte 17 mit einer Dicke von beispielsweise 0,5 mm verwendet wird, daß der Abschnitt der Leuchtstoffschicht, von dem aus ein Lichtstrahl abgegeben wird, einen Durchmesser von 20 mm besitzt und daß eine Elektronenstrahl-Abschirmplatte, welche 10% der Fläche des oben erwähnten lichtab­ strahlenden Abschnitts der Leuchtstoffschicht einnimmt, in der Mitte der lichtabstrahlenden Schicht zu einem Zeitpunkt vorhanden und zu einem anderen Zeitpunkt nicht vorhanden ist. Wenn ein Bildkontrast mittels eines Vergleichs zwischen der Helligkeit beim Vor­ handensein und beim Nichtvorhandensein der Elektronen­ strahl-Abschirmplatte definiert wird, ergibt die Bildröhre mit den beanspruchten Merkmalen einen bemerkenswert erhöhten Bildkontrast von etwa 100:1 gegenüber einem näherungsweisen Verhältnis von 50:1, welches durch den Bildkontrast bei der herkömmlichen Bildröhre angegeben wird.

Fig. 7 zeigt eine abgewandelte Ausführungsform einer Bildröhre. Bei dieser Bildröhre ist eine lichtabsorbierende Schicht 20 aus Kohlenstoff oder einem Metall, wie Aluminium, Chrom, Nickel oder Chrom-Nickel auf der Seitenwand der Einsenkungen 19 und der Endoberfläche der die Einsenkungen 19 begrenzenden Vorsprünge aufgebracht, welche von dem Mantel 102 und der lichtabschirmenden Schicht 103 gebildet werden. Das vom Kern 101 abge­ strahlte und auf die Seitenwand der Einsenkungen 19 fallende Licht wird fast vollständig durch die licht­ absorbierende Schicht 20 absorbiert und erreicht das Ausgangsfenster 19 nicht, und entsprechend kann die Verbesserung des Bildkontrastes noch weiter verstärkt werden. Außerdem wird das Licht, welches nicht von der Endfläche des Kerns 101 abgestrahlt wird, sondern durch den Mantel 102 gelangt, ebenfalls durch die lichtabsorbierende Schicht 20 absorbiert. Auf diese Weise kann der Bildkontrast unabhängig von dem Vor­ handensein oder dem Nichtvorhandensein der Einsenkungen 19 noch verbessert werden. Die lichtabsorbierende Schicht 20 kann auf jeder der Seitenwände der Einsenkungen 19 und der Endfläche des jeweiligen Vorsprungs ausgebildet sein.

In der Darstellung von Fig. 7 ist die lichtabsorbierende Schicht 20 so ausgebildet, daß sie die Seitenwände der Einsenkungen und die Endoberfläche des jeweiligen Vorsprungs bedeckt. Mit anderen Worten, der Boden der Einsenkung wird nicht mit der lichtabsorbierenden Schicht 20 bedeckt. Die lichtabsorbierende Schicht 20 wird mittels Vakuumbedampfung mit Metall gewonnen. Im einzelnen wird eine Bildröhre bzw. eine Fasernplatte, welche mit Einsenkungen 19 versehen ist, in einem Vakuum-Bedampfungsgerät angeordnet, wobei Aluminiumkügelchen an der Stelle der Verdampfungs­ quelle vorgesehen werden. Die Bildröhre oder die Fasernplatte sollte relativ zur Verdampfungsquelle geneigt angeordnet sein. Der Neigungswinkel wird durch die Tiefe und den Durchmesser der Einsenkung 19 be­ stimmt. Um die lichtabsorbierende Schicht 20 so auszubilden, daß sie im wesentlichen die gesamte Seitenwand der jeweiligen Einsenkung 19 bedeckt, ist es notwendig, die Bildröhre oder die Fasernplatte unter Beibehaltung ihrer Neigung um ihre eigene Achse zu drehen.

Bei der Vakuumbedampfung bewegen sich die verdampften Aluminiumpartikel in einem vorbestimmten festen Winkel. So ist es möglich und wirkungsvoll, eine Anzahl von Bildröhren oder Fasernplatten in dem Gerät anzuordnen und sie um ihre eigene Achse bzw. in einer Umlaufbahn zu drehen und dabei die lichtabsorbierende Schicht auf einer Anzahl von Bildröhren bzw. Fasernplatten gleichzeitig auszubilden.

Es ist natürlich auch möglich, die lichtabsorbierende Schicht 20 ohne Drehung der Bildröhre bzw. der Fasernplatte herzustellen. Wenn die Bildröhre oder die Fasernplatte überhaupt nicht gedreht wird, wird eine lichtabsorbierende Schicht teilweise auf den Seitenwänden der Einsenkung gebildet. Selbst in diesem Fall ist es möglich, die Kontrastcharakteristik zu verbessern. In den Bedampfungsverfahren wird eine lichtabsorbierende Schicht 20 mit einer genügenden Konzentration nicht nur auf den Seitenwänden der jeweiligen Einsenkung, sondern auch auf den Oberflächen des Mantels 102 und der lichtabschirmenden Schicht 103 gebildet, weil diese Oberflächen ebenfalls der Bedampfungsquelle zugewandt sind. Es ist unnötig, eine lichtabsorbierende Schicht auf der der Leuchtstoff­ schicht zugewandten Oberfläche der Bildröhre bzw. der Fasernplatte oder auf der Oberfläche, auf der später eine Leuchtstoffschicht ausgebildet werden soll, aufzutragen. Somit ist es wünschenswert, ein Abschirmmaterial bei der Bedampfung zu verwenden, um zu verhindern, daß eine lichtabsorbierende Schicht auf der Oberfläche der Leuchtstoffschicht oder auf der die Leuchtstoffschicht bildenden Oberfläche nieder­ geschlagen wird.

Es ist möglich, Kohlenstoff, Nickel, Chrom, Nickel-Chrom usw., zusätzlich zu Aluminium zu verwenden, weil diese Materialien auch die Ausbildung einer dunkelbraunen lichtabsorbierenden Schicht gestatten, welche eine ausreichende Lichtabschirmcharakteristik bietet. Bei der Durchführung der Bedampfung wird das Gerät evakuiert, um ein Vakuum von 0,013332 PA oder weniger zur Verfügung zu stellen. Ein dünner Film für die lichtabsorbierende Schicht 20 sollte in einer Dicke von 100-2000 Å unter Messung mit einem Monitor hergestellt werden. Die resultierende lichtabsorbierende Schicht besitzt eine genügende Adhäsion gegenüber dem Substrat, selbst wenn die Bedampfung bei Raumtemperatur durchgeführt wird. Falls es jedoch erwünscht ist, die Adhäsion zu verbessern, ist es wirksam, die Bildröhre bzw. die Fasernplatte auf 100-300°C aufzuheizen. Es ist auch möglich, den gewünschten Kontrast und die gewünschte Helligkeit der Bildröhre mittels einer geeigneten Kombination der Bedampfungs­ bedingungen beim Verfahrensschritt zur Ausbildung der lichtabsorbierenden Schicht zu erhalten.

Die Ausbildung der lichtabsorbierenden Schicht 20 mittels Vakuumbedampfung ist deshalb von Vorteil, weil dabei die Arbeitsumgebung sauber ist, die Schicht 20 gleichmäßig gewonnen werden kann und die Produktivität hoch ist. Es sei auch noch erwähnt, daß die aufgebrachte lichtabsorbierende Schicht 20 nicht abfällt, wodurch es möglich ist, die Erzeugung von Staub innerhalb der Bildröhre zu vermeiden.

Die Leuchtstoffschicht 10 in der Bildröhre ist nicht nur auf die Ausbildung mit dem Niederschlag von Leuchtstoffteilchen beschränkt, sondern sie kann auch aus Leuchtstoff bestehen, welcher durch Bedampfung abgelagert wurde.

Bei der vorhergehenden Beschreibung wurde das Licht von dem Kern 101 beschrieben, welches einen großen Ausfallwinkel aufweist und so in dem Ausgangsfenster eine Fresnel-Reflexion hervorruft. Das Licht mit einem kleinen Ausfallwinkel wird durch das Vorhandensein der Einsenkungen 19 jedoch nicht beeinträchtigt.

Bei der Ausführungsform von Fig. 6 sind die Einsenkungen 19 auf der dem Ausgangsfenster 18 der Fasernplatte 17 gegenüberliegenden Seite vorgesehen. Wie in Fig. 8 gezeigt, können die Einsenkungen 21 auch auf der mit der Leuchtstoffschicht 10 versehenen Oberfläche ausgebildet sein. Auf diese Weise wird ein Zwischenraum zwischen der Leuchtstoffschicht 10 und dem Kern 101 geschaffen. Deshalb fällt das in den Kern 101 einfallende Licht stets durch diesen Raum ein. Entsprechend wird der Einfallwinkel des Lichts an der Grenzfläche zwischen dem Kern 101 und dem Mantel 102 nicht kleiner als der kritische Winkel, und damit werden alle Lichtstrahlen in dem Mantel 102 so geführt, daß sie nicht auf die optische Faser, sondern in dem Kern 101 übertragen werden. Folglich können ent­ sprechend der Bildröhre in Fig. 7 der Kontrast des Ausgangsbildes und die Helligkeit weiter ver­ bessert werden.

Claims (7)

1. Bildröhre, insbes. Röntgenbildverstärker, mit einer Fasernplatte (17) aus einer Anzahl gebündelter optischer Fasern, von denen jede einen zylindrischen Kern (101) und einen die Kernmantelfläche umhüllenden Mantel (102) sowie ggfs. eine den Mantel (102) umgebende lichtabsorbierende Schicht (103) aufweist, ferner mit einer auf einer Oberfläche der Fasernplatte (17) ausgebildeten Leucht­ stoffschicht (10) und mit auf der anderen Oberfläche der Fasernplatte (17) ausgebildeten Einsenkungen (19), dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Einsenkungen (19) die Stirnflächen der Kerne (101) gegenüber den Stirn­ flächen der Mäntel (102) und/oder der lichtabsorbierenden Schichten (103) bis zu einer Tiefe von zumindest 1 µm abgetragen sind.

2. Bildröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der zylindrischen Kerne (101) höchstens 15 µm beträgt.

3. Bildröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Seitenwänden der Einsenkungen (19) und/oder den Stirnflächen der Mäntel (102) und/oder licht­ absorbierenden Schichten (103) ein lichtabsorbierender Belag (20) aufgebracht ist.

4. Verfahren zum Herstellen einer Bildröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Anzahl optischer Fasern mit einem Kern (101) und einem den Kern umhüllenden Mantel (102) sowie ggfs. einer den Mantel umgebenden lichtabsorbierenden Schicht (103) zu einer Fasernplatte (17) gebündelt wird, auf einer Oberfläche der Fasernplatte (17) eine Leuchtstoffschicht (10) ausgebildet wird und die andere Oberfläche der Fasernplatte (17) mit Einsenkungen (19) versehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Einsenkungen (19) die andere Ober­ fläche der Fasernplatte (17) mit einer Säure geätzt wird, durch die das Material der Kerne (101) erheblich schneller abgetragen wird als dasjenige der Mäntel (102).

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ätzen Chlorwasserstoff- oder Salpetersäure verwendet wird.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leuchtstoffschicht (10) bereits vor der Säure­ behandlung aufgebracht und mit einer Maskenschicht geschützt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Seitenwänden der Einsenkungen (19) und/oder den Stirnflächen der Mäntel (102) und/oder der lichtabsorbierenden Schichten (103) durch Vakuumbedampfen mit Metall ein lichtabsorbierender Belag (20) gebildet wird.