DE3804516C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nahfokus-Bildverstärker, bestehend aus einem evakuierten Gefäß mit einer ersten, ein Eingangsfenster bildenden Scheibe, auf deren Innenseite eine Fotokathode vorgesehen ist, und mit einer zweiten, ein Ausgangsfenster bildenden Scheibe, auf deren Innenseite ein Leuchtschirm vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Scheibe klein gegenüber dem Durchmesser des Bildverstärkers ist, das Eingangs- und das Ausgangsfenster planparallel sind und zwischen der ersten und der zweiten Scheibe ein Abstandsring, dessen Innendurchmesser vom Bereich der ersten Scheibe in Richtung zur zweiten Scheibe größer wird, derart angeordnet ist, daß er am Innendurchmesser einen Abstand zur ersten Scheibe aufweist, der wesentlich kleiner als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Scheibe ist.

Nahfokus-Bildverstärker (im folgenden auch Bildverstärker genannt) der eingangs erwähnten Art sind beispielsweise aus DE 26 52 070 C2 und aus Feinwerktechnik und Meßtechnik, 1982, Heft 2, Seite 59 bis 61 bekannt und zeichnen sich durch einen einfachen Aufbau, durch Verzeichnungsfreiheit der Abbildung auf dem Leuchtschirm und bei genügend hoher Beschleunigungsspannung und geringem Abstand zwischen Fotokathode und Leuchtschirm durch eine gute und in der ganzen Nutzfläche gleiche Auflösung aus.

Die Forderung nach hoher Beschleunigungsspannung und geringem Abstand zwischen Fotokathode und Leuchtschirm bedeutet hohe Feldstärken innerhalb des Bildverstärkers, zu deren Beherrschung bereits verschiedene Maßnahmen bekannt geworden sind. So ist beispielsweise bei den bekannten Nahfokus-Bildverstärkern zwischen den die Fotokathode und den Leuchtschirm tragenden Scheiben einen ein Abstandsring vorzusehen, dessen Innendurchmesser sich von der Fotokathode in Richtung auf die den Leuchtschirm tragende Scheibe erweitert. Dadurch wird verhindert, daß an den Innenwänden des Bildverstärkers durch zufällige Ereignisse ausgelöste Elektronen an der Wand des Innenringes einen Lawineneffekt zur Folge haben. Dabei wird sichergestellt, daß alle Punkte der Innenfläche des Abstandsringes ein definiertes Potential einnehmen. Hierzu wird der Abstandsring entweder aus elektronisch leitendem Glas hergestellt oder mit einer elektrisch schwach leitenden Oberfläche versehen.

Bei einem aus DE 25 55 438 A1 bekannten Nahfokus-Bildverstärker ist der Abstandsring so geformt, daß er in unmittelbarer Nachbarschaft der die Fotokathode tragenden Scheibe einen ringförmigen Vorsprung aufweist, der das Potentialfeld derart verformt, daß es auf der inneren Oberfläche nicht zu lawinenartigen Entladungen kommt.

Trotz der Anwendung dieser bekannten Maßnahmen treten bei den bekannten Nahfokus-Bildverstärkern bei sehr hohen Beschleunigungsspannungen Blitze im Bildfeld auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine weitere Verbesserung der bekannten Nahfokus-Bildverstärker zu ermöglichen, insbesondere bei kleineren Nahfokus-Bildverstärkern eine möglichst hohe Beschleunigungsspannung zulassen zu können.

Ein erfindungsgemäßer Nahfokus-Bildverstärker ist dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Scheibe zugewandte Stirnfläche des Abstandsringes mit einer elektrisch leitenden Schicht versehen ist, die auf gleichem Potential wie die Fotokathode liegt.

Durch diese Maßnahme wird sichergestellt, daß das Potential an der inneren der Kathode zugewandten Kante des Abstandsringes gleich dem Potential der Kathode ist, wodurch wiederum eine stetige Abnahme des Potentials an der Innenfläche des Abstandsringes zwischen der Fotokathode und der den Leuchtschirm tragenden Scheibe erfolgt. Durch die auf gleichem Potential wie die Fotokathode liegende elektrische leitende Schicht wird ein Austreten von Elektronen aus der der ersten Scheibe zugewandten Stirnfläche des Abstandsringes verhindert.

Ein anderer erfindungsgemäßer Nahfokus-Bildverstärker ist dadurch gekennzeichnet, daß eine auf der Innenseite der ersten Scheibe die Fotokathode ringförmig umgebende elektrisch leitende Schicht mindestens am inneren Durchmesser des Abstandsringes mit dem Abstandsring elektrisch und mechanisch verbunden ist. Auch dieser erfindungsgemäße Nahfokus-Bildverstärker weist die bereits beschriebenen Vorteile auf,

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß der bei den bekannten Nahfokus-Bildverstärkern durch den Indiumring verursachte Abstand zwischen der die Fotokathode tragenden Scheibe und dem Abstandsring der Anwendung möglichst hoher Spannungen Grenzen setzt. Bei dem erfindungsgemäßen Nahfokus-Bildverstärker wird dagegen ermöglicht, daß die Spannung über einer möglichst großen Strecke der Innenfläche des Abstandsringes abfällt, daß der Spannungsabfall nämlich bereits in unmittelbarer Nähe der Fotokathodenebene einsetzt. Dieses hat ferner den Vorteil, daß das elektrische Feld zwischen der Fotokathode und dem Leuchtschirm weniger als bei den bekannten Nahfokus-Bildverstärkern in den Randbereichen durch eine Unstetigkeit der Feldstärke zwischen der Fotokathode bzw. ihrer Kontaktelektrode und dem fotokathodenseitigen Innenrand des Abstandsringes beeinflußt wird.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist besonders vorteilhaft, wenn im äußeren Bereich der der ersten Scheibe zugewandten Stirnseite des Abstandsringes zur Verbindung des Abstandsringes mit der ersten Scheibe ein Indiumring vorgesehen ist. Dieses wird insbesondere dadurch ermöglicht, daß der Abstand zwischen dem Abstandsring und der ersten Scheibe von außen nach innen - vorzugsweise etwa linear - abnimmt. Es ist jedoch auch möglich, einen umlaufenden Absatz vorzusehen, der gewährleistet, daß für den Indiumring Platz bleibt, obwohl der Abstand zur ersten Scheibe im inneren Bereich des Abstandsringes klein gehalten wird.

Eine weitere Möglichkeit, einen geringen Abstand zu gewährleisten, besteht darin, daß die der ersten Scheibe zugewandte Stirnfläche des Abstandsringes im wesentlichen planparallel zur Fotokathode verläuft, daß in der Stirnseite in einer umlaufenden Nut ein Indiumring vorgesehen ist, daß die erste Scheibe im Bereich ihres Umfangs mit einem Metallflansch verbunden ist, der eine axial über die Ebene der Fotokathode hinausstehende kreisförmige Kante aufweist, und daß die Kante des Metallflansches in den Indiumring eingepreßt bzw. eingetaucht ist.

Durch die in weiteren Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind weitere vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung möglich.

Bildverstärker, deren Eingangsempfindlichkeit in einem anderen Spektralbereich liegt als das Ausgangsbild, werden auch Bildwandler genannt. Der Einfachheit halber wird für beides der Begriff Bildverstärker gebraucht. Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind unabhängig von den jeweils zutreffenden Spektralbereichen anwendbar.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil eines zweiten Ausführungsbeispiels und

Fig. 4 einen Teil eines dritten Ausführungsbeispiels.

Gleiche Teile sind in den Figuren mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Der Bildverstärker nach Fig. 1 besteht aus einem evakuierten Gefäß mit einer ersten Scheibe 1, welche ein Eingangsfenster bildet und eine Fotokathode 2 trägt. Die erste Scheibe 1 kann je nach Verwendungszweck des Bildverstärkers aus einem an den gewünschten Spektralbereich angepaßten hochvakuumfesten, strahlungsdurchlässigen und fotokathodenverträglichen Material bestehen.

Eine zweite Scheibe 3 besteht aus einem Glaskörper 4 und einem daran angelöteten Metallflansch 5. Der Glaskörper 4 ist als Fiberglasscheibe ausgebildet und trägt den Leuchtschirm 6. Durch die Verwendung einer Fiberglasscheibe kann der Bildverstärker direkt an einen weiteren Bildverstärker, an eine Fernsehaufnahmeröhre oder an einen Halbleiterbildsensor (CCD) angekoppelt werden. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist zur Anpassung an die konstruktiven Gegebenheiten eines Halbleiterbildsensors die Fiberglasscheibe 4 im Bereich des Bildformats mit einem Vorsprung 7 versehen.

Die erste und die zweite Scheibe 1, 3 sind durch einen Abstandsring 8 miteinander verbunden, welcher ebenfalls aus Glas besteht. Die Verbindung zwischen dem Abstandsring 8 und dem Metallflansch 5 sowie zwischen dem Glaskörper 4 und dem Metallflansch 5 erfolgt mit einem an sich bekannten, für die Verbindung zwischen Glas und Metall geeigneten Lot 22. An der mit dem Metallflansch 5 vorgesehenen Stirnseite des Abstandsringes 8 ist immer eine umlaufende Ausnehmung 9 vorgesehen. Diese stellt ein Reservoir für überquellendes Glaslot dar, so daß es nicht in den Bereich hoher Feldstärke eindringt.

In ebenfalls an sich bekannter Weise erfolgt eine stabile und gasdichte Verbindung zwischen dem Abstandsring 8 und der Scheibe 1 mit Hilfe eines Indiumringes 10, der außen von einem Stahlring 11 umschlossen wird. Die Stirnfläche 12 des Abstandsringes 8 ist dabei derart geneigt, daß im äußeren Bereich genügend Platz für den Indiumring 10 verbleibt, und daß die Innenkante 13 der Stirnfläche 12 einen möglichst geringen Abstand zur Innenfläche der Scheibe 1 aufweist. Die Stirnfläche 12 des Abstandsringes 8 ist mit einer sich bis zur Innenkante 13 erstreckenden leitenden Schicht 14 versehen, während ein Kontaktring 15 die Fotokathode 2 mit dem Indiumring leitend verbindet. Somit ist gewährleistet, daß die Innenkante 13 ein der Fotokathode entsprechendes Potential einnimmt.

Bei der Herstellung des Bildverstärkers wird zunächst der untere Teil, bestehend aus der Scheibe 3 mit dem Leuchtschirm 6 und dem Abstandsring 8 mit der Kontaktschicht 14, mit dem Stahlring 11 sowie dem Indiumring 10, hergestellt. Die Scheibe 1 mit der Fotokathode 2 und der Kontaktschicht 15 wird so weit in den Indiumring 10 gepreßt, bis sie der Innenkante 13 mit der bis mindestens dorthin reichenden Kontaktschicht 14 möglichst nahe kommt oder bis sich die Kontaktschichten 14, 15 sogar berühren.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Abstandsring 18 mit einer abgestuften Stirnfläche 19, 20 versehen. Wie bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 verbindet eine elektrisch leitende Schicht 21 den Indiumring 10 mit der Innenkante 13 des Abstandsringes 18. Die Scheibe 1 mit der Fotokathode 2 und der Kontaktschicht 15 wird so weit in den Indiumring 10 gepreßt, bis sie der Kontaktschicht 21 möglichst nahe kommt oder bis sich die Kontaktschichten 15 und 21 sogar berühren.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist die gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen geänderte erste Scheibe 25 mit einem Metallflansch 26 versehen. Der Abstandsring 28 weist eine ebene Stirnfläche 27 auf, auf welche eine leitfähige Schicht 29 aufgebracht ist. Im äußeren Randbereich der Stirnfläche 27 befindet sich in einer umlaufenden U-förmigen Führungsschiene 30 ein Indiumring 31. Bei der Montage des Bildverstärkers nach Fig. 4 wird die Kante des Metallflansches 26 in den Indiumring 31 eingepreßt bzw. eingetaucht.

Claims (12)

1. Nahfokus-Bildverstärker, bestehend aus einem evakuierten Gefäß mit einer ersten, ein Eingangsfenster bildenden Scheibe, auf deren Innenseite eine Fotokathode vorgesehen ist, und mit einer zweiten, ein Ausgangsfenster bildenden Scheibe, auf deren Innenseite ein Leuchtschirm vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Scheibe klein gegebüber dem Durchmesser des Bildverstärkers ist, das Eingangs- und das Ausgangsfenster planparallel sind und zwischen der ersten und der zweiten Scheibe ein Abstandsring, dessen Innendurchmesser vom Bereich der ersten Scheibe in Richtung zur zweiten Scheibe größer wird, derart angeordnet ist, daß er am Innendurchmesser einen Abstand zur ersten Scheibe aufweist, der wesentlich kleiner als der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Scheibe ist, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Scheibe (1, 25) zugewandten Stirnfläche (12, 19, 20, 27) des Abstandsringes (8, 18, 28) mit einer elektrisch leitenden Schicht (14, 21, 29) versehen ist, die auf gleichem Potential wie die Fotokathode (2) liegt.

2. Nahfokus-Bildverstärker, bestehend aus einem evakuierten Gefäß mit einer ersten, ein Eingangsfenster bildenden Scheibe, auf deren Innenseite eine Fotokathode vorgesehen ist, und mit einer zweiten, ein Ausgangsfenster bildenden Scheibe, auf deren Innenseite ein Leuchtschirm vorgesehen ist, wobei der Abstand zwischen der ersten und der zweiten Scheibe klein gegenüber dem Durchmesser des Bildverstärkers ist, das Eingangs- und das Ausgangsfenster planparallel sind und zwischen der ersten und der zweiten Scheibe ein Abstandsring angeordnet ist, dessen Innendurchmesser vom Bereich der ersten Scheibe in Richtung zur zweiten Scheibe größer wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf der Innenseite der ersten Scheibe (1, 25) die Fotokathode (2) ringförmig umgebende elektrisch leitende Schicht (15) mindestens am inneren Durchmesser des Abstandsringes (8, 18, 28) mit dem Abstandsring (8, 18, 28) elektrisch und mechanisch verbunden ist.

3. Nahfokus-Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Abstandsring (8) und der ersten Scheibe (1) von außen nach innen abnimmt.

4. NahfokusBildverstärker nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß im äußeren Bereich der der ersten Scheibe (1) zugewandten Stirnseite (12) des Abstandsringes zur Verbindung des Abstandsringes (8) mit der ersten Scheibe (1) ein Indiumring (10) vorgesehen ist.

5. Nahfokus-Bildverstärker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der der ersten Scheibe zugewandten Stirnseite (19, 20) des Abstandsringes (18) im äußeren Bereich eine umlaufende Aussparung zur Aufnahme eines Indiumringes (10) vorgesehen ist.

6. Nahfokus-Bildverstärker nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Indiumring (10) ferner Teile von Mantelflächen der ersten Scheibe (1) und des Abstandsringes (8, 18) umschließt und außen von einem Stahlring (11) umgeben ist.

7. Nahfokus-Bildverstärker nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die der ersten Scheibe (25) zugewandte Stirnfläche (27) des Abstandsringes (28) im wesentlichen planparallel zur Fotokathode (2) verläuft, daß in der Stirnfläche (27) in einer umlaufenden Nut (30) ein Indiumring (31) vorgesehen ist, daß die erste Scheibe (25) im Bereich ihres Umfangs mit einem Metallflansch (26) verbunden ist, der eine axial über die Ebene der Fotokathode (2) hinausstehende kreisförmige Kante aufweist, und daß die Kante des Metallflansches (26) in den Indiumring (31) eingepreßt ist.

8. Nahfokus-Bildverstärker nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die umlaufende Nut (30) von einer Metallrinne gebildet ist.

9. Nahfokus-Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Scheibe (3) von einem das Ausgangsfenster bildenden Glaskörper (4) gebildet ist, der radial von einem weiteren Metallflansch (5) umgeben ist, der radial derart gekröpft ist, daß der Abstand zwischen dem weiteren Metallflansch (5) und der Ebene der Fotokathode (2) größer als der Abstand des Leuchtschirms (6) von der Fotokathode (2) ist.

10. Nahfokus-Bildverstärker nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß an der mit dem weiteren Metallflansch (5) verbundenen Stirnfläche des Abstandsringes (8, 18, 28) innen eine radial umlaufende Ausnehmung (9) vorgesehen ist.

11. Nahfokus-Bildverstärker nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsring (8, 18, 28) aus elektronisch leitendem Glas besteht.

12. Nahfokus-Bildverstärker nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstandsring (8, 18, 28) an der Innenseite eine elektrisch schwach leitende Oberfläche aufweist.