DE68913975T2

DE68913975T2 - Verfahren zum betreiben einer mit einer mehrkanalplatte versehenen bildverstärkerröhre und bildverstärkerröhrenvorrichtung mit einer solchen mehrkanalplatte.

Info

Publication number: DE68913975T2
Application number: DE68913975T
Authority: DE
Inventors: Lieuwe Boskma
Original assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Current assignee: Optische Industrie de Oude Delft NV
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1989-06-28
Publication date: 1994-09-29
Anticipated expiration: 2009-06-29
Also published as: NL8801671A; JP2748984B2; EP0423180B1; JPH03505650A; US5164582A; DE68913975D1; WO1990000307A1; EP0423180A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer mit einer Mehrkanalplatte versehenen Bildverstärkerröhre, welche Bildverstärkerröhre ein Kathodenfenster aufweist, das die zu verstärkende Strahlung überträgt, mit einer innerhalb der Röhre eingepaßten Kathode, welche in der Lage ist, Elektronen zu emittieren, wenn sie der durch das Kathodenfenster übertragenen Strahlung ausgesetzt ist, mit einer der Kathode gegenüber eingepaßten Anode, die in der Lage ist, ein Leuchtbild zu erzeugen, wenn sie auftreffenden Elektronen ausgesetzt ist, mit einem solchen zwischen der Kathode und der Anode gebildeten elektrischen Feld, daß von der Kathode emittierte Elektronen zur Anode hinwandern, und mit einer zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Mehrkanalplatte, welche eine Sekundärstrahlung emittiert, wenn sie auftreffenden Elektronen ausgesetzt ist.
Die Erfindung betrifft überdies ein mit einer Mehrkanalplatte versehenes Bildverstärkerröhrengerät.
Eine mit einer Mehrkanalplatte versehene Bildverstärkerröhre ist ebenso wie deren Anwendung allgemein bekannt. Die Mehrkanalplatte wird oft mit der Abkürzung MCP (Multi-Channel Plate) bezeichnet.
Ein schon seit sehr langer Zeit bekanntes Problem, welches im Falle der Bildverstärkerröhre auftritt, besteht darin, daß beim Betreiben der Röhren Ionen erzeugt werden, zum Beispiel als Folge von Kollisionen von Elektronen und Gasmolekülen, welche noch in der Röhre vorhanden sind und/oder von in der Röhre noch vorkommenden Materialien abgesondert werden. Ionen können manchmal auch durch das Zusammenprallen von Elektronen und festem Material in einer Bildverstärkerröhre erzeugt werden.
Solche Ionen sind positiv geladen und bewegen sich deshalb unter dem Einfluß des zwischen Kathode und Anode vorhandenen elektrischen Feldes auf die Kathode zu. Das Auftreffen solcher Ionen auf die Kathode wirkt sich ungünstig auf die Funktionsfähigkeit der Kathode aus. Man geht tatsächlich davon aus, daß die Kathode dadurch beschädigt wird.
In einer mit einer Mehrkanalplatte versehenen Bildverstärkerröhre werden die unerwunschten Ionen im wesentlichen in der Mehrkanalplatte erzeugt. Um zu verhindern, daß die betreffenden Ionen die Kathode erreichen, ist nach einem bekannten Verfahren die Mehrkanalplatte mit einer hauchdünnen Membran aus geeignetem Material auf der der Kathode zugewandten Seite versehen. Die Membrandicke ist derart vorgesehen, daß diejenigen Elektronen, die von der Kathode abgegeben werden, durch die Membran hindurchdringen können, die Ionen jedoch, von der Membran aufgehalten werden. In der Praxis beträgt die Membrandicke ungefähr einige Zehntel Ängström.
Es ist recht kompliziert eine Mehrkanalplatte mit einer ionenabweisenden Membran zu beschichten und bringt folglich hohe Anschaffungskosten mit sich. Darüberhinaus ist eine solche Membran sehr empfindlich und hat eine negative Auswirkung auf das Verhältnis zwischen Signal und Ton der Bildverstärkerröhre.
Das Ziel der Erfindung besteht darin, ein Verfahren vorzusehen, bei welchem der Einsatz einer ionenabweisenden Membran überflüssig ist und ebenso ein Bildverstärkerröhrengerät bereitzustellen, in dem eine Mehrkanalplatte ohne eine ionenabweisende Membran zum Einsatz kommt, wobei keine Gefahr besteht, daß die Kathoden verseucht werden.
Um dieses Ziel zu erreichen, ist gemäß der Erfindung ein Verfahren der beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode und der Mehrkanalplatte ein hochfreguentes elektrisches Wechselfeld erzeugt wird.
Ein Bildverstärkerröhrengerät mit wenigstens einer Bildverstärkerröhre, das mit einer Mehrkanalplatte versehen ist, die sich zwischen einer Kathode und einer Anode befindet, sowie auch ein Hochspannungsversorgungsgerät für die Bereitstellung der für den Betrieb der Bildverstärkerröhre benötigten Versorgungsspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungsversorgungsgerät eine Hochfreguenz-Wechselspannungsguelle aufweist, welche zwischen einem ein Referenzpotential aufweisenden Punkt und der Kathode angeschlossen ist.
Unter Bezugnahme auf die Zeichnung wird im folgenden die Erfindung in ihren Einzelheiten beschrieben.
Die einzige Zeichnung zeigt den Querschnitt eines Bildverstärkerröhrengerätes bestehend aus einem Gehäuse 1 und einem Hochspannungsversorgungsgerät 2. Das Gehäuse 1 ist mit einem Kathodenfenster 3 versehen, welches, in diesem Beispiel, auf der Innenseite eine Kathode 4 unterstützt, welche Elektronen abgibt, wenn sie während ihrer Inbetriebnahme einer Bestrahlung ausgesetzt ist.
Das Gehäuse weist überdies ein Anodenfenster 6 auf, welches auf der Innenseite eine Anode 7 unterstützt, welche beim Aufprallen von Elektronen ein Leuchtbild erzeugt, welches durch ein Anodenfenster beobachtet werden kann. Das Anodenfenster kann zum Beispiel aus einer optischen Faserplatte bestehen.
Zwischen der Kathode und der Anode ist zudem eine Mehrkanalplatte 8 angebracht, welche in der bekannten Art und Weise als ein Elektronenmultiplikator fungiert.
Das Hochspannungsversorgungsgerät 2 liefert die Versorgungsspannungen VK, VA, VMI und VMO, welche für ein zufriedenstellendes Betreiben der Bildverstärkerröhre benötigt wird. Das Anodenpotential kann sich in der Größenordnung von einigen Zehntel Kilovolt bezüglich des Kathodenpotentials VK bewegen. Ein Potentialunterschied VMO - VMI besteht über die gesamte Mehrkanalplatte 8 hinweg zwischen der der Kathode zugewandten Inputseite 9, und der der Anode zugewandten Outputseite 10, wobei VMO merklich geringer ist als VA, während VMI größer ist als VK. In der Praxis kann VK zum Beispiel -200V bis -900V bezüglich von VMI sein.
Nach dem gängigen Verfahren, ist an der Inputseite 9 der Mehrkanalplatte eine dünne Membran angebracht, welche vorhandene oder im Raum 11 zwischen Anode und Mehrkanalplatte erzeugte positive Ionen 12 aufhalten kann, welche unter dem Einfluß des zwischen Anode und Kathode existierenden elektrischen Feldes in Richtung Kathode wandern. Die ionenabweisende Membran ist jedoch dünn genug, um die kleineren durch die Kathode entstandenen Elektronen durchzulassen.
Nach der Erfindung kann auf eine solche ionenabweisende Membran verzichtet werden, denn die Ionen 12 werden elektrisch daran gehindert, die Kathode zu erreichen.
Zu diesem Zwecke wird das Kathodenpotential bei einer hohen Frequenz verändert, so daß die Richtung des Feldes im Raum 14 zwischen der Kathode und der Inputseite der Mehrkanalplatte periodisch wechselt.
Zu diesem Zwecke besteht das Hochspannungsversorgungsgerät aus einer Hochspannungs-Wechselspannungsguelle 15, welche das Kathodenpotential VK hinsichtlich eines geeigneten Referenzpotentials Vref ändert. Das Referenzpotential kann im günstigen Falle mit dem Tnputpotential VMI der Mehrkanalplatte, wie unten dargestellt, übereinstimmen. In der Praxis kann das Kathodenpotential zwischen ungefähr -200V und ungefähr 1kV in bezug auf VMI variieren.
Bei geeigneter Frequenzwahl von Quelle 15 können keine positiven Ionen, welche den Raum 14 erreichen, auf die Kathode auftreffen. Solche Ionen fallen entweder zurück auf die Mehrkanalplatte, oder verbinden sich wieder mit den Elektronen im Raum 14.
Da die von der Kathode abgegebenen Elektronen eine merklich kleinere Masse haben als die Ionen und folglich auch viel schneller beschleunigt werden, erreichen sie tatsächlich die Mehrkanalplatte trotz des periodisch wechselnden Feldes im Raum 14. Die Periode kann sich in der Größenordnung von Nanosekunden bewegen.
Nach dem oben Beschriebenen muß betont werden, daß Fachleuten verschiedene Änderungen notwendig erscheinen können. So kann die Erfindung auch Anwendung finden bei Bildverstärkerröhrengeräten, welche zum Beispiel mit einer Matrix von photosensitiven Dioden auf der Anodenseite versehen sind oder bei Bildverstärkerröhrengeräten, welche aus einer Reihe von Bildverstärkerröhrengeräten bestehen, die in Form einer Kaskade miteinander verbunden sind. Darüberhinaus kann das Kathodenpotential sinusförmig verändert werden, jedoch auch, zum Beispiel, auf eine pulsierende Weise. Solche Änderungen sind im Rahmen der Ansprüche beschrieben.

Claims

1. Verfahren zum Betreiben einer mit einer Mehrkanalplatte versehenen Bildverstärkerröhre, welche Bildverstärkerröhre ein Kathodenfenster aufweist, das die zu verstärkende Strahlung überträgt, mit einer innerhalb der Röhre eingepaßten Kathode, welche in der Lage ist, Elektronen zu emittieren, wenn sie der durch das Kathodenfenster übertragenen Strahlung ausgesetzt ist, mit einer der Kathode gegenüber eingepaßten Anode, die in der Lage ist, ein Leuchtbild zu erzeugen, wenn sie auftreffenden Elektronen ausgesetzt ist, mit einem solchen zwischen der Kathode und der Anode gebildeten elektrischen Feld, daß von der Kathode emittierte Elektronen zur Anode hin wandern, und mit einer zwischen der Kathode und der Anode angeordneten Mehrkanalplatte, welche eine Sekundärstrahlung emittiert, wenn sie auftreffenden Elektronen ausgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein hochfreguentes elektrisches Wechselfeld erzeugt wird in dem Zwischenraum zwischen der Kathode und der Mehrkanalplatte.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Referenzpotential an die zur Kathode weisenden Seite der Mehrkanalplatte angelegt wird und daß an die Kathode ein in bezug auf das Referenzpotential periodische wechselndes Potential angelegt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kathodenpotential in bezug auf das Referenzpotential zwischen einem negativen Wert in der Größenordnung von einem oder wenigen hundert Volt und einem positiven Wert in der Größenordnung von einem oder wenigen Kilovolt verändert wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Periode des sich periodisch verändernden Potentials in der Größenordnung von Nanosekunden liegt.

5. Bildverstärkerröhrengerät mit wenigstens einer Bildverstärkerröhre, die mit einer Mehrkanalplatte versehen ist, die sich zwischen einer Kathode und einer Anode befindet, sowie auch ein Hochspannungsversorgungsgerät für die Bereitstellung der für den Betrieb der Bildverstärkerröhre benötigten Versorgungsspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß das Hochspannungsversorgungsgerät eine Hochfrequenz-Wechselspannungsquelle aufweist, welche zwischen einem ein Referenzpotential aufweisenden Punkt und der Kathode angeschlossen ist.

6. Bildverstärkerröhrengerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Referenzpotential das an der zur Kathode weisenden Seite der Mehrkanalplatte anliegende Potential vorgesehen ist.