DE966028C - Fotoleitende Elektrode - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 4. JULI 1957

I 7322 Villa/'sia¹

Fotoleitende Elektrode

Die Erfindung befaßt sich mrt fotoelektrisch leitfähigen (fotoleitenden) Elektroden und insbesondere solchen für Fernsehkameraröhren.

Es wurde in den letzten Jahren auf dem Gebiet der fotoleitenden Kameraröhren viel Arbeit geleistet, deren Resultate jedoch nicht befriedigend ausfielen. Die hauptsächlichsten Schwierigkeiten bei diesen Röhren lagen bei den hierbei verwendeten fotoleitenden Materialien. Obgleich verschiedene fotoleitende Materialien bekannt sind und weitgehend angewendet wurden, sind die an eine fotoleitende Kameraröhre gestellten speziellen Anforderungen von keinen der bekannten Materialien zufriedenstellend erfüllt worden. Einige haben zu niedrigen Widerstand, einige — beispielsweise Selen — sprechen zu träge an, andere werden gesperrt, nachdem sie höhen Lichtintensitäten ausgesetzt waren (d. h., sie sprechen überhaupt nicht an), und ein wesentlicher Teil der Zeit vergeht, ehe sie wieder auf die Veränderungen des Lichtes ansprechen. Andere fotoleitende Materialien sprechen nur auf begrenzte InAensitätsintervalle an undändern ihre Leitfähigkeit nur über einen relativ engen Bereich der Lichtintensitäten. Es sind auch Materialien bekannt, deren Leitfähigkeit sich rasch zwischen Schwarz und Weiß ändert und bei denen es daher

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schwierig ist, die dazwischenliegenden grauen Töne elektrisch anzuzeigen. Bei anderen Materialien hängt die Empfindlichkeit von der Wellenlänge des Lichtes ab.

Weitere Schwierigkeiten sind aufgetreten beim Betrieb von fotoleitenden Kameraröhren und während deren Herstellung. Beispielsweise haben sich einige fotoleitende Materialien bei höheren Temperaturen als so unstabil erwiesen, daß es erforderlich wurde, während des Betriebes der Röhren Kühlflüssigkeiten zu benutzen. Andere fotoleitende Materialien waren während der Herstellung schwierig zu behandeln, beispielsweise dadurch, daß das Material nicht der Luft ausgesetzt werden konnte, ohne daß unerwünschte Oxydation auftrat. Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine fotoleitende Elektrode, die im wesentlichen aus Germanium-Monosulfid besteht. Ein Vorteil der Erfindung ist eine fotoleitende Elektrode, vorzugsweise zum Gebrauch in Kameraröhren, die die verschiedenen erwünschten Eigenschaften in solchen Röhren in sich vereinigt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die fotoleitende Elektrode aus einer Schicht aus leitendem Material mit mindestens einem einseitigen Überzug oder einer Schicht aus fotoleitendem Material, im wesentlichen von Germanium-Monosulfid, besteht.

Die Erfindung sieht weiterhin vor, daß die leitende Schicht lichtdurchlässig ist, so daß das Licht durch die leitende Schicht auf das fotoleitende Material projiziert werden kann.

Ein auf die fotoleitende Schicht projiziertes Lichtbild ändert die Leitfähigkeit des Germanium-Monosulfids entsprechend den Lichtintensitätsänderungen an den entsprechenden Punkten. Die Punkte werden abgetastet, um die Änderungen der Leitfähigkeit festzustellen.

An Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnungen sei im folgenden die Erfindung näher erläutert.

Fig. ι gibt eine schematische Ansicht eines

Teiles einer Fernsehkameraröhre oder ähnlicher Anordnungen wieder und gibt Aufschluß über das Herstellungsverfahren der fotoleitenden Schicht auf der Elektrode;

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Fersehkameraröhre mit fotoleitender Elektrode gemäß der Erfindung.

So Für fotoleitende Elektroden gemäß der Erfindung wird im wesentlichen Germanium-Monosulfid als fotoleitendes Material verwendet. Germanium-Monosulfid bekannter Zusammensetzung kann aus den Elementen Germanium und Schwefel durch Erhitzen der beiden im Vakuum auf eine Temperatur von 1000⁰ im wesentlichen über den Schmelzpunkt des Germaniums erhalten werden. Die Gewichte von Schwefel und Germanium sind ihren Atomgewichten proportional, obgleich 60. ein leichter Überschuß von Schwefel, beispielsweise von ι °/o, ohne Schädigung verwendet werden könnte. Das resultierende Germanium-Monosulfid ist nach dem Abkühlen eine geschmolzene kristalline Masse, welche zu einem feinen Pulver zerkleinert werden kann, ohne die fotoleitenden Eigenschaften der später hergestellten Elektrode zu beeinflussen. Das Germanium-Monosulfid kann auch auf andere Art hergestellt werden. Das Pulver kann gewisse Verunreinigungen enthalten, beispielsweise einen geringen Überschuß von Schwefel oder Germanium, Spuren von Germaniumoxyden und geringe Spuren von Germanium-Disulfid. Die Anwesenheit dieser winzigen Mengen dieser Verunreinigungen beeinflußt die Resultate einer fotoleitenden Elektrode, die mit einem solchen Material hergestellt wurde; nicht. Wesentlich hingegen ist, daß das verwendete Material Germanium-Monosulfid ist und die Verunreinigungen vorzugsweise weniger als 1 °/o betragen. Die Erfindung sieht vor, das fotoleitende Material, beispielsweise Germanium-Monosulfid, in der Form eines Überzuges oder einer Schicht auf einer Unterlage anzubringen, die elektrisch leitfähig ist und gute Lichtdurchlässigkeit besitzt, so daß das Licht durch die Unterlage auf das fotoleitende Material gelangen kann.

Für das Anbringen des Überzuges auf der Unterlage sind verschiedene Methoden bekannt. Eine einfache Methode soll im Zusammenhang mit der Fig. ι beschrieben werden. In Fig. 1 ist mit 1 eine Kamerafernsehröhre bezeichnet. An dem einen Ende der Hülle 2 der Röhre ist eine lichtdurchlässige Unterlage 3 angeordnet, auf welcher, dem Strahlerzeugersystem zugewandt, eine durchsichtige elektrisch leitfähige Schicht 4 aufgebracht ist. Auf dieser leitfähigen Schicht 4 befindet sich das fotoleitende Material 12. Die Unterlage 3 kann mit der Hülle 2 durch ein Paar Ringe 5 aus mit dem Glas der Hülle gut verschmelzbarem Material verschmolzen werden. Einer dieser Ringe wird mit dem einen Ende der Hülle 2 verschmolzen und der andere Ring mit dem Rand der Unterlage 3. Die beiden Ringe werden dann ihrerseits zusammengeschweißt. Verfahren zur Herstellung solcher lichtdurchlässigen und elektrisch leitenden Schichten sind bekannt. Die Unterlage besteht beispielsweise aus Glas mit einem elektrisch leitfähigen Überzug. Die fotoleitende Schicht wird so auf der Unterlage angebracht, daß sie mit dem elektrisch leitfähigen Überzug in Berührung ist.

Das fotoleitende Pulver 6 ist in einer kleinen no Röhre 7 untergebracht, welche bei der öffnung 8 mit der Hülle 2, in welcher die Unterlage 3 untergebracht ist, verschmolzen ist. Die Hülle 2 wird durch eine in der Fig. 1 nicht gezeigte öffnung evakuiert. Die Röhre 7 wird dann mittels einer Heizspule 9 erhitzt, um das fotoleitende Pulver 6 zu verdampfen, welches dann durch die öffnung 8 in die Hülle 2 gelangt. Damit der Dampf sich nur auf der Unterlage 3 und nicht auf andere Teile der Hülle 2 niederschlägt, kann die Hülle 2 mittels einer anderen Heizspule 10 geheizt werden, während die Unterlage 3 durch einen Luftstrom, der gegen ihre äußere Oberfläche durch einen Tunnel 11 gerichtet wird, gekühlt wird. Auf diese Weise wird auf der Unterlage 3 ein Überzug 12, vorzugsweise von der Dicke von 0,1 bis 1 Mikron, gebildet. Die

Dicke der Schicht kann dadurch kontrolliert werden, daß man Licht hindurchschickt und dieses auf der anderen Seite beobachtet. Bei der Sublimation des Pulvers wird normalerweise eine Temperatur in der Größenordnung von 400 bis 500° C verwendet. Nachdem der Überzug auf der Unterlage aufgebracht ist, wird die Röhre mit dem überflüssigen Material bei der öffnung 8 abgeschmolzen. Es wird angenommen, daß der Überzug im wesentliehen amorph ist, obgleich auch einige Kristalle beliebig in die Schicht eingestreut sein können.

Weitere Einzelheiten bekannter Röhren mit fotoleitenden Schichten, in welchen fotoleitende Elektroden gemäß der Erfindung verwendet werden können, seien im Zusammenhang mit Fig. 2 aufgezeichnet, in welcher die gleichen Bezugsziffern für die entsprechenden oder ähnlichen Teile Verwendung finden. Die Röhre 1 hat eine fotoleitende Elektrode von der Art, wie sie im Zusammenhang mit Fig. ι beschrieben wurde. Die fotoleitende Schicht 12 ist an einem Ende der Röhre angeordnet. Am anderen Ende der Röhre ist ein Strahlerzeugungssystem 13, dessen Strahl 14'gegen die fotoleitende Schicht 12 gerichtet ist, vorgesehen. Der Strahl ist mittels der Fokussierungsspule 15 magnetisch fokussiert und magnetisch mittels der Ablenkspule 16 abgelenkt, so daß er den fotoleitenden Überzug 12 abtastet. Die Abtastung kann in rechtwinkeligen Koordinaten erfolgen, das ist die übliche vertikale und horizontale Abtastung. Beim Betrieb der Röhre wird ein abzubildendes Objekt, beispielsweise 16a, durch die Unterlage 3 der elektrisch leitfähigen Elektrode 4 auf die fotoleitende Schicht mittels geeigneter optischer Mittel (nicht gezeigt) geworfen. Das Lichtbild ändert die fotoelektrische Leitfähigkeit der Schicht 12 an den verschiedenen Stellen entsprechend der Intensität des Lichtbildes an den entsprechenden Stellen. Der Elektronenstrahl, der dann die fotoleitende Schicht abtastet, erzeugt dann einen Strom, welcher durch die verschiedenen Punkte der fotoleitenden Schicht zu der elektrisch leitfähigen Oberfläche der Unterlage 3 fließt und in Übereinstimmung mit der Leitfähigkeit der fotoleitenden Schicht an diesen Punkten variiert. Weitere in der Fig. 2 dargestellte Einzelheiten sind das Pumpröhrchen 17 zur Evakuierung der Röhre 1 und die leitenden Durchführungen 18 zum Strahlerzeugungssystem. Die elektrische Verbindung mit der elektrisch leitfähigen Elektrode 4 kann durch die Ringe 5 erreicht werden. Ein leitender Wandbelag 19 wird für gewöhnlich ebenfalls verwendet. Es wurden im wesentlichen nur Versuche mit Germanium-Monosulfid als fotoleitendes Material unternommen. Es wurde gefunden, daß das fotoleitende Material einen hohen spezifischen Widerstand von ungefähr io¹² Ohm X cm hat. Es kann der Luft ohne Schaden ausgesetzt werden, und auf Grund dieser Widerstandsfähigkeit gegenüber Luft läßt es sich leicht behandeln und anwenden. Es ist außerdem temperaturbeständig, d. h., seine fotoleitenden Eigenschaften werden durch die bei den gewöhnlichen Fernsehkameragrößen auftretenden Temperaturen nicht beeinflußt, so daß also keine Kühlung erforderlich ist. Versuche mit Fernsehkameraröhren, die mit einer fotoleitenden Schicht aus Germanium-Monosulfid gemäß der Erfindung ausgerüstet waren, haben folgende Vorteile ergeben: Es hat sich gezeigt, daß solche Röhren zur Aufnahme bewegter Bilder verwendet werden können auf Grund der kurzen Ansprechzeit, welche in der Größenordnung von V30 Sekunde liegt. Diese Röhren erzeugen in Übereinstimmung mit den Änderungen der Lichtintensität einen großen Ausgangsbereich, so daß es leicht möglich ist, eine große Anzahl von Schattierungen zwischen Schwarz und Weiß zu erreichen. Dies ist ein für solche Röhren sehr wünschenswertes Merkmal. Die Röhren sperren nicht bei intensivem Licht, d. h., sie sprechen auf die nachfolgenden Lichtänderungen an, und die Frage der Erhölungszeit fällt dadurch weg. Weiterhin sprechen die Röhren gut auf Lichtintensitätsänderungen des ganzen sichtbaren Spektrums und sogar etwas darüber hinaus an.

Es ist klar, daß sowohl die Herstellung des fotoleitenden Materials als auch die Herstellung der fotoleitenden Schicht auf verschiedene andere Art erfolgen kann. Es ist weiterhin selbstverständlich, daß die durchsichtige, elektrisch leitende Unterlage, auf welcher das fotoleitende Material aufgebracht wird, auf andere Art hergestellt sein kann oder andere durchsichtige, elektrisch leitende Unterlagen verwendet werden können oder an Stelle dieser durchsichtigen, elektrisch leitenden Unterlage eine elektrisch leitende Unterlage mit geringer Lichtdurchläßigkeit verwendet werden kann und daß '95 das Bild direkt auf die fotoleitende Schicht fällt, ohne durch die Unterlage zu gehen, beispielsweise durch geeignete Linsensysteme. Weiterhin ist es selbstverständlich, daß eine fotoleitende Elektrode gemäß der Erfindung auch in anderen Röhrentypen, beispielsweise mit verschiedener Abtasttechnik, Verwendung finden kann.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Fotoleitende Elektrode für eine Röhre, in. welcher ein Lichtbild in ein entsprechendes elektrisches Signal umgewandelt wird und die aus einer leitenden Unterlage und einem darauf in elektrischem Kontakt angeordneten Überzug besteht, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug im wesentlichen aus Germanium-Monosulfid besteht.

2. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet', daß die leitende Schicht lichtdurchlässig ist.

3. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug eine Dicke in der Größenordnung von 0,1 bis 1 Mikron hat.

4. Elektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug einen spezifisehen Widerstand in der Größenordnung von Ohm X cm hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 609 547/183 6.56 (7W 571/28 6.57)