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Publication number: DEI0007322MA
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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 6. Juni 1953 Bekanntgemacht am 28. Juni 1956Registration date: June 6, 1953. Advertised on June 28, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung befaßt sich mit fotoelektrisch leitfähigen (fotoleitenden) Elektroden und insbesondere solchen für Fernsehkameraröhren.The invention is concerned with photoelectrically conductive (photoconductive) electrodes, and in particular those for television camera tubes.

Es wurde in den Letzten Jahren auf dem Gebiet 5, 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 Iiitensitätsintervalle an und ändern 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 daherMuch work has been done in the past few years in the area of 5 photoconductive camera tubes, the results of which were not, however, satisfactory. The main difficulties these tubes included the photoconductive materials used here. Although different Photoconductive materials are known and have been widely used are the There are no special requirements placed on a photoconductive camera tube by any of the known Materials have been met satisfactorily. Some have too low resistance, some - for example Selenium - respond too sluggishly, others are blocked after being exposed to high light intensities were (i.e., they do not respond at all), and a substantial amount of time passes before they respond again to the changes in the light. Talk to other photoconductive materials only to limited intensity intervals and change their conductivity only over a relatively narrow range of light intensities. There are also materials known whose conductivity changes rapidly between black and white and in which it is therefore

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schwierig ist, die dazwischenliegenden grauen Töne elektrisch anzuzeigen. Bei anderen Materialien hängt die Empfindlichkeit von der Wellenlänge des Lichtes ab.it is difficult to indicate the intermediate gray tones electrically. With other materials the sensitivity depends on the wavelength of the light.

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.Other difficulties have arisen in the operation of photoconductive camera tubes and during their manufacture. For example, some photoconductive materials have proven to be higher Temperatures proved so unstable that it became necessary to operate the tubes To use coolants. Other photoconductive materials were available during manufacture difficult to handle, for example by not exposing the material to air could without undesired oxidation occurring.

Der Gegenstand der vorliegenden Erfindung istThe object of the present invention is

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.a photoconductive electrode consisting essentially of germanium monosulfide. An advantage of the Invention is a photoconductive electrode, preferably for use in camera tubes, the various desired properties are combined in such tubes.

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. .Another feature of the invention is that the photoconductive electrode consists of a Layer of conductive material with at least one one-sided coating or one layer photoconductive material, essentially germanium monosulfide. .

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.The invention further provides that the conductive layer is transparent so that the light can be projected through the conductive layer onto the photoconductive material.

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.A light image projected onto the photoconductive layer changes the conductivity of the germanium monosulfide according to the light intensity changes at the corresponding points. The points are scanned to reflect the changes in the Determine conductivity.

An Hand der Ausführungsbeispiele der Zeichnungen sei im folgenden die Erfindung näher erläutert. The invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments in the drawings.

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. Ι is a schematic view of part of a television camera tube or the like Arrangements again and provides information about the manufacturing process of the photoconductive layer on the electrode;

Fig. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Fersehkameraröhre mit fotoleitender Elektrode gemäß der Erfindung.FIG. 2 shows a schematic view of a television camera tube with a photoconductive electrode according to FIG the invention.

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 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 Germandum-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 ι °/o betragen.For photoconductive electrodes according to the invention, germanium monosulfide is essentially used as the photoconductive material. Germanium monosulphide of known composition can be obtained from the elements germanium and sulfur by heating the two in vacuo to a temperature of 1000 ^° , essentially above the melting point of germanium. The weights of sulfur and germanium are proportional to their atomic weights, although a slight excess of sulfur, say ½%, could be used without damage. After cooling, the resulting germanium monosulfide is a molten crystalline mass which can be comminuted to a fine powder without affecting the photoconductive properties of the electrode produced later. The germandum monosulfide can also be made in other ways. The powder may contain certain impurities, for example a small excess of sulfur or germanium, traces of germanium oxides and small traces of germanium disulfide. The presence of these minute amounts of these impurities does not affect the results of a photoconductive electrode made with such a material. What is essential, however, is that the material used is germanium monosulfide and that the impurities are preferably less than ι%.

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. ,The invention provides the photoconductive material, for example germanium monosulfide, in the In the form of a coating or a layer to be applied to a substrate that is electrically conductive and has good light transmission so that the light passes through the substrate onto the photoconductive material can get. ,

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.Various methods are known for applying the coating to the base. A simple one Method is to be described in connection with FIG. In Fig. 1, 1 is a Camera television tube called. At one end of the casing 2 of the tube there is a transparent one Base 3 arranged on which, facing the beam generator system, a transparent electrically conductive layer 4 is applied. On this conductive layer 4 is the photoconductive Material 12. The pad 3 can with the shell 2 by a pair of rings 5 from with the Glass of the envelope. Well fusible material are fused. One of these rings will come with one end of the shell 2 fused and the other ring with the edge of the base 3. The both rings are then welded together in turn. Process for making such translucent and electrically conductive layers are known. The document consists for example made of glass with an electrically conductive coating. The photoconductive layer is so on the base attached so that it is in contact with the electrically conductive coating.

'Das fotoleitende Pulver 6 ist in einer kleinen 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. DieThe photoconductive powder 6 is housed in a small tube 7, which is located at the opening 8 is fused to the shell 2 in which the base 3 is housed. The shell 2 is evacuated through an opening not shown in FIG. The tube 7 is then by means of a Heating coil 9 is heated in order to evaporate the photoconductive powder 6, which then passes through the opening 8 enters the shell 2. So that the steam is only on the pad 3 and not on other parts of the Sheath 2 precipitates, the sheath 2 can be heated by means of another heating coil 10, while the pad 3 by a stream of air that flows against its outer surface through a tunnel 11 is directed, is cooled. In this way, a coating 12, preferably 0.1 to 1 micron thick. the

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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 van 400 bis 500° C ver- - wendet. 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.Thickness of the layer can be controlled by sending light through and then up the other side observed. When subliming the powder, there is usually a temperature in the order of 400 to 500 ° C. After the coating, on the backing is applied, the tube is melted with the superfluous material at the opening 8. It the coating is believed to be essentially amorphous, albeit with some crystals can be scattered arbitrarily into the layer.

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 Verwen-. dung 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 leitfähigeh Elektrode 4 auf die fotoleitende Schicht mittels geeigneter optischer Mittel (nicht gezeigt) geworfen.Further details of known tubes with photoconductive layers in which photoconductive electrodes can be used according to the invention, are recorded in connection with Fig. 2, in which the same reference numbers are used for corresponding or similar parts. find application. The tube 1 has a photoconductive electrode of the type described in connection with Fig. Ι was described. The photoconductive layer 12 is arranged at one end of the tube. At the other end of the tube is a beam generating system 13, the beam 14 of which is directed against the photoconductive Layer 12 is directed, provided. The beam is magnetically focused by means of the focusing coil 15 and magnetically deflected by means of the deflection coil 16 so that the photoconductive coating 12 scans. The scanning can be done in right-angled coordinates, this is the usual vertical one and horizontal scanning. When the tube is in operation, an object to be imaged, for example 16a, through the substrate 3 of the electrically conductive electrode 4 onto the photoconductive layer by means of suitable optical means (not shown) thrown.

35- 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 Erholungszeit fällt dadurch weg. Weiterhin sprechen die Röhren gut auf Lichtintensitätsänderungen des ganzen sichtbaren Spektrums und sogar etwas darüber hinaus an.35- The light image changes the photoelectric conductivity of the layer 12 at the various points according to the intensity of the light image at the corresponding points. The electron beam, which then scans the photoconductive layer, then generates a current which flows through the various points of the photoconductive layer to the electrically conductive surface of the base 3 and varies in accordance with the conductivity of the photoconductive layer at these points. Further details shown in FIG. 2 are the pump tube 17 for evacuating the tube 1 and the conductive feedthroughs 18 to the beam generation system. The electrical connection to the electrically conductive electrode 4 can be achieved through the rings 5. A conductive wall covering 19 is usually also used. Essentially only attempts have been made with germanium monosulfide as the photoconductive material. The photoconductive material was found to have a high resistivity of about 10 ¹² ohms X cm. It can be exposed to air without damage, and because of its resistance to air, it is easy to handle and use. It is also temperature-resistant, ie its photoconductive properties are not affected by the temperatures encountered in normal television camera sizes, so that no cooling is required. Tests with television camera tubes equipped with a photoconductive layer of germanium monosulphide according to the invention have shown the following advantages: It has been shown that such tubes can be used for recording moving images due to the short response time, which is of the order of magnitude of V30 seconds. These tubes produce a large output area in accordance with the changes in light intensity, so that it is easily possible to achieve a large number of shades between black and white. This is a very desirable feature for such tubes. The tubes do not block in intense light, ie they respond to the subsequent light changes, and the question of recovery time is thus eliminated. Furthermore, the tubes respond well to changes in light intensity across the entire visible spectrum and even slightly beyond.

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 Liehtdurchläßigkeit verwendet werden kann und daß 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 Abtastteehnik, Verwendung finden kann.It is clear that both the manufacture of the photoconductive material and the manufacture of the photoconductive layer can be done in various other ways. It is still a matter of course that the transparent, electrically conductive base on which the photoconductive material is applied can be manufactured in another way or other transparent, electrically conductive substrates can be used or instead of this transparent, electrically conductive pad a electrically conductive base with low light permeability can be used and that the image falls directly on the photoconductive layer, without going through the surface, for example through suitable lens systems. Furthermore it is it goes without saying that a photoconductive electrode according to the invention can also be used in other types of tubes, for example with different scanning technology, can be used.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Photoconductive electrode for a tube, in which a photo is converted into a corresponding electrical signal and which of a conductive base and a coating arranged thereon in electrical contact consists, characterized in that the coating consists essentially of germanium monosulfide consists.

2. Electrode according to claim 1, characterized in that that the ■ conductive layer is transparent.

3. Electrode according to claim 1, characterized in that that the coating has a thickness on the order of 0.1 to 1 micron.

4. Electrode according to claim 1, characterized in that the coating has a specific resistance in the order of magnitude of ι o ¹² ohms X cm.

1 sheet of drawings