DEP0019307DA

DEP0019307DA - Electric discharge tube with a fluorescent screen

Info

Publication number: DEP0019307DA
Authority: DE
Inventors: Hendrik Anne Klasens
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Publication date: 1950-12-07

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Entladungsröhre, die mit einer Elektronenquelle und einem Leuchtschirm versehen ist.The present invention relates to an electric discharge tube provided with an electron source and a phosphor screen.

Für manche Zwecke ist es erwünscht, in einer elektrischen Entladungsröhre die Energie von sich bewegenden Elektronen in eine Lichterscheinung umzuwandeln. Einer der wichtigsten Vertreter auf diesem Gebiet ist die Braunsche Röhre, in der ein von einer Kathode emittierter Elektronenstrom zu einem sehr schmalen Bündel zusammengedrängt wird, das in einiger Entfernung von der Elektronenquelle auf einem Leuchtschirm auftrifft. Zwischen der Kathode und dem Leuchtschirm befindet sich eine Anzahl Elektronen, welche das Zusammendrängen des Bündels herbeiführen, und ferner eine oder mehrere Elektroden , durch welche die Stelle bestimmt wird, an der das Elektronenbündel schliesslich auf den Leuchtschirm auftrifft. Letztere Elektroden werden im allgemeinen Ablenkelektroden genannt und die Stelle des Elektronenbündels wird durch die Spannung dieser Elektroden bestimmt.For some purposes it is desirable to convert the energy of moving electrons into a light phenomenon in an electric discharge tube. One of the most important representatives in this field is the Braun tube, in which a stream of electrons emitted by a cathode is compressed into a very narrow bundle that strikes a fluorescent screen at some distance from the electron source. Between the cathode and the luminescent screen there is a number of electrons which cause the bundle to be compressed, and one or more electrodes which determine the point at which the electron beam finally hits the luminescent screen. The latter electrodes are generally called deflection electrodes and the location of the electron beam is determined by the voltage of these electrodes.

Auf diese Weise kann auf dem Leuchtschirm ein Bild des Verlaufs dieser Spannung entworfen werden. Eine Röhre dieser Art ist daher besonders geeignet zum Wahrnehmen der Form von Wechselspannungen. Es sind folglich eine sehr grosse Zahl von Ausführungsformen solcher Braun'schen Röhren für Oszillographiezwecke bekannt.In this way, an image of the course of this voltage can be drawn on the fluorescent screen. A tube of this type is therefore particularly suitable for perceiving the shape of alternating voltages. A very large number of embodiments of such Braun tubes for oscillographic purposes are consequently known.

Es wurde nun festgestellt, dass diese Röhren noch nicht völlig sämtlichen Anforderungen entsprechen. Ein grosser Nachteil besteht darin, dass die Lichtintensität des entworfenen Bildes noch verhältnismässig gering ist, sodass die Wahrnehmung noch Schwierigkeiten bietet, z.B. in hell beleuchteten Räumen. Auch eine Projektion des Bildes ist wegen der geringen Lichtintensität häufig nicht möglich. Zur Beseitigung dieses Nachteils wurde bereits vorgeschlagen, die Elektronen einer sog. Nachbeschleunigung d.h. dem Einfluss eines elektrischen Feldes in der Röhre zu unterwerfen, sodass die Elektronen mit einer grösseren Geschwindigkeit auf dem Schirm auftreffen und daher ein intensiveres Bild aufzeichnen. Die damit verbundenen Nachteile sind die gefährlich hohe Spannung und die erforderliche zusätzliche Apparatur.It has now been found that these tubes do not yet fully meet all requirements. A major disadvantage is that the light intensity of the designed image is still relatively low, so that perception still presents difficulties, e.g. in brightly lit rooms. A projection of the image is also often not possible because of the low light intensity. To eliminate this disadvantage, it has already been proposed to subject the electrons to so-called post-acceleration, i.e. to the influence of an electric field in the tube, so that the electrons hit the screen at a higher speed and therefore record a more intense image. The associated disadvantages are the dangerously high voltage and the additional equipment required.

Nach einem weiteren bereits bekannten Verfahren zur Verbesserung der Intensität wird ein Leuchtstoff verwendet, der aus mit Mangan aktiviertem Zink- oder Magnesium-germanat besteht, dem Stoffe zugesetzt sind, z.B. Molybdän, Wolfram, Thorium, Zink, Platin oder ihre Verbindungen, die bei einer Bestrahlung mit Elektronen,According to another already known method for improving the intensity, a phosphor is used which consists of zinc or magnesium germanate activated with manganese, to which substances have been added, for example molybdenum, tungsten, thorium, zinc, platinum or their compounds, which in a Irradiation with electrons,

Röntgenstrahlen aussenden, die ebenso wie die Elektronen, den eigentlichen Leuchtstoff zum Aufleuchten bringen.Emit X-rays which, like the electrons, make the actual phosphor light up.

Ferner ist eine Braun'sche Röhre bekannt mit einem Schirm, der aus zwei Leuchtschichten besteht. Die an der Kathodenseite angebrachte Schicht sendet Licht aus, das die von der Kathode abgekehrte Schicht zum Aufleuchten bringt.Furthermore, a Braun tube is known with a screen which consists of two luminous layers. The layer attached to the cathode side emits light that lights up the layer facing away from the cathode.

Ein weiterer Braun'schen Röhren für Oszillographie anhaftender Nachteil ist, dass man beim Aufzeichnen sehr schneller Wechselspannungen durch die Trägheit des Auges beschränkt ist, welche die Wahrnehmung sehr kurzzeitiger Bilder auf dem Schirm unmöglich macht. In einem solchen Falle kann die Photographie zu Hilfe genommen werden, da die photographische Platte Erscheinungen, die für die Wahrnehmung mit dem Auge zu schnell sind, festhalten kann. Nachher kann dann das photographierte Bild ruhig beobachtet und nötigenfalls ausgemessen werden. Dieses Verfahren ist aber zeitraubend, da das photographische Bild zunächst entwickelt werden muss, und ausserdem kostspielig wegen der Verwendung von photographischen Material. Um nun solche schnelle Erscheinungen ohne die Verwendung von photographischem Material wahrzunehmen, wurde bereits vorgeschlagen, für den Leuchtschirm einen Werkstoff zu verwenden, der nachleuchtet, d.h. der auch nach dem Aufhören der Bestrahlung mit Elektronen noch Licht von den von Elektronen getrof- fenen Stellen aussendet. Einige dieser Leuchtstoffe weisen die Eigenschaft auf, dass sie sowohl von Elektronen als auch durch Ultraviolettstrahlung insbesondere von langwelligem Ultraviolett zum Nachleuchten gebracht werden können; dabei ist dann bei gleicher Lichtausbeute während der Bestrahlung im letzteren Falle das Nachleuchten intensiver und von längerer Zeitdauer.Another disadvantage associated with Braun's tubes for oscillography is that when recording very fast alternating voltages one is limited by the inertia of the eye, which makes it impossible to perceive very brief images on the screen. In such a case, photography can be used as an aid, since the photographic plate can capture phenomena too fast for the eye to perceive. Afterwards, the photographed image can then be observed calmly and, if necessary, measured. However, this process is time consuming because the photographic image must first be developed, and it is also costly because of the use of photographic material. In order to perceive such rapid phenomena without the use of photographic material, it has already been proposed to use a material for the luminescent screen which luminescent, i.e. which still receives light from the electrons even after the irradiation with electrons has ceased. sent out to the locations. Some of these phosphors have the property that they can be made to afterglow both by electrons and by ultraviolet radiation, in particular long-wave ultraviolet; in the latter case, the afterglow is then more intense and of a longer duration with the same light yield during the irradiation.

Eine elektrische Entladungsröhre nach der Erfindung besitzt eine Elektronenquelle und einen Leuchtschirm, in dem sich Stoffe befinden, von denen wenigstens einer bei Bestrahlung mit Elektronen Ultraviolettstrahlen aussendet, und wenigstens einer, der bei Bestrahlung mit Ultraviolettstrahlen aufleuchtet.An electric discharge tube according to the invention has an electron source and a fluorescent screen in which there are substances at least one of which emits ultraviolet rays when irradiated with electrons and at least one which lights up when irradiated with ultraviolet rays.

In einer Röhre nach der Erfindung wird die Energie sich bewegender Elektronen zunächst in Ultraviolettstrahlen umgesetzt, die ihrerseits vom zweiten Leuchtstoff in vom Auge wahrnehmbaren Licht umgesetzt werden. Auf diese Weise ist eine grössere Intensität des Bildes erzielbar, ausserdem ergibt sich bei Verwendung eines nachtleuchtenden Werkstoffe, also des zweiten Leuchtstoffes, der Vorteil, dass das Nachleuchten intensiver und länger dauert, als bei Bestrahlung dieses Stoffes nur mit Elektronen.In a tube according to the invention, the energy of moving electrons is first converted into ultraviolet rays, which in turn are converted by the second luminescent material into light that can be perceived by the eye. In this way, a greater intensity of the image can be achieved; in addition, when using a noctilucent material, i.e. the second phosphor, there is the advantage that the afterglow lasts more intense and longer than when this substance is irradiated with electrons only.

Der Leuchtschirm wird vorzugsweise aus zwei Schichten bestehen und in eine Schicht werden ausschliesslich Stoffe aufgenommen, welche die Energie sich bewegender Elektronen in Ultraviolettstrahlung umsetzen, und in die andere Schicht ausschliesslich Stoffe, welche durch Ultraviolettstrahlen zum Aufleuchten gebracht werden. Diese Schichten werden dann derart angeordnet, dass die Schicht, welche die Energie der Elektronen in Ultraviolettstrahlen umsetzt, sich auf der der Kathode zugekehrten Seite des Leuchtschirms befindet. Es ist aber nicht ausgeschlossen, die beiden Stoffe miteinander zu vermischen und daher einen Schirm anzufertigen, der nur aus einer einzigen Schicht besteht, die gegebenenfalls mehrere Stoffe enthält.The luminescent screen will preferably consist of two layers and only substances that absorb the energy of moving electrons in ultraviolet radiation are absorbed in one layer convert, and in the other layer only substances that are made to glow by ultraviolet rays. These layers are then arranged in such a way that the layer which converts the energy of the electrons into ultraviolet rays is located on the side of the luminescent screen facing the cathode. However, it is not ruled out to mix the two substances with one another and therefore to make an umbrella that consists of only a single layer, which may contain several substances.

Es ist bereits bekannt, in Entladungsröhren, die eine Ultraviolettstrahlenquelle enthalten, zwei oder mehr als zwei Leuchtschichten anzubringen zwecks Erhaltung einer bestimmten Farbe des ausgestrahlten Lichtes. Dabei wird der von der Strahlung mit einer grösseren Wellenlänge erregte Stoff an der von der Entladung abgekehrten Seite angebracht.It is already known to apply two or more than two luminous layers in discharge tubes containing an ultraviolet radiation source in order to maintain a certain color of the emitted light. The substance excited by the radiation with a larger wavelength is attached to the side facing away from the discharge.

Es ist ferner bekannt, in einer Entladungsröhre, die Ultraviolettstrahlen aussendet, einen Stoff zu verwenden, der die Ultraviolettstrahlen in Licht umsetzt, das durch die Glaswand der Röhre hindurch auf einen zweiten Leuchtstoff auftrifft, der dieses Licht wieder in Licht einer verschiedenen Wellenlänge umsetzt.It is also known to use a substance in a discharge tube which emits ultraviolet rays which converts the ultraviolet rays into light which strikes through the glass wall of the tube on a second phosphor which converts this light again into light of a different wavelength.

Bei keinem der obenerwähnten bekannten Leuchtschirmen wird die Energie sich bewegender Elektronen zunächst in Ultraviolettstrahlung umgesetzt, die ihrerseits wieder in Licht umgesetzt wird.In none of the known fluorescent screens mentioned above, the energy of moving electrons is first converted into ultraviolet radiation, which in turn is converted back into light.

In einem Leuchtschirm, der in einer Röhre nach der Erfindung verwendbar ist, kann als Stoff, der unter der Einwirkung von Elektronen Ultraviolettstrahlen aussendet, z.B. Calciumoxyd aktiviert mit Mangan, Eisen, Kupfer, Zink, Silber oder Wismut, oder mit Cerium aktiviertes Calciumphosphat oder mit Titan aktiviertes Zinksilikat verwendet werden. Als Stoff, der durch Ultraviolettstrahlen zum Aussenden von sichtbaren Strahlen gebracht wird, ist z.B. mit Kupfer aktiviertes Zinksulphid, Zinkcadmiumsulphid mit Mangan oder Zinksulphid mit Mangan verwendbar. Es ist klar, dass auch mehrere Stoffe zusammen in einem Leuchtschirm verwendet werden können.In a fluorescent screen that is in a tube after of the invention can be used as a substance which emits ultraviolet rays under the action of electrons, e.g., calcium oxide activated with manganese, iron, copper, zinc, silver or bismuth, or cerium activated calcium phosphate or titanium activated zinc silicate. As a substance which is made to emit visible rays by ultraviolet rays, for example, zinc sulphide activated with copper, zinc cadmium sulphide with manganese or zinc sulphide with manganese can be used. It is clear that several substances can also be used together in one fluorescent screen.

Claims

An electric discharge tube having an electron source and a phosphor screen, characterized in that the screen contains phosphors, among which is at least one which is caused to emit ultraviolet rays by electrons and at least one which is illuminated when incident ultraviolet rays.

2. Electrical discharge tube according to claim 1, characterized in that the luminescent screen consists of two layers, of which the layer attached to the side of the electron source contains the substance which is caused by electrons to emit ultraviolet rays, while the layer facing away from the electron source contains the substance which is made to glow under the action of ultraviolet rays.

3. Electrical discharge tube according to claims 1 or 2, characterized in that the substance made to light up by the ultraviolet rays is a substance with a longer afterglow time.

4. Electrical discharge tube according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the substance which emits ultraviolet rays under the action of electrons consists of calcium oxide activated with manganese, iron, copper, zinc, silver or bismuth.

5. Electric discharge tube according to the claims

1, 2 or 3, characterized in that the substance which emits ultraviolet rays under the action of electrons consists of calcium phosphate activated with cerium.

6. Electrical discharge tube according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the substance which emits ultraviolet rays under the action of electrons consists of zinc silicate activated with titanium.

7. Electrical discharge tube according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the substance which is made to light up by ultraviolet radiation consists of zinc sulphide activated with copper.

8. Electrical discharge tube according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the substance which is made to light up by ultraviolet radiation consists of zinc-cadmium sulphide activated with manganese.

9. Electrical discharge tube according to claims 1, 2 or 3, characterized in that the substance which is made to light up by ultraviolet radiation consists of zinc sulphide activated with manganese.