NL7902838A - Opneembuis. - Google Patents

Description

<*·

N

N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken te Eindhoven 10-.4.79 1 PHN 9416

OPNEEMBUIS

De uitvinding heeft betrekking op een opneembuis met een electronenbron en een door een van deze bron uitgaande electronenstraal aan een zijde af te tasten trefplaat, welke trefplaat is voorzien van een seleenhoudende laag, die 5 de elementen telluur en arseen bevat en waarin de concentratie van althans één van deze elementen in de dikterichting van de seleenhoudende laag verandert.

Een opneembuis van de in de aanhef genoemde soort is bekend uit het Britse octrooischrift 1135460.

10 Een probleem met glasachtige seleenlagen is dat ze betrekkelijk weinig gevoelig zijn voor langgolvige straling. Daarom worden vaak toevoegingen, zoals telluur, toegepast die deze gevoeligheid verbeteren.

Daarnaast is het voor een goede werking van de in 15 de aanhef genoemde opneembuis onder meer van belang dat een goede blokkering bestaat tegen injektie van elektronen vanuit de elektronenstraal in de seleenhoudende laag ten einde de donkerstroom, de traagheid en het inbranden laag te houden. Bovendien dient de stabiliteit van de opneembuis vol-20 doende te zijn en moet de opneembuis eenvoudig te maken zijn.

De donkerstroom en de traagheid kunnen echter aanzienlijk zijn indien hoge telluurconcentraties worden toegepast hetgeen bijvoorbeeld het geval kan zijn wanneer de tel-luurconcentratie gezien vanaf een signaalelektrode geleidelijk over de gehele dikte van de seleenhoudende laag afneemt.

790 2 8 38 10.4.79 2 ΡΗΝ 9416 ψ

Bovendien is de glasstabiliteit van de seleen-houdende laag als gevolg van de lage concentratie aan arseen als glasstabiliserende toevoeging, zoals in het genoemde Britse octrooischrift is beschreven, gering.

5 Met de uitvinding wordt onder meer beoogd een opneembuis met verbeterde eigenschappen, zoals goede blokkering tegen elektroneninjektie uit de elektronenstraal te verschaffen.

De uitvinding berust onder meer op het inzicht 10 dat een goede blokkering tegen elektroneninjektie wordt verkregen met behoud van andere goede eigenschappen indien de telluur- en of arseenconcentratie slechts over een deel van de dikte van de seleenhoudende laag aan de af te tasten zijde toeneemt.

15 Een opneembuis van de in de aanhef vermelde soort wordt volgens de uitvinding derhalve daardoor gekenmerkt, dat de concentratie van tenminste een van de elementen telluur en arseen in een aan de af te tasten zijde gelegen eerste laag deel van de seleenhoudende laag in de dikterichting 20 naar de af te tasten zijde toeneemt tot een waarde van de som van de concentraties van telluur en arseen van maximaal 30 atoomprocenten aan de af te tasten zijde eh dat de arseenconcentratie overal in de seleenhoudende laag groter is dan 1,5 atoomprocenten en dat in een tweede aan het eerste 25 laagdeel grenzend laagdeel van de seleenhoudende laag de concentratie van tenminste een van de elementen arseen en telluur een minimum vertoont ten opzichte van een derde aan het tweede laagdeel grenzend laagdeel.

Het blijkt dat bij een verhoogde concentratie van 30 arseen en/of telluur volgens de uitvinding over slechts een deel van de dikte van de seleenhoudende laag aan de af te tasten zijde, de blokkering tegen elektroneninjektie uit de elektronenstraal zeer bevredigend is, terwijl het oplossend vermogen steeds voldoende is.

35 De stabiliteit van de opneembuis volgens de uit vinding is belangrijk beter dan die van opneembuizen met een op zichzelf bekende blokkeerlaag tegen elektroneninjektie van bijvoorbeeld arseentriselenide. Ook wordt een goede 7902Ö38 tu- 10.4.79 3 PHN 9416 ψ.

glasstabilisatie van de seleenhoudende laag tengevolge van de toevoeging van meer dan 1,5 atoomprocenten arseen en een geringe traagheid verkregen.

Een verder voordeel van de eerste deellaag met 5 de beschreven samenstelling ten opzichte van een bekende blokkeerlaag van antimoontrisulfide is, dat de signaal-elektrodespanning van de buis lager kan zijn en dat de laag eenvoudiger te maken is.

De beschreven voordelen treden vooral duidelijk 10 aan het licht indien de som van de concentraties van arseen en telluur in het eerste laagdeel aan de af te tasten zijde groter is dan 8,5 atoomprocenten.

Ter verkrijging van een goede thermische stabiliteit en een goede blokkering is de eerste deellaag bij.voor-15 keur dikker dan 0,1^um.

Een hoge signaalelektrodespanning wordt vooral tegengegaan indien de eerste deellaag dunner is dan 1^um.

Ter vermijding van inbrandverschijnselen 'is de concentratie van telluur in het tweede laagdeel van de se-20 leenhoudende laag kleiner dan 4 atoomprocenten of is het telluur aldaar geheel afwezig.

Bij voorkeur vertoont de concentratie van tenminste een van de elementen arseen en telluur in het derde laagdeel van de seleenhoudende laag een maximum ten opzichte 25 van een vierde aan het derde laagdeel grenzend laagdeel.

Doorgaans grenst het vierde laagdeel aan de sig-naalelektrode en wordt hierdoor de roodgevoeligheid van de seleenhoudende laag verbeterd bij een goede temperatuursta-biliteit en een goede blokkerende werking tegen gateninjek-30 tie.

De uitvinding zal nu worden toegelicht aan de hand van enige voorbeelden en van bijgaande tekening.

In de tekening stelt figuur 1 schematisch een doorsnede van een opneembuis volgens de uitvinding voor en 35 toont • figuur 2 schematisch een doorsnede van een deel van een trefplaat van een opneembuis volgens de uitvinding.

De opneembuis ΐ volgens figuur 1 heeft een elek- 790 28 38 jr 10.4.79 4 PHN 9416 tronenbron 2 en een door een van deze bron uitgaande elek-tronenstraal 20 aan een zijde af te tasten trefplaat 9 (zie 'ook fig. 2). De trefplaat 9 is voorzien van een seleenhou-dende glasachtige laag 21, die de elementen telluur en ar-S seen bevat en waarin de concentratie van althans een van deze elementen in de dikterichting van de seleenhoudende laag 21 verandert.

Volgens de uitvinding neemt de concentratie van tenminste een van de elementen telluur en arseen in een aan 10 de af te tasten zijde gelegen eerste laagdeel 25 van de seleenhoudende laag 21 in de dikterichting naar de af te tasten zijde toe tot een waarde van de som van de concentraties van telluur en arseen van maximaal 30 atoomprocenten aan de af te tasten zijde. De arseenconcentratie is overal in de 15 seleenhoudende laag groter dan 1,5 atoomprocenten en in een tweede aan het eerste laagdeel 25 grenzend laagdeel 26 van de seleenhoudende laag vertoont de concentratie van tenminste een van de elementen arseen en telluur een minimum ten opzichte van een derde aan het tweede laagdeel grenzend 20 laagdeel 27 ·

De opneembuis bevat op gebruikelijke wijze elektroden 5 voor het versnellen van elektronen en voor het fo-cusseren van de elektronenstraal. Voorts zijn gebruikelijke middelen aanwezig om de elektronenstraal af te buigen, zo-25 dat de trefplaat 9 kan worden afgetast.

Deze middelen bestaan bijvoorbeeld uit een spoe-lenstelsel 7· De elektrode dient ondermeer om de buiswand van de elektronenstraal af te schermen. Een op te; nemen beeld wordt met behulp van de lens 8 op de trefplaat 9 ge-30 projekteerd, waarbij het venster 3 voor straling doorlatend is.

Verder is op gebruikelijke wijze een kollektor-rooster 4 aanwezig. Met behulp van dit rooster, dat bijvoorbeeld ook een ringvormige elektrode kan zijn, kunnen bij-35 voorbeeld van de trefplaat 9 komende gereflecteerde en se-kundaire elektronen worden afgevoerd.

Tijdens bedrijf wordt een sighaalelektrode 22 positief ten opfcichte van de elektronenbron 2 voorgespannen.

790 2 8 38 «- 10.4.79 5 PHN 9416 *

In figuur 2 moet de elektronenbron met het punt C worden verbonden. Bij het aftasten van de elektronenstraal 20 van de trefplaat wordt deze tot praktisch de kathodepotentiaal opgeladen.

5 De trefplaat wordt vervolgens geheel of gedeel telijk ontladen afhankelijk van de intensiteit van de straling 24 die de seleenhoudende laag 21 treft. In een volgende aftastperiode wordt weer lading toegevoerd tot de trefplaat weer de kathodepotentiaal heeft aangenomen. Deze op-10 laadstroom is een maat voor de intensiteit van de straling 24. Uitgangssignalen worden aan de klemmen A en B over de weerstand R afgenomen.

Bij voorkeur is de som van de concentraties van arseen en tellluur in het eerste laagdeel 25 groter dan 15 8,5 atoomprocenten en ligt de dikte van het laagdeel 25 tuseen 0,1 en 1^um.

Voorts is de telluurconcentratie in het tweede laagdeel 26 van de seleenhoudende laag 21 bij voorkeur kleiner dan 4 atoomprocenten of is telluur aldaar geheel 20 afwezig.

De roodgevoeligheid van de opneembuis wordt verbeterd indien de concentratie van tenminste een van de elementen arseen en telluur in het derde laagdeel 27 van de seleenhoudende laag 21 een maximum vertoont ten opzichte 25 van een vierde aan het derde laagdeel grenzend laagdeel 28.

Het vierde laagdeel 28 van de seleenhoudende laag 21 kan worden toegepast ter vermindering van gateninjektie vanuit de signaalelektrode 22.

Bij de volgende voorbeelden werden op een trans-30 parant glasvenster 3 op gebruikelijke wijze een transparante signaalelektrode 22 bestaande uit tinoxide, indiumoxide of met tin gedoopt indiumoxide etc. en vervolgens de seleenhoudende glasachtige laag 21 aangebracht.

Van laatstgenoemde laag werd achtereenvolgens in 35 een hoogvacuuminrichting het vierde laagdeel 28, het derde laagdeel 27, het tweede laagdeel 26 en het eerste laagdeel 25 aangebracht.

790 2 8 38.

«τ' % 10.4.79 - 6 ΡΗΝ 9416

VOORBEELD I

De samenstelling en de dikten van de laagdelen zijn in tabel I weergegeven.

TABEL I; samenstelling in atoom$ no. laagdeel dikte in /Tim _____/ Se As__Te 4 (28) 0.2 94 6 0 3 (27) 0.2 of 0.6 82.5 9 8.5 2 (26) 2.8 96 4 0 1 (25) 0.4 96-83 4-8.5 Ο-8.5

De trefplaten werden op televisieopneembuizen ^ gemonteerd.

Bij geschikt gekozen signaalelektrodespanningen werd een goede spektrale verdeling van de gevoeligheid voor zichtbaar licht gevonden.

De trefplaten met een derde laagdeel 27 met een t 20 dikte van 0,6yum hadden een hogere gevoeligheid voor lang-golvig licht dan die met een dikte van 0,2^um. Voor beide dikten werd een lage donkerstroom en een gering nabeeld gevonden en werd met bijverlichting van lage intensiteit een uitstekende responsiesnelheid geregistreerd.

25 Een nabehandeling in vacuum op 80°C gedurende .4 uur had op de genoemde eigenschappen slechts een geringe invloed.

VOORBEELD II

De samenstellingen en de dikten van de laagdelen 30 zijn in tabel II weergegeven.

TABEL II; samenstelling in atoom$ no . laagdeel dikte in^um —-—--~— —- 35 4 (28) 0.15 96.5 3.5 0 3 (27) 0.25 83-5 4 12.5 2 (26) 3.4 97.5 2,5 0 1 (25) 0 Of 0.2 97,5-80 2,5-5 0-15 790 28 38 10.4.79 7 PHN 94l6 >

Na montage van de verkregen trefplaten op tele-visieopneembuizen bleek dat de trefplaten zonder eerste laagdeel 25 een hoge donkerstroom en een lage responsie-snelheid hadden; ook het Inbranden was ontoelaatbaar hoog.

5 Bij hoge signaalelektrodespanningen was de quantumopbrengst hoger dan 100$.

Daarentegen hadden de trefplaten met een eerste laagdeel 25 met een dikte van 0,2^um bij geschikt gekozen signaalelektrodespanningen een goede spektrale verdeling 10 van de gevoeligheid voor zichtbaar licht. Ook waren nabeeld en donkerstroom gering en was bij een geringe bijverlichting op de trefplaat de responsiesnelheid uitstekend.

VOORBEELD III

De samenstellingen en de dikten van de laagdelen 15 zijn in tabel III weergegeven.

TABEL III; samenstelling in atoom $ no. laagdeel dikte in^um ge Te 20 4 (28) 0.2 '89.5 10.5 0 3 (27) 1.0 87.5 4 8.5 2 (26) 2.8 89-5 10.5 0 1 (25) 0.1 of 0.2 of 0.5 89,5-81 10,5-9 0-10 25

De aldus verkregen trefplaten werden op televisie-opneembuizen gemonteerd.

Er werd een goede spektrale verdeling van de gevoeligheid voor zichtbaar licht gemeten, de donkerstroom 30 was gering en de responsiesnelheid uitstekend.

Bij gebruik van een dikker eerste laagdeel 25 bleek een wat hogere signaalelektrodespanning nodig te zijn om dezelfde gevoeligheid te bereiken als bij een dunner eerste laagdeel 25· 35 De responsiesnelheid was bij dikkere eerste laag delen echter nog beter dan bij dunnere en zelfs bij hoge lichtniveaux trad geen zichtbaar nabeeld op.

Het eerste laagdeel 25 met dikte 0,1^um blokkeerde 79Q2838 10.4.79 8 PHN 9416 wat minder dan eerste laagdelen met dikten 0,2 en 0,5^11111, doch nog steeds voldoende.

VOORBEELD IV

De samenstellingen en de dikten van de laagdelen 5 zijn in tahel IV weergegeven.

TABEL IV: samenstelling in atoom % no. laagdeel dikte in^um ge ^ 10 4 (28) 0.2 93.5 6 0.5 3 (27) 0.5 81 7 12 2 (26) 2 95.5 4.5 0 1 (25) 0.3 95,5-77.5 4,5-9 0-13.5 15

De met behulp van deze trefplaten verkregen tele-visieopneembuizen vertoonden bij relatief* lage signaalelek-trodespanningen een goede spektrale verdeling van de gevoeligheid voor zichtbaar licht. Zowel de gevoeligheid voor 20 langgolvig licht als de responsiesnelheid bij geringe bij-verlichting was uitstekend. Er was geen zichtbaar nabeeld en de donkerstroom was gering.

VOORBEELD V

De samenstellingen en de dikten van de laagdelen 25 zijn in tabel V weergegeven.

TABEL V; samenstelling in atoom $ no. laagdeel dikte in mm ~" ~ / Se As Te

30 4 (28) 0.1 93 7 O

3 (27) 0.2 78.5 8 13.5 2 (26) 3.4 90.5-84 9.5-16 o 1 (25) 0.2 84-74 16-11 0-15 35 Hierbij pam in het tweede laagdeel 26 het arseen- gehalte kontinu en geleidelijk toe van 9,5 aan de zijde grenzend aan hét derde laagdeel 27 tot 16 atoomprocenten aan de zijde grenzend aan het eerste laagdeel 25 en nam 7902838

X

10.4.79 9 PHN 9416 het seleengehalte overeenkomstig af.

3STa montage van de trefplaten op televisieopneem-buizen werd een goede spektrale verdeling van de gevoeligheid voor zichtbaar licht, nauwelijks waarneembaar nabeeld 5 en een uitstekende responsiesnelheid bij geringe bijver-lichting op de trefplaat gevonden.

VOORBEELD VI

De samenstellingen en de dikten van de deellagen zijn in tabel VI weergegeven.

10 TABEL VI; • samenstelling in atoom $ no. laagdeel dikte inƒurn ~ ~ 15 4 (28) 0.1 93-88 2.5-3 4.5-9 n A / x 0.2 88 3 9 J B v n 0.1 88-97 3-2-5 9-0.5 2 (26) 3.8 97 2.5 0.5 Η A , * 0.1 97-83 2.5-4 0.5-13 B 0.4 83 4 13 20 -----

Hierbij nam in het vierde laagdeel 28 het seleengehalte continu af van 93 atoomprocenten aan de zijde van de signaalelektrode 22 tot 88 atoomprocenten aan de zijde grenzend aan de sublaag A van het derde laagdeel 27· 25 Het arseengehalte nam tegelijkertijd toe’ van 2,5 tot 3 en het telluurgehalte van 4,5 tot 9 atoomprocenten.

In sublaag B van het derde laagdeel nam het seleengehalte toe van 88 tot 97 atoomprocenten, terwijl het arseengehalte afnam van 3 tot 2,5 en het telluurgehalte van 9 tot 0,5 30 atoomprocenten.

In sublaag A van het eerste laagdeel 25 variëer-den de concentraties weer van het tweede laagdeel 26 naar sublaag B van het eerste laagdeel zoals in de tabel is aangegeven.

35 De van de beschreven trefplaten voorziene tele- visieopneembuizen vertoonden bij geschikt gekozen signaal-elektrodespanningen een goede spektrale verdeling van de gevoeligheid voor zichtbaar licht, een lage donkerstroom 790 2 8 38 4 10Λ.79 10 PHN 9416

A

en een uitstekende responsiesnelheid bij een geringe bij-verlichting op de trefplaat.

VOORBEELD YII

De samenstellingen en de dikten van de laagdelen 5 zijn in tabel VII weergegeven.

TABEL VII: samenstelling in atoom % no. laagdeel dikte in^um “ ^ Te"”” 10 4 (28) 0.1 97.5-87.5 2.5 0-10 ~ A {ι>γηλ 0.35 87.5 2.5 10 J B K n 0.1 87.5-97.5 2.5 10-0 2 (26) 3 97.5-97 2.5-3 0 - A { Λ 0.1 97-80.5 3-4.5 0-15 B 0.35 80.5 4.5 15 15 ----

Van de met behulp van de beschreven trefplaten vervaardigde televisieopneembuizen werd een goede spektra-le verdeling van de gevoeligheid bij geschikt gekozen sig-naalelektrodespanningen gemeten. Vooral bij iets hogere 20 signaalelektrodespanningen was zelfs bij hoge signaalstro-men geen inbranden waar te nemen. Bij geringe bijverlichting op de trefplaat werd een uitstekende responsiesnelheid waargenomen.

De uitvinding is niet beperkt tot de gegeven voor-25 beelden. Binnen het gegeven raam kan de samenstelling van de seleenhoudende laag op velerlei wijze worden gevarieerd.

Bijvoorbeeld kan in het eerste laagdeel ook alleen de arseenconcentratie toenemen. Ook kan bijvoorbeeld tussen de signaalelektrode en de seleenhoudende laag een 30 laag uit bijvoorbeeld ceriumoxide, molybdeenoxide of cad-miumselenide worden aangebracht.

Ook kan een extra laag op het eerste laagdeel worden aangebracht maar dat- is niet noodzakelijk.

Bepaalde sporenverontreinigingen in de seleen-35 houdende laag, zoals zwavel, jodium, bismuth, etc. bleken in concentraties tot een tiental ppm niet storend te werken.

790 2 8 38

Claims (7)

1. Opneembuis met een elektronenbron en een door een van deze bron uitgaande elektronenstraal aan een zijde af te tasten trefplaat, welke trefplaat is voorzien van een seleenhoudende glasachtige laag, die de elementen tel-5 luur en arseen bevat en waarin de concentratie van althans een van deze elementen in de dikterichting van de seleenhoudende laag verandert, met het kenmerk, dat de concentratie van tenminste een van de elementen telluur en arseen in een aan de af te tasten zijde gelegen eerste laagdeel 10 van de seleenhoudende laag in de dikterichting naar de af te tasten zijde toeneemt tot een waarde van de som van de concentraties van telluur en arseen van maximaal 30 atoom-procenten aan de af te tasten zijde, dat de arseenconcentratie overal in de seleenhoudende laag groter is dan 1,5 15 atoomprocenten en dat in een tweede aan het eerste laagdeel grenzend laagdeel van de seleenhoudende laag de concentratie van tenminste een van de elementen arseen en telluur een minimum vertoont ten opzichte van een derde aan het tweede laagdeel grenzend laagdeel.

2. Opneembuis volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de som van de concentraties van arseen en telluur in het eerste laagdeel aan de af te tasten zijde groter is dan 8,5 atoomprocenten.

3. Opneembuis volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat het eerste laagdeel dikker is dan 0,1 /Um. 7902838 t; 10.4.79 12 PHN 9416

4. Opneembuis volgens een van de voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het eerste laagdeel dunner is dan 1^um.

4 * N.V. Philips’ Gloeilampenfabrieken te Eindhoven. 10.4.79 11 PHN 9416

5. Opneembuis volgens een van de voorgaande conclu-S sies, met het kenmerk, dat de telluurconcentratie in het tweede laagdeel van de seleenhoudende laag kleiner is dan 4 atoomprocenten.

6. Opneembuis volgens conclusie 5, met het kenmerk, dat telluur in het tweede laagdeel afwezig is.

7. Opneembuis volgens een van de voorgaande conclu sies, met het kenmerk, dat in het derde laagdeel van de seleenhoudende laag de concentratie van tenminste een van de elementen arseen en telluur een maximum vertoont ten opzichte van een vierde aan het derde laagdeel grenzend 15 laagdeel. 20 25 30 7902838 35