NL8700823A - Beeldbuis. - Google Patents

Description

jb «

Beeldbuis

Deze uitvinding heeft betrekking op beeldbuizen, in het bijzonder te gebruiken bij ingangssignalen in het midden-infra-rood.

Beeldbuizen, welke doorlatende fotocathodes gebruiken, 5 zijn bekend in de techniek.

Ontdekt is dat een beeldbuis, in het bijzonder bruikbaar bij bronnen voor infraroodlicht voor afbeelding in het golflengte-bereik van 5 tot 15 ym,verkregen kunnen worden door het verschaffen van een mozaïek van electrisch gescheiden halfgeleider-elementen 10 welke electrische karakteristieken bezitten die gewijzigd zijn door het invallen daarop van bronnen die afgebeeld worden, tesamen met organen om ter versterking vanaf deze zo gewijzigde gebieden elec-tronen te leveren volgens een overeenkomstig patroon, in uitvoerings-voorbeelden welke de voorkeur hebben worden electronen opgewekt 15 door inval van energie uit het nabije infrarood op de halfgeleider elementen, zodat alleen electronen bij halfgeleidergedeelten, getroffen door midden-infrarood, een scherm zullen passeren dat geplaatst is tussen de halfgeleiderelementen en een electronen-kanaalversterker, en de middeninfraroodstraling valt in op de half-20 geleiderelementen na gegaan te zijn door een midden-infrarood door latend substraat, zoals germanium, voor de halfgeleiderrij.

In een gewijzigd uitvoeringsvoorbeeld worden de kanalen van een microkanaalplaat bepaald door optische vezels, waarbij de electronenversterking en de nabije-infrarood voortplanting in 25' tegenovergestelde richtingen lopen, respectievelijk door de kanalen en door de vezels.

Het uitvoeringsvoorbeeld dat de voorkeur heeft, getoond in de tekening, bezit de opbouw en de wijze van werken welke nu besproken wordt.

30 Fig. 1 geeft een vertikale doorsnede, enigszins schematisch, niet op schaal, waarvan een klein deel uitvergroot getoond is, genomen door het uitvoeringsvoorbeeld dat de voorkeur heeft.

t ” · ' A ^ V J V V 0 4 y)

A. ''I

- 2 -

Fig. 2 laat een vertikale doorsnede zien door een kanaal-gedeelte van de microkanaalplaat van een gewijzigd uitvoeringsvoorbeeld van de uitvinding.

In de tekening, in het algemeen aangegeven met 10, wordt 5 een beeldbuis volgens de uitvinding getoond.

De buis 10 omvat een keramisch huis 12 dat een cryogeen gedeelte 14 en een vacuum dicht afbeeldingsgedeelte 16 toont, waarbij de twee gescheiden worden door een wand 18 van germanium.

Een venster 20, doorlaatdoor voor zichtbaar licht, wordt 10 verschaft in het huis 12 om met het oog bekeken te worden.

Een continue electrode 22 wordt als laag aangebracht op de wand 18 in afbeeldingsgedeelte 16, welke daarop meerdere gescheiden halfgeleiderfototransistorelementen (aangeduid tesamen met 24) als een mozaiek draagt. De elementen 24 zijn ongeveer 75 μιη in het vierkant 15 en met onderbrekingen van ongeveer 5 μπι apart ten opzichte van elkaar aangebracht. Elk halfgeleiderelement draagt op zijn zijde vandaan van de continue electrode 22 een electrode 26 in contact alleen met zijn respectief halfgeleiderelement van het mozaiek. Over de electrodes 26 heen ligt fotocathode 28. Een maasvormig rooster 30 strekt zich uit 20 over gedeelte 16 nabij fotocathode 28. Gemonteerd in gedeelte 16 tussen de wand 18 en een microkanaalplaat 32 bevindt zich een LED- fotonenbron 34 met golflengte van 850 nm.

Een germaniumvenster 40 werkt samen met de schijf 18 van germanium en een : .. keramisch huis. 12 : (schematisch aangeduid 25 en lopende vanaf een plaats rond venster 40 over de gehele lengte van de buis om het venster 20 te omringen) teneinde een stroomgebied voor helium bij 93 K te bepalen; invoer- en uitvoerleidingen 42 en 44 worden schematisch aangeduid.

De zone 16 die zich uitstrekt vanaf de schijf 18 van 30 germanium naar een fosforlaag 46 op venster 20 bevindt zich natuurlijk onder vacuum.

In werking treedt midden-infraroodstraling, die een golflengte van 10 μπι bezit en die een beeld bepaalt, binnen in de buis 10 via venster 40 en substraat 18. Het invallen van infrarood-35 straling van 10 μπι op bepaalde halfgeleidertransistorelementen 24 ver oorzaakt dat zij naar een negatieve potentiaal van 100 mV gaan.

€ï λ Λ ,λ n -- ^ ^ V W A*» - 3 -

Tezelfdertijd voert bron 34 continu straling bij een uitzendgolflengte van 850 nm toe aan de fotocathode 28; de fotocathode 28 heeft een uittreedrempel van 900 nm, zodat de straling uit bron 34 veroorzaakt dat fotocathode 28 fotoelectronen uitzendt met een kinetische energie 5 van ongeveer 80 mV. De potentiaal op het maasvormige rooster 30 is minus 125 mV, zodat een electron bij een potentiaal van 80 mV niet in staat is om erdoorheen te gaan. Echter/ waar een gebied van fotocathode 28 in contact staat met een electrode-element 26 dat in contact staat met een halfgeleiderelement 24 dat blootgesteld is aan de 10 het middeninfrarood bezit dat gebied van/fotoelectrcde een potentiaal verkleind tot minus 100 mV, waarbij een spanningsval aangebracht wordt tussen dit gebied en het rooster 30 van slechts 25. mV, waardoor het voor de electronen mogelijk is vanaf dat gebied van fotocathode 28 binnen te dringen in het rooster, in een patroon in overeenstemming 15 met het patroon van de IR-bundel welke invalt op de buis.

Electronen welke zo de fotocathode 28 Verlaten treden binnen in micrökanaalplaat 32, waarin het signaal versterkt wordt, en vandaar gaat het via een vacuumonderbreking naar fosforlaag 46, als oppervlaktelaag op venster 20, waarbij de fosfor de electronen 20 omzet in zichtbaar licht, hetgeen te zien is door venster 20 heen.

De halfgeleiderelementen in mozaiek kunnen fotogeleidende, fotovoltaische, of MIS-elementen zijn. Op andere wijze kan een electronenbundel gebruikt worden om een veranderende potentiaal in de fotocathode te leveren. De straling naar de fotocathode kan inter-25 mitterend of continu zijn om te veroorzaken dat hij electronen vrij maakt. In het uitvoeringsvoorbeeld dat momenteel het meest de voorkeur geniet wordt het keramisch huis 12 vervangen door keramische isolerende ringen tussen korte metalen cilinders welke de electronen dragen.

ï V* fJ έ ó

Claims (4)

1. Beeldbuis, gekenmerkt door een mozaïek van met tussenruimte aangebrachte halfgeleiderelementen die reageren op straling welke daarop invalt door verandering van electrische toestand, 5 organen om een fotonenstroom op het mozaiek te leveren, poortorganen voor het doen passeren van electronen uit de halfgeleiderelementen die alleen het invallen van straling ondergaan, en electronenkanaalversterkerorganen voor het versterken van de poort-10 electronen.

2. Beeldbuis volgens conclusie 1, met hetkenmerk, dat het mozaiek gedragen wordt door een substraat, waarbij het substraat doorlaatbaar is voor de straling.

3. Beeldbuis volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat 15 het substraat van germanium is.

. 4. Electronenkanaalversterker met het kenmerk, dat de kanaalwanden meerdere optische vezels bevatten. -o-o-o-o-o-o-o- •'j '7 Λ ··, o *r v ? U ij O L· O