NL8800743A

NL8800743A - CHANNEL PLATE FOR AN IMAGE AMPLIFIER TUBE, METHOD FOR MANUFACTURING A CHANNEL PLATE, AND IMAGE AMPLIFIER TUBE INCLUDING A CHANNEL PLATE.

Info

Publication number: NL8800743A
Application number: NL8800743A
Authority: NL
Original assignee: Optische Ind De Oude Delft Nv
Priority date: 1988-03-24
Filing date: 1988-03-24
Publication date: 1989-10-16
Also published as: JPH02503612A; EP0362347B1; JP2812452B2; WO1989009484A1; EP0362347A1; KR900701031A; DE68926989D1; DE68926989T2

Description

i t VO 1088i t VO 1088

Kanaalplaat voor een beeldversterkerbuis, alsmede werkwijze voor het vervaardigen van een kanaalplaat, en beeldversterkerbuis voorzien van een kanaalplaat.Channel plate for an image intensifier tube, as well as a method for manufacturing a channel plate, and image intensifier tube provided with a channel plate.

De uitvinding heeft betrekking op een kanaalplaat voor een beeldversterkerbuis.The invention relates to a channel plate for an image intensifier tube.

Beeldversterkerbuizen omvatten een kathode, die onder invloed van invallende straling, zoals licht of röntgen-5 straling, elektronen emitteert, die onder invloed van een elektrisch veld naar een anode bewegen. De op de anode invallende elektronen vormen een waarneembaar uitgangsbeeld.Image intensifier tubes comprise a cathode which, under the influence of incident radiation, such as light or X-ray radiation, emits electrons which move to an anode under the influence of an electric field. The electrons incident on the anode form a discernible output image.

Bij béeldversterkerbuizen van het "proximity focus" type heerst tussen de kathode en de anode een in hoofdzaak uni-10 form elektrisch veld en zijn geen focusseringselektroden aanwezig om de door de kathode geëmitteerde elektronen op de anode te focusseren.In proximity focus image intensifier tubes, there is a substantially uniform electric field between the cathode and the anode and no focusing electrodes are present to focus the electrons emitted by the cathode on the anode.

Bij moderne beeldversterkerbuizen van het "proximity focus" type is ter verhoging van de beeldversterking tussen 15 de kathode en de anode een kanaalplaat, meestal multichannel plate of kortweg MCP genoemd, geplaatst. Een dergelijke kanaalplaat bestaat uit een stapeling van holle buisjes, bijv. holle glasvezels, die zich tussen een ingangs-vlak en een uitgangsvlak uitstrekken. Het ingangsvlak is 20 in gemonteerde toestand naar de kathode gekeerd of draagt de kathode en het uitgangsvlak is naar de anode gekeerd.In modern image intensifier tubes of the "proximity focus" type, a channel plate, usually referred to as multichannel plate or simply MCP, is placed in order to increase the image gain between the cathode and the anode. Such a hollow-core slab consists of a stack of hollow tubes, e.g. hollow glass fibers, which extend between an entry face and an exit face. The input face is mounted or carries the cathode when mounted and the output face is facing the anode.

Tussen ingangsvlak en uitgangsvlak heerst een zodanig spanningsverschil dat een bij het ingangsvlak een kanaal binnentredend elektron zich in de richting van het uitgangsvlak 25 beweegt, waarbij het aantal elektronen door secondaire emissie-effecten vergroot wordt. Na het verlaten van de kanalen worden de elektronen op gebruikelijke wijze in de richting van de anode versneld.There is such a voltage difference between the input face and the output face that an electron entering a channel at the input face moves in the direction of the output face 25, the number of electrons being increased by secondary emission effects. After leaving the channels, the electrons are accelerated in the usual direction towards the anode.

Het ingangsvlak en het uitgangsvlak van de kanaalplaat 30 zijn elk van een geleidende laag voorzien, die dient om het ingangsvlak en het uitgangsvlak op een geschikte uniforme potentiaal te kunnen brengen. Een geschikte laag voor het uitgangsvlak kan bijv. een nikkel-chroomlaag zijn, die ,8800743 -2- *r door opdampen of een andere geschikte techniek wordt aangebracht. Een op het uitgangsvlak aangebrachte laag dringt altijd enigszins door in de kanalen. De zo verkregen geleiding van de wand van het uiteinde van de kanalen wordt meest-5 al "endspoiling" genoemd.The entry face and the exit face of the channel plate 30 are each provided with a conductive layer which serves to bring the entry face and the exit face to a suitable uniform potential. For example, a suitable starting surface layer may be a nickel-chrome layer, which is applied by vapor deposition or other suitable technique. A layer applied to the exit surface always penetrates slightly into the channels. The guiding of the wall of the end of the channels thus obtained is most often called "endspoiling".

De bij toepassing van een kanaalplaat verkregen beeldresolutie hangt direkt samen met de diameter van de kanalen. Bij praktische beeldversterkerbuizen is gebleken, dat met een kanaalplaat, waarvan de kanaaldiameter d 10 ^um en de 10 hartafstand 12^um bedraagt, een scheidend vermogen van ± 34 lijnenparen per millimeter haalbaar is. Verhoging van het scheidend vermogen is mogelijk door de kanaaldiameter te verkleinen.The image resolution obtained when using a channel plate is directly related to the diameter of the channels. Practical image intensifier tubes have shown that with a channel plate whose channel diameter d is 10 µm and the center distance is 12 µm, a resolution of ± 34 line pairs per millimeter is achievable. Increasing the resolution is possible by reducing the duct diameter.

De uitvinding beoogt een kanaalplaat ter beschikking 15 te stellen, die bij gelijkblijvende kanaaldiameter een grotere beeldresolutie verschaft. Hiertoe wordt volgens de uitvinding een kanaalplaat die een van een geleidende laag voorzien uitgangsvlak heeft, gekenmerkt doordat de geleidende laag zich over een relatief grote afstand vanaf het 20 uitgangsvlak voortzet in de kanalen.The object of the invention is to provide a channel plate, which provides a larger image resolution with the same channel diameter. For this purpose, according to the invention, a hollow-core slab which has an exit surface provided with a conductive layer is characterized in that the conductive layer continues in the channels over a relatively great distance from the exit surface.

In het volgende zal de uitvinding nader worden beschreven met verwijzing naar de bijgevoegde tekening.In the following, the invention will be further described with reference to the accompanying drawing.

Fig. 1 toont schematisch een beeldversterkerbuis van het proximity focus type, voorzien van een kanaalplaat; 25 fig. 2 toont schematisch vergroot een deel van een uitvoeringsvoorbeeld van een kanaalplaat volgens de uitvinding ; fig. 3 toont schematisch vergroot een deel van een tweede uitvoeringsvoorbeeld van een kanaalplaat volgens 30 de uitvinding; fig. 4 toont een grafiek ter verduidelijking van een uitvoeringsvorm van de uitvinding; en fig. 5 toont schematisch een derde uitvoeringsvoorbeeld van een kanaalplaat volgens de uitvinding.Fig. 1 schematically shows an image intensifier tube of the proximity focus type provided with a channel plate; Fig. 2 schematically shows an enlarged part of an exemplary embodiment of a hollow-core slab according to the invention; Fig. 3 schematically shows an enlarged part of a second exemplary embodiment of a hollow-core slab according to the invention; Fig. 4 is a graph for explaining an embodiment of the invention; and Fig. 5 schematically shows a third exemplary embodiment of a hollow-core slab according to the invention.

35 Fig. 1 toont schematisch in dwarsdoorsnede een voor beeld van een beeldversterkerbuis van het "proximity focus" . 880074 3FIG. 1 schematically shows in cross-section an example of an image intensifier tube of the "proximity focus". 880074 3

VV

* -3- type. De buis omvat een buisvormig huis 1 met een ingangs-venster of kathodevenster 2 en een uitgangs- of anodeven-ster 3. Het huis kan van glas zijn evenals het kathodevenster en het anodevenster. Het anodevenster is echter 5 ook dikwijls een optische vezelplaat. Het huis kan ook van metaal zijn, in het geval dat de kathode en eventueel de anode geïsoleerd in het huis zijn opgesteld, bijv. door toepassing van een afzonderlijke drager, zoals beschreven in Nederlandse octrooiaanvrage 79.00878. Indien de beeld-10 versterker is ingericht voor het ontvangen van röntgenstraling kan het kathodevenster van dun metaal zijn vervaardigd. Het anodevenster dient echter lichtdoorlatend te zijn. De kathode kan voorts direkt op het ingangsvlak van de kanaalplaat zijn aangebracht. Al dergelijke varian-15 ten zijn op zichzelf bekend en zijn derhalve niet nader getoond.* -3- type. The tube includes a tubular housing 1 with an entry window or cathode window 2 and an exit or anode window 3. The housing can be made of glass as can the cathode window and the anode window. However, the anode window is often also an optical fiber plate. The housing can also be made of metal, in case the cathode and optionally the anode are arranged insulated in the housing, e.g. by using a separate support, as described in Dutch patent application 79.00878. If the image-10 amplifier is arranged to receive X-rays, the cathode window may be made of thin metal. However, the anode window should be translucent. The cathode can furthermore be arranged directly on the entrance face of the channel plate. All such variants are known per se and are therefore not shown in more detail.

In het getoonde voorbeeld bevindt zich aan de binnenzijde van het kathodevenster de eigenlijke kathode 4, die onder invloed van invallend licht of van röntgenstraling 20 elektronen emitteert. De geëmitteerde elektronen worden op bekende wijze onder invloed van een niet nader aangegeven elektrisch veld in de richting van een op de binnenzijde van het anodevenster aangebrachte anode 5.In the example shown, the actual cathode 4 is located on the inside of the cathode window, which emits electrons under the influence of incident light or X-rays. The electrons emitted are known in known manner under the influence of an unspecified electric field in the direction of an anode 5 arranged on the inside of the anode window.

Tussen kathode en anode is een kanaalplaat 6 geplaatst, 25 die zich ongeveer evenwijdig aan kathode en anode uitstrekt. Tussen het naar de kathode gekeerde ingangsvlak 7 van de kanaalplaat en het naar de anode gekeerde uitgangsvlak 8 van de kanaalplaat strekt zich een groot aantal buisvormige kanalen uit, die bijv. een diameter in de orde van 8 a 12^um 30 kunnen hebben.A channel plate 6 is placed between cathode and anode and extends approximately parallel to cathode and anode. A large number of tubular channels, which may, for example, have a diameter in the order of 8 to 12 µm, extend between the cathode-facing input surface 7 of the channel plate and the anode-facing output surface 8 of the channel plate.

Fig. 2 toont vergroot een deel van de kanaalplaat 6 met twee buisvormige kanalen 10, die zich tussen het ingangsvlak 7 en het uitgangsvlak 8 uitstrekken. De diameter van de kanalen is aangegeven met "d". Het uitgangsvlak 8 35 is voorzien van een geleidende laag 11, die dient om het uitgangsvlak op een geschikte potentiaal te kunnen brengen.Fig. 2 shows an enlarged part of the channel plate 6 with two tubular channels 10, which extend between the entrance surface 7 and the exit surface 8. The diameter of the channels is indicated by "d". The output surface 8 is provided with a conductive layer 11, which serves to bring the output surface to a suitable potential.

.88007438800743

'V"V

-4--4-

Ook het ingangsvlak kan van een dergelijke geleidende laag zijn voorzien, zoals met 12 is aangegeven.The entrance face can also be provided with such a conductive layer, as indicated by 12.

Volgens de uitvinding kan het scheidend vermogen van een met een kanaalplaat uitgeruste beeldversterkerbuis worden 5 vergroot door de laag 11 zich in de kanalen te laten voortzetten over een afstand a die groter is dan ± 2d. Eén en ander zoals bij 12 aangegeven in fig. 2. In een praktische beeldversterkerbuis werd bij toepassing van een kanaalplaat met een op het uitgangsvlak aangebrachte geleidende 10 laag (endspoiling) die zich over een afstand van 3d a 4d in de kanalen voortzettten, een verbetering van het scheidend vermogen van i 15 a 25% bereikt.According to the invention, the resolution of an image intensifier tube equipped with a channel plate can be increased by allowing the layer 11 to continue in the channels over a distance a which is greater than ± 2d. All this as indicated at 12 in fig. 2. In a practical image intensifier tube, when using a channel plate with a conductive layer (endspoiling) applied to the output surface, which continued in the channels over a distance of 3d a 4d, an improvement was made. of the resolution of 15 to 25%.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm neemt de dikte van de laag 12 vanaf het uitgangsvlak 8 of vanaf een op 15 enige afstand van het uitgangsvlak gelegen denkbeeldig vlak geleidelijk af in de richting van het ingangsvlak.According to a preferred embodiment, the thickness of the layer 12 gradually decreases in the direction of the entrance surface from the exit surface 8 or from an imaginary surface located some distance from the exit surface.

Een en ander is aangegeven in de grafiek van fig. 4.All this is indicated in the graph of Fig. 4.

In de grafiek van fig. 4 is met een volgetrokken lijn 40 het verband aangegeven tussen de geleiding G van de laag 20 12 in de kanalen en de afstand tot het uitgangsvlak 8. Te zien is dat het geleidend vermogen van de laag 12 vanaf een afstand a = ± 2d geleidelijk afneemt. Dit effect kan, zoals vermeld, worden bewerkstelligd door de dikte van de laag te laten afnemen. Een soortgelijk effect kan op andere 25 wijze worden verkregen, zoals nog nader zal worden toegelicht.In the graph of Fig. 4, a solid line 40 shows the relationship between the conductivity G of the layer 20 12 in the channels and the distance to the exit plane 8. It can be seen that the conductivity of the layer 12 from a distance a = ± 2d gradually decreases. As mentioned, this effect can be achieved by decreasing the thickness of the layer. A similar effect can be obtained in other ways, as will be further explained.

Opgemerkt wordt, dat bij onderzoek is gebleken, dat ook bij de gebruikelijke kanaalplaten de door opdampen onder vacuum gevormde geleidende laag aan de uitgangszijde zich 30 over enige afstand tot in de kanalen voortzet. Deze afstand is echter relatief gering (zoals in fig. 2 bij wijze van voorbeeld voor het ingangsvlak is aangegeven) en ligt tussen IJ en 2\ d. In fig. 4 is met een onderbroken lijn 41 het verloop van de geleiding aangegeven, zoals dat bij een 35 bekende kanaalplaat kan voorkomen.It should be noted that research has shown that the conductive layer on the output side, which is formed by evaporation under vacuum, continues to extend over some distance into the channels, also with the usual channel plates. However, this distance is relatively small (as shown by way of example for the entrance face in Fig. 2) and lies between IJ and 2d. In Fig. 4, a broken line 41 indicates the course of the guide, as can occur with a known hollow core slab.

Een zich over een relatief grote afstand in de kanalen voortzettende geleidende laag 12 kan worden verkregen door .880 074 3 * -5- de laag middels de zogenaamde sputtertechniek aan te brengen.A conductive layer 12 extending over a relatively great distance in the channels can be obtained by applying the layer by means of the so-called sputtering technique.

Het is ook mogelijk een dergelijke laag te vormen door opdampen bij een relatief hoge druk, waarbij de vrije weg-lengte van de moleculen niet groter is dan de kanaaldiame-5 ter d. Een geschikte drukwaarde kan in de orde van 10"*2mbar liggen.It is also possible to form such a layer by evaporation at a relatively high pressure, the free path length of the molecules not exceeding the channel diameter d. A suitable pressure value can be on the order of 10 "* 2mbar.

Een geleidelijk of stapsgewijze afnemende dikte van de laag 12 kan bijv. worden verkregen door achtereenvolgende opdampingen bij verschillende drukken uit te voeren.For example, a gradually or stepwise decreasing thickness of the layer 12 can be obtained by conducting successive evaporations at different pressures.

10 Pig. 3 illustreert een op een dergelijke wijze in twee stappen verkregen geleidende laag. Een eerste laag 20 is o^iet uitgangsvlak 8 van een kanaalplaat 6 aangebracht door opdampen bij een relatief hoge druk van bijv. 10” mbar. Vervolgens is een tweede laag 21 aangebracht bij een veel 15 lagere druk van bijv. 10 ^ a 10 ^ mbar, maar de volgorde kan ook andersom zijn.10 Pig. 3 illustrates a conductive layer obtained in such a two-step manner. A first layer 20 is also provided as the exit surface 8 of a hollow core slab 6 by evaporation at a relatively high pressure of, for example, 10 mbar. Subsequently, a second layer 21 is applied at a much lower pressure of, for example, 10 to 10 mbar, but the order can also be the other way round.

Opgemerkt wordt, dat de lagen 20 en 21 desgewenst van verschillend materiaal kunnen zijn gevormd.It is noted that the layers 20 and 21 can be formed of different material if desired.

De geleidende laag kan ook in meer dan twee stappen 20 uit een aantal deellagen worden opgebouwd, die elk bij een andere druk zijn opgedampt, of door een continu opdamppro-ces bij een geleidelijk afnemende of toenemende druk. Ook is het mogelijk om bijv. eerst een laag tot de gewenste diepte a aan te brengen met een sputtertechniek en vervol-25 gens één of meer lagen, al dan niet van hetzelfde materiaal, door opdampen aan te brengen.The conductive layer can also be built up in more than two steps from a number of partial layers, each of which has been evaporated at a different pressure, or by a continuous evaporation process with a gradually decreasing or increasing pressure. It is also possible, for example, to first apply a layer to the desired depth a with a sputtering technique and then to apply one or more layers, whether or not of the same material, by evaporation.

Als alternatief kan de geleidende laag stapsgewijze worden opgedampt door beginnend bij een lage druk deze stapsgewijze te verhogen. De opeenvolgende lagen reiken 30 dan steeds dieper in de kanalen. Ook in dit geval kunnen verschillende materialen voor de verschillende deellagen worden toegepast.Alternatively, the conductive layer can be vapor deposited by increasing it stepwise starting at a low pressure. The successive layers then reach deeper and deeper into the channels. In this case too, different materials can be used for the different partial layers.

Fig. 5 toont schematisch vergroot een op deze wijze uit drie deellagen 24,25,26 opgebouwde "endspoling". Een 35 soortgelijk effect kan worden verkregen door tijdens het opdampen de druk geleidelijk te verhogen.Fig. 5 schematically shows an end-poling built up in this way from three sub-layers 24, 25, 26. A similar effect can be obtained by gradually increasing the pressure during evaporation.

.8800743 « k, -6-.8800743 «k, -6-

Uit het voorgaande moge blijken dat de beschreven techniek zowel bruikbaar is voor een nog niet van een "endspoling" voorziene kanaalplaat als voor een wel reeds van een op gebruikelijke wijze aangebrachte "endspoling" 5 voorziene kanaalplaat.From the foregoing, it will be apparent that the described technique can be used both for a channel plate not yet provided with an "endspoling" and for a channel plate already provided with an "endspoling" 5 already applied in the usual manner.

***** «8800743***** «8800743

Claims

Channel plate for an image intensifier tube, which channel plate has an input surface and an output surface, at least the output surface being provided with a conductive layer, characterized in that the conductive layer 5 continues in the channels over a relatively large distance from the output surface ,

Channel plate according to claim 1, characterized in that the conductive layer continues over at least a distance a> 2d in the channels in which d is the channel diameter 10.

Channel plate according to claim 1 or 2, characterized in that in the channels from a certain distance from the exit plane, the conductivity of the conductive layer gradually decreases with increasing distance from the exit plane.

Channel plate according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the conductive layer consists of at least two superimposed partial layers.

Channel plate according to claim 4, characterized in that the at least two partial layers extend over different distances in the channels.

Channel plate according to claim 4 or 5, characterized in that at least two partial layers consist of different materials.

Channel plate according to any one of the preceding claims, characterized in that the thickness of the conductive layer decreases with increasing distance from a first distance from the exit face.

Channel plate according to claim 7, characterized in that the decrease in thickness is uniform.

Channel plate according to claim 7, characterized in that the decrease in thickness is stepwise.

10. Image focus tube of the "proximity focus" type comprising a cathode and an anode, characterized by a channel plate according to any one of claims 1 to 8 .8800743 -8- ¥

11. Method for manufacturing a channel plate with a conductive layer applied on at least the starting surface, characterized in that the conductive layer is applied at least partly by evaporation at a relatively high pressure.

12. Method for manufacturing a channel plate with a conductive layer applied on at least the exit plane, characterized in that the conductive layer is applied at least partly by sputtering to a relatively great depth in the channels opening into the exit plane .

Method according to claim 11 or 12, characterized in that the conductive layer is built up in stages from partial layers.

Method according to claim 11 or 12, characterized in that a first partial layer of a first material type and at least a further partial layer of a second material type are applied.

15. Method according to claim 11, characterized in that during the deposition of at least a part of the conductive layer, the pressure is gradually or stepwise increased from a relatively low value.

16. A method according to claim 15, characterized in that during the deposition of at least part of the conductive layer, the pressure is gradually or stepwise reduced from a relatively high value.

Method according to claim 15 or 16, characterized in that the pressure is varied between ± 10 mbar and 10 to 10 mbar. & & & & &, 8800743