DE1289587B

DE1289587B - Elektronenentladungsvorrichtung fuer Bildverstaerker, Bildaufnahmeroehren und Photovervielfacher

Info

Publication number: DE1289587B
Application number: DEE27519A
Authority: DE
Inventors: Benbow Henry Alfred; Davis Gordon Peters
Original assignee: EMI Ltd
Current assignee: EMI Ltd
Priority date: 1963-08-02
Filing date: 1964-07-31
Publication date: 1969-02-20
Also published as: US3350594A; NL6408758A

Description

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Die Erfindung betrifft eine Elektronenentladungs- für die Beschleunigungselektroden, die sich zwischen

Vorrichtung für Bildverstärker, Bildaufnahmeröhren der Photokathode und dem Fangschirm befinden,

oder Photovervielfacher, mit einer Photoelektronen Eine oder mehrere dieser Beschleunigungselektroden

emittierenden Kathode, die ein optisches Bild in ein können ebenfalls mit einer porösen Schicht bedeckt Elektronenbild wandelt, und einem Fangschirm für 5 sein.

das Elektronenbild, der eine elektronenempfindliche Bei einigen der Photoelektronen-Entladungsvor-

Schicht und darauf an der Kathodenseite eine feste, richtungen des eingangs definierten Typs beruhen die

geschlossene Elektrodenschicht besitzt. entstehenden Störsignale auch noch auf einer anderen

Elektronenentladungsvorrichtungen dieser Art sind Ursache, nämlich auf der Rückwirkung von reflekbekannt. Bei ihnen dient die feste, geschlossene, als io tiertem Licht. Wenn beispielsweise die Photokathode

elektrisch leitende Elektrode wirkende Schicht auf der Vorrichtung semitransparent ist (wie dies bei

dem Fangschirm zum Abfangen unkontrolliert ent- einer mit Caesium oder mit mehreren Alkalimetallen

standener Ionen, die sich im Innenraum der Vorrich- sensibilisierten Antimon-Photokathode der Fall ist),

tung befinden. Bekannterweise entstehen diese Ionen kann ein Anteil des einfallenden Lichtes, insbesonz. B. durch Ionisation von Gasmolekülen oder treten 15 dere am langwelligen Ende des sichtbaren Spektrums,

aus der Kathode aus. durch die Photokathode hindurchtreten und dann

Der Erfindung liegt jedoch ein anderes Problem durch Reflexion an den in der Vorrichtung befind-

zugrunde. Es wurde nämlich gefunden, daß bei Elek- liehen anderen Elektroden oder beispielsweise auch

tronenentladungsvorrichtungen der genannten Art an den Glasoberflächen oder aluminisierten Oberdadurch Fehler auftreten können, daß bei Beschüß to flächen zur Photokathode zurückgeleitet werden. Um

mit Elektronen hoher Geschwindigkeit aus der leiten- dieser Erscheinung entgegenzuwirken, ist bei einer

den Schicht des Fangschirmes positive Ionen austreten zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung die

können. poröse Schicht aus einem solchen Material gebildet,

Die freigesetzten Ionen werden durch das elek- daß sie eine dichte schwarze, nichtreflektierende irische Feld, das auf die Elektronen einwirkt, be- 25 Oberfläche besitzt, die die störende Lichtreflexion

schleunigt. Die Beschleunigung ist dabei entgegen- stark herabsetzt.

gesetzt zur Beschleunigung der Elektronen gerichtet, Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nach-

so daß die Ionen mit einer Energie, die zum Auslösen folgend in einem Ausführungsbeispiel an Hand der

von Sekundärelektronen ausreicht, auf die Photoelek- Zeichnung näher erläutert. Dabei stellt dar
tronen emittierende Kathode prallen. Die dort ausge- 3° F i g. 1 einen Bildverstärker als Ausführungsform

lösten Sekundärelektronen laufen ihrerseits zum einer Photoelektronen-Entladungsvorrichtung nach

Fangschirm zurück und veranlassen dort die Ent- der Erfindung und

stehung von Störsignalen. Beispielsweise können in F i g. 2 einen Schnitt durch den Leuchtschirm des

einem Bildverstärker mit einem Leuchtschirm zur Bildverstärkers nach F i g. 1 in vergrößertem Maß-Erzeugung des verstärkten optischen Bildes die von 35 stab.

der Oberfläche des Leuchtschirmes freigesetzten posi- Das zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiel tiven Ionen mit einer Energie von 10 keV oder mehr der Erfindung ist ein einstufiger Bildverstärker, desauf die Photokathode gelangen. Dabei kann jedes sen Elektroden in einer im wesentlichen zylindrischen dieser Ionen mehrere Sekundärelektronen auslösen. Hülle 1 angeordnet sind. Auf der einen Endwandung

Es ist deshalb Ziel der Erfindung, von vornherein 40 der Hülle 1 befindet sich eine Photoelektronen emit-

zu verhindern, daß Ionen in störendem Ausmaß aus tierende Kathode 2, die beispielsweise aus Antimon,

der Elektrodenschicht des Fangschirmes in den das mit Caesium oder mehreren Alkalimetallen sen-

Innenraum der Vorrichtung austreten können. sibilisiert ist, bestehen kann. Auf der anderen End-

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch er- wand der Hülle 1 ist ein Leuchtschirm 3 gebildet, reicht, daß die Elektrodenschicht ihrerseits an der 45 Zwischen der Photokathode 2 und dem Leucht-Kathodenseite zur Verhinderung der Freigabe von schirm 3 ist eine ringförmige Beschleunigungselek-Ionen aus dem Fangschirm durch Elektronen hoher trode 4 angeordnet. Im übrigen ist die Hülle 1 von Geschwindigkeit, die durch die Elektrodenschicht hin- einer nicht weiter dargestellten Fokussierspule umdurchtreten und die elektronenempfindliche Schicht geben. Während des Betriebs der Vorrichtung wererregen, mit einer porösen, metallischen Schicht be- 50 den die Elektrode 4 und der Leuchtschirm 3 auf deckt ist. hohen positiven Potentialen gegenüber der Foto-

Es wird angenommen, daß die auf den Fangschirm kathode 2 gehalten.

aufgebrachte poröse Schicht dadurch wirksam ist, daß Der Leuchtschirm 3 ist, wie aus F i g. 2 ersichtlich,

die freigesetzten Ionen für eine Zeitdauer, die zum dreischichtig aufgebaut. Er enthält eine Leucht-

Neutralisieren dieser Ionen ausreicht, abgefangen 55 schicht 5, die durch Sedimentation oder durch Elek-

bleiben. Damit gelangen diese Ionen gar nicht erst trophorese auf die Endwandung der Hülle 1 aufge-

in den Innenraum der Vorrichtung, so daß die bis- bracht sein kann. Die Leuchtschicht 5 ist mit einer

her verursachten Störsignale verhindert oder zumin- Schicht 6 aus Aluminium bedeckt, die in einem hohen

dest wesentlich vermindert werden. Vakuum, beispielsweise bei einem Druck von

Die poröse Schicht kann gebildet werden durch 60 2 · 10~⁵ Torr aufgedampft ist. Die Schichtstärke der

Verdampfen eines geeigneten Metalls (z.B. Alumi- Schicht6 beträgt zwischen 250A und 1000A. Die

nium) in einem nicht zu hohen Vakuum. Schicht 6 ist ihrerseits durch eine poröse Schicht 7

Außer dem Fangschirm wird zweckmäßig auch bedeckt, die ebenfalls aus aufgedampftem Aluminium noch jede andere Elektrode, auf die während des bestehen kann. Das Aufdampfen der Schicht 7 erBetriebes der Entladungsvorrichtung die Photoelek- 65 folgt jedoch in einer Atmosphäre von Inertgas wie tronen mit einer zum Freisetzen von positiven Ionen z. B. Argon bei einem Druck zwischen 0,2 und ausreichenden Geschwindigkeit auftreffen, mit einem 2 Torr, so daß sich die Schicht 7 nicht in dichter, sonporösen Überzug versehen. Dies gilt beispielsweise dem in lose gepackter Form niederschlägt. Beispiels-

weise läßt sich eine Schicht 7 von geeigneter Schichtstärke dadurch bilden, daß 10 mg Aluminium in einem Abstand von etwa 9 cm von der Oberfläche, auf der es niedergeschlagen werden soll, verdampft wird, wobei die Größe dieser Oberfläche etwa 20 cm² beträgt.

Die poröse Aluminiumschicht 7 bildet eine schwarze, nichtreflektierende Oberfläche. Eine entsprechende Beschichtung kann im Bedarfsfall auch auf der Elektrode 4 aufgebracht sein.

Im Falle des Lumineszenzschirmes ist es wünschenswert, daß die poröse Schicht 7 die Energie der eindringenden Elektronen nicht wesentlich vermindert. Aus diesem Grunde ist ein Material von geringer Dichte, wie beispielsweise das erwähnte Aluminium, für die poröse Schicht besonders geeignet. In solchen Fällen, bei denen die Dichte des Materials nicht so wichtig ist (beispielsweise auch bei der Elektrode 4), können jedoch auch andere Materialien zum Bilden der porösen Schicht verwendet werden. Beispiele solcher anderen Materialien sind Gold oder Silber.

Im Betriebszustand des in den F i g. 1 und 2 dargestellten Bildverstärkers wird an die Beschleunigungselektrode 4 ein positives Potential von 5 kV gegenüber der Photokathode 2 und an die Aluminiumschicht 6 des Lumineszenzschirmes 3 ein positives Potential von 10 kV (ebenfalls in bezug auf die Photokathode 2) angelegt. Der Bildverstärker ist darüber hinaus innerhalb einer Fokussierspule angeordnet, die ein parallel zu seiner Achse verlaufendes Magnetfeld erzeugt.

Bei dem beschriebenen und dargestellten Bildverstärker ist nur eine Beschleunigungselektrode vorgesehen. Es können natürlich aber auch zwei oder mehr solcher Beschleunigungselektroden voihanden sein, wobei einige oder alle dieser Elektroden mit einer porösen Schicht bedeckt sein können. Darüber hinaus ist die Erfindung aber auch ebensogut anwendbar bei Bildverstärkern mit einer Mehrzahl von Stufen, von denen jede mit einer Photokathode versehen ist. In einem solchen Fall können einer oder mehrere der Leuchtschirme mit einer porösen Schicht versehen sein. Im übrigen läßt sich die Erfindung aber auch ohne weiteres bei anderen Photoelektronen-Entladungsvorrichtungen anwenden, wie beispielsweise bei Bild-Orthikonröhren oder anderen Fernseh- oder Bildaufnahmeröhren oder Photovervielfachern.

Ein Typ einer Fernseh- oder Bildaufnahmeröhre, bei dem die Erfindung besonders vorteilhaft eingesetzt werden kann, ist eine Röhre, bei der der Fangschirm eine Schicht aus isolierendem Material enthält, das beim Bombardieren mit Elektronen die Eigenschaft der sogenannten induzierten Leitfähigkeit zeigt. Bei einer Röhre dieses Typs treffen die an der Photokathode ausgelösten Photoelektronen mit einer sehr hohen Energie (in der Größenordnung von 10 keV) auf den Fangschirm auf. Die Bildelektronen sind daher besonders stark in der Lage, beim Auftreffen auf den Fangschirm positive Ionen von der Fangschirmoberfläche freizusetzen. Erwähnt sei noch, daß in Röhren dieses Typs die durch die Bildelektronen induzierte Leitfähigkeit Ladungen verursacht, die sich auf einzelnen Elementargebieten des Fangschirmes entsprechend der Ladungsverteilung im Elektronenbild ansammeln. Diese Ladungen werden periodisch durch Abtasten des Fangschirmes mit z. B. einem Elektronenstrahl von niedriger Geschwindigkeit entladen. Falls eine Elektronenstrahlabtastung verwendet wird, besitzt der Abtastteil der Röhre generell die gleiche Konstruktion wie der Abtastteil eines Bildorthikons.

Abschließend sei noch darauf hingewiesen, daß die Erfindung auch bei Bildverstärkern anwendbar ist, ίο die mit Fernsehaufnahmeröhren zu einer einzigen Baueinheit zusammengefaßt sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenentladungsvorrichtung für Bildverstärker, Bildaufnahmeröhren oder Photovervielfacher, mit einer Photoelektronen emittierenden Kathode, die ein optisches Bild in ein Elektronenbild wandelt, und einem Fangschirm für

ao das Elektronenbild, der eine elektronenempfindliche Schicht und darauf an der Kathodenseite eine feste, geschlossene Elektrodenschicht besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrodenschicht (6) ihrerseits an der Kathodenseite zur Verhinderung der Freigabe von Ionen aus dem Fangschirm durch Elektronen hoher Geschwindigkeit, die durch die Elektrodenschicht (6) hindurchtreten und die elektronenempfindliche Schicht (5) erregen, mit einer porösen, metallischen Schicht (7) bedeckt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei zwischen der Photokathode und dem Fangschirm mindestens eine Beschleunigungselektrode angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungselektrode ebenfalls mit einer porösen Schicht zum Abfangen von freigesetzten Ionen bedeckt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zur Verwendung als Bildverstärker, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm eine Lumineszenzschicht enthält, auf deren der Photokathode zugewandten Seite eine leitende Schicht niedergeschlagen ist, wobei die poröse Schicht auf der leitenden Schicht gebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, zur Verwendung als Bildaufnahmeröhre, dadurch gekennzeichnet, daß der Fangschirm eine isolierende Schicht enthält, die auf der Seite, auf der die Bildelektronen auftreffen, die poröse Schicht

so trägt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die isolierende Schicht beim Auftreffen der Bildelektronen die Eigenschaft der induzierten Leitfähigkeit zeigt.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Schicht Aluminium enthält.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Schicht schwarz ist.

8. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die poröse Schicht durch Verdampfen von Aluminium in einer Inertgasatmosphäre bei einem Druck zwischen 0,2 und 2 Torr gebildet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen