DE1079220B

DE1079220B - Luminescent screen with extended afterglow period

Info

Publication number: DE1079220B
Application number: DET12930A
Authority: DE
Inventors: Dr Fritz Schroeter
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1956-11-30
Filing date: 1956-11-30
Publication date: 1960-04-07

Description

DEUTSCHESGERMAN

Die Notwendigkeit, auf Leuchtstoffschichten durch Kathodenstrahlen oder kurzwelliges Licht, ultraviolette oder Röntgenstrahlen hervorgerufene Lichtwirkungen zu verlängern, tritt vornehmlich bei den Panoramaröhren der Funkmeßtechnik, aber auch bei 5 der Bildübertragung, bei Kathodenstrahloszillographen und -speicher röhr en verschiedener Art auf. In der Regel handelt es sich dabei um eine primäre impulsartige Erregung des Leuchtstoffs, und es besteht die Forderung, diese Lumineszenzerscheinung zeitlich weit über die natürliche Abklingdauer derselben zu strecken. Beispielsweise ist es bei den erwähnten Panoramaröhren der Radargeräte eine wichtige Aufgabe, jedes auf dem Bildschirm vom Echoimpuls ausgelöstes Lichtsignal möglichst mit seiner vollen Anfangsintensität weiterwirken zu lassen, bis es kurz vor Ablauf einer ganzen Umlaufperiode der Antenne gelöscht wird. Der Fall etwa zu unterdrückender Festzeichen soll hier nicht berücksichtigt werden, weil dabei das erregende Signal, das die Lumineszenz hervorruft, infolge vorheriger Kompensation wegfällt. Das Folgende wird darauf beschränkt, die vorliegende Erfindung am Beispiel ihrer Anwendung beim Radarbild zu erläutern.The need to coat phosphor layers by cathode rays or short-wave light, ultraviolet or to prolong the effects of light caused by X-rays occurs primarily in the Panoramic tubes for radio measurement technology, but also for image transmission, for cathode ray oscillographs and storage tubes of various types. In the As a rule, this is a primary impulse-like excitation of the phosphor, and there is Demand that this luminescence phenomenon be extended well beyond the natural decay time of the same stretch. For example, it is an important task with the aforementioned panorama tubes of the radar devices each light signal triggered by the echo pulse on the screen with its full initial intensity if possible let it continue to act until it is just before a whole period of rotation of the antenna has elapsed is deleted. The case of fixed characters to be suppressed should not be considered here because the exciting signal that causes the luminescence is omitted as a result of previous compensation. The following is limited to the present invention using the example of its application to the radar image to explain.

Durch Verwendung von Leuchtstoffen mit sehr hoher natürlicher Abkling-Zeitkonstante allein kann die beschriebene Aufgabe nicht gelöst werden. Das sogenannte »Nachleuchten« der Leuchtphosphore fällt in seiner Helligkeit bei allen bekannten Stoffen dieser Art nach Aufhören der Erregung viel zu rasch ab im Verhältnis zur Umlauf periode des Radarwellenbündels; außerdem geschieht dies in Form einer Exponentialfunktion und daher mit sehr steilem anfängliche Abklingverlauf. Ein solches Abfallgesetz liegt in der Natur der Lumineszenzerscheinungen begründet und kann durch kein bekanntes Mittel umgangen werden; es ist aber für den visuellen Eindruck sehr wesentlich, daß die Abkling-Zeitkonstante stark vergrößert wird, und zwar bis zu Werten, die mit der Umlaufperiode des Radars vergleichbar sind. Das Auge wird nämlich durch die erhebliche Verlängerung der Zeitspanne, binnen welcher die Nachleuchtintensität oberhalb einer gewissen Schwelle verbleibt, für die Erfassung und Auswertung des Radarbildes bedeutend ertüchtigt.Using phosphors with very high natural decay time constants alone can the task described cannot be solved. The so-called "afterglow" of the luminous phosphors falls in all known substances of this kind its brightness decreases much too quickly after the excitation has ceased Relationship to the period of rotation of the radar wave bundle; this also takes place in the form of an exponential function and therefore with a very steep initial decay. Such a waste law lies in the The nature of the luminescence phenomena is justified and cannot be circumvented by any known means; but it is very important for the visual impression that the decay time constant is greatly increased, namely up to values which are comparable with the period of revolution of the radar. Namely, the eye will by the considerable lengthening of the period of time within which the afterglow intensity is above a certain threshold remains, significantly upgraded for the acquisition and evaluation of the radar image.

Es ist bereits bekannt, die Nachleuchtdauer der Bildschirme von Braunschen Röhren dadurch zu erhöhen, daß man den Elektronenstrahl vor dem Eintritt in die Leuchtschicht eine Ultraviolettstrahlung abgebende Schicht durchlaufen läßt, deren Strahlung im eigentlichen Leuchtschirm sichtbares Licht auslöst.It is already known to increase the afterglow time of the screens of Braun tubes by that the electron beam emits ultraviolet radiation before it enters the luminous layer Lets pass through layer, the radiation of which triggers visible light in the actual luminescent screen.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Weiterbildung einer derartigen Anordnung, welche erlaubt, die Nachleuchtdauer weiterhin beträchtlich zu erhöhen. The present invention relates to a further development of such an arrangement which allows to continue to increase the afterglow period considerably.

Leuchtschirm mit verlängerter
NachleuchtdauerLuminescent screen with extended
Persistence

Anmelder:Applicant:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sidringenstr.71Telefunken GmbH,
Berlin NW 87, Sidringenstrasse 71

Dr. Fritz Schröter, Neu-Ulm/Donau,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Fritz Schröter, Neu-Ulm / Danube,
has been named as the inventor

Gemäß der Erfindung ist die zweite Schicht von zwei für die sie erregenden bzw. in ihr erregten Strahlen durchlässigen, unmittelbar auf sie aufgebrachten und ein starkes elektrisches Feld liefernden Elektroden eingeschlossen, von denen die eine in unmittelbarer Berührung auch mit der ersten Schicht steht.According to the invention, the second layer is of two for or excited in it rays permeable electrodes that are applied directly to them and produce a strong electric field included, one of which is in direct contact with the first layer.

Es ist auch schon bekannt, die Helligkeit von Fernseh- oder Röntgenschirmbildern, bei denen eine verlängerte Nachleuchtdauer naturgemäß unerwünscht ist, dadurch zu erhöhen, daß deren UV-erregte Phosphore einem elektrischen Feld ausgesetzt werden. Ferner ist es bekannt, die Helligkeit eines Leuchtschirmes dadurch zu vergrößern, daß seine Lumineszenzschicht zwischen zwei Elektroden, von denen die eine sekundäremissionsfähig ist, einem elektrischen Wechselfeld ausgesetzt wird.It is already known that the brightness of television or X-ray screens in which a prolonged afterglow period is naturally undesirable is to be increased by exposing their UV-excited phosphors to an electric field. It is also known to increase the brightness of a luminescent screen in that its luminescent layer between two electrodes, one of which is secondary emissive, an electrical one Alternating field is exposed.

Das gewünschte Ergebnis kann nun gemäß der Erfindung auf folgende Weise erreicht werden: Die Leuchtstoffschicht, beispielsweise ein dünner Schirmfaelag von manganaktiviertem Zinksilikat oder Zinksulfid, wird zwischen zwei Elektrodenfiächen gebracht, deren eine, und zwar die auf der Lichtaustrittseite (Betrachtungsseite) befindliche, für die ausgelöste Strahlung optisch gut durchlässig ist, während die andere Elektrode die erregende Strahlung, d. h. ultraviolettes Licht, Röntgenstrahlen oder Korpuskularstrahlen möglichst ungeschwächt passieren läßt. Korpuskularstrahlen im vorstehenden Sinne sind in der Regel ElektronenstraMen, können aber auch α-Strahlen radioaktiver Herkunft sein. Zwischen den beiden, der Leuchtstoffschicht enganliegenden Elektroden wird ein starkes elektrostatisches Wechselfeld der Größenordnung 10* bis S · IO Volt/cm unterhalten. Ferner ist bei der in der Abbildung dargestellten Ausführungsform der Erfindung die der erregenden Strahlenquelle zugewandte Elektrode mit einer zweiten Luminophorschicht bedeckt, die bei ge-The desired result can now be achieved according to the invention in the following way: The Phosphor layer, for example a thin screen layer made of manganese-activated zinc silicate or zinc sulfide, is placed between two electrode surfaces, one of which is on the light exit side (Viewing side) located, for the released radiation is optically well transparent, while the other electrode the exciting radiation, d. H. ultraviolet light, x-rays, or corpuscular rays can pass as unimpaired as possible. Corpuscular rays in the above sense are in Usually electron beams, but can also be α-rays of radioactive origin. Between Both electrodes, which are close to the phosphor layer, generate a strong alternating electrostatic field of the order of magnitude 10 * to S · IO volts / cm. Furthermore, in the embodiment of the invention shown in the figure, that of the exciting The electrode facing the radiation source is covered with a second luminophore layer which, when

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eigneter Erregung eine starke ultraviolette Emission liefert.when properly energized, produces a strong ultraviolet emission.

Es ist nun bekannt, ein ultraviolettes, also unsichtbares Bild mit Hilfe eines in einem starken elektrostatischen Felde befindlichen Leuchtschirmes in ein sichtbares Bild überzuführen, und neuere Untersuchungen haben gezeigt, daß dies mit erheblicher Quantenverstärkung erfolgt, d. h., daß ζ. Β. 1 Quant ultravioletten Lichtes 10 Quanten sichtbaren Lichtes auslösen kann. Bei der vorliegenden Erfindung ist dieser Verstärkungseffekt, obwohl an sich vorteilhaft, nicht maßgebend, da die anfängliche Leuchtdichte der in Radar-Wiedergaberöhren vom abgelenkten Kathodenstrahl geschriebenen Bildzeichen völlig ausreicht. Ausgenutzt wird hingegen die Tatsache, daß die im elektrostatischen Felde befindlichen Leuchtphosphore bei geeigneter Zusammensetzung und Aktivierung — als wirksamer Aktivator ist bisher Mangan neben Kupfer bekannt — bedeutend verlängertes Nachleuchten zeigen im Vergleich zu ihrem Verhalten ao im feldfreien Raum. Die Zeit, während der die Anfangsleuchtdichte, die im Augenblick des Aufhörens der Erregung bestand, auf die Hälfte ihres Wertes absinkt, kann durch das elektrostatische Feld auf mehrere Sekunden statt Millisekunden vergrößert werden. Wie es scheint, ist für diese Wirkung eine gewisse Steigerung der Elektronenbeweglichkeit im UV-bestrahlten Isolator durch den Feldeinfluß verantwortlich; als Folge davon bilden sich dicht vor den Elektroden Raumladungsschichten entgegengesetzter Polarität aus. Die unmittelbar vor der negativen Elektrode liegende Raumladung von Defektelektronen (»Löchern«) kann dabei eine Feldstärke erzeugen, die für die fortgesetzte Emission von Nachschubelektronen, aus dem Elektrodenmaterial in den Leuchtstoff hinein, ausreicht, und so unterhält sich der Leuchtvorgang, bis die Defektelektronen neutralisiert sind. Vermutlich wird die weitere Forschung dieses Bild ergänzen und im einzelnen berichtigen.It is now known to create an ultraviolet, i.e. invisible image with the help of a strong electrostatic one Fields located fluorescent screen to be converted into a visible image, and recent studies have shown that this can be done with considerable Quantum amplification takes place, i. i.e. that ζ. Β. 1 quantum of ultraviolet light 10 quanta of visible light can trigger. In the present invention, this reinforcement effect, although advantageous in itself, not decisive, since the initial luminance in radar display tubes from the deflected cathode ray written symbols is completely sufficient. On the other hand, the fact that the luminous phosphors in the electrostatic field with suitable composition and activation - So far, manganese is known to be an effective activator alongside copper - significantly extended Afterglow show in comparison to their behavior ao in the field-free space. The time during which the initial luminance, which existed at the moment the excitement ceased, to half its value decreases, can be enlarged to several seconds instead of milliseconds by the electrostatic field will. It seems that there is a certain increase in electron mobility in the for this effect UV-irradiated isolator responsible for the influence of the field; as a result of this, opposite space charge layers form close to the electrodes Polarity off. The space charge of defect electrons immediately in front of the negative electrode ("Holes") can generate a field strength that is necessary for the continued emission of supply electrons, from the electrode material into the luminescent material, is sufficient, and so the lighting process is entertaining, until the holes are neutralized. Presumably further research will this picture complete and correct in detail.

In dem gedachten Falle kommt der gewünschten Wirkung zugute, daß bei der Radar-Bilddarstellung das Echo fester reflektierender Gegenstände sich entsprechend der Frequenz der Tastimpulse des Senders am gleichen Punkte des Leuchtschirmes vielfach wiederholt; der vorstehend beschriebene Zustand kann sich daher durch Speicherung verstärken bzw. akkumulierend entwickeln.In the imaginary case, the desired effect benefits from the radar image display the echo of solid reflecting objects changes according to the frequency of the probe pulses from the transmitter repeated many times at the same point on the screen; the condition described above can therefore strengthen or accumulate through storage.

Im einzelnen geht das Wesen der Erfindung aus dem Ausführungsbeispiel hervor. Die Abbildung zeigt in willkürlich vergrößerten Dickenmaßen den Aufbau der beschriebenen Doppelschichtanordnung, wie er für eine Radar-Bildröhre üblicher Art vorgesehen ist. Der Ablenkteil der Röhre ist, da kein Teil der Erfindung, weggelassen·, der Elektronenstrahlerzeuger nur schematisch gezeichnet. Es bedeutet 1 die Röhre mit der Stirnwand 2, 3 die optisch klare Elektrode auf der Lichtaustrittseite, bestehend beispielsweise aus einer durchsichtigen, sehr dünnen Metallisierung oder aus den guten Halbleitern Indiumoxyd oder Zinnoxyd, 4 die sekundär, d. h. durch UV zu erregende Leuchtstoffschicht. Sie ist von der für UV durchlässigen Gegenelektrode 5 bedeckt; diese Gegenelektrode 5 kann aus den gleichen Stoffen hergestellt sein wie 3, sie muß aber grundsätzlich nicht unbedingt sichtbares Licht durchlassen, wodurch sich die Stoffauswahl für sie erweitert. Über 5 liegt, dem Elektronenstrahlerzeuger 7 zugewandt, die zweite, unter dem Einfall der Strahlelektronen stark ultraviolett emittierende Luminophorschicht 6, die vom Radar-Empfangssignal direkt erregt wird. Sie kann, wie bei den bisherigen Röhren üblich, aus reinem silberaktiviertem Zinksulfid bestehen oder statt dessen aus dem mit Blei aktiviertem Calciumoxyd oder Calciumphosphat, beides Stoffe mit hohem Wirkungsgrad der UV-Erzeugung durch Einfall schneller Elektronen. Durch die Drähte und Einschmelzungen 8, 9 sind die Elektroden 3 und 5 mit der Wechselspannungsquelle 10 verbunden. Zumeist genügen einige 100 Volt.In detail, the essence of the invention emerges from the exemplary embodiment. The figure shows in arbitrarily enlarged thickness dimensions the structure of the double-layer arrangement described, as he is provided for a radar picture tube of the usual type. The deflecting part of the tube is, as not part of the invention, omitted ·, the electron gun is only shown schematically. It means 1 the tube with the end wall 2, 3, the optically clear electrode on the light exit side, consisting for example from a transparent, very thin metallization or from the good semiconductors indium oxide or tin oxide, 4 the secondary, d. H. fluorescent layer to be excited by UV. It is permeable to UV from the one Counter electrode 5 covered; this counter electrode 5 can be made of the same materials be like 3, but it does not necessarily have to let through visible light, which means that the Fabric selection expanded for her. Over 5, facing the electron gun 7, is the second, under the incidence of the beam electrons strongly ultraviolet emitting luminophore layer 6, which from Radar received signal is excited directly. As is customary with the previous tubes, it can be made of pure silver-activated zinc sulfide or instead of the calcium oxide activated with lead or Calcium phosphate, both substances with a high degree of efficiency in UV generation through the incidence of fast electrons. The electrodes 3 and 5 are connected to the alternating voltage source through the wires and seals 8, 9 10 connected. A few 100 volts are usually sufficient.

Bei der durch die Abbildung erläuterten Vorrichtung wird also in der Schicht 6 primär ultraviolettes Licht erregt. Dieses durchdringt die Elektrode 5 und wirkt in engem räumlichen Kontakt, durch den merkliche Verluste an Bildschärfe vermieden werden, seinerseits erregend und kumulativ auf die Nachleuchtschicht 4. Das zwischen 3 und 5 bestehende elektrische Feld ruft dann die beschriebene verlängerte Phosphoreszenz im Sichtbaren hervor. Es glückt auf diese Weise, die Radar-Umlaufperiode optisch gut zu überbrücken.In the device illustrated by the figure, therefore, primarily ultraviolet is present in layer 6 Light excited. This penetrates the electrode 5 and acts in close spatial contact through the noticeable Loss of image sharpness can be avoided, in turn exciting and cumulative on the afterglow layer 4. The electric field existing between 3 and 5 then calls the prolonged one described Phosphorescence emerges in the visible. In this way, the radar period is optically good bridge.

Claims

Claim:

Luminescent screen with extended afterglow time for Braun tubes in which the electron beam Via a first fluorescent layer emitting UV radiation, one is in direct optical contact with this layer stimulates second phosphor layer to emit visible radiation, characterized in that the second layer of two permeable to the rays exciting or excited in it, immediately Applied to them and a strong electric field supplying electrodes included one of which is in direct contact with the first layer.

Considered publications:
German Patent Nos. 689 001, 760 884;
U.S. Patent No. 2,666,864;
Journal of Applied Physics, 1955, p. 262.

1 sheet of drawings