DE946168C

DE946168C - Bildwandler

Info

Publication number: DE946168C
Application number: DEN6110A
Authority: DE
Inventors: Marten Cornelis Teves; Taeke Tol
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-09-26
Filing date: 1952-09-21
Publication date: 1956-07-26
Also published as: NL81053C; FR1063614A; BE514404A; CH305865A; US2757293A; GB713924A; NL164251B

Description

AUSGEGEBEN AM 26. JULI 1956

N6iioVIIIc/2ig

Bildwandler

Die Erfindung betrifft einen Bildwandler, d. h. eine Vorrichtung· zum Umwandeln eines Strahlungsbildes in ein Lichtbild mit entweder anderer Wellenlänge oder größerer Helligkeit.

Ein Bildwandler kann beispielsweise dazu verwendet werden, ein durch infrarote Strahlen erzeugtes und somit an sich unsichtbares Bild in. ein sichtbares Bild umzuwandeln. Auch kann er dazu dienen, ein mit Röntgenstrahlen erzeugtes Durchleuchtungsbild in ein Bild mit erheblich größerer Helligkeit umzuwandeln. In diesem Fall wird der Bildwandler somit als Bildverstärker verwendet.

Ein Bildwandler enthält eine Elektronenstrahlröhre mit einer photoelektrischen Kathode, auf der das umzuwandelnde Bild (primäres Bild) entworfen \vird, und einen fluoreszierenden Schirm (Auffangschirm), auf den die von der Kathode ausgesandten Photoelektronen mittels eines elektronenoptischen Systems fokussiert werden.

Es sind Elektronenstrahlröhren zu diesem Zweck bekannt, bei denen das. elektronenoptische System von einer photoelektrischen Kathode in Form einer Kugelkalotte einerseits und einer fingerhutförmigen Anode andererseits gebildet wird. Die Achse dieser Anode steht senkrecht zu dem flachen Auffangschirm und senkrecht zu der konkaven Kathodenfläche. Der der Kathode zugewandte Scheitel der Anode weist eine Öffnung zum Durchlaß der Elektronen auf, die kleiner ist als die wirksame Oberfläche des Auffangschirms.

Die Erfindung betrifft eine Elektronenstrahlröhre der vorstehend in Rede stehenden Art sowie einen mit einer solchen Röhre versehenen Bildwandler.

Es wurde bereits vorgeschlagen, die Bahn der Elektronen zwischen, der Kathode und der Anode mit einer leitenden Fläche zu umgeben, die mit der photoelektrischen Kathode verbunden ist und somit — was die Bildung eines elektrischen Feldes anbelangt — eine Fortsatzung der Kathode bildet.

Mittels dieser Röhre können scharfe Bilder erzeugt werden, sofern der Abstand zwischen der Anode und der Kathode richtig bemessen, ist. Diesen ίο Abstand genau zu reproduzieren (die Toleranz geht nicht erheblich über o,i mm hinaus) ist jedoch aus glastechnischer Hinsicht schwierig, so daß die Herstellung solcher Röhren oft zeitraubend ist.

Bei der Elektronenröhre nach der Erfindung sind die Elektronenbahnen zwischen der Randfläche der Kathode und der Anode mit einer leitenden Fläche umgeben, die gegen die photoelektriscihe Kathode isoliert und mit einem besonderen Stromzuführungsleiter versehen ist.

Bei dem Bildwandler nach der Erfindung, der diese Röhre enthält, hat die leitende Fläche ein Potential, das von demjenigen der Kathode verschieden ist. Durch Änderung dieser Potentialdifferenz wird die Güte des Bildes auf dem Auffangschirm geändert. Ist der Abstand zwischen der - Kathode und der Anode größer als derjenige, bei dem das Bild ohne Potentialdifferenz zwischen Kathode und leitende Fläche scharf ist, so· muß der leitenden Fläche ein positives Potential gegeben werden, im entgegengesetzten Fall muß sein Potential negativ in bezug auf die Kathode sein.

Es ist gefunden worden, daß die Potentialdifterenz, die zum Erzeugen eines scharfen Bildes angelegt werden muß, in nicht allzu weiten Grenzen beiderseits des Nullwertes eine lineare Funktion des. Abstandes zwischen Kathode und Anode ist. Sie beträgt bei einer üblichen Röhrenart 20 Volt je mm Abstandsänderung.

Obgleich es somit anscheinend gleichgültig ist, ob dieser Abstand größer oder kleiner ist als derjenige, bei dem die Potentialdifferenz den Nullwert haben muß, ist ein größerer Abstand vorzuziehen. Bei einer Röhre, bei der die leitende Fläche eine mit der Kathode verbundene Überschichtung der Röhrenwandung ist, kann sie eine kugelförmige Fortsetzung der Äquipotentialfläche der Kathode bilden. Hiermit ergibt sich die für eine rationelle elektronenoptische Wirkung geeignetste Struktur des elektrischen Feldes.

Ist jedoch die Photokathode als besonderer Körper in der Röhre angeordnet, so endet die Kugelform der Äquipotentialfläche am Rande der Kathode. Dies führt zu einem Fehler, der am stärksten am Bildrande auftritt. Es ist nun gefunden worden, daß dadurch, daß die leitende Fläche auf ein positives Potential in-bezug auf die Kathode gebracht wird, dieser Fehler sich beheben bzw. stark verringern läßt.

Ein weiterer Vorteil des Vorhandenseins eines positiven Potentials an der leitenden Fläche ist der, daß auf dem Bildschirm je Einheit der Oberfläche ein größerer Teil der Kathode abgebildet wird.

Dies gibt in zwei Hinsichten einen Vorteil; es ergibt sich eine größere Bildhelligkeit, und man beobachtet auf dem Auffangschirm ein größeres Bildfeld.

Bei einem Bildwandler nach der Erfindung muß die leitende Fläche, die bei der Elektronenstrahlröhre die Strecke der Elektroden zwischen der Randfläche der kugelförmigen Kathode und der Anode umgibt, nicht notwendigerweise kugelförmig sein, sondern sie kann zylindrisch sein. Dies führt zu einem kleineren Röhrendurchmesser. Die Fläche kann von einem ganz metallenen Wandteil oder auch von einer leitenden Innenüberschichtung einer Glaswand gebildet werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert, in der ein Beispiel einer Elektronenstrahlröhre nach der Erfindung dargestellt ist, und zwar eine Röhre für einen zum Verstärker von Röntgenbildern wirksamen Bildwandler. Die Zeichnung ist ein Längsschnitt mit einer durch die Röhrenachse geführten Ebene.

Die Glaswand 1 der luftleeren Röhre hat einen verengten Teil 2 mit einer Vertiefung 3. Diese Vertiefung ist durch eine Querwand 4 verschlossen, die auf der Innenseite mit einer dünnen Schicht 5 aus einem Stoff überzogen ist, der fluoresziert, wenn er von Elektronen getroffen wird. Diese Schicht ist in der Figur übertrieben stark ausgezogen.

An dem gewölbten. Stirnteil 6 der Röhrenwand ist mittels in das Glas eingeschmolzener Metalldrähte 7 und S eine kleine metallene Schale 9, beispielsweise aus Aluminium, aufgehängt. Die Hohlseite dieser Schale enthält die photoelektrische Schicht. Da eine solche Kathode jedoch sehr wenig Röntgenstrahlen absorbiert und somit unter der Einwirkung dieser Strahlen allein sehr wenig Elektronen aussenden würde, ist in der Schale 9 eine Schicht 10 aus einem Stoff angebracht, der unter der Einwirkung von Röntgenstrahlen fluoresziert. Das Licht dieses primären Leuchtschirms bewirkt, daß die photoelektrische.. Schicht 11, die mit einer stromzuführenden Unterlage auf die Schicht 10 aufgebracht ist, Elektronen aussendet. Auch hier mußte zwecks größerer Deutlichkeit in der Zeichnung eine übertrieben große Schichtstärke dargestellt werden.

Um die Vertiefung 3 herum ist ein Metallzylinder 12 geklemmt, dessen der Kathode zugewendeter Teil verengt ist" und in einen fingerhutförmigen Scheitel 13 endet, der die Anode der Röhre bildet. Dieser Scheitel hat eine ringförmige Durchbohrung 14, derenDuirchmesser beispielsweise 5 mm beträgt. Bei dem Auffangschirm 5 wird eine kreisförmige Fläche mit einem Durchmesser von 15 bis 20 mm von dem Bild in Anspruch genommen, Auf der Innenseite trägt der verengte Teil 2 der Röhrenwandung einen ringförmigen Überzug 15 aus Silber oder einem sonstigen geeigneten Metall. In die Wand des Teiles 2 ist ein Draht 16 eingeschmolzen, der mit dem Überzug 15 Verbindung herstellt. Der Zylinder 12 ist auf der Außenseite mit kleinen Kontaktfedern 17 versehen, die mit dem Überzug 15 in Berührung sind. Über den Draht 16,

den Überzug 15 und die Federn 17 kann der Anode Strom zugeführt werden. Die Stromzuführung zu der Photokathode 11 vollzieht sich über einen der Drähte 7 oder 8.

Wird mittels einer geeigneten Stromquelle 18, deren Plusklemme mit dem Draht 16 und deren Minusklemme über einen Schalter 24 mit dem Draht 8 verbunden ist, die Anode auf ein hinreichend hohes positives Potential in bezug auf die Kathode gebracht (eine geeignete Spannung ist z. B. 25 kV), so werden die aus einem beliebigen Punkt der Kathodenfläche heraustretenden Elektronen in Form eines Bündels zur Anode geführt. Bei angemessener Fokussierung treffen diese Elektronen den Auffangschirm 5 alle in demselben Punkt, deader Bildpunkt des Punktes auf der Kathode ist, von dem das Elektronenbündel ausgegangen ist. Es findet jeder emittierende Punkt der Kathode einen Bildpunkt auf dem Leuchtschirm. Die Elektronenbündel schneiden sich in der Umgebung der Öffnung 14. Weil das Maß, in dem die Punkte der photoelektrischen Kathode emittieren, nach Maßgabe der Helligkeit des primären Schirms 10 wechselt, die ihrerseits wieder von der Intensität abhängt, welche die Röntgenstrahlen örtlich aufweisen, entsteht auf dem Auffangschirm 5 ein getreues Bild des mittels einer Röntgenröhre auf dem Schirm 10 entworfenen Durchleuchtbildes. Die in der Figur durch Pfeile 19 angedeuteten Röntgenstrahlen durchsetzen dabei den Schirmteil 6 der Röhrenwand und die Metallschale 9 und dringen in die fluoreszierende Schicht hinein.

Auf der Innenseite der Wandung 1 ist eine leitende Schicht 20 angebracht. Ein dafür geeigneter Stoff ist Aluminium, weil dies das infolge der Herstellung der photoelektrischen Kathode in die Röhre gebrachte Cäsium nicht beseitigt. Die Schicht 20 erstreckt sich von der Mitte an nach der Kathode bis kurz über deren Randfläche 21 hinaus und nach der Anodenseite der Röhre bis fast zu dem verengten Teil 2.

Gemäß der Erfindung ist der Überzug 20 nicht mit der leitenden Unterlage der Kathode 11 verbunden, sondern er hat einen besonderen Zuführungsleiter. Dieser besteht bei der dargestellten Röhre aus einem in die Wand eingeschmolzenen Draht 22.

Zwischen der Minusklemme der Stromquelle 18 und dem Zuleitungsdraht 22 ist eine zweite Stromquelle 23 mit regelbarer Spannung eingeschaltet. Diese gibt dem Überzug 20 ein positives Potential in bezug auf die Kathode 11, das beispielsweise zwischen ο und 200 V regelbar ist. Der Abstand zwischen dem Scheitel der Anode 13 und der Kathode 11 ist größer bemessen als derjenige, bei dem ein scharfes Bild ohne Spannung zwischen dem Überzug 20 und der Kathode 11 gebildet würde. Durch das Anlegen eines positiven Potentials an den. Überzug kann trotzdem das Bild scharf auf den Auffangschirm 5 fokussiert werden. Die riehtige Einstellung ergibt sich in der Weise, daß die Spannung, welche die Stromquelle 23 liefert, geändert wird, während man das Auge auf den Auffangschirm gerichtet hält. Man schaut dabei durch eine Vergrößerungslinse in der Vertiefung 3.

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronenstrahlröhre für einen Bildwandler mit einer photoelektrischen Kathode in Form einer Kugelkalotte, einem flachen Auffangschirm für die Elektronen, einer zwischen diesen beiden mit ihrer Achse senkrecht zu dem Schirm und zu der konkaven Kathodenfläche angeordneten fmgerhutförmigen Anode, die an der Kathodenseite eine mittlere öffnung aufweist, deren Durchmesser kleiner ist als derjenige der wirksamen Oberfläche des Auffangschirms und einer leitenden Fläche, welche die ganze Strecke der Elektronen zwischen der Randfläche der Kathode und der Anode umgibt, dadurch gekennzeichnet, daß diese Oberfläche gegen die photoelektrische Kathode isoliert und mit einer besonderen Stromzuführungsleitung versehen ist.

2. Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Photokathode als besonderer Körper in der Röhre angeordnet und der Teil der Röhrenwand, der die Bahn, der Elektronen zwischen der Randfläche der Kathode und der Anode umgibt, zylindrisch ist.

3. Bildwandler mit einer Elektronenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Potential der leitenden Fläche, die den Elektronenstrom umgibt, von demjenigen der Kathode verschieden ist.

4. Bildwandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Kathode und der Anode größer ist als derjenige, bei dem ohne Potentialdifferenz zwischen der Kathode und der leitenden Fläche ein scharfes Bild auf dem Auffangschirm erzeugt wird, und daß der leitende Überzug ein positives Potential in bezug auf die photoelektrische Kathode aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 313 957.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609564 7.56