DE2257234A1 - Bildwiedergabevorrichtung - Google Patents

Description

Bildwiedergabevorrichtung.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bildwiedergabevorrichtung mit einer Anzahl selektiv anregbarer Bildwiedergäbeelemente, welche Vorrichtung in einer evakuierten Umhüllung eine Anzahl Kanälelektronenmultiplikatorelemente, eine Anzahl gesondert anregbarer, der Eingangsseite der genannten Multiplikatorelemente gegenüber liegender Photokathoden und eine der Ausgangsseite der genannten Multiplikatorelemente gegenüber liegende Schicht aus einem von Elektronen anregbaren Leuchtmaterial enthält. ·

Eine Bildwiedergabevorrichtung der obenbeschriebenen Art ist aus der USA Patentschrift 3.622,828 bekannt, in der eine Bildwiedergabevorrichtung mit einer Anzahl selektiv anregbarer Bildwiedergabeelemente beschrieben ist, welche Vorrichtung eine Kanaleiektronenmultiplikatorplatte, einzelne in der Nähe der Eingangsseite dieser Platte liegende

309834/Q761

Photokathoden und eine Schicht aus einem Leuchtmaterial in einer sich von der Ausgangsseite der genannten Platte her erstreckenden Bahn für Elektronen enthält. In dieser bekannten Vorrichtung werden die Photokathoden mit Licht aus einer externen Quelle bestrahlt, um Elektronenemission dieser Photokathoden herbeizuführen.

In anderen bekannten Bildwiedergabevorrichtungen mit einer Anzahl selektiv anregbarer Bildwiedergabeelemente werden als Bildwiedergabeelemente eine Matrix von Glimmentladungsbahnen in einer inerten Gasatmosphäre benutzt. Diese Bahnen können z.B. in Form einer sogenannten Stabmatrix oder in Form einer rechteckigen Matrix von Punkten angeordnet sein, wie z.B. in der britischen Patentschrift 1244306 beschrieben ist. Die Anregung selektierter Kombinationen der Elemente kann z.B. die Darstellung jedes alfanumerischen Zeichens bewirken. Aus wirtschaftlichen Gründen und in bezug auf die Zuverlässigkeit ist es erwünscht, dass die Adressierschaltung für die Elemente in Form einer integrierten Schaltung hergestellt wird; dies gilt insbesondere, wenn die Anzahl der Bildwiedergabeelemente in der Vorrichtung gross ist. Dies lässt sich jedoch schwer erzielen, wenn Gasentladungselemente verwendet werden, weil die Zündspannung solcher Entladungen grosser als die Spannungsbelastbarkeit der bisherigen integrierten Schaltungen ist.

Die Erfindung bezweckt, eine andere Ausführung einer solchen Vorrichtung zu schaffen, die diesen Nachteil nicht aufweist.

Nach der Erfindung ist eine Bildwiedergabevorrichtung der in der Einleitung beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Photekathoden für Strahlung empfindlich sind, die infolge eines Elektronenbeschusses von dem genannten kathodischen Leuchtmaterial emittiert wird, welche Photokathoden in einer Bahn angebracht sind, in der die

309834/0761

von diesem Material emittierte Strahlung auf sie auftritt.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung bilden diese Multiplikatorelemente eine Kanalplatte, deren Kanäle sich nahezu senkrecht zu den grossen Flächen der Platte erstrecken.

Jedes Element einer derartigen Vorrichtung kann dadurch ein- und ausgeschaltet werden, dass die entsprechende Photokathode entweder einige volts positiv oder einige volts negativ in bezug auf die .' Eingangsseite des entsprechenden Multiplikatorelements gemacht .wird» Auf diese Weise braucht die geschaltete Spannung nur gering zu sein₉ während ausserdem der geschaltete Strom vernachlässigbar ist.

Die Erfindung wird nachstehend beispielsweise an Hand ier Zeichnung für ein Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es aeigent

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Matrix von Photokathodensubstraten in den gegenseitigen Lagen, die sie in einer fertigen Bildwiedergabevorrichtung einnehmen werden;

Figo 2 eine Draufsicht auf einen Teil einer Bildwiedergabevorrichtung in teilweise fertiges Zustand, und

Fig. 3 einen Querschnitt durch die fertige Vorrichtung nach Fig. 2 längs der Linie III-III, soxfie eine Kanalelektronenmultiplikatorplatte und ein Beobachtungsfenster.

In Fig. 1 werden eine Matrix von Kathodensubstraten 1 und

Zufuhrleitungen 2 aus einer Platte aus einer an Glas anschmelzbaren Legierung, wie Nickel-Eisen, durch einen Photoätzvorgang erhalten. Teile der die Zufuhrleiter miteinander verbindenden Platte werden vorläufig beibehalten, um die Substrate 1 in den richtigen gegenseitigen Lagen zu halten.

In Fig. 2 ist ein Block 6 aus elektrisch isolierendem Mate-

rial, z.B. dem unter dem Warenzeichen "Fusite K" käuflich erhältlichen

30 983 4/0761

Material* rings um das Gebilde nach Fig. 1 gepresst, derart, dass die Zufuhrleiter aus diesem Block hervorragen. Untiefe Aushöhlungen 7 sind in der oberen-Fläche 9 des Blockes 6 gebildet und diese Aushöhlungen enden je an einem gesonderten Photokathodensubstrat 1. Eine Rippe 16 umschliesst völlig die Aushöhlungen 7 und ist von dem Hauptteil der oberen Fläche des Blockes 6 durch eine Stufe getrennt, auf der ein Metallrahmen 4, a.B. wieder aus Nickeleisen, ruht, der Über die Rippe 16 bei 5 nach aussen geführt wird· Ein Pumpstengel 12 endet in einem Loch 13, zu der oberen Fläche 9 des Blockes 6 führt.

Ein Photokathodenmaterial 10 (Pig. 5) wird dann in den Aushöhlungen 7 niedergeschlagen, wobei der verbleibende Teil der oberen FlSche 9 des Blockes 6 während dieses Vorgangs maskiert wird. Eine Kanalelektronenmultiplikatorplatte 11 wird dann in dem von der Rippe 16 umschlossenen Raum angebracht, wobei die Platte 11 mit Metallflanschen 14 und

15 versehen wird, und wobei der Flanech 14 mit dem Rahmen 4 in Kontakt ist und der Flansch 15 auf der Oberseite der Rippe 16 ruht. Die Platte 11 kann durch ein in der britischen Patentschrift 1064072 beschriebenes Verfahren hergestellt werden und jede grosse FlHohe dieser Platte ist mit einer elektrisch leitenden (nicht dargestellten) Schicht Überzogen, welche Schichten mit den Flanschen 14 bzw. 15 in Kontakt sind. Diese Schichten können aus aus der Dampfphase abgelagertem Nickel-Chrom bestehen und die grosse Flüchen, auf denen sie angebracht sind, erstrecken sich senkrecht zu den Kanälen in der Platte.

Der Flansch 15 wird rings um die ganze Oberseite der Rippe

16 mittels eines geeigneten (nicht dargestellten) LStglases festgeschmolzen und ein klares oder lichtdurchlässiges Beobachtungsfenster 17 wird ebenfalls an einem elektrisch isolierenden Distanzglied 19 festgeechmolzen,

309834/0761

-5- „„,-„„«.PUB. 32233.

225723Γ³-

das seinerseits an dem Plansch 15 festgeschmolzen ist. Eine dünne Schicht 18 aus Leuchtmaterial ist vorher auf einer transparenten elektrisch leiten-* den (nicht dargestellten) Schicht, z.B. aus Zinnoxyd, abgelagert, welche Schicht ihrerseits auf der Unterseite des Fensters I7 abgelagert wird. Elektrisch leitende Zufuhrstreifen (nicht dargestellt) die durch Schweissen oder auf andere Weise an dem Flansch 15 befestigt sind, und die transparente elektrisch leitende Schicht bilden Stromzufuhrleiter,

Nachdem die Vorrichtung zugeschmolzen ist, wird sie über das Bohr 12 gepumpt, so dass der Druck innerhalb der Vorrichtung unterhalb 1Q- Torr liegt; dann werden die.Photokathoden aktiviert. Das die Leiter 2 miteinander'verbindende Metall 5 wird entfernt.

Das Leuchtmaterial 18 wird derart gewählt, dass es mit der spektralen Empfindlichkeit der Photokathoden 10 übereinstimmt, d.h., dass die Photokathoden 10 für wenigstens einen Teil des Emissionsspektrums des Materials 18 empfindlich sind. Auf diese-Weise können, wenn das Material das unter der Bezeichnung "P 31" bekannte Material ist, die Photokathoden 10 von dem unter der Bezeichnung "S 11" bekannten Typ sein. Es besteht ein optischer Weg zwischen jeder Photokathode 10 und dem entsprechenden Teil der Schicht 18_f so dass, wenn Elektronen einer bestimmten Photokathode 10 die Platte 11 erreichen und in dieser Platte 11 multipliziert werden» um einen Teil der Schicht 18 zu bombardieren, ein gewisser Teil der sich ergebenden elektromagnetischen von der Schicht 18 emittierten Strahlung zu der betreffenden Photokathode 10 zurückkehrt, um die Elektronenemission aufrechtzuerhalten· Die Tatsache, dass die Kanäle in der Platte 11 zu den grossen Flächen der Platte senkrecht sind, trägt zu dieser optischen Rück·^ kopplung bei.

Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende. Ein gleich-

309834/0761

massiges positives Potential in der Grö*ssenordnung von 1 kV wird an den Flansch 15 in bezug auf den Flansch 141 und somit an die der Leuchtschicht 18 zugekehrte Seite der Platte 11 in bezug auf die andere Seite dieser Platte, angelegt. Ein gleichmässiges in bezug auf den Flansch 15 positives Potential von z.B. 3 - 5 Kv wird auch an die leitende Schicht angelegt, auf der die Leuchtschicht 18 abgelagert ist. Daher werden alle Elektronen, die auf die Seite der Multiplikatorplatte 11 auffallen, die den Photokathoden 10 zugekehrt ist, in der Platte multipliziert, treten aus der anderen Seite der Platte aus und werden in Richtung auf die Schicht 18 beschleunigt, die unter der Einwirkung dieser Elektronen aufleuchtet und ein Bild liefert, das durch das Fenster 17 sichtbar ist, welches Leuchtmaterial auch wenigstens diejenige Photokathode 10 aktiviert, die dem aufleuchtenden Teil der Schicht 18 gegenüber liegt. Auf diese Weise behält sich die Wirkung automatisch bei, vorausgesetzt, dass jedes von einer Photokathode 10 emittierte Elektron die Eingangsfläche der Platte erreichen kann. Ob diee stattfindet oder nicht, kann leicht dadurch geregelt werden, dass das Potential jeder Photokathode 10 in bezug auf das der Eingangsfläche der Platte 11 geringfügig geändert wird. Wenn das Potential einer bestimmten Photokathode somit gleich oder negativer als das der Eingangsfläche der Platte 11 ist, wird auf der Schicht 18 ein Bild an einer dieser Photokathode gegenüber liegenden Stelle erhalten (normalerweise werden zur Einleitung der Wirkung einige Streuelektronen und/oder -Photonen vorhanden sein). Wenn andererseits das Potential dieser Photokathode auf einen positiven Wert von einigen, z.B. 2 - 5>V| in bezug auf die Eingangef-lSche der Platte 11 erhöht wird, wird verhindert, dass die gegebenenfalls von dieser Photokathoden emittierten Elektronen die Eingangsfläche der Platte 11 erreichen; das entsprechende aufleuchtende Ge-

309834/0761

biet wird dann gelöscht. So kann von jedem einer Photokathode 10 entsprechenden Teil der Schicht.18 ein Bild erzeugt werden, wobei diese Bildwiedergabe durch Aenderung des Potentials dieser Photokathode um einige Volts ein- und ausgeschaltet wird. Ausserdem braucht der Photostrom jeder Photokathode nur sehr gering zu sein, so dass die Photokathode mittels integrierter Schaltungen geschaltet werden kann»

Bei einer Matrix Von Photokathoden der beschriebenen Art können Gruppen derart angeregt werden, dass einzelne Buchstaben oder Ziffern zusammen mit einem Dezimalzeichen dargestellt werden? es leuchtet ein, dass die Anwendung einer grösseren Matrix es ermöglicht, verwiekiltere Darstellungen, wie Gruppen von Buchstaben und von Ziffern^ au erhalten.

Um eine maximale Auflösung au erzielen, ist es günstig,

wenn die Abstände zwischen der Platte 11 und sowohl den Photokathoden als auch der Schicht 18 möglichst klein sind? vorausgehest ₀ dass sie nicht derart klein sind, dass elektrischer Durchschlag auftritt„

Erwünsohtenfalls können diskrete Gebiets von Leuchtstoffen, die in verschiedenen Färben" kathodisch lumineszierend sind, in der Schicht 18 angebracht werden, wobei jede Farbe, wie rot, grün und blau, dadurch angeregt werden kann, dass jeweils eine verschiedene Photokathode aktiviert wird. In dieser Weise kann eine Mehrfarbenbildwiedergabe erhalten werden.

Bei Vorrichtungen grossen Flächeninhalts mit einer Vielzahl von Photokathodenelementen 10 wird vorzugsweise für die einzelnen Bildwiedergabeelemente ein Adressiersystem vom Kreuzstabtyp verwendet. Ein derartiges System kann dadurch gebildet werden, dass ein elektrisch leitender Streifen auf der Eingangsfläche der Platte 11 jeder Reihe oder Spalte

309834/0761

von Photokathodenelementen 10 gegenüber abgelagert wird_f welche Streifen die Photokathodensubstrate 1 jeder Spalte oder Reihe z.B. dadurch miteinander verbinden, dass die gesonderten Leitungen 2 für jedes Substrat durch Streifen ersetzt werden, die sich durch den Block 6 in Richtung der Spalte oder Reihe erstrecken, welche Streifen in jeder der Aushöhlungen 7 frei gelegt werden·

309834/0761

Claims (2)

-9- οοιγτϊο/ ΡΗΒ* 32233. PATENTANSPRÜCHE :

1.1 Bildwiedergabevorrichtung mit einer Anzahl selektiv anregbarer Bildwiedergabeelemente, welche Vorrichtung in einer evakuierten Umhüllung eine Anzahl Kanalelektronenmultiplikatorelemente, eine Anzahl gesondert anregbarer, der Eingangsseite der erwähnten Multiplikatorelemente gegenüber liegender Photokathoden und eine der Ausgangsseite der genannten Multiplikatorelemente gegenüber liegende Schicht aus einem von Elektronen anrgebaren Leuchtmaterial enthält, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Photokathode'n für Strahlung empfindlich sind, die infolge eines
Elektronenbeschusses von dem genannten Leuchtmaterial emittiert wird,
welche Photokathoden in einer Bahn angebracht sind, in der die von diesem Material emittierte Strahlung auf sie auftrifft.

2. Bildwiedergabevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Multiplikatorelemente eine Kanalelektronenmultiplikatorplatte bilden, deren Kanäle sich nahezu senkrecht zu den
grossen Flächen der Platte erstrecken.

309834/0761