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Bildwandler Die Erfindung betrifft Bildwandler nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1, wie sie etwa bereits aus der CH-PS 316 948 bekannt sind.
Solche Bildwandler werden in der Regel zur Umsetzung unsichtbarer Bilder in solche,
die sichtbar sind, benutzt. Dazu werden im Wandler an einer Fotokathode die sichtbar
zu machenden Strahlen in ein Elektronenbild umgesetzt. Nach Beschleunigung und elektronenoptischer
Behandlung werden diese dann zur Sichtbarmachung auf einem Ausgangsleuchtschirm
abgebildet. Dabei wird für die Fotokathode in der Regel Cäsium (Cs) verwendet. Bei
den sog. Multialkalikathoden wird aber auch Kalium (g) und Natrium (Na) benutzt.
Diese Alkalimetalle wirken bekanntlich schädlich, d.h. die ieuchtfähigkeit vermindernd,
auf Beuchtstoffe ein, die im Ausgangsleuchtschirm verwendet werden.
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Bei der Herstellung von Bildwandlern, insbesondere sog. Röntgenbildverstärkern,
gibt es Ausfälle wegen Verminderung der Qualität des Ausgangsschirmes. Das ist zurückführbar
auf die schädlichte Einwirkung der bei der Herstellung der Fotekathode benutzten
Alkalimetalle.
Diese als Vergiftung bezeichnete Erscheinung entsteht nach herrschender Meinung
dadurch, daß das Alkalimetall den in der Regel im Ausgangsschirm verwendeten Zink-Cadmiumsulfid-Leuchtstoff
(ZnCdS:Akt) angreift und seine Leuchtfähigkeit zerstört. Als Aktivator "Akt" kommt
etwa Silber oder Kupfer in Betracht. In der Regel beruht es wohl darauf, daß das
Alkalimetall den Schwefel an sich zieht und so die Metalle Zink und Cadmium zusätzlich
noch zur Zerstörung des Leuchtstoffes wegen ihrer dunklen Farbe Licht abscrbierenden
Stoff zurückläßt.
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Man hat deshalb bereits versucht, Schutzmaßnahmen zu treffen.
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Solche sind etwa wie in obengenannter Literaturstelle l-orgesehene
Blenden, die verhindern, daß aufgedampftes A'kalimetall, d.h. das in der Regel verwendete
Cäsium, den Ausgangsleuchtschirm erreicht. Eine solche Vorrichtung stellt zweifellos
einen zusätzlichen Aufwand dar und ist überdies von komplizierter Konstruktion,
weil es notwendig ist, diese Vorrichtung in einen Vakuumkolben vorübergehend einzubringen
und danach den Einbringungsansatz wieder zu verschließen, so daß er dauerhaft vakuumdicht
ist. Außerdem tritt beim gathodenbau sowie auch im fertigen Bildwandler noch ein
Dampfdruckgleichgewicht des Alkalimetalls der Fotokathode ein, so daß stets Alkalimetalldampf
in der Röhre vorhanden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Bilrlwandler gemäß
dem Oberbegriff des Patentanspruchsiden Ausgangsleuchtschirm vor schädlichem Angriff
durch Alkalimetalle der Fotokathode zu schützen und dabei den für vorübergehendenSchutz
der Schirme etc. erforderlichen Aufwand zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß
durch die im kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst.
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Versuche, die zur Erfindung führten, haben gezeigt, daß die schädliche
Reaktion etwa von Cäsium, Kalium und Natrium mit dem (ZnCd)S-Leuchtstoff des Ausgangsleuchtschirmes
h.auptsächlich
dann eintritt, wenn längere Zeit, etwa 15 bis 20
min, höhere Cäsium-Partialdrucke als 10 4 Torr bei einer Temperatur von 75 bis 2200C
auf den Leuchtstoff einwirken.
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Eine wirksame Schutzschicht kann folgendermaßen erhalten werden: Man
bringt den Betrachtungsschirm in einen Rezipienten und heizt dort bei einem Druck
von etwa 10 6 Torr (Hochvakuum) 7 Stunden lang bei etwa 27000 aus. Dies erfolgt,
damit vorhandene Verunreinigungen und Wasserhäute von den Oberflächen fortgeheizt
werden und somit eine saubere Oberfläche entsteht.
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Der Druck nach des AusheizprozeB im abgekühlten Rezipienten sollte
etwa 10 7 Torr betragen. Bei einer Tempera-tur von 75 bis 100°C wird dann ein Cäsiumentwickler
in Betrieb gesetzt.
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Der dabei entstehende Partialdruck des Cäsiums sollte etwa 10 6 Torr
nicht überschreiten. Nach einer Einwirkungszeit von 10 bis 15 min wird der Rezipient
auf Raumtemperatur abgekühlt und belüftet. So können Schutzschichten auf dem Zink-Kadmium-(ZnCdS)-Leuchtstoff
erhalten werden, die in Bildwandlern dauerhaft beständige Beuchçschichten ergeben.
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Die Schutzwirkung ist so erklärbar, daß beim Belüften eine Reaktion
der atmosphärischen Bestandteile mit dem auf den Leuchtschirm und den dort vorhandenen
Leuchtstoffkörnern kondensiertes Cäsium aufquellen läßt, so daß eine kompakte Diffusionssperre
erzeugt wird, durch welche erneut auftreffendes Alkalimetall, wie etwa Cäsium, nicht
mehr durchdringen kann.
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Es ist anzunehmen, daß das Cäsium mit dem Wasserdampf der Luft reagiert.
Die so entstandene Schicht ist temperaturbeständig und hält auch Temperaturen oberhalb
30000 aus. Die optischen und die iumineszenz-Ei;ensnhaften des Schirmes werden durch
eine derartige Behandlung, wie Messungen am Bildverstärker gezeigt haben, nicht
beeinflußt.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend
anhand des in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
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In der Fig. 1 ist schematisch der Schnitt durch einen Röntgenbildverstärker
gezeichnet, dessen Ausgangs schirm in erfindungsgemäßer Weise mit einer Schutzschicht
versehen ist und in der Fig. 2 eine Einrichtung zur Anbringung der schützenden Zwischenschicht.
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In der Fig. 1 ist mit 1 ein vakuumdichter Kolben bezeichnet, in dem
die Elemente eines elektronischen Bildverstärkers untergebracht sind Diese Elemente
beginnen am einen Ende des Kolbens 1 mit einem Eingangsschirm 2. Dieser liegt hinter
einem Eingangsfenster 3, welches den einen Abschluß des zylinderförmigen Kolbens
1 darstellt. Auf den Eingangsschirm folgen dann Ringelektroden 4, 5 und 6 sowie
eine Leuchtschicht 7, die auf die Elektrode 6 zu mit einer dünnen Aluminiumschicht
8 belegt ist und die auf der anderen Seite auf einem Träger 9 aus 1,1 mm dickem
Glas liegt. Dieser Schirm liegt am dem Fenster 3 gegenüberliegenden Ende des Kolbens
1.
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Der Eingangsschirm 2 ist im Kolben 1 durch Stege fixiert, von denen
in der Figur die mit 10 und 11 bezeichneten sichtbar sind.
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Sie reichen von der Wand des Kolbens 1 zum Träger 12 des Eingangsschirms
2. Der Träger 12 ist mit einer Absorptionsschicht 13 aus Gold belegt. Die Leuchtstoffschicht
14 besteht aus Cäsiumjodid, das mit Natrium aktiviert ist (CsJ:Na). Diese Schicht
ist dann an ihrer den Elektroden 4 bis 6 zugewandten Seite mit einer Fotokathodenschicht
15 bedeckt. Diese besteht, wie bei den bekannten Bildverstärkern, die für Röntgenstrahlen
empfindlich sinn, aus Cäsium-Antimon, dem man in der Regel die Formel SbCs3 zuschreibt.
Diese Schicht kann aber auch aus Antimon und mehreren Alkalimetallen, wie Natrium
(Na) und Kalium (K), bestehen und formelmäßig z.n. Sb(Na2K)NGs oder SbK2Cs sein.
Der Träger 12 und damit auch die Schichten 13 bis 15 haben die Form
einer
den Forderungen der Elektronenoptik angepaßt gekrümmten Kalotte. Sie wird in bekannter
Weise dadurch hergestellt, daß nach fertiggestelltem Einbau des Kolbens, d.h. nach
dem Einbringen der Teile 2 bis 9, der Kolben 1 vakalmdicht geschlossen wird und
daß anschließend nach Ausheizen und Evakuieren die Schicht 15 auf die Leuchtschicht
14 aufgedampft wird.
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Um bei dem vorstehend erwähnten Herstellen der Fotokathodenschicht
15 eine geschützte Leuchtschicht 7 des Ausgangsschirms zu haben, wird diese Schicht,
die auf dem Träger 9 ruht und mit der Aluminiumschicht 8, die iO r stark ist, versehen
wurde, in einen in Fig. 2 dargestellten Rezipienten 16 gebracht. Dort wird mittels
einer mit 17 angedeuteten Pumpe evakuiert, so daß sich der auf Stützen, von denen
die mit 17 und 18 bezeichneten dargestellt sind. liegende Leuchtschirm 7 entsprechend
den oben angegebenen Maßnahmen behandelt werden kann. Dazu wird zunächst der in
der Glocke 9 liegende Raum etwa durch eine in der Unterlage angebrachte, von der
Stromquelle 20 aus mit Energie versorgte, durch eine gestriuhelte Heizspirale 20'
angedeutete Heizung auf 2700C erwärmt, so daß der oben beschriebene Ausheizvorgang
stattfindet. Nachdem der Druck sich auf 10 7 Torr stabilisiert hat, erfolgt ebenfalls
mittels der Stromquelle 20 die Heizung des Verdampfers 21, auf welchem sich ein
Schiffchen 22 mit einer Cäsiumquelle 27 befindet. Dieses wird dann in den Raum des
Rezipienten 16 entlassen und entlang der gestrichelten Linien 24 auch auf den Leuchtschirm
bzw. die abdeckende Aluminiumschich-t gelangen. Dort diffuniert das Cäsium durch
die dünne Schicht 8 hindurch in die Leuchtschicht 7 und umhüllt die Leuchtstoffkörner.
Nachdem 15 bis 20 min lang bedampft worden ist, wir( die Heizung der Unterlage wieder
abgestellt und durch Öffnen des Hahnes 25 bei Raumtemperatur der Rezipient belüftet.
Durch diesen Prozeß wird der Leuchtstofi so behandelt, daß er in den Kolben 1 eingebaut
werden kann und gegen einen späteren Angriff durch Cäsium, Kalium und Natrium bei
der Herstellung der Schicht 15 geschützt ist.