DE2840567C2 - Nahfokus-Bildverstärkerröhre einer Streak-Kamera - Google Patents

Description

2. Bildverstärkerröhre nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß eine (252) der in einem Abstand voneinander auf gegenüberliegenden Seiten der Röhrenachse (261) angeordneten gekrümmten Ablenkplatten (252, 253) unter einem größeren Winkel zur Röhrenachse (261) geneigt ist als die andci-e (253).

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nahfokus-Bildverstärkerröhre einer Strcak-Kamera der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 beschriebenen, aus der DE-OS 26 05 865 bekannten Art.

Bei der bekannten Bildverstärkerröhre ist es möglich, daß neben den Photoelektronen auch Röntgenstrahlen und sichtbares Licht auf den Leuchtschirm durchgelassen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Nahfokus-Bildverstärkerröhre der eingangs genannten An zu schaffen, bei der sichtbares Licht und Röntgenstrahlen nicht direkt von der Pholokathodc zum Leuchtschirm gelangen können.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale.

Aus der US-PS 39 74 411 ist zwar an sich eine Nahfokus-Bildverstärkerröhre bekannt, bei der die Kanäle der Kanalplatte gegen die Röhrenachse geneigt sind, doch dient dies dort zur Erhöhung des Sekundär-Elekironen-Multiplikationsfaktors und damit der Verstärkung. Um die durch die Neigung der Kanäle verschlechterte Auflösung der Röhre wieder zu verbessern, wer.'en die Kanalenden in besonderer Weise metallisiert

Die erfindungsgemäße Bildverstärkerröhre ist bei guter Auflösung sehr kurz und bietet einen großen Dynamikbereich.

Der Unteranspruch 2 beschreibt eine bevorzugte Ausführungsform.

Ein Ausführungsbeispiel der Bildverstärkerröhre wird anhand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt den Aufbau der Bildverstärkerröhre im einzelnen. Die Bildverstärkerröhre besteht aus einem Gehäuse 251 aus geeignetem Isoliermaterial, beispielsweise Pyrex-Glas. In dem Gehäuse 251 befinden sich zwei als Strahlelektroden wirkende Ablenkplatten 252 und 253 aus geeignetem Material, beispielsweise Kovar. Die Ablenkplatten 252 und 253 können, wie in der Zeichnung dargestellt, im Querschnitt ein gekrümmtes Profil haben. Sie bestehen aus plattenförmigen! Material mit einer «Veite von etwa 2 cm und einer Dicke von etwa 1.6 mm. Die Ablenkplatte 252 verläuft durch das Glasgehäuse 251 hindurch und ist mit einer Einrich-

Jo tung zum Erzeugen einer Spannung zwischen den Ablenkplatten verDunden. Die Ablenkplatte 252 ist. wie gezeigt, an dem Glasgehäuse 251 befestigt, und somit vom Rest der Bildverstärkerröhre isoliert.

Die Ablenkplatte 253 ist auf geeignete Weise, beisp/.clsweise durch Punktschweißung, an einer gekrümmten Halteplattc 254 befestigt. Die gekrümmt= Halteplat-Ic 254 ist mit einem Ausschnitt 257 versehen, der eine Vakuum-Verbindung durch eine Halteplatte 256 gestattet.. Die Halteplatie 256 und das Glasgehäuse 251 sind durch eine ringförmige Abdichtung 258 aus geeignetem Material, beispielsweise Kova^r verbunden. Die inneren, aufeinander zu gerichteten Oberflächen der Ablenkplatten 252 und 253 sind poliert und mit einem geeigneten, gut leitfähigen Metall, beispielsweise Gold, bcschichtet.

Die Ablenkplatten 252 und 253 haben ein asymmetrisches Profil und sind gegenüber der Röhrenachse 261 gekrümmt. Wie in der Zeichnung gezeigt, ist die Ablenkplatte 252 unter einem Winkel, der fortschreitend grö-

w ßer ist als der entsprechende Winkel der Ablenkplatte 253. von der Röhrenachse 261 weggekrümmt. Die Ablenkplatten 252 und 253 sind weiter derart befestigt, daß sie einen Eingangsschlitz 262 mit einer vorbestimmten Breite, beispielsweise etwa 3.2 mm bilden. Die scheibenförmige Halteplatte 256 ist mit einem Schlitz 263 versehen, der dem Schlitz 262 gegenüberliegt.

An der Haltcplatte 256 ist eine den Schlitz 263 abdekkendc, als Kollimator wirkende Mikrokanalplatte 264 befestigt. Kanalplattcn-Kollimatoren dienen als kontinuierliche Kanalelektronenverstärker, in denen ein Elektron bei seinem Durchgang durch die Kanalplatte vervielfacht oder verstärkt wird.

Nach einem Verfahren zur Herstellung von Mikrokanalplattcn werden zwei Glasarten verwendet, von deb's ncn die eine als äußere Umhüllung für eine Faser des anderen Glases dient. Mehrere dieser umhüllten Fasern werden dann zu einem Bündel zusammengefaßt und auf die gewünschte Länge geschnitten. Das innere Glas

ivird weggeätzt, so daß die Umhüllung stehen bleibt und Glasröhrchen entstehen, die die Kanäle der Kanalplatte bilden. Die Kanalplatte wird dann erhitzt, um das Blei im Glas, das ofi etwa 90% des Glases ausmacht zur Innenfläche der Glasröhrchen auszutreiben, so daß die Oberflächen des Glases als verhältnismäßig guter Leiter dienen und eine elektrische Aufladung des Glases verhindern. Die Kanalplatten werden dann erhitzt, um das Blei zu oxidieren und Bleioxid zu bilden. Die äußeren flachen Oberflächen der Kanalplatte sowie die inneren Oberflächen der Kanäle bis zu einer Tiefe von mehreren Durchmessern werden mit einem gut leitfähigen Material, beispielsweise Inconel, überzogen. Dies geschieht durch Aufdampfen des Inconel auf die Oberfläche mit einer Stärke, daß es gegenüber sichtbarem Licht undurchlässig ist. Die Kanäle können auf die Weise sehr genau hergestellt werden, so daß sehr hohe Verhältnisse von Länge zu Durchmesser erzielt werden, die über 100 :1 hinausgehen, beispielsweise 160 bis 175 : 1.

Die Mikrokanalplatte kann also mit mehreren Kanälen 266 versehen werden, die auf einer Fläche mit einer Länge von etwa 1,5 cm und einer Breite v-,n etwa 0.125 cm angeordnet sind. Die Kanalplatte hat eine geeignete Dicke, beispielsweise etwa 2 mm.

Es ist verhältnismäßig einfach, quadratische Kanäle 266 mit einer Kantenlängc von etwa 8 μιτι bzw. einem Mittenabstand von etwa 12 μπι, herzustellen. Die Ecken der Kanalplatte können gewünschtenfalls abgerundet werden.

Die Kanäle 266 der Mikrokanalplatte 264 sind gegenüber der Röhrenachse 261 um einen Winkel geneigt, der zwischen 5 und 15° liegt und vorzugsweise etwa 10° beträgt. Eine Photokathoden- und Schlitzanordnung 271 bildet einen Teil der Bildverstärkerröhre. Sie ist an einem Ring 272 aus Isoliermaterial, beispielsweise Keramik befestigt, der seinerseits an der Halteplatte 256 befestigt ist. Die Anordnung 271 besteht im wesentlichen aus einer kreisförmigen Platte 273 aus geeignetem Material, beispielsweise Monel, in der ein rechteckiger Schlitz 274 Ljsgcbildet ist. Dieser spitzt sich zu einem von Messerkanten umschlossenen Schlitz 276 zu. Die Breite des Schlitzes 276 beträgt beispielsweise etwa 100 μπι und die Länge etwa 1 cm.

Ein vakuumdichtes Eintrittsfenster deckt den Schlitz

276 ab; es besteht aus einer eisenfreien Berylliumfolie

277 geeigneter Dicke, beispielsweise zwischen etwa 7,5 bis etv.a 13 μπι. Die Folie 277 ist auf geeignete Weise, beispielsweise durch Indium an der Schlitzanordnung 271 befestigt. Die Photokathode besteht aus einer Schicht 278 aus geeignen_m Material wie Gold, das mit geeigneter Stärke, beispielsweise 15 bis 17,5 nm, auf die Folie 277 aufgedampft ist. Die Ebene, in der der Schlitz 276 liegt, ist ebenfalls unter einem Winkel gegenüber der Röhrenachse 261 geneigt, beispielsweise zwischen 5 und 15' und vorzugsweise 10°. so daß die Oberfläche, in der der Schlitz 276 liegt, im wesentlichen parallel isi zu der vorderen und hinteren Oberfläche der Kanalplatte 264.

Wie im folgenden noch erläutert wird, dient diese verkippte Anordnung dazu, eine direkte Durchleitung der sichtbaren Photonen und Röntgenstrahlungen zu verhindern. Durch dieses Kippen der Photokaihode und der Kanalplatte, wodurch die Röhre gegenüber direkten Photonen blind wird, bewegen sich die von der Photokathode emittierten Photoclcktronen in einer Richtung, die nicht parallel zur Röhrenachse 261 ist. Um die Ablcnkempfindlichkeit aui'-echtzucrhalten. sind die Ablenkplatten 252 und 253 asymmetrisch zur Röhrenachse angeordnet. Mit anderen Worten, die aus der Kanalplatte 264 austretenden Elektronen bewegen sich näher zur Ablenkelekirode 252 hin als zur Ablenkelektrode 253 Aus diesem Grunde ist die Ablenkelektrode 252 stärker nach unten gekrümmt als die Ablenkelektrode 253 nach oben gekrümmt ist, so daß die Ablenkplatte 253 die Elektronen stärker beeinflußt, und die Bahn der Elektronen zurück auf die Röhrenachse 261 ausgerichtet wird.

ίο Es hat sich gezeigt, daß der Hauptempfindlichkeitsbereich der Ablenkplatten 252 und 253 etwa innerhalb des ersten Viertels der Länge der Ablenkplatten 252 und 253 liegt. Die restlichen Teile der Ablenkplatten sind wesentlich weniger wirksam. Aus diesem Grunde ist es möglich, die Ablenkplatten stark zu verkürzen, wodurch die Bildverstärkerröhre selbst stark verkürzt werden kann.

Nachdem die Elektronen im Elektronenstrahl das von den Ablenkplatten 252 und 253 erzeugte elektrische Feld durchlaufen haben, treffen sie auf eine Schicht 286 aus einem geeigneten Material, beisp.iisweise Aluminium, die sich auf einem Schirm 287 aus geeignetem Material, beispielsweise Leuchtstoff P-Il befindet. Der Leuchtschirm 287 ist auf die innere Oberfläche ^ines faseroptischen Ausgangsfensters 288 herkömmlicher Art aufgebracht. Das Austrittsfenster 288 ist mit einem Ring 289 abgedeckt, der auf einem Flansch 291 aus geeignetem Material, beispielsweise Kovar, befestigt ist. Der Ring 291 ist mittels Dichtungen 292 mit dem Glas-

JO gehäuse 25! verbunden.

Der elektrische Anschluß des Ringes 291 erfolgt über eine Lasche 2%. Ebenso ist an der Halteplatte 256 eine Lasche 297 und an der Schlitzanordnung 271 ein Draht 298 befestigt.

Eine Vergußmasse 299 bedeckt die Dichtungen 292 und 258 sowie den Ring 291 und das äußere Ende der Halteplatte 256, so daß nur die Laschen 2% und 297 und der Draht 298 nach außen ragen. Die Ablenkplatte 252 ist an eine geeignete Spannungsquelle, beispielsweise —5 kV, etwa 150 Hz und die Photokathode 277 ebenfalls an eine geeignete Spannungsquelle, beispielsweise —10 kV, angeschlossen.

Die beschriebene, kompakt herzustellende Bildverstärkerröhre kann als Nahfokus-Bildverstärkerröhre bezeichnet werden, da der Abstand zwischen Photokaihode und Leuchtschirm klein ist. Beispielsweise hat eine entsprechende Bildverstärkerröhre eine Länge von etwa 3 cm zwischen Photokathode und Leuchtschirm. Das Fenster 288 hat einen Durchmesser von 25 mm, der Gesamtdurchmesser beträgt etwa 4.3 cm und die Gesamtlänge etwa 5 cm.

Hierzu I Blait Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Nahfokus-Bildverstärkerröhre einer Strcak-Kamera mit

a) einer Fotokathode (278) zur Umwandlung von Photonen in Photoelektronen,

b) einem Leuchtschirm (287) zum Empfang der Photoelektronen, wobei Photokathode und Leuchtschirm eine Röhren-Längsachse (261) bestimmen,

c) einer Mikrokanalplatte (264) mit mehreren parallelen Kanälen (266), die in unmittelbarer Nähe der Photokathode angeordnet ist,

d) einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen Photokathode und Mikrokanalplatte, so daß Elektronen aus der Photokathode herausgelöst werden und sich durch die Kanäle der Mikrokanalplatte zum Leuchtschild bewegen,

e) einer ersten und einer in einem Abstand von dieser angeordneten zweiten Ablenkplatte (252, 253), die zwischen der Mikrokanalplatte und dem Leuchtschirm angeordnet sind und gekrümmte Profile haben, und

f) einer Einrichtung zum Anlegen einer Spannungsdifferenz zwischen den Ablenkplatten, so daß sich die Photcelektronen in Richtungen quer über den Leuchtschirm bewegen.

dadurch gekennzeichnet, daß

g) die Kanäle (26€) in der Mikrokanalplatte (264) unter einem Winkel zu. Röhrenachse (261) angeordnet sind, so daß Photonen und Photoclektronen nicht direkt von der Photokathode durch die Kanalplatte zum Leuchtschirm gelangen können, und

h) daß die Ablenkplatten (252, 253) asymmetrisch zur Röhrenachse angeordnet sind, um die Neigung der Kanäle in der Kanalplatte gegenüber der Röhrenachse zu kompensieren.