DE1200970B - Elektronenbildverstaerkerschirm - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIj

Deutsche Kl.: 21g-29/40

Nummer: 1200 970

Aktenzeichen: M 39739 VIII c/21 g

Anmeldetag: 26. November 1958

Auslegetag: 16. September 1965

Die Erfindung betrifft einen Elektronenbildverstärkerschirm, auf dessen einer Seite ein Elektronenstrahl hoher Energie und auf dessen anderer Seite ein Elektronenstrahl geringer Energie auftrifft, von denen dei eine Strahl das Bild führt und der andere einer punktförmigen Abtastung dient, und der mit einer Platte aus einem photoleitenden Material, deren elektrische Leitfähigkeit an einzelnen Stellen durch Elektronenstrahlung veränderbar ist, und mit einer auf der einen Seite dieser Platte befindlichen, leitenden Schicht ausgestattet ist. Verstärkerschirme dieser Art finden z. B. in Elektronenmikroskopen Anwendung, wenn ein von Elektronen auf einem Leuchtschirm hergestelltes, sichtbares Bild lichtschwach ist, so daß man auf eine elektrische Verstärkung des Elektronenbildes angewiesen ist.

Bei derartigen Elektronenbildverstärkerschirmen wird zur punktweisen elektrischen Signalgabe eine Kondensatorwirkung ausgenutzt, die dadurch zustande kommt, daß die photoleitende Platte von dem einen Elektronenstrahl unterschiedlich leitend gemacht wird, während der andere Strahl die zur örtlichen Leitung notwendige elektrische Ladung liefert. Dabei ist es gleichgültig, welcher der beiden Elektronenstrahlen das Bild führt oder der punktweisen Abtastung dient.

Bei einem derartigen Elektronenbildverstärkerschirm treten Schwierigkeiten hinsichtlich der Halterung auf, weil die Platte aus dem photoleitenden Material und die diese bedeckende, leitende Schicht sehr dünn ausgebildet sein müssen. Durch die leitende Schicht muß zumindest der Elektronenstrahl hoher Energie ohne Hindernisse hindurchgehen können, während die geringe Dicke der photoleitenden Platte für die Erzielung der gewünschten Kondensatorwirkung von Bedeutung ist.

Bei einem Elektronenbildverstärkerschirm der zuvor bezeichneten Art ist die Platte aus photoleitendem Material gemäß der Erfindung auf einer dünnen, fest eingespannten, elektrisch isolierenden Membran gehaltert.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Halterung besteht darin, daß sie sehr stark und etwas federnd nachgiebig ist und irgendwelchen Stößen und Kräften, die von der Evakuierung der Röhrenhülle herrühren können, einen ausreichenden Widerstand entgegensetzt, während sie dem hindurchgehenden Elektronenstrahl keinen wesentlichen Widerstand bietet. Da die Oberfläche der Membran durch ihre feste Einspannung sehr eben ausgebildet ist, werden Unregelmäßigkeiten der photoleitenden Platte und mit diesen verknüpfte Verzerrungen des aus den ab-Elektronenbildverstärkerschirm

Anmelder:

Associated Electrical Industries Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Michael Edward Haine, Sulhamstead, Berkshire; Peter Alex Einstein,

Tilehurst, Reading Berkshire

(Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 27. November 1957 (37 012)

gegebenen elektrischen Signalen erzeugten Bildes vermieden.

Die unbedeckte, vorzugsweise vom Elektronenstrahl geringer Energie beaufschlagte Seite der photoleitenden Platte kann mit einer anisotrop leitenden Schicht bedeckt sein, die z. B. eine geringe Leitfähigkeit in der parallel zur Platte verlaufenden Richtung und eine hohe Leitfähigkeit in der zur Platte senkrechten Richtung aufweisen kann. An der unbedeckten oder mit der anisotrop leitenden Schicht versehenen Seite der photoleitenden Platte können auch mehrere konzentrische Ringe angeordnet sein, die an entsprechenden Potentialquellen angeschlossen sind.

Der Ausdruck »lichtelektrisch leitendes Material« wird hier zur Bezeichnung eines Stoffes benutzt, dessen elektrische Leitfähigkeit durch Bestrahlung mit Elektronen erhöht wird.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt.

F i g. 1 zeigt schematisch die relative Lage der einzelnen Bestandteile des Gerätes, und

F i g. 2 ist ein Querschnitt durch den Schirm des Gerätes in größerem Maßstab.

Das Gerät enthält einen zusammengesetzten Schirm, der in folgender Weise aufgebaut ist. Eine dünne Trägermembran 2, z. B. aus Kunststoff, ist straff über einen ringförmigen Rahmen 3 gespannt.

Die beiden Oberflächen der Membran 2 sind mit einer sehr dünnen Metallschicht, ζ. Β. aus Aluminium, mit einer Dicke in der Größenordnung von 1000 A

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bedeckt, die die Oberfläche leitend macht, so daß die erhöhte Leitfähigkeit in den einzelnen Teilen der Membran als leitende Grundelektrode dient. Die Schicht infolge des Äuftreffens der schnellen Elek-Metallschichten 4 und 5 sind in F i g. 1 getrennt ge- tronen des Bildstrahls 12 bedingt ist. Wenn daher der zeichnet. Abtaststrahl auf einen vorher überstrichenen Flächen-

Auf der einen Metallschicht 5 ist eine Schicht aus 5 teil wieder zurückkehrt, liefert er an diesen eine Lalichtelektrisch leitendem Material 1 niedergeschlagen. dung, die ausreicht, um das Oberflächenpotential Sie kann aus amorphem Selen bestehen und in an sich wieder auf das Kathodenpotential zu bringen; dabei bekannter Weise aufgedampft sein. Auf der freien wird auf kapazitivem Wege eine ähnliche Ladung in Oberfläche der Selenschicht 1 kann eine Material- der leitenden Schicht 5 induziert. Diese Ladung fließt schicht aufgebracht sein, die anisotrop leitet. Diese _i0 durch den Ausgangswiderstand 10 und erzeugt einen Schicht kann durch Ablagerung eines Kohlenstoff- Spannungsimpuls, der über einen Kondensator 15 als rauches oder metallischen Dampfes, z. B. aus Gold, Ausgangssignal einem Verstärker zugeführt und von gebildet werden. Die Schicht aus diesem Stoff soll dort an einen Kathodenstrahloszillographen abgegeeine niedrige Leitfähigkeit parallel zur Oberfläche ben wird, der synchron zum Raster des Strahls 9 abder Selenschicht und eine hohe Leitfähigkeit in der i₅ gelenkt wird. Das Signal wird der Steuerelektrode Richtung senkrecht zur Oberfläche haben. dieser Kathodenröhre zugeführt, so daß ein Bild er-

Die Metallschichten 4 und 5 und die Membran 2 _zeUgt wird, welches in seiner Intensitätsverteilung der sind beide so dünn, daß sie für Elektronen hoher Ge- Intensitätsverteilung des Bildes im Elektronenmikroschwindigkeit durchlässig aber für sichtbares Licht _sk_op entspricht, jedoch mit einer wesentlichen erundurchlässig sind. 20 höhten Intensität.

Ein Strahlerzeugungssystem 7 erzeugt einen Elek- B_ej_m Betrieb des Gerätes hat es sich als günstig

tronenstrahl 8, der auf eine Geschwindigkeit von erwiesen, elektrostatische Abschirmungsringe 13 und einigen 100 V beschleunigt und gegen die Seite der _{14 auf der Seite der} Selenschicht anzubringen, die Schicht 1 gerichtet wird, die der Membran 2 abgewen- _{von dem} Abtaststrahl mit langsamen Elektronen abdet ist. Der Elektronenstrahl wird über die Schicht in _a5 getastet wird. Diese Abschirmungsringe liegen neben Art eines Linienrasters wie beim Fernsehen durch _der Selenschicht, sind aber von ihr isoliert. Das Spulen 9 geführt. Potential dieser Ringe hat eine Größenordnung von

Der Metallfilm 5 ist über einen Widerstand 10 mit _{+3 bzw +50} y. Der Zweck dieser Ringe besteht einer elektrischen Spannungsquelle 11 verbunden, die _dann^ unerwünschte Einwirkungen, die durch Abeinige Volt gegenüber der Kathode des Strahlerzeu- ₃₀ fli_eß_{en von} Ladungen der Signalplatte 5 zur Vordergungssystems 7 positiv gehalten ist. Die Metall- _{seite der} Selenschicht entstehen könnten oder die schicht 4 ist über einen hohen Widerstand 17 geerdet, _{auch durch} streuelektronen verursacht werden so daß die obere Seite der Membran 2 kein uner- können, während der Abtaststrahl sich in der Nähe wünscht hohes Potential durch Aufladung von Streu- _{der gr}ößten Ablenkung befindet, zu verhindern,
elektronen des primären Elektronenstrahles annehmen _{35 Es} Wu_nJ₆ experimentell nachgewiesen, daß die kann. Wirkung einer Bestrahlung der Selenschicht mit

Die Wirkungsweise des Gerätes ist folgende. Die _emem Elektronenstrahl hoher Spannung, wie sie in Selenschicht 1 wird mit den Elektronen niedriger Ge- Elektronenmikroskopen verwendet wird, eine Leitschwindigkeit des Abtaststrahls 8 laufend bestrahlt, fähigkeit ergibt, bei der für jedes eintretende Elek- und da die leitende Schicht 5 ein höheres Potential _{40 tron honer} Geschwindigkeit etwa 1000 bis 5000 Elekals die Kathode des Strahlerzeugungssystems 7 hat, tronen die Schicht durchsetzen,
wird die freie Oberfläche der Schicht 1 auf ein Poten- _Unter diesen Umständen läßt sich ausrechnen, daß

tial aufgeladen, das gleich dem der Kathode des jeweils hundert Elektronen, die auf einen kleinen Systems 7 oder etwas negativer ist; danach werden Flächenbereich mit etwa 20 Mikron Durchmesser die weiteren auftreffenden Elektronen zum Strahl- ₄₅ auftreffen, eine Leitfähigkeit in der Schicht erzeugen, erzeugungssystem zurückgelenkt. Da aber der _di_{e das} Potential um etwa 1 bis 10 V vermindert. Widerstand der Selenschicht normalerweise sehr hoch Dies genügt, um ein ausreichendes Signal an der Siist, wird dieser Strom durch die Selenschicht vernach- gnalelektrode zu erzeugen, wenn dieses Flächenstück lässigbar klein sein. von dem Ladestrahl abgetastet wird. Es sollte daher

Der Strahl 12 der Bildelektronen hoher Geschwin- ₅₀ möglich sein, einen ausreichenden Kontakt für jeden digkeit des Elektronenmikroskops fällt auf die freie Bildpunkt zu erzeugen, vorausgesetzt, daß er zwi-Oberfläche der Schicht 4 und wird durch die Mem- _schen einer Abtastung und der nächsten von minbran 2 und die Schicht 5 durchgelassen, so daß er die destens hundert Elektronen getroffen wird. Da ande-Selenschicht 1 ohne nennenswerte Schwächung trifft. rerseits jedenfalls mindestens hundert Elektronen pro Die Elektronen des Bildstrahls durchdringen die ₅₅ Bildpunkt erforderlich sind, um Rauschschwankungen Selenschicht und machen sie dabei besser leitend. _Zu unterdrücken, ergibt das Verstärkungssystem der Diese Zunahme der Leitfähigkeit an einzelnen Stellen Erfindung auch theoretisch ein brauchbares Bild,
der Schicht hängt von der Intensität des Teiles des Die lichtelektrisch leitende Schicht braucht nicht

Elektronenstrahls ab, der diesen Teil der Schicht aus Selen zu bestehen, sondern es können auch trifft, sowie von der Potentialdifferenz an der Schicht, 6o andere lichtelektrisch leitende Stoffe benutzt werden, so daß diejenigen Teile der Selenschicht den größten Das Gerät ermöglicht es, die Intensität eines Elek-

Leitfähigkeitswert haben, die in einem Bild, das auf tronenmikroskopbildes zu verstärken und die Eineinem Leuchtschirm an Stelle der Selenschicht er- zelheiten desselben für den Betrachter besser sichtbar zeugt würde, am hellsten erscheinen würden. zu machen.

Die auf den einzelnen Teilen der freien Oberfläche g₅ Bei einer anderen Betriebsweise des Gerätes wird der Selenschicht durch den Abtaststrahl 8 aufgebrach- die Schicht 5 auf einem Potential gehalten, das einige ten Ladungen fließen zwischen den einzelnen Ab- 100 V positiv gegenüber der Kathode des Strahltastungen des Rasters so weit ab, wie es durch die erzeugungssystems 7 ist. Die freie Oberfläche der

lichtelektrisch leitenden Schicht 1 stabilisiert sich bei dem zweiten Schnittpunkt der Sekundäremissionskurve, d. h. bei einem Potential, bei dem die Oberfläche beim Auftreffen eines Elektrons genau wieder ein Elektron abgibt.

Die leitende Schicht 4 ist nach F i g. 1 über einen hohen Widerstand 17 geerdet. Sie könnte auch direkt mit der Schicht 5 verbunden sein.

An Stelle der isolierenden Kunststoffmembran 2 kann auch eine dünne Metallschicht benutzt werden. In diesem Fall sind die leitenden Schichten 4 und 5 überflüssig, und die Metallschicht 2 kann unmittelbar an die Spannungsquelle 11 über den Widerstand 10 angeschlossen sein und wirkt als Elektrode.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektronenbildverstärkerschirm, auf dessen einer Seite ein Elektronenstrahl hoher Energie und auf dessen anderer Seite ein Elektronenstrahl ao geringer Energie auftrifft, von denen der eine Strahl das Bild führt und der andere einer punktförmigen Abtastung dient, ausgestattet mit einer Platte aus einem photoleitenden Material, deren elektrische Leitfähigkeit an einzelnen Stellen durch Elektronenstrahlung veränderbar ist, und mit einer auf der einen Seite dieser Platte befindlichen leitenden Schicht, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte (1) auf einer dünnen, fest eingespannten, elektrisch isolierenden Membran gehaltert ist.

2. Schirm nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die andere Seite der photoleitenden Platte (1) mit einer anisotrop leitenden Schicht (6) bedeckt ist, die z. B. eine geringe Leitfähigkeit in der parallel zur Platte verlaufenden Richtung und eine hohe Leitfähigkeit in der zur Platte senkrechten Richtung aufweist.

3. Schirm nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an der anderen Seite der photoleitenden Platte (1) ein oder mehrere konzentrische leitende Ringe (13,14) angeordnet und an entsprechende Potentialquellen angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 1 013 801, 1030 939; USA.-Patentschriften Nr. 2 544 754, 2 544 755;
Simon und Suhrmann, »Der lichtelektrische Effekt«, 2. Auflage, 1958, S. 677 und 678.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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