NL8001282A

NL8001282A - IMAGE AMPLIFIER.

Info

Publication number: NL8001282A
Application number: NL8001282A
Authority: NL
Original assignee: English Electric Valve Co Ltd
Priority date: 1979-03-05
Filing date: 1980-03-04
Publication date: 1982-02-01
Also published as: GB2081966A; GB2081966B

Description

m %m%

Beeldversterker.Image intensifier.

De uitvinding heeft betrekking op beeldversterkerinrichtin-gen en in het bijzonder op beeldversterkerbuizen, beveiligd tegen de verstorend effekten van flitsen van helder licht.The invention relates to image intensifier devices, and in particular to image intensifier tubes, protected against the interfering effects of bright light flashes.

Beeldversterkers worden gebruikt voor het leveren van een 5 helder, gemakkelijk zichtbaar beeld van zeer zwakke lichtbronnen en in het bijzonder voorwerpen, verlicht door zulke zwakke bronnen.Image intensifiers are used to provide a bright, easily visible image of very weak light sources and in particular objects illuminated by such weak sources.

Op het slagveld bijvoorbeeld kunnen tegenwoordige beeldversterkers een "daglicht" beeld van een voorwerp leveren, waarvoor de uitsluitende verlichtingsbron sterrenlicht is. Een bijzonder soort van beeld-10 versterker is essentieel een vacuumbuis, afgesloten aan een einde door een ingangsvenster, inwendig bekleed met een foto-emissiemate-riaal (materiaal dat elektronen uitzendt bij belichting) en aan het andere einde afgesloten met een uitgangsvenster, inwendig bekleed met een fosformateriaal (materiaal dat licht uitzendt indien 15 getroffen door elektronen). Een zeer grote spanning of hoogspanning (HT) wordt aangebracht over de buis tussen de foto-emissielaag van het ingangsvenster (de kathode) en de fosforlaag van het uitgangsvenster (de anode) zodat in bedrijf elektronen, uitgezonden door de foto-emissielaagkathode bij verlichting worden aangetrokken (ge-20 schikt gefocusseerd) naar de fosforlaaganode, waar zij zorgen dat licht wordt uitgezonden en door het geschikt instellen van de verschillende parameters het licht, uitgezonden door de inrichting, veel helderder dan het zwakke licht waarmee het wordt belicht. Indien de lichtbron zeer zwak is, kunnen verschillende beeldversterkers 25 worden verenigd in een cascade, waarbij de uitgang van de ene de ingang van de volgende is totdat de uiteindelijke uitgang helder genoeg is.For example, on the battlefield, current image intensifiers can provide a "daylight" image of an object for which the sole illumination source is starlight. A particular kind of image-10 amplifier is essentially a vacuum tube, closed at one end by an input window, internally coated with a photo-emission material (material that emits electrons upon exposure) and closed at the other end with an output window, internally coated with a phosphor material (material that emits light when hit by electrons). A very high voltage or high voltage (HT) is applied across the tube between the photo-emission layer of the input window (the cathode) and the phosphor layer of the output window (the anode) so that in operation electrons are emitted from the photo-emission layer cathode upon illumination attracted (suitably focused) to the phosphor layer anode, where they ensure that light is emitted and by appropriately adjusting the various parameters the light emitted from the device is much brighter than the dim light with which it is exposed. If the light source is very weak, several image intensifiers 25 can be combined in a cascade, the output of one being the input of the next until the final output is bright enough.

Een uitvoeringsvorm van een beeldversterker van deze al- 8001282 ---- * * gemene soort is gedeeltelijk losgenomen en in doorsnede getekend in fig. 1, De beeldversterkerbuis is van de soort met enkele trap. Hij heeft een transparant ingangsvenster 1 van vezeloptische soort, afgesloten door middel van een glasfritafsluiting 2 tegen de mcsnteer-5 flens 3 van het kathodeingangsvenster. De monteerflens 3 wordt gedragen door een kathodehuis 4, waaraan elektrisch een getterscherm 5 is verbonden. Een keramische isolator 6 scheidt het kathodehuis 4 van.een anodehuis 7, dat een anodefocuskegelelektrode 8 draagt. Gemonteerd op een monteerflens 9 van het anodeuitgangsvenster is een 10 transparant uitgangsvenster 10 (ook van de vezeloptische soort) afgesloten op de monteerflens 9 door een andere glasfritafsluiting 11.An embodiment of an image intensifier of this common type is partially disassembled and shown in section in Fig. 1. The image intensifier tube is of the single stage type. It has a transparent fiber optic input window 1, closed by means of a glass frit seal 2 against the magnetic flange 3 of the cathode input window. The mounting flange 3 is supported by a cathode housing 4, to which an electric gutter shield 5 is electrically connected. A ceramic insulator 6 separates the cathode housing 4 from an anode housing 7, which carries an anode focus cone electrode 8. Mounted on a mounting flange 9 of the anode exit window, a transparent exit window 10 (also of the fiber optic type) is closed on the mounting flange 9 by another glass frit closure 11.

Bij het ingangseinde van de buis, gedragen door het ingangsvenster 1, is een foto-emissiekathodelaag 12 aangebracht met een metalen omtreksfotokathodecontactlaag 13, welke elektrisch con-15 tact maakt met de monteerflens 3, terwijl het uitgangseinde van de inrichting, gedragen door het uitgangsvenster 10, een luminescerend (fosfor) scherm 14 is met een aluminium ruglaag 15, elektrisch verenigd met de monteerflens 9.. In gebruik wordt een werkpotentiaalverschil gevormd tussen de kathode 4 en de anode 7 door middel van een 20 gelijkspanningsbron. (weergegeven bij 16).At the entrance end of the tube carried by the entrance window 1, a photo-emission cathode layer 12 is provided with a metal peripheral photocathode contact layer 13, which makes electrical contact with the mounting flange 3, while the exit end of the device carried by the exit window 10 , a luminescent (phosphor) screen 14 is with an aluminum backing 15, electrically associated with the mounting flange 9. In use, a working potential difference is formed between the cathode 4 and the anode 7 by means of a DC voltage source. (shown at 16).

Deze soort van beeldversterker heeft jammer genoeg een ernstig nadeel. Omdat hij zo gevoelig is, kan het effekt daarop van belichting met een helder licht, bijvoorbeeld de flits van een exploderende granaat, zeer nadelig zijn. Inderdaad kan de resulterende 25 stroom van elektronen binnen de .buis zorgen dat de gevoelige foto/ elektronengevoelige lagen worden verstoord door de hitte, welke wordt opgewekt door de inrichting als resultaat van de granaatflits en welke de inrichting moet afvoeren.Unfortunately, this type of image intensifier has a serious drawback. Because it is so sensitive, the effect of exposing it to a bright light, such as the flash from an exploding grenade, can be very detrimental. Indeed, the resulting flow of electrons within the tube can cause the sensitive photo / electron sensitive layers to be perturbed by the heat generated by the device as a result of the grenade flash and which the device must discharge.

In de Nederlandse octrooiaanvragen 7904204 en 7903970 30 van aanvraagster zijn verschillende wijzen aangegeven van het beveiligen van een beeldversterkerbuis tegen dit flitsen. Bij de Nederlandse octrooiaanvrage 7904204 is een beeldversterker (met ten minste een trap) beschreven, waarvan het luminescerende scherm of de foto-kathode is ontkoppeld met betrekking tot de inwendige kapaciteiten 35 van de hoogspanningsvoedingsbron en er is opgemerkt, dat op geschikte wijze het luminescerende scherm wordt ontkoppeld, waarbij het 8001282 3 a & ontkoppelen een weerstandsontkoppeling is, uitgevoerd door een weerstand verbonden tussen het luminescerende scherm en het uitgangspunt van de hoogspanningsbron, waarbij de waarde van de weerstand zo is dat een tijdconstante wordt gevormd met de kapaciteit. bij dat hoog-5 spanningsbronuitgangspunt, welke vele malen groter is dan de duur van een typische flits van hoge energie, welke zeer waarschijnlijk optreedt in bedrijf (ofschoon de waarde van de weerstand niet zo groot moet zijn dat ernstig verlies van uitgangsspanning wordt veroorzaakt bij de orde van fotostromen gebruikt gedurende normaal bedrijf). Er 10 is gezegd, dat de waarde.van de weerstand typerend is gelegen in het gebied 100ΜΩ tot 1ΜΩ en dat waar de beeldversterkerinrichting met een aantal trappen is, de waarde van een ontkoppelingsweerstand gebruikt nabij het ingangseinde van de beeldversterker, groter zal zijn dan de waarde van een ontkoppelingsweerstand gebruikt dichter nabij 15 het uitgangseinde.The applicant's Dutch patent applications 7904204 and 7903970 30 disclose various ways of protecting an image intensifier tube against this flashing. Dutch patent application 7904204 describes an image intensifier (with at least one stage), the luminescent screen or the photo-cathode of which is decoupled with respect to the internal capacities of the high-voltage power source and it has been noted that the luminescent screen is suitably is decoupled, the 8001282 3 a & decoupling being a resistor decoupling, performed by a resistor connected between the luminescent screen and the output of the high voltage source, the value of the resistor being such that a time constant is formed with the capacitance. at that high-5 voltage source output, which is many times greater than the duration of a typical high-energy flash, which most likely occurs in operation (although the value of the resistor should not be so great as to cause severe loss of output voltage at the order of photo streams used during normal operation). It has been said that the value of the resistor is typically in the range 100ΜΩ to 1ΜΩ and that where the multiplier image intensifier device is, the value of a decoupling resistor used near the input end of the image intensifier will be greater than the value of a decoupling resistor uses closer to the output end.

'De uitvinding betreft een wijziging van de uitvinding uit bovengenoemde Nederlandse, octrooiaanvrage 7904204.The invention relates to a modification of the invention from the above Dutch patent application 7904204.

Volgens een aspekt omvat de uitvinding een beeldversterker van de beschreven soort, waarbij ten minste een van zijn twee foto-20 lagen (het luminescerende scherm en de fotokathode) een weerstandsontkoppeling heeft met betrekking tot de hoogspanningsvoedingsbron verbonden (in bedrijf) over het anodehuis en het kathodehuis, waarbij de weerstandsontkoppeling wordt uitgevoerd door een weerstand verbonden tussen de fotolaag en het betreffende elektrodehuis, ter-25 wijl deze weerstand bestaat uit een gegleufde ringvormige laag van weerstandsmateriaal geplaatst rond de omtrek van de fotolaag en deze scheidend van zijn elektrodemonteerflens, terwijl de gleuven in de ringvormige weerstandslaag zich uitstrekken in radiale zin en zijn gevuld met een materiaal van minder weerstand, aangrenzend aan en 30 elektrisch verbonden met de fotolaag en zijn elektrodemonteerflens.According to an aspect, the invention comprises an image intensifier of the type described, wherein at least one of its two photo-layers (the luminescent screen and the photocathode) has a resistive decoupling with respect to the high voltage power source connected (in operation) over the anode housing and the cathode housing, wherein the resistance decoupling is performed by a resistor connected between the photolayer and the respective electrode housing, while this resistor consists of a slotted annular layer of resistance material disposed around the periphery of the photolayer and separating it from its electrode mounting flange, while the slots in the annular resistance layer extend in a radial sense and are filled with a material of less resistance adjacent to and electrically connected to the photolayer and its electrode mounting flange.

Het flitsbeveiligingseffekt van de beeldversterker volgens de uitvinding werkt op een wijze enigszins lijkend op die van de beeldversterkers van de bovengenoemde Nederlandse octrooiaanvrage 7904204. Aldus is het primaire effekt van de weerstand tussen de 35 fotolaag en het.elektrodehuis het absorberen van een deel van de energie opgeslagen in de interelektrode- en strooikapaciteiten van de 8001282 4 V ί beeldversterker. Er is echter ook een secundair effekt, dat dient voor. het afsnijden van de elektronenstroom door gelocaliseerde vervorming van het elektrostatische veld binnen de beeldversterker.The flash protection effect of the image intensifier according to the invention acts in a manner somewhat similar to that of the image intensifiers of the above-mentioned Dutch patent application 7904204. Thus, the primary effect of the resistance between the photo layer and the electrode housing is to absorb part of the energy stored in the interelectrode and scatter capacities of the 8001282 4 V ί image intensifier. However, there is also a secondary effect, which serves for. cutting off the electron current by localized distortion of the electrostatic field within the image intensifier.

Met betrekking tot het eerste effekt vormt de weerstands-5 aard van de elektrische verbinding tussen de fotolaag en zijn elek-trodehuis een belangrijke grens betreffende de mate, waarmee elektrische lading kan stromen tussen de twee (en dus tussen de fotolaag en de hoogspanningsvoedingsbron). Ofschoon onder zeer lage licht-niveau's (en dus zeer lage elektronenstromen door de buis)' handhaaft 10 de voedingsbron de spanningsval tussen de kathode en de anode op een maximum. Zodra het lichtniveau daalt in ernstige mate, overschrijdt de aanvankelijke elektronenstroom. in de buis onmiddellijk de waarde, welke kan worden ontladen door de fotolaag/elektrodehuisverbinding met de vermogensbron en aldus verdwijnt onmiddellijk de spannings-15 val langs de buis praktisch,, waardoor de volgende elektronen worden achtergelaten zonder of praktisch zonder versnellingskracht om deze aan te drijven van de kathode naar de anode. Overeenkomstig daalt de elektronenbundelenergie op ernstige wijze als de betreffende kapaciteit progressief wordt ontladen zelfs ofschoon de foto-emissie-20 laag nog aan het uitzenden kan zijn van grote hoeveelheden elektronen en aldus wordt het gevaar van het beschadigen van de fosfor verwijderd.With regard to the first effect, the resistivity of the electrical connection between the photolayer and its electrode housing constitutes an important limit as to the extent to which electric charge can flow between the two (and thus between the photolayer and the high voltage power source). Although under very low light levels (and thus very low electron currents through the tube), the power source maintains the voltage drop between the cathode and the anode at a maximum. Once the light level drops severely, the initial electron flow exceeds. in the tube immediately the value, which can be discharged by the photolayer / electrode housing connection to the power source and thus immediately the voltage drop along the tube practically disappears, leaving the following electrons with no or practically no accelerating force to drive them from the cathode to the anode. Accordingly, the electron beam energy drops severely as the respective capacitance is progressively discharged even though the photo-emission layer may still be emitting large amounts of electrons, thus removing the risk of damaging the phosphor.

Om het op eenvoudige wijze te zeggen, indien de weerstand aanwezig is tussen de fotokathode en het kathodehuis, dan wordt 25 de kathode zeer veel minder negatief met betrekking tot de anode (aangezien elektronen deze verlaten maar niet worden vervangen) .terwijl indien de weerstand tussen de fosforlaaganode en het anode-huis is gelegen, de anode zeer veel minder positief wordt met betrekking tot de kathode (als elektronen deze bereiken, maar niet 30 kunnen: weglekken). In elk van deze gevallen wordt de spanningsval langs de.buis aanzienlijk verminderd en opvolgende elektronen hebben letterlijk geen, plaats om naar toe te gaan.To put it simply, if the resistance is present between the photocathode and the cathode housing, then the cathode becomes very much less negative with respect to the anode (since electrons leave it but are not replaced) while if the resistance is between the phosphor layer anode and the anode housing are located, the anode becomes very less positive with respect to the cathode (if electrons reach it, but cannot leak). In either case, the voltage drop along the tube is significantly reduced, and subsequent electrons literally have no place to go.

Wat betreft het tweede effekt (waargenomen wanneer de weerstand aanwezig is tussen de foto-emissiekathode en de kathode-35 monteerflens) geschiedt de elektrische veldvervorming omdat bij de betreffende fotostromen.(welke groter kunnen zijn dan lOOO^uA) aan- 8001282 zienlijke spanningen worden gevormd over het oppervlak van de foto-emissiekathode zelf (tussen zijn rand en het gelocaliseerde emissie-punt). Gedurende een gelocaliseerde lichtflits van hoge intensiteit wordt de fotostroom van elektronen stromend binnenwaarts vanaf de 5 kathcdemonteerflens naar het emissiepunt ergens op het foto-emissie-kathode-oppervlak, toenemend geconcentreerd dichter nabij het emissiepunt en lévert een overeenkomstig snel toenemende positieve oppervlaktespanning, veroorzaakt door de eindige kathodeplaatweerstand. Indien· het resulterende.elektrische veld evenwijdig aan het opper-10 vlak vergelijkbaar is met het normale ongestoorde veld loodrecht op het oppervlak (bijvoorbeeld van de orde van 100 volt/mm) dan is het mogelijk voor de elektronenstroom om elektro-optisch te worden begrensd door een zelfvoorspannende roosterwerking, zoals bij een gebruikelijke thermionische triodebuis. Dit geschiedt vanwege het 15 plaatselijk stijgen van spanning op het kathode-oppervlak, dat zelf wordt, veroorzaakt door de stroom en evenredig is met de stroom, niet kan stijgen voorbij de waarde waarbij het teken van het elektrische veld in een richting op het oppervlak omkeert.As for the second effect (observed when the resistance is present between the photoemission cathode and the cathode mounting flange), the electric field distortion occurs because at the respective photocurrents (which may be greater than 100 µAA) significant voltages are formed over the surface of the photo-emission cathode itself (between its edge and the localized emission point). During a localized high-intensity flash of light, the photocurrent of electrons flowing inward from the 5 cathode mounting flange to the emission point somewhere on the photo-emission cathode surface becomes increasingly concentrated closer to the emission point and provides a correspondingly rapidly increasing positive surface voltage caused by the finite cathode plate resistance. If the resulting electric field parallel to the surface is comparable to the normal undisturbed field perpendicular to the surface (for example of the order of 100 volts / mm) then it is possible for the electron current to be electro-optically limited by a self-biasing grating effect, such as with a conventional thermionic triode tube. This occurs because of the local rise in voltage on the cathode surface, which itself is caused by the current and is proportional to the current, cannot rise beyond the value at which the sign of the electric field reverses in a direction on the surface .

De beeldversterker volgens de uitvinding-levert enige of 20 alle vancfe gewenste ontkoppeling (flitsbeveiliging) door het inbrengen van een weerstandselement tussen de fotolaag en zijn elek-trodemonteerflens, waarbij dit weerstandselement de vorm heeft van een ringvormige laag met daarin radiaal verlopende gleuven, gevuld met materiaal van minder weerstand. De uitdrukkingen "radiaal ver-25 lopend" en. "in een radiale zin” betekenen in dit verband, dat de gleuven, zich uistrekken vanaf een punt bij of nabij de binnengrens van de ring naar een punt bij of nabij de buitengrens en geen deel vormen van de omtrek van enige concentrische cirkel met een straal gelegen tussen de binnen- en buitenstraal van de ring. Aldus be-30 tekent "radiaal" zowel werkelijk radiaal, als zich uitstrekkend langs een straal en onder een hoek daarmee, evenals zich uitstrekkend langs een spiraal (of dergelijke lijn).The image intensifier according to the invention provides some or all of the desired decoupling (flash protection) by inserting a resistance element between the photolayer and its electrode mounting flange, this resistance element being in the form of an annular layer with radially extending slots therein, filled with material of less resistance. The terms "radial" and. "in a radial sense" in this context means that the slots extend from a point at or near the inner boundary of the ring to a point at or near the outer boundary and are not part of the circumference of any concentric circle of radius located between the inner and outer radius of the ring, thus, "radial" means truly radial as well as extending along a radius and at an angle thereto, as well as extending along a spiral (or like line).

Het doel van de gleuven in de ringvormige weerstandslaag is het toelaten dat de juiste weerstandswaarde wordt bereikt. Dit 35 wordt als volgt toegelicht. De weerstandslaag is aanwezig voor het ontkoppelen van de fotolaag ten opzichte van zijn elektrodemonteerflens 8001282 \ ψ * 6 mml—II—WWWtil m—HWB—nfUPKiajn1·»^ (en dus van de hoogspanningsvoedingsbron en het hoofddeel van de buisinterelektrode- en strooikapaciteit). Evenwel wordt de juiste graad van ontkoppeling verkregen voor het verkrijgen van een geschikte tijdconstante en aldus is de werkelijke waarde van de 5 weerstand een belangrijke faktor. Bovendien zal de werkelijke waarde afhangen van een aantal andere faktoren bepaald door het beeldver-sterkerontwerp en de materialen waaruit de versterker is geconstrueerd, voor bijdragen aan de weerstandsontkoppeling van de foto-laag en de hoogspanningsvoedingsbron gemaakt bijvoorbeeld bij de 10 inherente weerstanden van de fotolaag zelf en de contacten tussen verschillende componenten. De effectieve totale weerstand wordt vereist om te liggen·in het gebied van 1 tot 100 Μ Ω , maar de exacte waarde zal afhangen van de maat van de beeldversterker, het aantal in cascade gekoppelde inrichtingen, de soort van over-15 belasting met sterk licht zoals verwacht, de soort van foto- emissiekathode en de elektronenoptika van de beeldversterker. Als voorbeeld is de totale effektieve weerstand, vereist voor een 25 mm drietrapsversterkerinrichting typerend gelegen tussen 10 en 25 Μ Ω en de exacte waarde kan slechts worden gekozen na een overweging 20 van de boven aangegeven faktoren.The purpose of the slots in the annular resistance layer is to allow the correct resistance value to be achieved. This is explained as follows. The resistive layer is provided for decoupling the photolayer from its electrode mounting flange 8001282 * 6 mml — II — WWWtil m — HWB — nfUPKiajn1 · »^ (and thus from the high voltage power source and the main part of the tube interelectrode and stray capacitance). However, the correct degree of decoupling is obtained to obtain a suitable time constant and thus the actual value of the resistor is an important factor. In addition, the actual value will depend on a number of other factors determined by the image intensifier design and the materials from which the amplifier is constructed, for contributing to the resistivity decoupling of the photo layer and the high voltage power source made for example at the 10 inherent resistances of the photo layer itself. and the contacts between different components. The effective total resistance is required to be in the range of 1 to 100 Μ Ω, but the exact value will depend on the size of the image intensifier, the number of cascaded devices, the type of over-15 strong light load as expected, the type of photo-emission cathode and the electron optics of the image intensifier. As an example, the total effective resistance required for a 25 mm three-stage amplifier device is typically between 10 and 25 Ω and the exact value can be selected only after a consideration of the above factors.

De fotokathode zelf is van weerstandsaard, maar zijn effektieve plaatweerstand is van nogal lage orde (gewoonlijk ongeveer 2 1 ΜΩ/mm ) zodat dit op zich niet voldoende is. De foto-anode zelf is een geleider (de fotolaag is een isolator, maar de aluminium 25 bedekking is natuurlijk sterk geleidend) en dit is dus geheel onvoldoende op zich. Aldus plaatst de uitvinding tussen de fotolaag en zijn elektrodeflens een ring van veel hogere plaatweerstand 3 6 2 (binnen het gebied 10 tot 10 ΜΩ/mm ) en zulk een ring kan een werkelijke, weerstand hebben (tussen zijn inwendige en uitwendige 3 30 grenzen) van ongeveer 10 Μ Ω . Geschikte materialen voor deze laag zijn de overgangsmetaaloxyden, gebruikt in fijn verdeelde vorm, bijvoorbeeld titanium, vanadium en (in het bijzonder) groen chroom- oxyde. Lagen van dit laatste materiaal kunnen een plaatweerstand 6 2 hebben., van ongeveer 10 Μ Ω /mm en zijn geschikt om verscheidene 35 kilovolts te ondersteunen zonder elektrische doorslag. De weerstand van de ring moet echter worden ingesteld binnen fijne grenzen bij- 8001282 r * 7 voorbeeld met een nauwkeurigheid zo gering als 2M Ω en door dit te doen op een voor de hand liggende wijze, door het geschikt veranderen van de breedte van de ring, ontstaat een probleem zo belangrijk als dat. waarmee, wordt gewerkt, omdat het in de praktijk moeilijk is 5 de eisen van de hoogspanningswerking en van de betrekkelijk lage weerstand met elkaar in overeenstemming te brengen. De breedte tracht te gering te zijn voor goede regeling en hoogspanningsonder-steuningskapaciteit, bijvoorbeeld zo klein als een fraktie van een millimeter. In plaats daarvan voorziet de uitvinding in gleuven in 10 een betrekkelijk brede ring, waarbij de gleuven worden gevuld met het materiaal van minder weerstand. Natuurlijk moeten de breedten van de gleuven nauwkeurig worden bekeken, evenals de lengte van elke gleuf die niet werkelijke radiaal is, maar het niveau van nauwkeurigheid en precisie vereist vereist voor het instellen daarvan voor het 15 verkrijgen van de gewenste weerstand, is laag en binnen de mogelijkheid van gebruikelijke produktietechniek. Bijvoorbeeld kan een weerstandsverandering van 2M Ω een gleufbreedteverandering of een gleuflengteverandering vereisen zoals 0,5 mm.The photocathode itself is of a resistive nature, but its effective plate resistance is of a rather low order (usually about 2 1 Ω / mm) so that this is not sufficient in itself. The photo-anode itself is a conductor (the photo-layer is an insulator, but the aluminum cover is of course highly conductive) and this is therefore completely insufficient in itself. Thus, the invention places between the photolayer and its electrode flange a ring of much higher plate resistance 3 6 2 (within the range 10 to 10 Ω / mm) and such a ring can have a real resistance (between its internal and external limits). of about 10 Μ Ω. Suitable materials for this layer are the transition metal oxides used in finely divided form, for example, titanium, vanadium and (in particular) green chromium oxide. Layers of the latter material can have a sheet resistance of 6 ~., Of about 10 Μ Ω / mm, and are capable of supporting several 35 kilovolts without electrical breakdown. However, the resistance of the ring must be set within fine limits - for example 8001282 r * 7 with an accuracy as low as 2M Ω and by doing this in an obvious way, by appropriately changing the width of the ring , a problem arises as important as that. which is used, because in practice it is difficult to reconcile the requirements of the high voltage operation and of the relatively low resistance. The width tries to be too small for good control and high voltage support capacity, for example as small as a fraction of a millimeter. Instead, the invention provides slots in a relatively wide ring, the slots being filled with the material of less resistance. Of course, the widths of the slots need to be viewed carefully, as well as the length of each slot that is not actual radial, but the level of accuracy and precision required to set it to achieve the desired resistance is low and within the possibility of usual production technique. For example, a resistance change of 2M Ω may require a slit width change or a slit length change such as 0.5 mm.

De uitvinding gebruikt dus een brede ring (ten minste een 20 millimeter breed) welke een weerstand levert veel groter dan vereist, met stroken daaruit uitgesneden en gevuld met materiaal van minder weerstand. Een of meer (ten minste drie hebben de voorkeur) van zulke stroken kunnen worden uitgesneden met een verhouding van lengte tot breedte zodanig dat indien parallel verbonden en daarna gevuld met 25 materiaal van minder weerstand, hun gecombineerde weerstand ligt in het vereiste gebied, typerend 10ΜΩ . Teneinde de gewenste lengte tot breedte.verhouding te verkrijgen, kunnen de stroken werkelijk radiaal worden uitgesneden of gedeeltelijk volgens de raaklijn en recht of gebogen.Thus, the invention uses a wide ring (at least 20 millimeters wide) which provides a resistance much greater than required, with strips cut therefrom and filled with material of less resistance. One or more (at least three are preferred) of such strips can be cut with a length to width ratio such that when connected in parallel and then filled with material of less resistance, their combined resistance is in the required range, typically 10ΜΩ . In order to achieve the desired length to width ratio, the strips can actually be cut radially or partially along the tangent and straight or curved.

30 Het materiaal van minder weerstand voor het vullen van de gleuven levert natuurlijk de geleidende (relatief gesproken) verbin-dinging tussen de fotolaag en de elektrodemonteerflens. Zoals toegelicht, wordt door het instellen van de verhouding tussen de geleidende verbindingen (materiaal van minder weerstand) en weerstandsver-35 bindingen (weerstandslaag) de werkelijke weerstand tussen de fotolaag en zijn elektrodemonteerflens (en de. hoogspanningsbron) ingesteld.The material of less resistance for filling the slots naturally provides the conductive (relatively speaking) connection between the photolayer and the electrode mounting flange. As explained, by adjusting the relationship between the conductive connections (material of less resistance) and resistance connections (resistance layer), the actual resistance between the photolayer and its electrode mounting flange (and the high voltage source) is adjusted.

8001282 ......... 88001282 ......... 8

Het materiaal van minder weerstand kan in het algemeen materiaal zijn met de juiste specifieke plaatweerstand (en chemische en natuurkundige stabiliteit). Voorbeelden van zulke materialen zijn oxyden van edelmetalen (aangebracht in verfvorm en gebakken op hun 5 plaats). Evenwel zijn de foto-emissiekathodematerialen gewoonlijk gebruikt in beeldversterkerbuizen zelf van een geschikte specifieke plaatweerstand en stabiliteit en kunnen daarom zeer geschikt worden gebruikt als het materiaal van minder weerstand, waardoor het gegleufde weerstandselement wordt geplaatst tussen de foto-emissiekatho-10 de en de kathodemonteerflens.The material of less resistance can generally be material with the appropriate specific sheet resistance (and chemical and physical stability). Examples of such materials are oxides of precious metals (applied in paint form and baked in place). However, the photoemission cathode materials are commonly used in image intensifier tubes themselves of a suitable specific plate resistance and stability and can therefore very suitably be used as the material of less resistance, placing the slotted resistance element between the photoemission cathode and the cathode mounting flange.

In zulk een geval wordt de laag van materiaal met minder weerstand geschikt aangebracht op zijn plaats, terwijl de fotokatho-de zelf wordt gevormd. Door aldus standaard neerslegtechnieken te gebruiken, wordt er eerst op het beeldversterkervenster een complete 15 ring van weerstandsmateriaal neergelegd, dan worden in de ring gleuven van de vereiste breedte en lengte gesneden en als laatste wordt het materiaal van de fotolaag neergelegd zowel voor het vormen van de fotolaag zelfs als voor het vullen van de gleuven in de weerstandsring.In such a case, the layer of less resistive material is suitably applied in place, while the photocathode itself is formed. Thus, by using standard deposition techniques, a complete ring of resistive material is first deposited on the image intensifier window, then slots of the required width and length are cut into the ring and finally the material of the photolayer is deposited both to form the photo layer even as for filling the slots in the resistance ring.

20 Qp geschikte wijze worden de elektrodemonteerflenseinden van de gleuven gevuld met een druppel van een "goede” geleider, bijvoorbeeld een druppel zilver, voor het verzekeren van goed elektrisch contact met de flens. Dit is ook van voordeel voor het verzekeren van uniformiteit van fotolaagspanningsverdelingen voor het gebruik van 25 een smalle ringvormige metalen contactring voor het verbinden van de fotolaag met alle gleuven parallel. In de praktijk zal zulk een ring worden neergeslagen op het betreffende venster, waarbij de weerstandsring en de fotolaag dan worden neergeslagen op de bovenzijde.Suitably, the electrode mounting flange ends of the slots are filled with a drop of a "good" conductor, for example a drop of silver, to ensure good electrical contact with the flange. This is also advantageous for ensuring uniformity of photolayer voltage distributions for the use of a narrow annular metal contact ring for connecting the photolayer to all slots parallel In practice, such a ring will be deposited on the respective window, the resistance ring and the photolayer then being deposited on the top.

De verdere constructie van de beeldversterker kan geheel 30 gebruikelijk zijn en behoeft hier niet te worden beschreven.The further construction of the image intensifier may be entirely customary and need not be described here.

Er wordt de voorkeur aan gegeven dat van de twee fotolagen (de fotokathode en de luminescerende schermanode) de gegleufde ringlaag volgens de uitvinding moet worden geplaatst tussen de fotokathode ende kathodemonteerflens.Niet alleen is deze het geschiktste om te 35 gebruiken als het materiaal met minder weerstand als fotokathode-materiaal, maar het blijkt gemakkelijker de elektronenstroom te be- 8001282 9 __ werken bij lage elektronensnelheden,, aldus wanneer de elektronen de kathode verlaten in plaats van dat zij de anode bereiken.It is preferred that of the two photolayers (the photocathode and the luminescent screen anode), the slotted ring layer according to the invention should be placed between the photocathode and the cathode mounting flange. Not only is it most suitable to use as the material with less resistance as a photocathode material, but it has been found to be easier to process the electron stream at low electron velocities, so when the electrons leave the cathode rather than reaching the anode.

De ringvormige weerstandslaag voor ontkoppelingsweerstand volgens de uitvinding kan met geschikt voordeel worden gebruikt 5 samen met een of beide flitsbeveiligingsuitvindingen volgens de bovengenoemde Nederlandse octrooiaanvragen 7904204 en 7903970.The annular decoupling resistor resistor layer of the invention can be advantageously used in conjunction with one or both of the flash protection inventions of the above Dutch patent applications 7904204 and 7903970.

De uitvinding zal aan de hand van de tekening in het volgende nader worden toegelicht.The invention will be explained in more detail below with reference to the drawing.

Fig. 1 toont een bekende inrichting.Fig. 1 shows a known device.

10 Fig. 2 toont schematisch een dwarsdoorsnede in losgenomen vorm, van een deel van een beeldversterkerbuis volgens de uitvinding.FIG. 2 schematically shows a cross-section in detached form, of a part of an image intensifier tube according to the invention.

Fig. 3 toont schematisch een bovenaanzicht Van een ringvormige weerstandslaag gebruikt bij de uitvoering van fig. 2.Fig. 3 is a schematic plan view of an annular resistance layer used in the embodiment of FIG. 2.

Het beeldversterkerbuisdeel van fig. 2 is het fotokathode-15 einde en lijkt sterk op het overeenkomende deel van de bekende buis in fig. 1 (waarbij zoveel mogelijk dezelfde referentiecijfers zijn gebruikt). Er is aldus een ingangsvenster 1, afgesloten door een frit 2 tegen een kathodemonteerflens 3, verbonden met een kathode-huis 4 en op het binnenoppervlak van het venster 1 is een foto-20 emissielaag 12 elektrisch verbonden met de monteerflens 3. Evenwel geschiedt deze verbinding niet via een geleidende ring (zoals 13 in fig. 1) maar via een gegleufde ringvormige weerstandslaag 20, elektrisch verbonden door een geleidende ring 21 met de foto-emissielaag 12.The image intensifier tube portion of Figure 2 is the photocathode end and closely resembles the corresponding portion of the prior art tube in Figure 1 (using the same reference numerals as much as possible). There is thus an entrance window 1 closed by a frit 2 against a cathode mounting flange 3, connected to a cathode housing 4 and on the inner surface of the window 1 a photo-20 emission layer 12 is electrically connected to the mounting flange 3. However, this connection is made not through a conductive ring (such as 13 in Fig. 1) but through a slotted annular resistance layer 20 electrically connected by a conductive ring 21 to the photo-emission layer 12.

25 Zoals men duidelijker ziet in fig. 3, heeft de ringvormige laag 20 gleuven 30, 31 en 32, daarin uitgesneden, waarbij de gleuven zich uitstrekken vanaf de binnenzijde naar de buitenzijde van de ring. De gleuf 30 is werkelijk radiaal, de gleuf 31 is recht maar onder een hoek met een werkelijke straal en de gleuf 32 is gebogen 30 en onder, een hoek met een werkelijke straal (en volgt in feite een spiraalvormige lijn). In de praktijk is elke gleuf, en het centrale gebied omsloten door de ring, gevuld met een laag van foto-emissie-materiaal (niet getekend) en bij het buiteneinde van elke gleuf is een druppel 33 van zilver aangebracht, waardoor een goede elektrische 35 verbinding wordt verkregen met de kathodemonteerflens (de plaats van de binnenrand daarvan is aangegeven met een stippellijn 34).As seen more clearly in Fig. 3, the annular layer 20 has slits 30, 31 and 32 cut therein, the slits extending from the inside to the outside of the ring. The slit 30 is truly radial, the slit 31 is straight but at an actual radius angle, and the slit 32 is curved 30 and at an actual radius angle (and in fact follows a spiral line). In practice, each slit, and the central region enclosed by the ring, is filled with a layer of photoemission material (not shown), and a drop of 33 of silver is applied at the outer end of each slit, providing good electrical 35 connection is obtained with the cathode mounting flange (the location of its inner edge is indicated by a dotted line 34).

8001282 108001282 10

In een speciaal geval waarbij een S-25 type foto-emissie-materiaal wordt gebruikt (een met caesium behandelde natrium/kalium/ antimoonlegering met de benaderde empirische formule Na2KSb (Cs) ) neergeslagen in een cirkelvormige laag met een diameter van 25 mm 5 en bij gebruik als weerstandsmateriaal van groen chroomoxyde neergeslagen in een ringvormige laag van ongeveer 0,1 mm dik en 2 mm breed, kan een gewenste ringweerstand van 5 ΜΩworden verkregen door het snijden van drie gleuven-(zoals 30 of 31 of 32) van de volgende benaderde afmetingen: 10 30) 0,6 mm breed (en 2,0 mm lang); 31) 1,0 mm breed en 3,0 mm lang ; en 32) 1,25 mm breed en 4,0 mm lang.In a special case where an S-25 type photo-emission material is used (a cesium-treated sodium / potassium / antimony alloy with the approximate empirical formula Na2KSb (Cs)) deposited in a circular layer with a diameter of 25 mm 5 and when used as green chromium oxide resistive material deposited in an annular layer about 0.1mm thick and 2mm wide, a desired ring resistance of 5 Ω can be obtained by cutting three slots (such as 30 or 31 or 32) of the following approximate dimensions: 10 30) 0.6 mm wide (and 2.0 mm long); 31) 1.0 mm wide and 3.0 mm long; and 32) 1.25 mm wide and 4.0 mm long.

15 800128215 8001282

Claims

Image intensifier, characterized in that at least one of its two photo layers (the luminescent screen and the photocathode has a resistive decoupling with respect to the high voltage power source connected (in operation) across the anode and cathode housings with the resistive decoupling is performed by a resistor connected between the photolayer and the respective electrode housing, the resistor consisting of a slotted annular layer of resistive material disposed around the periphery of the photolayer and separating it from its electrode mounting flange while the slots in the annular resistor layer extend into radial sense and are filled with a material of less resistance adjacent to and electrically connected to the photolayer and its electrode mounting flange.

Device according to claim 1, characterized in that the specific sheet resistance of the material for forming the 3 6 2 slotted annular layer is between 10 to 10 Mfl / mm, and the ring itself has an actual resistance (between its internal and external limits) of about 10 M Ö ..

Device according to any of the preceding claims, characterized in that the material from which the slotted annular layer is formed is a transition metal oxide used in finely divided form.

Device according to claim 3, characterized in that the material is green chromium oxide.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the slotted annular layer is at least one millimeter wide.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the actual resistance of the slotted annular layer with its slits filled with material of less resistance is about 10 Mftis.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the material of less resistance is a 0x7th of precious metal, applied in paint form and baked in place.

The device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the slotted resistor element is interposed between the 8001282 r 'v "MHMnMPMMMMMMMMBHMMM · awwiipn MIH | il MI III HI IIW. photo-emission cathode and the cathode mounting flange, wherein the photo-emission cathode material is used as the material of less resistance.

Device according to any of the preceding claims, characterized in that the electrode mounting flange ends of the slots in the slotted annular layer are filled with a drop of a "good" conductor to ensure good electrical contact with the flange.

Device according to any one of the preceding claims, characterized in that to ensure uniformity of the photolayer voltage distribution, a narrow annular metal contact ring is used to connect the photolayer to all slots in the annular layer in parallel.

Device according to any of the preceding claims, characterized in that the slotted annular layer is interposed between the photocathode and the cathode mounting flange.

12. Device substantially as described in the description and / or shown in the drawing. 8 0 0 1 2312 liiL.