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Es sind Vorrichtungen zum Strahlungsnachweis beschrieben worden, bei
denen die von dieser Strahlung herbeigeführten umkehrbaren Änderungen der elektrischen
Eigenschaften (Leitfähigkeit und bzw. oder dielektrische Konstante) eines Halbleiters
-nach: stehend als photoempfindlicher Halbleiter bezeichnet -die elektrische Spannung
an einem in Reihe mit dem photoempfindlichen Halbleiter in einen elektrischen Kreis
geschalteten Elektroleuchtstoff steuern, so daß die Intensität des Elektrolumineszenzlichtes
eine Funktion der Intensität der nachzuweisenden Strahlung ist.
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Wenn eine solche Vorrichtung aus einem photoempfindlichen Teil und
einem Elektroleuchtteil mit -zweidimensionaler Ausdehnung besteht, welche Teile
einander punktweise zugeordnet sind, ist es möglich, ein von der nachzuweisenden
Strahlung auf dem photoempfindlichen Teil entworfenes Bild zu verstärken und, wenn
die nachzuweisende Strahlung für das :"uge nicht wahrnehmbar ist, auch sichtbar
zu machen.
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Die Erfindung gründet sich auf die Erkenntnis, daß Vorrichtungen verwirklichbar
sind, bei denen auf andere Weise als durch Elektrolumineszenz die von einer nachzuweisenden
Strahlung herbeigeführten Änderungen der elektrischen Eigenschaften eines photoempfindlichen
Teiles die Lichtemission eines zusammen mit dem photoempfindlichen Teil in einen
elektrischen Kreis geschalteten aufleuchtenden Teiles bestimmen.
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Gemäß der Erfindung ist eine solche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet,
daß der Leuchtteil einen Leuchtstoff enthält, der Feldlöschung aufweist, und daß
Bestrahlungsmittel vorhanden sind, die durch Bestrahlung den Leuchtteil zum Leuchten
bringen.
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Unter Feldlöschung ist hier die bei einigen Leuchtstoffen auftretende
Erscheinung zu verstehen, daß ein auf den Stoff einwirkendes elektrisches Feld in
mit der Stärke dieses Feldes ansteigendem Maße eine durch Bestrahlung beispielsweise
mit Ultraviolett-, Röntgen- oder Elektronenstrahlen herbeigeführte Lumineszenz des
Stoffes herabsetzt. In diesem Zu-.,ainmenhang kann auf den Artikel : »Brightness
Waves and Transitory Phenoinena in the Ouenching of Luminescence by Alternating
Electric Fields« von D e s t r i au im »Journal of Applied Physics «, Bd. 25, S.
67, Januar 1954, und die dort angeführte Literatur hingewiesen werden.
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Zum Unterschied gegenüber den bekannten, auf Elektrolumineszenz beruhenden
Vorrichtungen hat bei der Vorrichtung nach der Erfindung eine Zunahme der Leitfähigkeit
bzw. der dielektrischen Konstanten des photoempfindlichen Teiles, d. h. eine Abnahme
der Impedanz dieses Teiles, eine Abnahme der Emission des Leuchtteiles zur Folge.
Wenn die Vorrichtung Vorrichtung zum Strahlungsnachweis, mit einem photoempfindlichen
Teil und einem aufleuchtenden Teil, dessen Emission von dem photoempfindlichen Teil
gesteuert wird nach der Erfindung zur Bildwiedergabe geeignet ist, indem der photoempfindliche
Teil und der Leuchtteil eine zweidimensionale Ausdehnung bilden und einander punktweise
zugesetzt sind, so zeigt, wenn von einem auf dem photoempfindlichen Teil entworfenen
Strahlungsbild die Impedanz dieses Teiles örtlich entsprechend der örtlichen Helligkeit
dieses Strahlungsbildes herabgesetzt wird, die Lichtemission des Leuchtteiles ein
Bild, das das Negativ des Strahlungsbildes auf dem photoempfindlichen Teil ist.
Mit einer solchen Vorrichtung kann somit ein auf den photoempfindlichen Teil projiziertes
Bild eines photographischen Negativs in ein positives Bild umgewandelt werden.
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Es sei bemerkt, daß ein Lichtbildrelais bekannt ist, mit dem gleichfalls
eine solche Bildumwandlung möglich ist. Bei dem bekannten Lichtbildrelais wird der
Polarisationszustand eines durch eine Kristallschicht hindurchtretenden Lichtbündels
bildgemäß dadurch geändert, daß ein auf diese Schicht projiziertes Ultraviolettstrahlungsbild
durch örtliche Änderung des elektrischen Widerstandes eine die Doppelbrechung der
Schicht bestimmende elektrische Spannung über diese Schicht örtlich ändert. Die
einen grundsätzlich
verschiedenen Mechanismus zeigende Vorrichtung
gemäß der Erfindung weist gegenüber dem bekannten Lichtbildrelais unter anderem
die Vorteile auf, daß man mit einem kleineren Aufwand an technischen Mitteln, z.
B. durch Wegfall von Polarisationsfiltern. auskommen kann und daß das Bild unmittelbar
wahrnehmbar ist. Bei dem bekannten Lichtbildrelais wird das Bild erst durch Auftreffen
des bildgemäß polarisierten Lichtbündels auf einem gesonderten Schirm aus verschiedenen
Richtungen her wahrnehmbar gemacht.
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Soll das mit der Vorrichtung gemäß der Erfindung erzeugte Bild gegenüber
dem auf den photoempfindlichen Teil projizierten Strahlungsbild keine Helligkeitsumkehrung
erfahren, so ist dies durch die optische Kaskadenschaltung zweier vorstehend erwähnter
Vorrichtungen erzielbar. Dies ist jedoch auch mittels einer besonderen Ausführungsform
der Vorrichtung nach der Erfindung erzielbar. Bei dieser Ausführungsform besteht
der photoempfindliche Teil im wesentlichen aus einem Material, das Infrarotlöschung
aufweist, und es sind Bestrahlungsmittel vorgesehen, die zusammen mit der nachzuweisenden
Strahlung eine solche Infrarotlöschung im photoempfindlichen Teil herbeiführen.
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Unter »Infrarotlöschung« ist hier die Eigenschaft verschiedener photoempfindlicher
Stoffe zu verstehen, daß die von einer bestimmten Strahlung allein erzeugte Änderung
der elektrischen Leitfähigkeit und bzw. oder der dielektrischen Konstanten bei gleichzeitiger
Bestrahlung mit Infrarotstrahlung abnimmt.
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Die Erfindung wird an Hand einer Zeichnung näher erläutert, in der
zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind.
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Fig. 1 zeigt schematisch eine Vorrichtung nach der Erfindung, durch
die ein auf dem photoempfindlichen Teil entworfenes Strahlungsbild in sein Negativ
umgewandelt wird, während Fig.2 gleichfalls schematisch eine Vorrichtung zeigt,
bei der ein auf dem photoempfindlichen Teil entworfenes Strahlungsbild und das zugehörige
Lumineszenzbild nicht eine umgekehrte Helligkeit aufweisen.
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Bei der Vorrichtung nach Fig. 1 bezeichnet 1 einen Bildschirm, bei
dem sich zwischen in einem Rahmen 4 gehaltenen Glasplatten 2 und 3 eine Anzahl auf
der ganzen Oberfläche aneinander anschließender dünner Schichten befinden, die von
links nach rechts gehend mit 5, 6, 7, 8 und 9 bezeichnet sind und deren Stärke stark
vergrößert dargestellt ist.
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Die Schichten 5 und 9- sind durchsichtige Elektroden, die aus Zinnoxyd
bestehen und mittels Leiter 10 bzw. 11 mit einer Wechselspannungsquelle 12 verbunden
sind. Die Elektroden 5 und 9 können anstatt aus leitendem Zinnoxyd aus einer durchsichtigen
Metallschicht oder einem Metallgitter bestehen.
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Die Schicht 6, die den photoempfindlichen Teil des Bildschirmes 1
bildet, besteht im wesentlichen aus einem photoempfindlichen Halbleiter, beispielsweise
Kadmiumsulfid.
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Die Schicht 8, die den Leuchtteil bildet, besteht im -wesentlichen
aus einem Leuchtstoff, der Feldlöschung aufweist. Ein solcher Stoff ist beispielsweise
durch Aktivierung von Zinksulfid mit Silber erzielbar.
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Zwischen den beiden Schichten 6 und 8 ist eine undurchsichtige Zwischenschicht
7 angeordnet, die in Richtungen in ihrer Ebene einen hohen Widerstand besitzt. Die
Schicht 7 kann beispielsweise aus einem schwarzen Lack bestehen. Diese Zwischenschicht
soll verhüten, daß von der Leuchtschicht 8 emittiertes Licht auf die photoempfindliche
Schicht 6 zurückwirken kann.
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Auf der Seite des Bildschirmes 1, auf der die Leuchtschicht 8 angeordnet
ist, ist eine Hilfslichtquelle 13 vorgesehen, die mit einer Ultraviolettlampe 14,
einem nur fürUltraviolettstrahlen durchlässigenFilter 15 und einer Linse
16 versehen ist. Niit dieser Hilfslichtquelle wird die Leuchtschicht 8 so
bestrahlt, daß diese Schicht unter der Einwirkung der in der Figur mit @' bezeichneten
Ultraviolettstrahlung zum Leuchten gebracht wird.
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Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung ist wie
folgt: Wenn die photoempfindliche Schicht 6 nicht bestrahlt wird, ist ihr Widerstand
sehr hoch. so daß sich nur ein geringer Teil der elektrischen Spannung zwischen
den Elektroden 5 und 9 auf die Leuchtschicht 8 überträgt. Wenn jedochdiephotoempfindlicheSchicht6
belichtet wird, ändert sich dielmpedanz dieser Schicht örtlich entsprechend der
örtlichen Intensität dieser Belichtung, wodurch gleichfalls örtlich die Teilspannung
über der Leuchtschicht 8 mehr oder weniger zunimmt. Weil das Material der Leuchtschicht
8 im wesentlichen aus einem Leuchtstoff besteht, der Feldlöschung aufweist, hat
diese örtliche Spamiungssteigerung örtlich eine mehr oder weniger starke Verringerung
der von der Hilfsstrahlung L' erzeugten Lumineszenz der Schicht 8 zur Folge. Die
ursprünglich praktisch gleichmäßig aufleuchtende Fläche dieser Schicht zeigt nunmehr
ein Muster, das dem Muster entspricht, in dem die photoempfindliche Schicht 6 belichtet
wird. Weil stärker belichtete Stellen der photoempfindlichen Schicht weniger stark
aufleuchtenden Stellen der Leuchtschicht 8 entsprechen, ist das von der letzteren
gezeigte Bild das Negativ des Bildes auf der photoempfindlichen Schicht. Infolgedessen
eignet sich die Vorrichtung sehr gut zur Wiedergabe eines photographischen Negativs
als ein positives Bild. In Fig. 1 ist schematisch eine Projektionsvorrichtung 20
angegeben, mit der ein in das Gehäuse 21 eingesetztes photographisches Negativ 22
auf der photoempfindlichen Schicht 6 des Bildschirmes 1 abgebildet wird. Die Projektionsvorrichtung
enthält eine Lichtquelle 23, einen Diffusionsschirm 24, beispielsweise aus Milchglas,
einen halben Kondensator 25 und eine verschiebbareProjektionslinse26, die mittelseinesausziehbaren
Balges 27 mit dem Gehäuse 21 verbunden ist. Das Bild, das die Leuchtschicht 8 zeigt.
ist jetzt das Positiv des Photonegativs 22.
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An anderer Stelle ist beschrieben worden, wie durch die Wahl unterteilter
Farbfilter, gegebenenfalls in Verbindung mit einer entsprechenden Unterteilung der
photoempfindlichen bzw. lichtemittierenden Schicht, ein Bildschirm mit einer photoempfindlichen
Schicht und einer Elektroleuchtschicht für die Wiedergabe von Farbbildern geeignet
gemacht werden kann und daß dabei Änderung des Farbwertes möglich ist. Durch ähnliche
Maßnahmen ist es möglich, den Bildschirm 1 der Fig. 1 zur positiven Wiedergabe eines
Farbnegativs zu verwenden. Es muß dann dafür Sorge getragen werden, daß an jeder
Stelle die Farbe des von der Schicht 8 gezeigten Bildes zu der Farbe des auf der
photoempfindlichen Schicht 6 entworfenen Bildes komplementär ist.
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Die in Fig. 2 dargestellte Vorrichtung enthält einen Bildschirm 40.
der sich im Aufbau nur wenig vom Bildschirm 1 der Fig. 1 unterscheidet. Es ist hier
nur eine einzige Glasplatte 41 vorhanden, auf die die unterschiedlichen, miteinander
in Berührung stehenden Schichten aufgebracht sind. Von rechts nach links
gerechnet
finden sich eine durchsichtige Elektrode 42, eine Leuchtschicht 43, eine undurchsichtige
Zwischenschicht 44, eine photoempfindliche Schicht 45 und eine zweite durchsichtige
Elektrode 46 vor. Die Elektroden 42 und 46 sind mittels Leiter 47 und 48 mit den
beiden Klemmen einer Wechselspannungsquelle49 verbunden. Die Elektrode 46 kann von
einem Gewebe aus dünnen, mit Zinnoxyd leitend gemachten Glasfäden ersetzt werden.
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Von den verschiedenen Schichten 42 bis 46 unterscheidet sich nur die
photoempfindliche Schicht 45 von der entsprechenden Schicht 6 des Bildschirmes der
Fig. 1. Die Schicht 45 besteht aus einem photoleitenden Material, das Infrarotlöschung
der Photoleitfähigkeit aufweist. Die Schicht 45 kann beispielsweise im wesentlichen
aus mit Silber und Gallium aktiviertem Zinksulfid bestehen.
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Ebenso wie bei der Vorrichtung nach Fig. 1 ist eine Hilfsstrahlungsquelle
13 mit einer Ultraviolettlampe 14, einem Filter 15 und einer Linse 16 vorgesehen,
um die Lumineszenzschicht 43 zu bestrahlen und infolgedessen zum Leuchten zu bringen.
DieVorrichtung nach Fig. 2 enthält noch eine weitere Hilfslichtquelle, die mit 51
bezeichnet ist. Diese enthält eine Lampe 52, ein infrarotsperrendes Filter 53 und
eine Linse 54, die ein in der Figur mit L bezeichnetes Bündel auf die photoempfindliche
Schicht 45 wirft. Das Bündel L ist derartig, daß die von ihm in der photoempfindlichen
Schicht 45 erzeugte Photoleitfähigkeit durch eine gleichzeitige Bestrahlung dieser
Schicht mit Infrarot-Strahlung in Abhängigkeit von der Stärke dieser letzteren herabgesetzt
wird. Das Bündel L kann beispielsweise ebenso wie das Bündel U aus Ultraviolett-Strahlung
bestehen. Wird somit mittels eines optischen Systems, das aus einer Linse 56 und
einem nur für Infrarotstrahlen durchlässigen Filter 57 besteht, ein Infrarotbild
eines Gegenstandes, beispielsweise eines photographischen Positivs, auf der photoempfindlichen
Schicht 45 entworfen, so wird entsprechend der örtlichen Intensität dieses Bildes
die Teilspannung über der Leuchtschicht 43, die beim Fehlen eines solchen Bildes
infolge der Leitfähigkeit in der Schicht 45 hoch war, unter der Einwirkung der Hilfsstrahlung
L herabgesetzt, wodurch die Leuchtschicht 43 örtlich in mehr oder weniger hohem
Malte eine Zunahme der Lumineszenz zeigt. Das auf der Seite der Leuchtschicht 43
sichtbare Bild entspricht somit hinsichtlich der Helligkeit und Dunkelheit dem von
der Linse 56 auf der photoempfindlichen Schicht 45 erzeugten Bild. Diese Vorrichtung
ist beispielsweise als sogenanntes Nachtsichtgerät zum Wahrnehmen im Dunkeln und
als Verstärkerschirm bei der Projektion von Eilm-und Photobildern geeignet.
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Zum Unterschied gegenüber dem bekannten Bildschirm mit einer lichtemittierenden
Schicht, die im wesentlichen aus einem Elektroleuchtstoff besteht, hat die Zwischenschicht
7 bzw. 44 bei den vorstehend beschriebenen Vorrichtungen nicht dieAufgabe, Instabilität
der Vorrichtung zu verhüten. Die Rückkopplung, die ohne die Zwischenschicht 7 bzw.
44 auftreten könnte, ist eine Gegenkopplung, die die Empfindlichkeit der Vorrichtung
erheblich herabsetzen würde.