DE1903563C - Festkörper Bildwandler - Google Patents

Description

I 903 563

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Festkörper- Diese Aufgabe wird gemliß der Erfindung dadurch

Bildwandler mit einer aus zwei Schichten zusammen- gelöst, daß die photoleiteiide Schicht aus einer der

geseuien phololeitenden Schicht und einer von ihr einfallenden Strahlung zugewandten ersten photo-

entsprechend der Intensität der einfallenden Strah- leitenden Schicht mit hoher Empfindlichkeit für die

lung gesteuerten elektrolumineszierenden Schicht, die 5 einfallende Strahlung und aus einer zweiten photo-

zwischen zwei strahlungsdurchlässigen Elektroden an- leitenden Schicht mit hohem Dunkelwiderstand und

geordnet sind. hoher Durchschlagspannung zusammengesetzt ist.

Nach dem a!l"emeinen Prinzip der Festkörper- Die Eingangsschicht besteht also aus zwei Schichten

Bildwandler bestehen diese aus übereinandergelegten von unterschiedlichem photoleitendem Verhalten.

Schichten, nämlich einer photoleitenden Schicht, einer io Während das erste dieser Schichtelemente eine hohe

eine optische Rückkopplung verhindernden Schicht Empfindlichkeit aufweist, also schon bei mäßiger Ein-

und einer elektrolumineszierenden Schicht, die zwi- strahlung eine verhältnismäßig hohe Leitfähigkeit

sehen zwei strahlungsdurchlässige Elektroden einge- entwickelt, ist das zweite dieser Schichtelemente un-

bracht sind. An den Stellen einfallender Strahlung ver- empfindlicher, es hat eine hohe Dunkelimpedanz und

ringen sich derWiderstand der photoleitenden Schicht, 15 hohe Durchschlagspannung. Durch diese Kombi-

würaufhin an dieser Stelle ein Strom fließt, der die nation wird die Betriebsweise des Bildwandlers ins-

elektrolumineszierende Schicht zum Leuchten bringt. besondere im Bereich unsichtbarer kurzwelliger

EssindderartigeBüi'wandlerbekanntideutschcAus- Strahlungen, die sichtbar gemacht werden sollen, er-

legeschrift 1 166 947, cJSA.-Patentschrift 3 339 075), heblich verbessert. Während sich bei geringer Strah-

bei ihrer Konstruktion ist man jedoch vor die Wahl 20 lung nur eine schwache Aufhellung ergibt, da der

gestellt, entweder einen empfindlichen Bildwandler hohe Dunkelwiderstand der zweiten Schicht nach wie

zu schaffen, der dann freilich ein relativ kontrastarmes vor besteht und die erhöhte Stromleitfähigkeit im

Ausgangsbild mit allgemeinem Nebelschleier und wesentlichen durch eine bessere Verteilung der

onne tiefe Schwärze ergibt, oder einen Bildwandler Stromdichte auf Grund der schon eingesetzt haben-

mit kräftigem, kontrastreichem Ausgangsbild zu »5 d_en Leitfähigkeit des ersten Schichtelements, also

bai:en, der jedoch eine verhältnismäßig intensive Ein- praktisch durch eine Querschnittsvergrößerung im

gangsstrahlung erfordert. zweiten Schichtelement bewirkt wird, ergibt sich bei

Es ist auch ein Bildwandler der eingangs genannten starker Einstrahlung sm kräftiges Aufleuchten des

Art bekannt (britische Patentschrift 1 025 320), mit elektrolumineszierenden Elements auf Grund der

einer doppelten eingangsseitigen SchicM, die in ihrer 30 nunmehr zusammenbrechenden Impedanz der zweiten

der Einstrahlung zugewandten Teilschicht als Fluo- photoleitenden Schicht.

reszenzschicht ausgebildet ist, die der A· passung der Der Effekt der Vergrößerung des Leiterquerschnitts Strahlungsenergie an den Empfindlichkeitsbereich der bei niedriger Einstrahlung ergibt sich insbesondere, photoleitenden Schicht dient. Jedoch auch bei diesem wenn diejenige Elektrode, die an der Strahlungseinbekannten Bildwandler muß zwischen empfindlichem 35 gangsseite vorgesehen ist, eine durchbrochene Elek-Eingang oder kontrastreichem Ausgang gewählt trode ist. Die Vergrößerung des Widerstands in werden. Querrichtung wirkt sich also wie eine Flächenver-Diese Alternative ergibt sich aus folgendem: Um größerung einer solchen Elektrode aus. Durchein kontrastreiches Bild zu erzielen, bedarf es einer brochene Elektroden sind an sich bekannt (franzöphotoleitenden Schicht aus einem Material mit sehr 40 sische Patentschrift 1 481 876).
hohem Dunkelwiderstand und einer sehr hohen Vorzugsweise enthält die erste photoleitende Durchschlagspannung, so daß einerseits bei fehlender Schicht CdSe und/oder CdHgTe und enthält die oder sehr geringer Einstrahlung keins Erregung der zweite photoleitende Schicht CdS oder CdS-CdSe. elektrolumineszierenden Schicht stattfindet, anderer- Diese im Bildwandler an sich bekannten Materialien seits jedoch eine genügend hohe Spannung anlegbar 45 (USA.-Patentschrift 2 926 263) erfüllen die durch die ist, um an den Stellen einer kräftigen Einstrahlung Erfindung gestellten Anforderungen in besonders und somit eines stark verminderten Widerstands in günstiger Weise.

der photoleitenden Schicht ein helles Leuchten der Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der

elektrolumineszierenden Schicht zu erhalten. Um Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschrei-

solche Anforderungen zu erfüllen, können Cadmium- 50 bung. In der Zeichnung ist dargestellt

sulfid enthaltende Materialien als photoleitendes Fig. 1 ein schematischer Querschnitt durch einen

Material verwendet werden. bekannten Festkörper-Bildwandler zur Erläuterung

Andererseits ist es beispielsweise bei Röntgen- des allgemeinen Prinzips und

schirmen oft erforderlich, auch bei niedriger Strah- Fig. 2 ein Querschnitt durch einen Festkörperlendosis ein schnelles und erkennbares Ansprechen 55 Bildwandler gemäß der Erfindung,
des Schirms zu erreichen. Für solche Anfordeiungen Gemäß Fig. 1 besteht ein herkömmlicher Festsind photoleitende Materialien wie CdS oder CdHgTe körper-Bildwandler aus einer Elektrode 1, die für ein bekannt. Diese Materialien haben jedoch einen ge- Bild L₁ mit einer Eingangsenergie, wie z. B. Licht« ringen Dunkelwiderstand und eine niedrige Durch- strahlen, Strahlungen od. dgl., durchlässig ist, einer Schlagspannung. Sie ergeben deshalb ein flaues Aus- 60 photoleitenden Schicht 2, einer lichtundurchlässigen gangsbild. Schicht 3, einer clektrolumineszierenden Schicht 4 Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu- zum Erzeugen eines Ausgangslichtbildes L₂ und einer gründe, einen Bildwandler zu schaffen, der auf einen durchsichtigen Tragplatte 6, die mit einer durchsichweiten Bereich der Eingangsstrahlungsstärke gleich- tigen Elektrode 5 überzogen ist, Eine Stromquelle 7 mäßig mit einem weiten Bereich der Ausgangslicht- 65 führt eine Betriebsspannung V zwischen den Elekstärkc reagiert, also auch schon bei geringerer Ein- troden 1 und 5 zu. Wie es bereits erläutert wurde, strahlung ein erkennbares Bild liefert, dabei jedoch kann diese bekannte Vorrichtung keine gute Ausinsgcsamt ein kontrastreiches Bild abgibt. garigsbildqualität erzeugen.

Eine Ausfiihrungsform des Festkörper-Bildwand- widerstand/?, der Liiekeiuihschnitie der Schicht 21, lers gemäß der Erfindung besieht gemäß Fig. 2 aus die den Röntgenstrahlen L, ausgesetzt sind, infolge einer durchsichtigen Glasplatte 6, die mit einer durch- eines schnellen Ansprechens und einer hohen Empsichtigen Elektrode S überzogen ist, die beispielsweise (indlichkeit wirksam ab. Die Verringerung des Uueraus Zinnoxyd hergestellt ist, einer elektrolumineszie- 5 Widerstandes R, erhöht den wirksamen Bereich der renden Schicht 4 von etwa 50 Mikron Dicke auf der durchhrochenen Hlektrode 10 und damit den Leitdurchsichtigen Elektrode 5. wobei die elektrolumines- wert gegen die durchsichtige ebene Elektrode 5. Dazierende Schicht aus ZnS-Phosphor-Pulver berge- durch steigt der Verschiebungsstrom zwischen den stellt ist, das mit einem Bindemittel, wie z. B. Elektroden 10 und S. In Abhängigkeit von dem AnEpoxydharz, gebunden ist, einer lichtundurchlässigen io stieg des Verschiebungsstrames verändert sich der Schicht 3 von etwa 5 Mikron Dicke, die auf der elek- LichtausgangL.,derelektrolumineszierendenSchicht4. trolumineszierenden Schicht 4 vorgesehen ist und Wenn die Eingangsenergie L₁ weiter erhöht wird, durch Einmischen eines lirhtundiirchlässigen Pulvers, wird die durchbrochene Elektrode 10 tatsächlich eine wie z. B. Druckerschwärze, in ein Bindemittel, das durchgehende Elektrode, und gleichzeitig wird die dem in der elektrolumineszierenden Schicht verwen- 15 Intensität der Röntgenstrahlen, die durch die erste deten ähnlich ist, lichtundurchlässig gemacht worden photoleitende Schicht 21 hindurchgelangt sind, sehr ist, und einer zusammengesetzten photoleitenden groß. Infolgedessen wird auch die zweite photo-Schicht 20, die auf der lichtundurclilässigen Schicht 3 leitende Schicht 22 trotz ihrer geringen Empfindlichangeordnet ist und eine Schichtung darstellt, die aus keit gegen Röntgenstrahlen sehr empfindlich. Infolge einer ersten photoleitenden Schicht 21, die mit einer 20 der Erregung der zweiten photo!*-tenden Schicht 22 porösen Elektrode 10 versehen ist, und eine^r zweiten durch die übertragenen Röntgenstrahlen nimmt der photoleitenden Schicht 22 besteht. Eine Stromquelle 7 Widerstand R₁ der Schicht 22 in Richtung ihrer Dicke führt der porösen Elektrode 10 und der durchsich- ab. Da die Verringerung des Widerstandes R₁ im wetigen Elektrode 5 eine Betriebsspannung Vzu. Als Ein- sentlichen der Verringerung des Abstandes zwischen gangsbild L₁ wird ein Röntgenstrahlenbild verwendet. 25 den Elektroden 10 und 5 äquivalent ist, erhöht sich

Die erste photoleitende Schicht 21 ist eine Schicht der Verschiebungssirom zwischen den Elektroden 10

mit einer Dicke von etwa 50 bis 80 Mikron, die aus und 5 weiter, um ein intensiveres Ausgangslicht L., zu

einem Pulver aus photoleitendem Material hergestellt erzeugen.

ist, das einen niedrigen Dunkelwiderstand und eine Allgemein wird die Ansprechzeit eines photoleiniedrige Durchschlagspannung, aber eine schnelle 30 tenden Materials kürzer, wenn der durch eine Ein-Ansprechcharakteristik aufweist und einen großen gangsenergie verursachte Grad seiner Erregung steigt. Photostrom erzeugen kann, wie z. B. CdSe, CdHgTe Da die Änderung der Impedanz der zweiten photousw., das mit einem Bindemittel, wie z. B. Epoxyd- leitenden Schicht 22, die zur Lumineszenz der elekharz, gebunden ist. Die Schicht 21 ist mit einer durch- trolumineszierenden Schicht 4 beiträgt, wirksam ist, brochenen Elektrode versehen, wie z. B. einer Gitter- 35 wenn die Eingangsenergie L₁ hoch ist, wird ein Beelektrode, die beispielsweise aus Wolframfäden mit reich mit ausreichend schnellem Ansprechvermögen einem Durchmesser on etwa 10 bis 50 Mikron her- im wesentlichen der Betriebsbereich, selbst w„-nw eine gestellt ist, lie in Abständen von etwa 200 bis Schicht mit einer langen Ansprechzeit bei geringer 600 Mikron angeordnet sind, oder einer Netzelek- Intensität der Röntgenstrahlen L₁ als zweite phototrode mit etwa 12 bis 60 Maschen pro cm, die durch 40 leitende Schicht 22 verwendet wird. Somit arbeitet bei Verweben von Metallfaden hergestellt ist. Die zweite geringen Höhen der auftreffenden Energie L₁ die erste photoleitende Schicht 22 ist gegen das Röntgenstrahl- photoleitende Schicht 21 und bei großen Höhen der lenbild L₁ bis zu einem bestimmten Grad empfind- Eingangsenergie L₁ die zweite photcleitende Schicht lieh und weist eine Durchschlagspannung und einen 22. Infolgedessen hat die Vorrichtung tatsächlich ein Dunkelwidcrstand auf, die höher sind als diejenigen 45 schnelles Ansprechvermögen, eine hohe Durchschlagder ersten photoleitenden Schicht 21. Die .weite spannung und einen hohen Dunkelwiderstand, wophotoleitende Schicht 22 ist aus einem Pulver aus durch das Anlegen einer hohen Betriebsspannung erMaterial hergestellt, das beispielsweise CdS oder möglicht und ein sehr helles Bild mit hoher Empfind-CdS-CdSe (feste Lösung von CdS und CdSe) mit lichkeit, hohem Kontrast und breitem Helligkeitseinem Binder, wie z. B. Epoxydharz, enthält, und sie 50 bereich geschaffen wird.

ist dicker als die Schicht 21, beispielsweise etwa 200 Ir. dieser Ausfiihrungsform wird die erste photobis 400 Mikron dick. Die Dicke der Schichten 21 und leitende Schicht 21 vorwiegend bei ihrer Verände-22 kann in Abhängigkeit von dem Dunkelwidcrstand, rung im Querwiderstand A₁ verwendet. Zu diesem der Durchschlagspannung und dem Verhältnis der Zweck kann die durchbrochene Elektrode 10 so vorÄnderung des Widerstandes oder der Impedanz gegen 55 gesehen werden, daß ein Teil von ihr über der Oberdie Eingangsenergic oder der Empfindlichkeit jedes fläche der photoleitenden Schicht 21 freiliegt und der verwendeten photoleitenden Materials ausgewählt Rest darin eingebettet ist, wie es in Fig. 2 gezeigt werden. ist, daß die Elektrode 10 vollständig in der Schicht 21

Durch das Vorhandensein der zweiten photoleiten- eingebettet ist, daß sie zwischen den ersten und den Schicht 22 mit hohem Dunkelwiderstand und 6° zweiten photoleitenden Schichten 21 und 22 angehoher Durchschlagspannung kann bei fehlender Ein- ordnet ist und daß sie auf der Außenfläche der ersten strahlung und entsprechend schwachem Ausgangs- photolcitenden Schicht 21 angeordnet ist.
licht L₂ eine sehr hohe Betriebsspannung an die Elck- Im obigen Fall kann die Änderung des Widertroden im Vergleich zu dem Fall angelegt werden, Standes der Schicht 21 in Richtung ihrer Dicke zuwo diese zweite photoleitende Schicht 22 nicht vor- 65 sätzlich verwendet werden. Statt hauptsächlich die handen ist. Änderung des Querwiderstandes der Schicht 21 zu

Wenn Eingangsröhreustrahleti L₁ auf die erste verwenden, kann hauptsächlich die Änderung des

nhotoleitende Schicht 21 auftreffen, nimmt der Quer- Widerstandes in Richtung der Dicke verwendet

werden, durch geeignetes Erhöhen der Dicke der Schicht 21 und durch Vorsehen einer die Eingangscnergie durchlassenden, durchgehenden Elektrode, beispielsweise einer aufgedampften dünnen Metallfilmclektrode oder einer durchsichtigen leitenden Filmelektrode auf der Oberfläche der Schicht.

Obwohl in der oben beschriebenen Ausfiihrungsform Röntgenstrahlen als Eingangsenergie L₁ verwendet werden, können auch Infrarotstrahlen als Eingangsenergie L₁ verwendet werden. In diesem Fall kann durch Verwendung eines infrarotleitenden Materials, das einen niedrigen Dunkelwiderstand und eine niedrige Durchschlagspannung aufweist und das in Festkörper-Bildwandlern nicht verwendet werden konnte, wie z. B. PbS, PbSe, CdHgTe usw., als erste energicempfindliche Schicht 21 und durch Verwendung von CdSe, das einen gewissen Grad an Empfindlichkeit gegen Infrarotlicht aufweist, als zweite energieempfindliche Schicht 22 ein Infrarotlichtbild in ein sichtbares Lichtbild umgewandelt werden. ao

In der obigen Beschreibung werden photoleitende Materialien als Materialien für die Schichten 21 und 22 verwendet. Da es jedoch für die Schichten 21 und 22 ausreicht, wenn sie eine Änderung im Widerstand oder in der Impedanz in Abhängigkeit von einer Ein- »s gangsenergie aufweisen, können auch piezoelektrische Materialien, magnetische Widerstandsmaterialien usw. als Materialien für die Schichten 21 und 22 verwendet werden. In diesen Fällen kann elastische Energie, elektromagnetische Energie usw. als Eingangsenergie L₁ verwendet werden. Obwohl ein elektrolumineszierendes Material als Material für die lumineszierende Schicht 4 in der obigen Ausführungsform verwendet wurde, können auch feste Lasermaterialien oder andere lumineszierende Materialien als Material für die lumineszierende Schicht 4 verwendet werden, da die Schicht 4 nur in ihrer Lumineszenz elektrisch gesteuert werden muß.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Festkörper-Bildwandler mit einer aus zwei Schichten zusammengesetzten photoleitenden Schicht und einer von ihr entsprechend der Intensität der einfallenden Strahlung gesteuerten elektrolumineszierenden Schicht, die zwischen zwei strahlungsdurchlässigen Elektroden angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die photoleitende Schicht (20) aus einer der einfallenden Strahlung zugewandten ersten photoleitenden Schicht (21) mit hoher Empfindlichkeit für die einfallende Strahlung und aus einer zweiten photoleitenden Schicht (22) mit hohem Dunkelwiderstand und hoher Durchschlagspannung zusammengesetzt ist.

2. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der einfallenden Strahlung zugewandte Elektrode (10) eine durchbrochene Elektrode ist.

3. Festkörper-Bildwandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste photoleitende Schicht (21) CdSe und/oder CdHgTe und die zweite photoleitende Schicht (22) CdS oder CdS-CdSe enthält.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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