DE2031123A1

DE2031123A1 - Multi layer photo cathode - with buffer layer between carrier and phosphor

Info

Publication number: DE2031123A1
Application number: DE19702031123
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dr.Rer.Nat. 8521 Frauenaurach Schubert
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-24
Filing date: 1970-06-24
Publication date: 1971-12-30

Abstract

Thermal crazing and local picture distortions of a photo cathode are prevented by an intermediate thermal expansion matching and buffer layer between the esp. aluminium carrier and the phosphor esp. CsI-Na coating on which the photo cathode material is deposited. This inter layer, esp. of porous CsI, is evaporated on to the carrier in vacuo and has a thermal coeff. of expansion between those of the carrier and the main phosphor.

Description

Fotokathode Die Erfindung betrifft Fotokathoden, die eine Trägerschicht, eine Iseuchtschicht und eine Fotokathodenschicht umfassen, wobei die Trägerschicht eine Zwischenschicht aufweist, auf welcher die Leuchtschicht aufgebracht ist. Solche Fotokathoden werden bekanntlich etwa zur sichtbaren Wiedergabe von Röntgenbildern in Vakuumbildverstärkern verwendet bzw. zum Aufbau eines Ladungsbildes in Fernsehaufnahmeröhren. Photocathode The invention relates to photocathodes that have a carrier layer, an infection layer and a photocathode layer, wherein the support layer has an intermediate layer on which the luminous layer is applied. Such As is well known, photocathodes are used, for example, for the visible reproduction of X-ray images Used in vacuum image intensifiers or to build up a charge image in television pick-up tubes.

Bekannte Fotokathoden bestehen aus einer Aluminiumplatte, auf welcher eine Schicht aus Leuchtstoff aufgedampft ist. Auf der teuchtschicht ist dann eine Fotokathodenschicht, die z.B.Known photocathodes consist of an aluminum plate on which a layer of fluorescent material is vapor-deposited. Then there is one on the dampening layer Photocathode layer, e.g.

Alkalimetalle enthält, aufgebracht. Dabei besteht die Schwierigkeit, daß einerseits die Trägerschicht Licht reflektiert und durch Streuungen in der teuchtsohicht unscharfe Abbildungen hervorruft. Andererseits haftet die Leuchtschicht schlecht an der Unterlage. Man hat deshalb bereits Unterlagen verwendet, die angeätzt etc. worden sind. Dies hat aber den Nachteil, daß die Unterlage und der aufgebrachte Leuchtstoff, insbesondere bei Verwendung von Aluminiumblech als Unterlage, große Unterschiede im Ausdehnungskoeffizienten aufweisen. Dies kann zu Sprüngen und Rissen führen, die eine Störung der Abbildung ergeben. Es entstehen mehr oder minder gut isolierte Inseln in der Fotokathode, die durch Elektronenverarmung ein gestörtes Bild geben. Außerdem können durch die Sprünge etc. die gewöhnlich in Fotokathoden verwendeten Alkalimetalle zum Aluminiumträger durchdringen. Dies führt dann wenigstens teilweise zu Zerstörungen der Fotokathode, welche weitere starke Störungen des Bildes ergeben.Contains alkali metals, applied. The difficulty here is that, on the one hand, the carrier layer reflects light and diffuses it in the moisturizing layer causes blurred images. On the other hand, the luminescent layer does not adhere well on the pad. For this reason, documents that have been etched etc. have already been used. have been. But this has the disadvantage that the pad and the applied Luminous material, especially when using aluminum sheet as a base, large differences have in the expansion coefficient. This can be too Cracks and tears that result in a disruption of the picture. It arise more or less well isolated islands in the photocathode caused by electron depletion give a disturbed picture. In addition, the jumps etc. can make the usual Penetrate alkali metals used in photocathodes to the aluminum substrate. this then leads at least partially to destruction of the photocathode, which further result in strong disturbances of the picture.

Erfindungsgemäß ist eine gut haftende, auch bei längerem Gebrauch rißfreie Leuchtschicht auf einem Träger mit von der ieuchtschicht abweichendem Ausdehnungskoeffizienten erhaltbar, indem die Zwischenschicht aus einem Stoff besteht, dessen Ausdehnungskoeffizient zwischen demjenigen des Trägers und demjenigen der Beuchtschicht liegt bzw. wenigstens einem davon entspricht. Die vorteilhafte Wirkung dieses Aufbaues erklärt sich etwa dadurch, daß die Zwischenschicht den Ausdehnungseigenschaften der Leuchtschicht, etwa eines Leuchtstoffes, der aufgedampft ist, angepaßt ist und denjenigen der Unterlage.According to the invention is a well-adhering, even with prolonged use crack-free luminous layer on a carrier with a coefficient of expansion that differs from the luminous layer obtainable in that the intermediate layer consists of a substance whose coefficient of expansion is or at least between that of the carrier and that of the indentation layer corresponds to one of them. The beneficial effect of this structure can be explained in that the intermediate layer corresponds to the expansion properties of the luminous layer, about a phosphor, which is vapor-deposited, is adapted and that of the base.

Bei Verwendung eines Trägers aus Aluminiumblech entsteht eine Zwischenschicht ausreichender Anpassungsfähigkeit, etwa aus Alkalihalogeniden, wie Kaliumchlorid, reinem Cäsiumjodid oder Cäsiumjodid, welches mit Natrium aktiviert ist. Bei Verwendung des letztgenannten Stoffes kann auch die Leuchtschicht aus Cäsiumjodid/Natrium bestehen, so daß die Anpassung des Ausdehnungskoeffizienten sehr gut ist. Zur Umsetzung der Röntgenstrahlen in fotoaktives Licht kann z.B. eine Schicht aus Cäsiumjodid so aufgetragen werden, daß eine erste Aufdampfung zwischen und uns 10 Torr in Inertgas erfolgt, wie Argon, Stickstoff etc..When using a carrier made of aluminum sheet, an intermediate layer is created sufficient adaptability, e.g. from alkali halides such as potassium chloride, pure cesium iodide or cesium iodide, which is activated with sodium. Using of the latter substance, the luminous layer can also consist of cesium iodide / sodium, so that the adaptation of the expansion coefficient is very good. To implement the For example, X-rays in photoactive light can be coated with a layer of cesium iodide that a first vapor deposition takes place between and us 10 Torr in inert gas, like argon, nitrogen etc.

Dies ergibt Schichten, die von Poren durchsetzt sind, so daß sie in der Lage sind, zusätzlich durch Porosität mechanische Spannungen aufzunehmen. Ein Ubergang der Dichte wird erhalten, wenn beim Aufdampfen der Druck variiert wird, z.B. von 10 5 bis 5 10 2 Torr. Er kann in diesem Bereich aber auch fest etwa auf 10 2 Torr eingestellt sein, so daß eine einheitlich poröse Schicht erhalten wird. Die Aufdampfung der eigentlichen Leuchtschicht erfolgt dann bei einem Druck von weniger als 10 5 Torr mit einer Aufdampfgeschwindigkeit von 5/u/min bis 10/u/min.This results in layers interspersed with pores so that they can be in are able to absorb mechanical stresses through porosity. A Transition of density is obtained, if when evaporation the pressure is varied, e.g., from 10 5 to 5 10 2 Torr. But he can also do this in this area be set firmly to about 10 2 Torr, so that a uniformly porous layer is obtained. The actual luminescent layer is then vapor deposited on one Pressure less than 10 5 Torr with an evaporation rate of 5 / rpm to 10 / rpm.

Weitere Einzelheiten und Vorteile sind nachfolgend anhand des in der Figur in Zusammenhang mit einem Vakuumbildverstärker dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert.Further details and advantages are given below with reference to the in Figure in connection with a vacuum image intensifier shown embodiment the invention explained.

Mit 1 ist der gläserne Vakuumkolben bezeichnet, der in bekannter Weise die Fotokathodenkombination 2, die Elektroden 3 bis 5, sowie den Betrachtungsschirm 6 enthält. Die erflndungsgemäß au9-gebaute Fotokathodenkombination 2 besteht aus einem Träger, einer Kalotte 7 aus Aluminiumblech von 0,5 mm Dicke und 200 mm Durchmesser, bei einem Krümmungsradius von 150 mm. An ihrer konkaven Seite trägt die Kalotte 7 die Zwischenschicht 8, auf welcher die Leuchtschicht 9 liegt, die von der Fotokathodenschicht 10 bedeckt ist.1 with the glass vacuum flask is referred to, which in a known manner the photocathode combination 2, the electrodes 3 to 5, and the viewing screen 6 contains. The photocathode combination 2 constructed according to the invention consists of a carrier, a spherical cap 7 made of aluminum sheet 0.5 mm thick and 200 mm in diameter, with a radius of curvature of 150 mm. The dome carries on its concave side 7 the intermediate layer 8 on which the luminous layer 9 lies, that of the photocathode layer 10 is covered.

Die Zwischenschicht 8 besteht aus mit Natrium aktiviertem Cäsiumjodid (CsJ/Na) und ist bei 3 102 Torr Argon mit einer Geschwindigkeit von 0,5/u/min aufgedampft. Die Kalotte 7 ist dabei auf 200°C erhitzt. Anschließend wird CsJ/Na als Leuchtschicht bei weniger als 10 -5 Torr und einer Geschwindigkeit von 10/u/min aufgedampft. Zum Abschluß wird dann noch in an sich bekannter Weise die Fotokathodenschicht 10 aus Cäsium und Antimon (CsSb) erzeugt.The intermediate layer 8 consists of cesium iodide activated with sodium (CsI / Na) and is evaporated at 3,102 torr argon at a rate of 0.5 / rpm. The dome 7 is heated to 200 ° C. during this process. Then CsI / Na is used as a luminous layer evaporated at less than 10 -5 torr and a speed of 10 rpm. To the The photocathode layer 10 is then completed in a manner known per se Cesium and Antimony (CsSb) are produced.

Beim Auftreffen von Röntgen- oder ähnlich durchdringenden Strahlen, welche durch die Kalotte hindurchgehen, wird bekanntlich ein Lichtbild übereinstimmender Intensitätsverteilung in der Leuchtschicht 9 erhalten, welches dann in der Schicht 10 in entsprechender Verteilung Elektronen auslöst. Unter Einwirkung der an die Elektronen 3 bis 5 angelegten geeigneten Spannungen wird das Elektronenbild auf dem Schirm abgebildet. Dort ergibt sich wegen der Verkleinerung und Beschleunigung bekanntlich eine helle Abbildung der auf die Kombination auftreffenden Strahlen.When X-rays or similarly penetrating rays hit, which pass through the dome, as is known, a light image becomes more coincident Intensity distribution in the Luminous layer 9 received, which then in the layer 10 releases electrons in a corresponding distribution. Under action the appropriate voltages applied to electrons 3 through 5 become the electron image shown on the screen. There arises because of the downsizing and acceleration as is known, a bright image of the rays impinging on the combination.

Bei Ausbildung des Schirmes 6 als Target einer Fernsehabtaströhre können die Vorteile der Erfindung etwa auch für die Fernsehtechnik nutzbar gemacht werden.When the screen 6 is designed as a target of a television scanning tube the advantages of the invention can also be used for television technology, for example will.

Claims

Photocathode, which consists of a combination of layers, the one Support layer, a luminescent layer and a photocathode layer, wherein the Carrier layer has an intermediate layer to which the luminous layer is applied , which in turn carries the photocathode layer, d u r c h e k e n nz e i c h n e t that the intermediate layer (8) consists of a substance whose coefficient of expansion between that of the carrier (7) and that of the luminous layer (10) or corresponds to at least one of them.

2. photocathode according to claim 1, characterized in that the intermediate layer (8) is porous

3. photocathode according to claim 2, characterized in that when used a carrier (7) made of aluminum and a vapor-deposited luminous layer (9) made of cesium iodide / sodium the intermediate layer (8) consists of cesium iodide, which is vapor-deposited at 10 -3 to 10 Torr is.

4. A method for producing a photocathode according to claim 2, characterized characterized in that the intermediate layer (8) and the luminous layer (9) are vapor-deposited and that the pressure is varied.

5. A method for manufacturing a photocathode according to claim 4, characterized characterized in that during vapor deposition the pressure is from less than 10 5 torr to 5p10 2 Torr increased and then decreased again to less than 10 5 Torr. Blank page