DE1938688B2

DE1938688B2 - Leuchtschirm fuer elektronenstrahlroehren

Info

Publication number: DE1938688B2
Application number: DE19691938688
Authority: DE
Inventors: Albert Hijman Gomes de; Bril Alfred Eindhoven Mesquita (Niederlande)
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-08-09
Filing date: 1969-07-30
Publication date: 1976-12-02
Also published as: ES370311A1; BE737223A; NO124657B; FR2015340A1; US3715611A; DK118901B; DE1938688A1; AT286383B; JPS4837914B1; SE346555B; CH518002A; GB1207950A; BR6911351D0; NL6811326A

Description

stehend aus einer mit dreiwertigem Zer aktivierten ein Leuchtmaterial mit einer sehr kurzen Abklingzeit Yttriumverbindung. gleichfalls vorteilhaft anwendbar bei sogenannten

Elektronenstrahlröhren mit einem Leuchtschirm, Indexstreifen in Index-Elektronenstrahlröhren, die zur der bei Anregung durch den in der Röhre erzeugten 55 Wiedergabe von farbigen Bildern, z. B. Farbfernseh-Elektronenstrahl Strahlen aussendet, werden für viele bildern, dienen. In diesen Röhren enthält der Bild-Zwecke, z. B. zur Wiedergabe von, ggf. farbigen, Fern- wiedergabeschirm Streifen mit in verschiedenen Farben sehbildern, zum Aufzeichnen von Oszillogrammen und aufleuchtenden Stoffen, mit deren Hilfe das wicderzufür Lichtpunktabtastgeräte, verwendet. Je nach der gebende Bild zusammengesetzt wird. Diese Streifen, Anwendung müssen die in den Leuchtschirmen zu be- 60 die im allgemeinen rotes, grünes bzw. blaues Licht ausnutzenden Stoffe z. B. in bezug auf die Spektralenergie- senden, sind in sogenannten Tripeln auf dem Schirm verteilung, die Energieausbeute, die Sättigung usw. angebracht. Bekanntlich ist es zur Wiedergabe farbiger verschiedene Eigenschaften aufweisen. Eine stets ver- Bilder mit Hilfe einer Elektronenstrahlröhre erforderlangte Eigenschaft ist naturgemäß die, daß die Energie lieh, daß der Bildwiedeigabeschirm mit großer Geder auffallenden Elektronen mit einem hohen Wir- 65 nauigkeit abgetastet wird. Dies bedeutet, daß der kungsgiad in Strahlung umgewandelt wird. Punkt, an dem der Elektronenstrahl zu einem gewissen

Für manche Anwendungen, z. B. in Lichtpunkt- Zeitpunkt den Schirm trifft, genau festliegen muß. abtastgeräten, spielt die Abklingzeit der Strahlung des Zu diesem Zweck werden in der Index-Wiedergabe-

röhre die Indexstreifen angewandt, die gleichfalls aus einem Leuchtmaterial bestehen können. Beim Abtasten 4es Wiedergabeschirmes trifft der Elektronenstrahl zu einem gewissen Zeitpunkt einen dieser Indexstreifen, wodurch dieser seine charakteristische Strahlung emittiert. Diese Strahlung wird von einer meistens außerhalb der Röhre liegenden Photozelle aufgefangen ynd dort in ein elektrisches Signal umgtwande't, das der die Abtastbewegung des Elektronenstrahls be wirkenden Schaltung zugeführt wird und diese Bewegung stabilisiert.

Das von den Leuchtmaterialstreifen der Tripel her rührende Licht soll naturgemäß die Abtastschaltung picht beeinflussen. Daher wird eine Photozelle oder eine Kombination einer Photozelle und eines Filters angewandt, die für die von den Tripeln ausgesandte Strahlung nicht empfindlich ist. In den Indexstreifen wird im allgemeinen ein Leuchtmaterial angewandt, das nur Strahlung kürzerer Wellenlängen als das von den Tripeln herrührende Licht aussendet. Das Maximum dieser Strahlung liegt vorzugsweise zwischen 350 und 400 nm. Strahlung mit Wellenlängen kürzer als 350 nm kann im allgemeinen die Glaswand der Röhre nicht mehr passieren und eine außerhalb der Röhre liegende Photozelle also nicht erreichen.

Auch für die Indexstreifen wurde bisher vorzugsweise das obenerwähnte Gehlenit verwendet, obgleich dessen Höchstemission eigentlich etwas zu hoch, nämlkh bei etwa 410 nm, liegt.

Es ist aber auch bekannt, als Leuchtstoff für Kathodenstrahlröhren eine mit dreiwertigem Zer aktivierte Yttriumverbindung zu verwenden.

Obgleich man bereits verstanden hatte, daß sowohl für Lichtpunktabtaströhren wie auch für Index-Wiedergaberöhren eine sehr kurze Abklingzeit erforderlich ist, hatte man sich bisher nicht vergegenwärtigt, daß ein Leuchtstoff mit der verlangten kurzen Abklingzeit, z. B. das Gehlenit, nach dem Zeitpunkt, zu dem die Intensität der Strahlung den Wert I je erreicht hat, manchmal noch eine erhebliche Menge Strahlung aussenden kann. Dieses sogenannte Nachleuchten ist manchmal noch 0,1 Sekunde noch deutlich wahrnehmbar und führt in der Photozelle ein störendes elektrisches Signal herbei.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und einen Leuchtstoff mit hohem Umwandlungsgrad und sehr geringem Nachleuchten zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch einen Leuchtstoff gelöst, der der Formel

zwischen etwa 360 und 400 nm aufweist, besser geeignet.

Der Zergehalt, durch den Faktor q ausgedrückt,

beeinflußt den Umwandlungsgrad und die Nachleucht-

erscheinung. Die kürzesten Nachleuchtzeiten und die

höchsten Wirkungsgrade werden beide erhalten, wenn

O-³ -gq

IO 5 · 10-* ist. Dies ist aus den nachstehenden Tabellen ersichtlich.

Tabelle I

I₅ — Zergehalt (?)	Umwandlungsgrad (>;) in%	Nachleuchten in%
0,001	3	1,5
²⁰ 0,005	4,5	0,4
0,01	6,5	0,1
0,02	4	0,6
0,05	4	0,7
25 0,10	2	1,3
Tabelle II
3o Y2(i-?)Ce_a?Si0₅
Zcrgehalt (<?)	Umwandlungsgrad (?/)	Nachleuchten
	in%	in %
0,01	5	0,1
³⁵ 0,005	6	<0,l
0,01	6	<0,l
0,02	5,5	<0,l
0,05	4,5	<0,l
⁴⁰ 0,10	2	<0,l

entspricht, in der/? den Wert 1 oder 2 hat und 2 · IO-⁴ Uq Ul- IO-¹ ist.

Die dieser Formel und den obenerwähnten Bedingungen entsprechenden Stoffe haben eine Abklingzeit, die zwischen 2 · IO⁸ und 5 · 10~⁸ Sekunden liegt, weisen einen hohen Umwandlungsgrad auf und leuchten nur in sehr geringem Maße nach.

Das Maximum der Emission eines Stoffes, bei dem ρ --- 1 ist, liegt zwischen etwa 400 und 460 nm. Dieser Stoff wird vorzugsweise in Röhren für Lichtpunktabtastgeräte, insbesondere bei Übertragung farbiger Bilder, und nicht in Index-Wiedergaberohren angewandt. Zur Anwendung in den letzteren Röhren ist der Stoff, bei dem ρ = 2 ist und der eine Höchstemission Zum Vergleich sei erwähnt, daß der Umwandlungsgrad η von Gehlenit mit einem Zergehalt von 0,04 etwa 5% und das Nachleuchten 5 bis 10% beträgt. Der Nachleuchtprozentsatz wird auf folgende Weise

gemessen.

Der zu messende Stoff wird auf dem Schirm einer

Elektronenstrahlröhre angebracht und dann periodisch mit einem Elektronenstrahl angeregt, der von einem Signal moduliert wird, das dem Strahl während 20 Mikrosekunden seine vollständige Intensität erteilt und anschließend während 80 Mikrosekunden den

Strahl völlig unterdrückt. Das vom Leuchtstoff ausgesandte Licht wird nach einer gewissen, zur Stabilisierung des Stoffes im angeregten Zustand erforderlichen Zeitdauer mit Hilfe einer Photozelle gemessen. Die Tabellen I und II geben das Verhältnis zwischen

der Intensität nach 100 Mikrosekunden und der Intensität nach 20 Mikrosekunden an.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung an zwei Herstellungsbeispielen von Leuchtstoffen nach der Erfindung näher erläutert.

6s Die Figur zeigt eine graphische Darstellung der Spektralenergieverteilung bei Anregung mit Elektronen der nach den nachstehenden Beispielen hergestellten Stoffe.

Man mischt:

Beispiel I

Man mischt:

Beispiel II

1,474 g wasserhaltiges SiO₂ (SiO_rGehalt 89,5%) 0,146 g YF₃ 0,066 g Ce₂O₃
2,099 g Y₂O₃,

wonach dieses Gemisch während 4 Stunden auf einer Temperatur von etwa 1400° C in einem Gemisch von 50% CO₂, 46% Nj, und 4% H₂ erhitzt wird. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird homogenisiert und nochmals auf gleiche Weise erhitzt. Dann wird das Reaktionsprodukt wiederum homogenisiert und während 4 Stunden auf einer Temperatur von etwa 1600°C in der gleichen Gasatmosphäre erhitzt. Das erhaltene Reaktionsprodukt wird gemahlen, erforderlichenfalls gesiebt und ist dann für den Gebrauch im Schirm einer Elektronenstrahlröhre nach der Erfindung bereit.

Der erhaltene Leuchtstoff entspricht der Formel ao

Es stellt sich heraus, daß bei der Herstellung zur Förderung des Reaktionsverlaufes ein geringes Übermaß an SiO₂ angewandt wurde. Der Wirkungsgrad des Stoffes beträgt 4% und das Nachleuchten etwa 0,6%.

0,700 g SiO₂ (SiO₂-Gehalt 89,5%)
0,033 g Ce₂O₃
2,235 g Y₂O₃,

wonach dieses Gemisch auf gleiche Weise wie im Beispiel I erhitzt wird.
Der erhaltene Leuchtstoff entspricht der Formel

Yi.ieCe₀._MSiO₆.

Der Wirkungsgrad des Stoffes beträgt 6ⁿ/_o, und das Nachleuchten ist geringer als 0,1 %.

Die Leuchtstoffe können durch an sich bekannte Verfahren auf dem Schirm einer Elektronenstrahlröhre angebracht werden. Gegebenenfalls kann ein Gemisch eines Stoffes, in dem ρ — 1 ist, und eines Stoffes, in dem ρ — 2 ist, angewandt werden.

Die Figur zeigt eine graphische Darstellung, bei der die Wellenlänge λ in nm als Abszisse und die ausgestrahlte Energie in beliebigen Einheiten als Ordinate aufgetragen ist. In der graphischen Darstellung bezeichnet die Kurve 5 die Spektralenergieverteilung des nach dem Beispiel I hergestellten Stoffes und die Kurve 6 die Spektralenergieverteilung des nach dem Beispiel II hergestellten Stoffes. Die Höchstemission ist für die beiden Kurven auf 100 festgesetzt worden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Leuchtmaterials eine sehr wichtige Rolle. (Unter der Patentansprüche- Abklingzeit ist hier und in der nachstehenden Be- v ' Schreibung die Zeit zu verstehen, in der die Intensität

1. Leuchtschirm für Elektronenstrahlröhren mit der vom Leuchtstoff ausgesandten Strahlung nach «man Leuchtstoff bestehend aus einer mit drei- 5 Beendigung des Elektronenbeschusses auf das 1/e-fache wertigem Zer aktivierten Yttriumverbindung, d a- des Wertes aer Intensität gerade vor der Beendigung 4 u r c h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß der Leucht- des Elektronenbeschusses abfallt)

ttoff der Formel ^ϊη Lichtpunktabtastern dient der Leuchtschirm

lediglich als Lichtquelle. Der Elektronenstrahl, mit dem

Y 1Ce₉₀Si O₁₃₊₂ ¹⁰ der Leuchtschirm angeregt wird, bewegt sich in solchen

*-*« ^{p Q} Geräten nach einem bestimmten Muster (manchmal

entspricht in dap den Wert 1 oder 2 aufweist und als Raster bezeichnet) über dem Leuchtschirm. Der

Elektronenstrahl wird dabei, im Gegensatz zu dem

2 · 10-* < q < 2 · 10"¹ ist Elektronenstrahl in Fernsehwiedergaberöhren, nicht

~ 15 moduliert. Auf dem Leuchtschirm wird dadurch ein

2. Leuchtschirm nach Anspruch 1, dadurch ge- sich schnell bewegender Lichtpunkt konstanter Intentennzeichnet, daß ^sität gebildet. Das Licht dieses sich bewegenden Lichtpunktes wird auf ein zu reproduzierendes Dokument,

10~³ < q < 5 · 10~² ist. z. B. ein Diapositiv, einen Film oder ein Wertpapier,

~ ~ ao geworfen und durch dieses Dokument teilweibe durch-

3. Leuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2 zur gelas^n bzw. reflektiert. Das durchgelassene oder Wiedergabe farbiger Bilder, der Leuchtstoffstreifen reilektierte Licht wird auf eine Photozelle aufgeenthält, mit deren Hilfe das wiederzugebende Bild fangen, in der es in ein elektrisches Signal umgezusammengesetzt wird, und außerdem Leucht- wandelt wird. Dieses elektrische Signal kann dann mit stoffstreifen zum Erzeugen eines Bezugssignals, 25 Hilfe bekannter Übertragungsmittel auf eine Vordadurch gekennzeichnet, daß die Streifen zum richtung übertragen werden, in der eine Abbildung des Erzeugen des Bezugssignals aus Leuchtstoff der zu reproduzierenden Dokuments erzeugt wird.
Formel Beim Abtasten im Lichtpunktabtastgerät muß die

Ya(I-O)Ce₂JSiJjO, Anforderung gestellt werden, daß die auf die Photo-

30 zelle fallende Strahlung lediglich mit der optischen

bestehen, in der Absorption an der Stelle desjenigen Punktes des Doku

ments korreliert ist, der zu diesem Zeitpunkt wieder-

10~^s < Q "S 5 · 10~² ist. gegeben werden muß. Dadurch ist es erforderlich, daß

die Abklingzeit der Leuchtslrahlung, in bezug auf die

4. Leuchtschirm nach Anspruch 1 oder 2 für 35 Verweilzeit des Elektronenstrahls auf einen bestimmten Lichtpunktabtaströhren, dadurch gekennzeichnet, Punkt, nicht lang ist. Wenn, wie es üblich ist, die Gedaß der Leuchtstoff der Formel schwindigkeit der Abtastung des Leuchtschirmes gleich

der Geschwind.gkeit ist, mit der ein üblicher Fernseh-

Y_J(1__e)Ce_MSiO_s wiedergabeschirm abgetastet wird, bringt dies die An-

40 forderungen mit sich, daß die Abklingzeit kurzer ist als entspricht, in der etwa 10"' Sekunden.

Es wurden eine Anzahl Leuchtstoffe gefunden, die

10~^s S^S 5· 10~² ist. dieser Anforderung entsprechen und außerdem einen

verhältnismäßig hohen Umwandlungsgrad aufweisen. 45 So sind Silikate als Leuchtstoffe allgemein bekannt.

Eines dieser Silikate, das viel verwendet wird, ist das

sogenannte Gehlenit (Zusammensetzung Ca₂AI₂SiO₇), das mit dreiwertigem Zer aktiviert ist. Die Höchstemission dieses Stoffes bei Anregung mit Elektronen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Leuchtschirm 5° liegt bei etwa 410 nm.

für Elektronenstrahlröhren mit einem Leuchtstoff be- Aus ähnlichen Gründen wie vorstehend erwähnt ist