Fluoreszenzsehirm. Die Erfindung betrifft Fluoreszenz schirme, bei denen eine Schicht aus fluores zierendem Stoff, der durch Elektronenauf prall zum Fluoreszieren gebracht wird, auf einen Träger aufgebracht ist.
Solche Schirme, wie sie zum Beispiel in Braunschen Röhren oder Geräten zur Um wandlung der Wellenlänge des Lichts oder dergleichen verwendet werden, werden im allgemeinen durch eine dünne Schicht aus fluoreszierendem Stoff gebildet, die auf eine durchsichtige Wand aufgebracht ist, da man durch .diese Wand das Licht muss beobachten können.
Die Fluoreszenz wird hierbei da durch erzeugt, dass die Stoffe von Elektronen getroffen werden. Infolge dieses Elektro nenaufpralles laden sich .die Schichten auf, so dass Abbiegungen oder Beeinflussungen der nachkommenden Elektronen auftreten, was Verzerrung oder Verzeichnung des durch Fluoreszenz erhaltenen Bildes oder des Licht- fleckes zur Folge hat. Man hat auf verschiedene Weise ver sucht, diesem Übelstande vorzubeugen.
Ein Mittel, das man hierbei angewendet hat, ist das Betreiben von mit einer Gasfüllung ver- sehenen Röhren, bei denen der Nachteil weni ger bedenklich ist, weil positive Ionen mit dem Elektronenbündel mitlaufen und eine sofortige völlige oder teilweise Neutralisie rung der Aufladung herbeiführen. Dieses Mittel gilt jedoch nur für die Röhren, bei denen der Fluoreszenzschirm nicht gleichzei tig Anode ist, also für Braunsche Röhren. Für Geräte zur Umwandlung der Wellen länge des Lichts zum Beispiel kommt eine Anwendung dieses Mittels nicht in Frage.
Ein anderes Verfahren, das bezweckt, den vorher erwähnten Übelstand zu beseitigen, besteht darin, dafür zu sorgen, dass der Schirm infolge sekundärer Emission ebenso viele Elektronen abgibt wie er empfängt, zu welchem Zweck dem Fluoreszenzmaterial oft Stoffe zwecks Erreichung einer genügenden sekundären Emission zugesetzt werden. Diese sekundären Elektronen werden in diesem Fall auf andern Röhrenteilen (sekundären Anoden) aufgefangen und abgeleitet.
Ein Beispiel einer solchen Bauart ist eine Röhre, bei der Bariumagyd mit dem fluoreszieren den Stoff versetzt wird und besondere, etwa aus Kohle bestehende, auf einem andern Teil der Wand angebrachte Elektroden die Ab leitung der Elektronen besorgen. Ein grosser Nachteil dieses Verfahrens liegt jedoch darin, dass es überaus schwer ist, die Röhre derart zu bauen, dass tatsächlich die sekundäre Emission derart geregelt wird, dass der Schirm ebensoviele Elektronen abgibt, wie er empfängt.
Man hat nun ferner versucht, diese Nach teile dadurch zu beheben, dass unter dem Fluoreszenzstoff dünne Metallschichten ange bracht werden oder :der Fluoreszenzstoff mit solchen Metallteilchen vermischt wird. Zu diesem Zweck hat man zum Beispiel Metalle, wie Silber und Platin, verwendet.
Tatsäch lich wird auf diese Weise eine gute Ablei tung der Elektronen erhalten, aber eine Schwierigkeit liegt darin, dass, zwecks Her beiführung einer genügenden Leitung, zu nächst im allgemeinen soviel Metall aufge bracht oder zu dem fluoreszierenden Stoff zugesetzt werden muss, dass durch Lichtab sorption das Licht um mehrere Zehntel, in einigen Fällen um 80 bis 90%, geschwächt wird. Da das Fluoreszenzlicht an und für sich ziemlich schwach ist, stellen sich diesem Verfahren grosse Schwierigkeiten entgegen.
Anmelderin hat nun gefunden, dass es möglich ist, diese Nachteile durch Anwen dung der vorliegenden Erfindung ganz zu vermeiden.
Bei einem Fluoreszenzschirm nach der Erfindung, :der aus einer auf einer durch sichtigen Unterlage angebrachten, dünnen Schicht aus Fluöreszenzmaterial besteht, das durch Elektronenaufprall zum Fluoreszieren gebracht wird, ist die Fluoreszenzschicht mit einer Metallschicht in Berührung (zum Bei spiel indem auf dem Fluoreszenzmaterial bezw. zwischen dem Fluoreszenzmateria1 und der durchsichtigen Unterlage eine Metall- schickt angebracht ist), die aus wenigstens einem Metall besteht,
dessen Schmelzpunkt höher als<B>18,00'</B> C liegt.
Wir haben nämlich durch Untersuchun gen folgendes gefunden: Wenn. man die bisher für dünne Zwi schenschichten benutzten Stoffe, wie Silber, Platin oder dergleichen verwendet, zeigt sich, dass, wie vorstehend schon dargelegt, eine gute Leitfähigkeit nur auftritt, wenn man verhältnismässig ziemlich starke Schichten verwendet, wodurch der Nachteil einer zu grossen Lichtabsorption entsteht.
Es ist nun gefunden worden, dass die schlechte Leit fähigkeit dünner Schichten aus den genann ten Stoffen wahrscheinlich eine Folge grosser Agglomeration ist, die bis zu einem gewissen Grade von der Temperatur abhängig ist. Die vorstehend erwähnten Metalle, wie Silber und Platin, weisen .diese Agglomeration schon bei Zimmertemperatur in hohem Masse auf. Diese Agglomeration wird infolge der Tem peratur, auf die diese Schirme während des Auspumpens der Röhre erwärmt werden, in hohem Masse verstärkt.
Bei der Verwendung von Silber wird oft beim Auspumpen in der Wärme die Leitung von an sich schon ver hältnismässig starken und viel Licht absor bierenden Schichten ganz zerstört.
Wir haben nun gef unden, dass diese Nach teile sich völlig beheben lassen, wenn man eine dünne Metallschicht aus wenigstens einem Metall verwendet, dessen Schmelz punkt höher als<B>1800,'</B> C liegt und diese Schicht auf dem Fluoreszenzstoff anbringt oder in andern Fällen zwischen dem fluores zierenden Stoff und der durchsichtigen Un terlage.
Aus solchen Metallen, wie zum Bei spiel Wolfram oder Molybdän, bestehende Schichten weisen nun eine sehr gute Leit fähigkeit bei überaus geringer Stärke und keine oder überaus geringe Lichtabsorption auf, weil sogar bei ziemlich hohen Tempera turen keine Agglomeration der Metallteil chen auftritt.
Zur näheren Aufklärung der beim Ge brauch :der vorhererwähnten Materialien auf tretenden Erscheinungen ist in Fig. 1 dar- gestellt, in welcher Weise der spezifische Widerstand von der Schichtstärke abhängig ist; hierbei ist auf der Abszisse der Loga rithmus der in mcc ausgedrückten Schicht stärke d, auf der Ordinate der spezifische Widerstand o aufgetragen. In dieser Figur. die ohne weiteres verständlich ist, ist die Abhängigkeit der Leitfähigkeit von der Schichtstärke für Wolfram, Silber und Pla tin .dargestellt, :die auf eine auf Zimmertem peratur befindliche Glasoberfläche aufge dampft sind.
Aus dieser Figur ist ersicht lich, dass- bei einer Schichtstärke von 1<I>mA</I> der spezifische Widerstand einer solchen Wolframschicht von der Grössenordnung von 1 Qem ist, während eine Platinschicht, die im Mittel 1 mu stark ist, einen spezifischen Widerstand besitzt, der grösser als das Tau sendfache ist. Eine etwa 4 mu starke Wolf ramschicht besitzt einen spezifischen Wider stand von annähernd 0,001 Qcm, während Silber bei dieser Stärke noch einen eine Mil lion mal grösseren Widerstand hat.
Nun kann man im allgemeinen Schichten, die dünner als 0,5 m,y sind, nicht wahrnehmen, während Schichten von annähernd 1 mu im allgemei nen gerade sichtbar sind und Schichten von der Grössenordnung von 10 mu schon Zehner von Prozenten des auffallenden Lichts absor bieren. Es ist also möglich, unsichtbare Schichten aus Wolfram oder Molybdän her zustellen, die einen spezifischen Widerstand von annähernd 1000 Qcm haben, während gerade sichtbare Schichten einen spezifischen Widerstand von annähernd 1 Qcm haben können.
Es ist zum Beispiel möglich, zwi schen zwei Kontakten 1 von 10 cm Länge, die sich in einer Entfernung von 2,5 cm voneinander befinden (Fig. 2), auf Glas 2 als Unterlage Molybdänschichten anzubrin gen, die völlig unsichtbar sind und einen von der Stärke abhängigen Widerstand von 100 . bis 1 Megohm besitzen.
Etwas stärkere Molybdänschiehten, die sich gerade an der Grenze der Sichtbarkeit befinden, haben zum Beispiel unter vorhererwähnten Bedingungen einen Widerstand von<B>500000</B> S2. Hält man beim Aufdampfen des Molybdäns die Glas- Oberfläche auf<B>100'</B> C, so gelingt es, katini sichtbare Molybdänschichten herzustellen, die unter .den erwähnten Bedingungen einen Widerstand von nur 100000 92 besitzen (spez. Widerstand etwa 0,
2 Qcm).
Im nachstehenden wird die Herstellung von Fluoreszenzschirmen nach der Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher er läutert.
Auf eine mit einer oder mehreren Elek troden versehene Glasoberfläche wird Molyb- dän in einer dünnen Schicht derart aufge dampft, dass@ Kontakt mit dieser Elektrode erhalten wird, was in der Weise erfolgen kann, dass ein Molybdändraht im Vakuum auf hohe Temperatur erhitzt wird, so dass er sich verflüchtigt und auf das Glas nieder schlägt, oder dass das Molybdän auf einen Wolframdraht aufgewickelt und durch elek trischen Strom erhitzt wird. Auf dem Glas bilden sich nun sehr dünne Schichten (von einer Stärke von zum Beispiel 2 Atomen), die praktisch nicht sichtbar sind,
und eine sehr merkliche Leitung aufweisen. Dampft man mehr auf, so wird die Lichtabsorption grösser, aber die Leitung ebenfalls, und zwar in sehr grossem Masse. Man kann die Elek troden, welche die Elektronen weiter ablei ten sollen, auch nach dem Aufdampfen des Molybdäns anbringen. Nach dem Aufbrin gen des Metalles wird bei zum Beispiel 400' C gepumpt. Hierauf wird Fluoreszenz material, wie Kalziumwolframat, Cadmium- wolframat, Zinksilikat oder dergleichen, in üblicher Weise aufgebracht.
Als Metall für die Metallzwischenschieht kann man statt Molybdän zum Beispiel auch Tantal oder Wolfram verwenden. Metalle, wie Tantal oder dergleichen kann man auf die gleiche Weise aufbringen, wie sie oben für Molybdän beschrieben wurde, und für Wolfram kann die Tatsache ausgenutzt wer den, dass- in Anwesenheit von ein wenig Wasserdampf Wolfram durch chemische Reaktion scheinbar verdampft werden kann,
da W -I- HZO Wolframogyd + HZ ergibt. Das Wolframoxyd dampft hierbei nach der Wand und wird dort von dem dann in der Röhre befindlichen Wasserstoff reduziert.
Beim Aufbringen von Metallschichten auf das Fluoreszenzmaterial verfährt man in glei cher Weise, wie oben beschrieben.
Fluorescent screen. The invention relates to fluorescent screens in which a layer of fluorescent material which is made to fluoresce by electron impact is applied to a carrier.
Such screens, as they are used for example in Braun tubes or devices for converting the wavelength of light or the like, are generally formed by a thin layer of fluorescent material which is applied to a transparent wall, as you can through .these wall the light must be able to observe.
The fluorescence is generated by the fact that the substances are hit by electrons. As a result of this electron impact, the layers are charged, so that the subsequent electrons are bent or influenced, resulting in a distortion or distortion of the image or the light spot obtained by fluorescence. Attempts have been made in various ways to prevent this malady.
One means that has been used here is the operation of tubes provided with a gas filling, in which the disadvantage is less serious because positive ions run with the electron beam and immediately neutralize the charge completely or partially. This means, however, only applies to tubes in which the fluorescent screen is not anode at the same time, i.e. to Braun tubes. For devices for converting the wavelength of light, for example, this agent cannot be used.
Another method, which aims to remedy the aforementioned drawback, is to ensure that the screen gives off as many electrons as it receives as a result of secondary emission, for which purpose substances are often added to the fluorescent material in order to achieve a sufficient secondary emission . In this case, these secondary electrons are captured and diverted on other parts of the tube (secondary anodes).
An example of such a design is a tube in which barium agyd is added to the fluorescent substance and special electrodes, for example made of carbon, attached to another part of the wall, are used to conduct the electrons. A major disadvantage of this method, however, is that it is extremely difficult to build the tube in such a way that the secondary emission is actually regulated in such a way that the screen emits as many electrons as it receives.
Attempts have now also been made to remedy these disadvantages by applying thin metal layers under the fluorescent substance or: the fluorescent substance is mixed with such metal particles. For example, metals such as silver and platinum have been used for this purpose.
In fact, a good conduction of the electrons is obtained in this way, but one difficulty lies in the fact that, in order to bring about sufficient conduction, initially so much metal generally has to be applied or added to the fluorescent substance that by light absorption the light is weakened by several tenths, in some cases by 80 to 90%. Since the fluorescent light in and of itself is quite weak, this method poses great difficulties.
The applicant has now found that it is possible to completely avoid these disadvantages by applying the present invention.
In a fluorescent screen according to the invention, which consists of a thin layer of fluorescent material attached to a transparent substrate, which is made to fluoresce by electron impact, the fluorescent layer is in contact with a metal layer (for example by being on the fluorescent material. between the fluorescent material and the transparent base a metal is attached which consists of at least one metal,
whose melting point is higher than <B> 18.00 '</B> C.
We have found the following through investigations: If. if the substances previously used for thin interlayer layers, such as silver, platinum or the like, are used, it turns out that, as already stated above, good conductivity only occurs when relatively thick layers are used, which has the disadvantage of excessive light absorption .
It has now been found that the poor conductivity of thin layers made of the substances mentioned is probably a consequence of large agglomeration, which is dependent to a certain extent on the temperature. The metals mentioned above, such as silver and platinum, show a high degree of agglomeration even at room temperature. This agglomeration is intensified to a large extent as a result of the temperature to which these screens are heated during the evacuation of the tube.
When using silver, the conduction of layers that are already relatively strong and absorb a lot of light is often completely destroyed when pumping out in the heat.
We have now found that these disadvantages can be completely eliminated if a thin metal layer made of at least one metal is used, the melting point of which is higher than <B> 1800, '</B> C and this layer is applied to the fluorescent substance or in other cases between the fluorescent material and the transparent support.
Layers made of metals such as tungsten or molybdenum, for example, now have a very good conductivity with an extremely low thickness and no or extremely low light absorption, because even at fairly high temperatures there is no agglomeration of the metal particles.
For a more detailed explanation of the phenomena occurring when using: the aforementioned materials, FIG. 1 shows how the specific resistance is dependent on the layer thickness; Here, the logarithm of the layer thickness d expressed in mcc is plotted on the abscissa and the specific resistance o is plotted on the ordinate. In this figure. which is easily understandable, the dependence of the conductivity on the layer thickness for tungsten, silver and platinum is shown,: which are vaporized onto a glass surface at room temperature.
From this figure it can be seen that with a layer thickness of 1 mA the specific resistance of such a tungsten layer is of the order of magnitude of 1 μm, while a platinum layer, which is 1 μm thick on average, has a specific resistance Has resistance that is greater than a thousandfold. An approximately 4 μm thick wolf layer has a specific resistance of approximately 0.001 Ωcm, while silver at this thickness has a resistance one million times greater.
In general, layers thinner than 0.5 m, y cannot be seen, while layers of approximately 1 mu are generally just visible and layers of the order of 10 mu absorb tens of percent of the incident light . It is therefore possible to produce invisible layers of tungsten or molybdenum which have a specific resistance of approximately 1000 Ωcm, while layers that are just visible can have a specific resistance of approximately 1 Ωcm.
It is, for example, possible between two contacts 1 of 10 cm length, which are located at a distance of 2.5 cm from each other (Fig. 2), on glass 2 as a base molybdenum layers that are completely invisible and one of the strength-dependent resistance of 100. up to 1 megohm.
Somewhat thicker molybdenum layers, which are just at the limit of visibility, have a resistance of <B> 500000 </B> S2 under the aforementioned conditions, for example. If the glass surface is kept at <B> 100 '</B> C during the vapor deposition of the molybdenum, it is possible to produce visible molybdenum layers which, under the conditions mentioned, have a resistance of only 100,000 92 (specific resistance approx ,
2 square centimeters).
In the following, the production of fluorescent screens according to the invention will be explained in more detail using exemplary embodiments.
On a glass surface provided with one or more electrodes, molybdenum is vaporized in a thin layer in such a way that contact with this electrode is obtained, which can be done by heating a molybdenum wire to a high temperature in a vacuum that it evaporates and hits the glass, or that the molybdenum is wound onto a tungsten wire and heated by an electric current. Very thin layers are now formed on the glass (with a thickness of, for example, 2 atoms), which are practically invisible,
and have very noticeable conduction. If you vaporize more, the light absorption increases, but so does the conduction, and indeed to a very great extent. The electrodes, which are supposed to conduct the electrons further, can also be attached after the molybdenum has been vapor-deposited. After the metal has been applied, pumping is carried out at 400 ° C., for example. Fluorescent material, such as calcium tungstate, cadmium tungstate, zinc silicate or the like, is then applied in the usual way.
Instead of molybdenum, tantalum or tungsten, for example, can also be used as the metal for the metal intermediate layer. Metals such as tantalum or the like can be applied in the same way as described above for molybdenum, and for tungsten the fact that - in the presence of a little water vapor, tungsten can apparently be vaporized by chemical reaction, can be used,
because W -I- HZO gives tungstenogyd + HZ. The tungsten oxide steams towards the wall and is reduced by the hydrogen in the tube.
When applying metal layers to the fluorescent material, one proceeds in the same way as described above.