Apparat zum Betrachten von Gegenständen mit Hilfe der von den Gegenständen ausgehenden infraroten Strahlen. Die Erfindung betrifft einen Apparat, mit dessen Hilfe Gegenstände selbst in den Fällen betrachtet werden können, wo keine der von den Gegenständen ausgehenden sichtbaren Strahlen, sondern nur die infra roten Strahlen die Beobachtungsstelle errei chen. Dieser Apparat ist insbesondere für Schiffe und Flugzeuge anwendbar, indem mit Hilfe desselben ermöglicht wird, in dich tem Nebel ein sichtbares Bild von fernen Gegenständen, wie z. B. andere Schiffe, Küsten oder dergleichen, zu erhalten, da die infraroten Strahlen bekanntlich die Eigen schaft besitzen, den Nebel zu durchdringen, ohne in wesentlichem Grade absorbiert oder zerstreut zu werden.
Die Erfindung betrifft einen Apparat der an sich bekannten Art mit einem elek trischen Entladungsbehälter mit zwei ebenen, parallelen Elektroden, zwischen welchen eine irrhomogene Entladung stattfindet, sowie einem Bildträger, gegen welchen ein infra- rotes Bild der zu betrachtenden Gegenstände geworfen wird, welcher Bildträger mit einem Belag einer für infrarotes Licht photoelek trisch empfindlichen Substanz versehen ist, und welcher Bildträger dazu dient, die Ent ladung in Übereinstimmung mit dem infra roten Bilde in einer solchen Weise zu steuern, dass die Entladung ein sichtbares Bild, z. B.
in einem Glimmlicht oder einer Floreszenz- schicht, in der Entladungskammer erzeugt. Die bekannten Vorrichtungen dieser Art wir ken in der Weise, dass die Kathode der Ent ladungskammer mit einem lichtelektrisch empfindlichen Stoff versehen ist, während die Anode mit einer fluoreszierenden Sub stanz versehen ist, derart, dass die zwischen der Kathode und der Anode stattfindende Entladung von dem unsichtbaren Bilde ge- steuert-wird, das auf die Kathode geworfen wird, und ein dem unsichtbaren Bilde ent sprechendes sichtbares Bild auf der fluores zierenden Anode erzeugt.
Diese Vorrichtun- gen können vorteilhaft zur Überführung eines ultravioletten Bildes in ein sichtbares Bild benutzt werden, sind aber zur Verwen dung in Verbindung mit infraroten Strahlen wenig geeignet. Dies hängt damit zusam men, dass die für infrarote Strahlen licht elektrisch empfindlichen Substanzen auch gegenüber den sichtbaren, in der Fluoreszenz- schiebt erzeugten Strahlen empfindlich sind, so @dass .bei Einrichtungen der obengenannten Art ein Ausgleich der Halbtöne des Bildes bewirkt wird, indem die Kathode eine dif fuse Beleuchtung von der Anode empfängt.
Diese Mängel werden nun beim Apparat gemäss der Erfindung dadurch beseitigt, @dass der Bildträger gegen ,diffuse Beleuchtung von dem sichtbaren Bilde geschützt ist, wo bei zweckmässigerweise in der Entladungs- kammer eine als Steuergitter wirkende Elek trode vorgesehen ist, die derart mit dem Bildträger elektrisch verbunden ist,
dass die in der photoelektrisch empfindlichen Sub stanz auf Grund einer infraroten Beleuch tung ausgelösten Elektronen eine mit der Beleuchtungsintensität annähernd proportio nale Aufladung der einzelnen Elemente der genannten Elektrode bewirken.
Mit Hilfe eines derartigen Apparates kann ein scharfes und kontrastreiches, sicht bares, dem unsichtbaren infraroten Bilde ent sprechendes Bild erzielt werden, das mit Hilfe einer Linse oder eines Linsensystems gegen die eine Seite des Entladungsbehälters ge worfen werden kann.
Diese Wirkung des Apparates ist im wesentlichen darauf zurückzuführen, dass die für infrarotes Licht empfindliche Schicht gegen diffuse Rückbeleuchtung von dein sichtbaren Bilde geschützt ist.
Zweckmässigerweise sind das Steuergitter und die für infrarotes Licht photoelektrisch empfindliche Schicht voneinander getrennt und elektrisch leitend derart miteinander ver bunden, dass die verschiedenen Punkte des Gitters Potentiale erhalten, die der Licht intensität des entsprechenden Bildpunktes in dem unsichtbaren Bilde entsprechen. Die Verbindung zwischen der lichtemp findlichen Schicht und dem Gitter kann aus rasterförmig angeordneten Metallfäden be stehen.
Die leitende Verbindung kann auch aus einem halbleitenden Belag bestehen.
Nach einer andern Ausführung kann die lichtempfindliche Schicht direkt auf dem Steuergitter vorgesehen sein.
Das sichtbare Bild kann in einer Fluoreszenzschicht auf der Anode erzeugt werden. In diesem Falle kann die Kathode als Glühkathode ausgeführt oder derselben eine Substanz aufgelegt sein, die bei Beleuch tung, zweckmässig durch eine infrarote Strah lenquelle, Elektronen abgibt. Bei dieser -Aus- führungsform wird vorzugsweise Gleich strom benutzt.
Das sichtbare Bild kann auch in einer Glimmlichtschicht gebildet werden, indem auf die Kathode eine Substanz aufgebracht ist, die den Kathodenabfall herabsetzt. Bei dieser Ausführungsform wird vorzugsweise Wechselstrom oder pulsierender Gleichstrom benutzt, indem die Halbtöne des Bildes da durch erzeugt werden, dass die Intervalle zwi schen den Glimmlichtblinkstössen in Überein- stimmung mit der Beleuchtungsintensität der verschiedenen Bildpunkte in dem infraroten Bilde variiert werden.
Es können ausserdem besondere Hilfsmit tel vorgesehen sein, z. B. eine Scheidewand oder ein Schirm zwischen der Fluoreszenz schicht, in der das Bild gebildet wird, und der lichtempfindlichen Schicht, welche zum Verhindern der diffusen Beleuchtung der lichtempfindlichen Schicht vom sichtbaren Bilde aus dient. Dieser Schirm kann ge gebenenfalls derart ausgeführt sein, dass eine gerichtete Rückbeleuchtung der lichtempfind lichen Schicht durch das sichtbare Bild er reicht wird.
Es können ferner Hilfsmittel zur Errei chung einer Verstärkung des erzeugten sicht baren Bildes vorgesehen sein. Die Verstär kung kann durch eine optische Reaktion be wirkt werden, die darauf ausgeht, dass die einzelnen Punkte oder Flächenelemente der lichtempfindlichen Schicht direkt oder in direkt mit Licht von den entsprechenden Flächenelementen in dem sichtbaren Bilde beleuchtet werden.
Die Verstärkung kann aber auch auf elek trischem Wege erreicht werden, indem eine photoelektrische, gasgefüllte oder Vakuum zelle benutzt wird, deren eine Elektrode aus der lichtempfindlichen Schicht besteht, auf welche das infrarote Bild geworfen wird und in deren Nähe Hilfselektroden vorgesehen sind, die zur Verstärkung des von der ge nannten lichtempfindlichen Elektrode aus gesandten Elektronenstromes dienen.
Ausführungsbeispiele des Erfindungs gegenstandes sind in der Zeichnung darge stellt, und zwar zeigt: Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des Apparates Fig. 2 zeigt in grösserem Massstabe einen teilweisen Schnitt durch die Entladungskam mer des Apparates nach Fig. 1; Fig. 3 zeigt die linke Wand der Ent ladungskammer in Fig. 2 von links gesehen; Fig. 4 zeigt einen Schnitt in<B>t</B> bereinstim- mung mit Fig. 2 einer zweiten Ausführungs form;
Fig. 5 ist ein Schnitt nach Linie V-V in Fig. 4: Fig. 6, 7, 9 und 11 zeigen Schnitte in rt%ereinstimmung mit Fig. 2 durch verschie dene Ausführungsformen der Entladungs kammer; Fig. 8 zeigt in grösserem Massstabe eine Einzelheit der Vorrichtung in Fig. 7;
Fig. 10 zeigt in kleinerem Massstabe einen Schnitt durch einen vollständigen Apparat, und Fig. 12 ist ein Schnitt durch einen Ent ladungsbehälter und zeigt insbesondere den praktischen Zusammenbau der einzelnen Teile des Behälters.
Der Apparat enthält bei allen Ausfüh rungsformen eine Entladungskammer 1 mit ebenen, parallelen Wänden 2 und 3 und eben falls ebenen, parallelen Elektroden 4 und 5, die in Form von Drahtnetz, durchsichtigen Häuten, Schichten oder dergleichen ausge- führt sein können.
Mit Hilfe einer Linse oder eines Linsensystems 6, vor welchem gegebenenfalls ein Filter 7 (siehe Fig. 1) an geordnet sein kann, wird auf die eine Seite der Einrichtung ein unsichtbares, infrarotes Bild geworfen, das in einer Fluoreszenz schicht auf der fluoreszierenden Anode der Entladungskammer, oder in einer Glimm- lichtschicht gebildet wird, indem die Kathode der Entladungskammer im letzteren Falle als Glimmkathode ausgeführt ist.
Das sichtbare Bild wird entweder direkt von der andern Seite der Entladungskammer (8, Fig. 1) aus betrachtet oder mittels einer Linse oder eines Linsensystems in vergrössertem oder verklei- nertem Massstab auf eine Mattglasscheibe oder dergleichen (Fig. 10) geworfen.
In Fig. 1, 2 und 3 ist eine erste Ausfüh rungsform der Einrichtung dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist die linke Wand 2 der Entladungskammer aus einem für sicht bares und infrarotes Licht undurchlässigen Material, wie z. B. gefärbtem Glas, Porzellan oder dergleichen, ausgeführt und mit einer Anzahl rasterförmig vorgesehenen, dünnen Metallfäden 9, z. B. aus Platin, versehen, die senkrecht zu der Platte ganz durch dieselbe hindurch geführt sind.
Auf der infrarot be leuchteten linken Seite der Scheibe ist diese geschliffen und die Drahtenden liegen in der Ebene der Fläche und sind in eine raster- förmig eingeteilte, für infrarotes Licht photo elektrisch empfindliche Schicht eingeführt. Letztere ist. bei der hier beschriebenen Aus führungsform als eine Kupferogydul-Sperr- schicht ausgeführt gedacht, es können aber selbstverständlich auch andere Zellentypen angewendet werden.
Der Zellenraster kann beispielsweise derart hergestellt werden, dass auf der linken Seite der Platte 2, ein Kupfer belag 10 aufgebracht wird, der mit sämt lichen Drahtenden in leitender Verbindung steht. Dieser Belag wird mit einer Ritz maschine (gegebenenfalls in Verbindung mit Ätzen) in Quadrate in eine den Drahtenden entsprechende Anzahl eingeteilt, und die fei nen Rillen 11 zwischen den Quadraten wer den mit einem hochwertigen Isolationsstoff ausgefüllt, der die Erhitzung während der nachfolgenden Behandlung ertragen muss.
Darnach wird, beispielsweise durch Erhitzen, eine dünne gupferoxydulschicht 12 aufoxy- diert, über welcher, beispielsweise durch Ka- thodenzerstäubuug, eine sehr dünne, durch sichtige Metallhaut 13 aufgeführt wird, wel che eine gemeinsame Elektrode für alle die infrarotempfindlichen Miniaturzellen bildet, die im übrigen jede mit ihrem Draht 9 quer durch die Platte 2 gegenseitig isoliert und verbunden sind.
Auf der Innenseite der Platte 2 ragen die Drahtenden 14 aus der innern Wand der Platte in einer nagelbrettähnlichen Weise, wie in Fig. 2 gezeigt, hervor und bilden eine rasterförmig eingeteilte, als Steuergitter wir kende Elektrode. Die Form der Gitterele mente kann in verschiedener Weise variiert und beispielsweise auch in der Ebene der Platte, wie z. B. in Fig. 6 gezeigt, abge schlossen werden, indem die Herstellung in diesem Falle zum Beispiel teilweise elektro lytisch stattfinden kann. Die in Fig. 2 ge zeigte Isolationsschicht über den Gitterele menten kann bei andern Ausführungen fort fallen.
Auf der Innenseite der Platte 2 ist eine halbleitende Schicht 15 aufgeführt, die als Gitterwiderstand wirkt. Um annähernd eine homogene Ableitung von allen Gitter elementen zu erhalten, wird diese Schicht in bezug auf Ausdehnung und Dicke ausserhalb des Rasterfeldes so ausgeführt, dass der Un terschied im Widerstand zwischen der Kon taktleiste und den verschiedenen Punkten der Rasterfläche so gering wie möglich wird.
Eine völlig homogene Ableitung kann da durch erreicht werden, dass vor Auffällen der Schicht zwischen jeder Rasterlinie unmittel bar auf der Glasplatte sehr dünne Metall fäden aufgespannt werden, welche an einen Punkt einer Spannungsquelle oder eines Stromkreises von bestimmtem Potential an geschlossen werden. Der Widerstand der Schicht muss in solchem Falle sehr hoch sein, indem die lineare Ausdehnung des Wider standes eines jeden Gitterelementes nur die Hälfte des Abstandes zwischen zwei Raster- linien ist.
Die Schicht kann beispielsweise durch Elektronenzerstäubung oder Verdamp fen im Vakuum erzeugt oder in Form eines Pulvers mechanisch aufgefällt werden, wel ches nachher chemisch oder durch Erhitzen gehärtet wird. Über der Schicht 15 und ge gebenenfalls den freien Drahtenden wird ein. dünner isolierender Belag 16, z.
B. in Form einer Art von Email, aufgeführt, der einer seits die Spannung zwischen dem Gitterraster und der Widerstandsschicht 15 und ander seits der Fluoreszenzanode 5, die unmittelbar über der Isolationsschicht 16 aufgeführt ist, ertragen muss, und auf welcher Fluoreszenz anode 5 das sichtbare Bild gebildet wird.
Die Kathode ist als eine netzförmige, feindräh- tige, oxydbelegte oder anders präparierte Glühkathode 4 ausgeführt, durch welche das Bild betrachtet wird, und welche, falls sie aus langen, zusammenhängenden Drähten ausgeführt wird, wegen des Potentialabfalles vorzugsweise mit Wechselstrom geheizt wer den muss, und nicht wie in Fig. 1 schematisch angedeutet, mit Gleichstrom von einer Batte rie 17. Da die Kathode nicht bis zur sicht baren Glut geheizt zu werden braucht, wird sie bei Betrachtung des Bildes nicht nennens wert störend wirken.
Die Feinheit des Net zes und dessen Abstand von den Gitterele menten hängt hinsichtlich des Durchgriffes im Verstärkersystem wie der Länge der Git terfäden unter anderem davon ab, welche Art Zellen benutzt werden und von der hierdurch zur Verfügung stehenden Gitterspannungs- amplitude.
Mittels einer Batterie 18 wird der Fluores- zenzanode 5 ein positives Potential gegeben. Wird der Heizstrom angelassen, so wird die Fluoreszenzanode, unter Voraussetzung, dass die Gitterelemente 14 nicht negativ geladen sind, zum Leuchten gebracht.
Wird nun mit tels eines Gleitkontaktes 20 auf dem Po tentiometer 19 ein negatives Potential durch den Gitterwiderstand 15 der Gitterelemente angelegt, so wird der Anodenstrom ge schwächt, und durch Einstellen des Gitter- potentials auf genügende Höhe wird die Fluoreszenz völlig erlöschen. Mit Hilfe eines Gleitkontaktes 21 auf dem Potentiometer 19 kann der gemeinsamen Elektrode 13 der Sperrschicht ein positives Potential gegeben werden.
Unter der Voraussetzung, dass der Widerstand der Sperrschicht in unbeleuch- tetem Zustande im Verhältnis zum konstan ten Gitterwiderstand sehr hoch ist, wird vor läufig keine Fluoreszenz auftreten. Wird indessen die Sperrschicht 10, 12 mit aktiven Strahlen von wechselnder Intensität be strahlt, so stellen sich die Gitterelemente auf verschiedene, der Bestrahlungsintensität der zugehörigen. Zellenelemente entsprechende Potentiale ein und bringen dadurch die Fluoreszenzanode an den entsprechenden Punkten zum Leuchten.
Wird ein vollstän diges Bild von infraroten, für die Zellen aktiven Strahlen auf das Zellenraster gewor fen, so wird es sichtbar und in allen Halb tönen auf der Fluoreszenzanode in der für die betreffende fluoreszierende Substanz cha rakteristischen Emissionsfarbe wiedergege ben. Durch Umlegung der Gitterzellenspan- nung über die Schicht 15 und der äussern gemeinsamen Elektrode 13 des Zellenrasters wird, vorausgesetzt, dass die Zellen von einer Beschaffenheit sind, welche diese Umlegung erlaubt (z. B. Selen), das Bild negativ er scheinen.
Als Fluoreszenzmaterial kann beispiels weise Willemit, Zinksilikat, Zinksulfid, Cal- ciumivolframat oder andere bekannte Sub stanzen oder eine Zusammensetzung zweier komplementär leuchtender Stoffe, z. B. Zink silikat und Calciumwolframat, benutzt wer den.
Anstatt die fluoreszierende Anode auf der Innenseite der Wand 2 anzubringen, kann sie auch auf der Innenseite der Wand 3 vorgesehen werden, indem die Glühkathode in diesem Falle auf der Gitterseite zwischen den Gitterelementen 14 angebracht wird. Diese Ausführung hat den Vorteil, dass das Bild nicht durch den Gitterraster und die Kathode beeinträchtigt wird, die bei der Be frachtung des Bildes hinter demselben liegen. Gleichzeitig wird die Spannung über der Iso lationsschicht 16 reduziert, die im - übrigen unter Voraussetzung genauer Einspannung der Glühfäden, bei dieser Ausführungsform fortgelassen werden kann.
Um den ungün- stigen Einfluss, den die Widerstandsschicht auf die Charakteristik haben kann, zu besei tigen, können die Kathodendrähte mittels einer über der Isolationsschicht 16 aufgefäll- ten leitenden Schicht, z. B. aus Graphitpul- ver, welches mit einer geeigneten Substanz gebunden wird, abgeschirmt werden.
Anstatt eine Gitterwiderstandsschicht an zuwenden, kann über dem Gitter ein infra- rot-empfindlicher Belag aufgeführt werden, derart, dass die Gitterableitung durch das ionisierte Gas oder Vakuum durch lichtelek trische Ablösung stattfindet. Diese Ablösung kann zum Beispiel mit Hilfe der infraroten Strahlung von der Glühkathode geschehen, die mittels eines regulären Glühwiderstandes oder von einer andern Strahlenquelle auf pas sende Glühtemperatur gebracht werden kann.
Anstatt eine Glühkathode zu benutzen, kann eine lichtelektrisch emittierende, infra rot empfindliche Kathode angewendet wer den, entweder in Form einer aufgefällten Schicht oder in Form eines Drahtnetzes oder dergleichen. Die Elektronenablösung kann zweckmässig mit Hilfe einer infraroten Strah lenquelle stattfinden, die derart angebracht wird, dass deren unsichtbare Strahlen, falls die Fluoreszenzschicht auf der Innenseite der Wand 3 angebracht ist, durch die Schicht hindurchgehen, indem die letztere in diesem Falle für infrarotes Licht so wenig wie mög lich absorbierend sein darf.
Die Vorteile die ser Anordnung sind, dass die Stromanlage vereinfacht und die Erwärmung der Einrich tung reduziert wird. Die Strahlenquelle kann gegebenenfalls gleichzeitig zur Ablösung des Gitterstromes benutzt werden, und kann die Form einer Leiste haben, die um das Bild feld herum verläuft und einen parabolischen Querschnitt hat, in dessen Brennlinie der Glühdraht angebracht ist.
Wie früher erwähnt, kann das sichtbare Bild, anstatt auf einem Fluoreszenzschirm gebildet zu werden, auch in einer Glimm- lichtschiclht gebildet werden, indem am Platze der Fluoreszenzanode eine Glimmkathode, die z.
B. mit Cs20, Cs, K, Na, Rb oder Verbin dungen dieser Stoffe belegt wird, vorgesehen wird, indem den Gittern irgendeine pas sende Form gegeben wird und sie gegebenen falls mit einem ähnlichen Stoff belegt wer den, so dass die Gitterableitung durch das Gas stattfinden kann, wofür Neon, Argon, Helium oder andere Gase oder Gemische Verwendung finden können. Die Anode kann zum Beispiel als ein dünnes Dralhttetz aus geführt werden.
Die in Verbindung mit Fig. 1, 2 und 3 beschriebene Ausführungs form kann auch mit pulsierendem Gleich strom oder Wechselstrom im Anodenkreis getrieben werden, indem der Apparat in die sem Fall als Gleichrichter wirkt und die eine Phase ausnutzt. Wird das Bild in einer Glimmlichtschicht gebildet, so wird in den meisten Fällen pulsierender Gleichstrom oder Wechselstrom mit Rücksicht auf die Halb töne des Bildes ein bedeutender Vorteil sein. Indessen kann auch, falls das sichtbare Bild in einer Glimmlichtschicht gebildet wird, Gleichstrom benutzt werden.
Eine Ausfüh rungsform dieser Art ist in Fig. 4 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform ist die linke Wand 2 der Entladungskammer im wesent lichen wie eine Rasterplatte gemäss Fig. 2 ausgeführt, indem auf der linken Seite der Platte ein Sperrschicht-Zellenraster vorge sehen ist, dessen einzelne Zellenelemente mit Metalldrähten 9 in leitender Verbindung stehen, welche Fäden durch die Platte 2 ge führt sind.
Das Steuergitter ist in Form eines rasterförmig eingeteilten, leitenden Be lages 22 auf der Innenseite der Wand 2 aus geführt. Unter dem Gitterraster 22 ist ein leitender Belag 23 vorgesehen, dem eine regu lierbare Spannung, z. B. annähernd Anoden potential, gegeben werden kann. 24 bezeich net eine Gleichstromquelle, deren negativer Pol mit der gemeinsamen Zellenelektrode 13 verbunden ist, während der positive Pol mit der netzförmigen Anode 5 in der Entladungs kammer verbunden ist.
Die Kathode 4 der Entladungskammer ist als Glimmkathode ausgeführt, und es kann derselben mittels des Gleitkontaktes 25 im Verhältnis zur Anode eine passende Spannung aufgedrückt werden. Zwischen den Wänden der Ent ladungskammer ist ein mit rasterförmig.an- geordneten Öffnungen 26 versehener Schirm 27 vorgesehen, der eine Ausbreitung der Ioni sation verhindern soll.
In Fig. 5 ist ein Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4 ge zeigt, der die Anordnung der kanalförmigen Öffnungen in dem Schirm 27 darstellt.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Zwischen der Kathode 4 und der Anode 5 wird eine Spannung angelegt, die unter der Löschspannung der Glimmentladung liegt. Die gemeinsame Elektrode 13 des Zellen rasters hat gegenüber der Anode eine Span nung erhalten, die über der Zündspannung der Glimmentladung liegt. Bei Beleuchtung des Zellenrasters 10, 12 wird derselbe leitend und der Gitterraster 22 wird mit einer der Beleuchtungsintensität des entsprechenden Zellenelementes entsprechenden Geschwindig keit negativ geladen.
Die Schicht 23 wirkt, wie erwähnt, als Ladungskondensator in Ver bindung mit dem Gitterraster 22. Während des Ladens des Gitters wächst der Span nungsabfall in der Entladungskammer und nähert sich der Zündspannung, und es wird schliesslich eine Glimmentladung stattfinden, die bis zur Entladung des Kondensatorele- mentes anhält. Bei dieser Ausführungsform werden die Halbtöne in dem sichtbaren Bilde dadurch erzielt, dass die Zeitintervalle in den Glimmlichtblinken in Übereinstimmung mit der Beleuchtungsintensität des entsprechen den Zellenelementes variiert werden.
In Fig. 6 ist eine andere Ausführungs form gezeigt, in welcher das sichtbare Bild ebenfalls in einer Glimmlichtschicht gebildet wird, wo aber die Halbtöne des Bildes da durch erzeugt werden, dass die Zündaugen blicke einer jeden Phase in Abhängigkeit von den Gitterpotentialen verschoben werden, indem Wechselstrom oder intermittierender Gleichstrom benutzt wird. Die Rasterplatte 2 ist in Übereinstim mung mit der Platte 2 in Fig. 2 ausgeführt mit der Ausnahme, dass das Gitter als eine rasterfürmig eingeteilte Schicht 28 ausge führt ist.
Zwischen der Kathode 4 und der Anode 5, die aus dünnen Drahtnetzen be stehen kann, ist in Übereinstimmung mit Fig. 4 ein Kanalraster 29 vorgesehen, der die Ausbreitung der Ionisation verhindern soll. Die Kathodendrähte 4 können gegebenen falls durch die Wände des Rasters geführt und von diesem getragen werden, ebenso wie das Gitter in derselben Weise wie in Fig. 2 ausgeführt und in die Kanäle hineinragen kann.
Die Kathode 4 und die Anode 5 sind jede mit ihrem Ende an eine Sekundärwick lung eines Transformators 30 angeschlossen, während der Gitterwiderstandsschicht 15 und der Sperrschicht 13 mittels der Gleichstrom quellen 31 und 32 passende Vorspannungen gegenüber dem Nullpunkt des Transforma tors gegeben werden. Die Gitterwiderstands- schiebt kann auch mit einem andern Punkte auf dem Transformator über einen variablen Kondensator verbunden werden, so dass das Grundpotential des Gitters gegen die Ano denspannung in Phase verschoben und da durch die Lichtstärke geregelt werden kann.
Die in Fig. 6 gezeigte Ausführungsform kann dadurch vereinfacht werden, dass die infrarotempfindliche Schicht auf der Innen seite der Platte 2 angeordnet wird, die aus einem für sichtbares und infrarotes Licht durchlässigen Material besteht. Die Schicht kann in diesem Falle kontinuierlich ausge führt werden und steuert die Zündaugen- blicke des Glimmlichtes für jede Phase. Die Oberfläche der Schicht wird derart präpa riert, dass ihre Ladungen durch das Gas ab geleitet werden.
In Fig. 7 ist eine besondere Ausführungs form des Steuergitters in Verbindung mit der photoelektrisch empfindlichen Schicht ge zeigt, auf die das infrarote Bild geworfen wird. Gemäss Fig. 7 ist zwischen der als Glühkathode ausgebildeten Kathode 4 und der fluoreszierenden Anode 5 in der Ent ladungskammer eine netzförmige Elektrode 33 vorgesehen, die als Steuergitter wirkt. In Fig. 8 ist ein Schnitt durch einen der Drähte 33 gezeigt. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, be steht das Netz aus dünnen Metalldrähten 34, auf welche zum Beispiel durch Kondensation ein Belag 35 aus einem halbleitenden Ma terial aufgebracht ist, das als Gitterwider stand wirkt.
Auf diesem ist eine für infra rotes Licht photoelektrisch empfindliche Schicht 36 aufgeführt, die entweder leitend und unterbrochen oder halbleitend und kon tinuierlich aufgeführt sein kann. Die Wir kungsweise des Gitters 33 ist völlig überein stimmend mit den Gittern in den übrigen Ausführungsformen, indem die Zellen 36 durch den Widerstand 35 negativ geladen werden und den Anodenstrom von der Ka thode 4 sperren. Bei aktiver Bestrahlung eines Punktes auf dem Zellenraster 36 gibt dieser Elektronen ab und erhält ein positives Potential, das heisst der Anodenstrom wird durchgelassen und bringt die Anode dazu, entsprechend zu leuchten.
Zwischen der Ka thode und der Anode ist ein Kanalraster 37 angebracht, so dass jedes Element des licht empfindlichen Gitters vom zugeordneten Ele ment des Fluoreszenzschirmes derart beleuch tet wird, dass man eine optische Reaktion erreicht. In Fig. 7 sind Schlitze 38 in dem Kanalraster angedeutet, in welche Schlitze das Drahtnetz 33 eingeschoben ist.
39 bezeichnet eine Gleichstromquelle, deren Pole über den Potentiometerwiderstand 40 angeschlossen sind, mit dessen Hilfe der Kathode 4 und dem Gitter 33 gewünschte Spannungen im Verhältnis zueinander und gegenüber der Anode 5 erteilt werden können.
Fig. 9 zeigt einen Apparat, bei welchem die infrarot empfindliche Schicht eine Ka thode bezw. einen Kathodenraster in einer Vakuumzelle bildet, 2 und 3 bezeichnen die Wände der Entladungskammer, 4 und 5 Glühkathode bezw. fluoreszierende Anode, 14 das Steuergitter, das mit Hilfe der Drähte 9 mit der rasterförmig eingeteilten Anode 41 der Photozelle in Verbindung steht. 42 be zeichnet die netzförmige Kathode der Photo zelle, die mit dem für infrarotes Licht photo- elektrisch empfindlichen Belag versehen ist.
Vor der Kathode 42 ist eine Hilfskathode 43 angeordnet, die zum Beispiel als eine durch sichtige, auf der Innenseite der Glasplatte 44 aufgeführte, oder wie in der Zeichnung angedeutet, netzförmige Schicht ausgeführt: sein kann. Die Hilfskathode ist in Überein- stimmung mit der Hauptkathode mit einem für infrarotes Licht photoelektrisch empfind lichen Belag versehen. Zwischen die Katho den 43 und 42 ist ein elektrisches Feld ge legt.
Wenn ein Punkt auf der Hilfs- oder Aktivierungskathode 43 von infrarot aktivem Licht getroffen wird, werden an diesem Punkte Elektronen ausgelöst, die gleichzeitig mit ihrem ablösenden, durch die Kathode 43 passierenden Lichtstrahl den entsprechenden Punkt auf der Hauptkathode 42 treffen, wo sich die Wirkungen des Elektronenbombar- dementes und der Beleuchtung addieren.
Es hat sich nämlich gezeigt, dass, wenn eine lichtelektrische Substanz gleichzeitig mit der aktiven Wellenbestrahlung einem Elektro nenbombardement ausgesetzt wird, dieses Elektronenbombardement die Ablösungsarbeit der lichtelektrischen Substanz herabsetzt. Die praktische Wirkung hiervon ist, dass die Spektralempfindlichkeit der Substanz erwei tert wird, das heisst die Substanz wird gegen längere Wellen aktiviert, wodurch eine Er höhung der Elektronenemission erreicht wird.
Der Elektronenstrom, der sich jetzt von der Kathode 42 zu der Zellenanode 41 hin bewegt, kann unterwegs dadurch verstärkt werden, dass man in die Elektronenbahn einen oder mehrere sekundärelektronen-emit- tierende Körper 45 einschaltet. Diese werden aus leitendem Material ausgeführt und ihnen stufenweise passend gewählte Spannungen aufgedrückt, die ein Maximum der Sekundär elektronenemission ergeben. Sie können in derselben Weise wie die oben beschriebene Kathode oder wie dünne Häutchen ausge führt und mit leicht sekundärelektronen- emittierenden Stoffen, z.
B. Oxyden seltener Erden imprägniert sein. In der Figur ist eine Gleichstromquelle 46 angedeutet, die zur Aufrechterhaltung eines passenden Potential- unterschiedes zwischen der als Glühkathode ausgeführten Kathode 4 der Entladungskam mer und der Hilfskathode 43 der Vakuum zelle dient. Der Hauptkathode 42 und den Hilfselektroden 45 in der Vakuumzelle kön nen mit Hilfe von Schiebekontakten in Ver bindung mit dem Potentiometer 47 passende Potentiale erteilt werden.
Der Gitterwider stand 15 ist ebenfalls mit einem Schiebekon takt für die Einstellung der Spannung ver bunden. 48 bezeichnet eine Gleichstromquelle, die zur Aufrechterhaltung einer passenden Entladungsspannung in der Entladungskam mer dient.
Fig. 10 zeigt eine mit einem optischen System versehene Einrichtung, mit dessen Hilfe eine optisch-elektrische Verstärkung des sichtbaren Bildes bewirkt wird. Bei der Einrichtung gemäss Fig. 10 ist der Ent ladungsbehälter 1 in einem Kasten 49 an gebracht, an dessen einem Ende parallel mit dem Entladungsbehälter eine Linse 50 vor gesehen ist. 51 bezeichnet schematisch einen Gegenstand, von dem aus nur infrarote Strahlen in den Apparat hinein gelangen.
Mittels der Linse 50 wird ein infrarotes Bild 52 des Gegenstandes auf die für infrarotes Licht photoelektrisch empfindliche Schicht in dem Entladungsbehälter geworfen. Dies wird in einer wie vorstehend angegebenen Weise in ein sichtbares Bild 53 überführt, welches mittels einer Linse 54 in Form eines vergrösserten oder verkleinerten Bildes 55 auf eine Mattscheibe 56 geworfen wird. Vor der Linse 50 kann, falls erwünscht, ein Licht filter 57 angebracht werden.
Neben der Linse 54 ist eine Linse 58 vorgesehen, die einen Teil eines optischen Systems ausmacht, welches eine Anzahl Prismen 59 und Linsen 60, 61 umfasst, von denen die letztere sieh auf derselben Seite des Entladungsbehälters 1 wie die Linse 50 befindet. Das optische System ist derart ausgeführt, dass mittels der Linse 61 ein sekundär sichtbares Bild gegen die für infrarotes Licht empfindliche Schicht geworfen wird, welches sekundäre Bild in allen seinen Bildpunkten mit dem primären infraroten Bilde genau zusammen- fällt.
Es wird hier ein Zusatzstrom ausgelöst werden, der sich zu dem von der infraroten Bestrahlung primär ausgelösten Strom sum miert. Dieser Vorgang wiederholt sich und wird eine unendliche Summenreihe von stei genden Potenzen des Verhältnisses Zusatz- stromlprimär ausgelöster Strom bilden. Wird dieses Verhältnis grösser als 1, divergiert die Reihe, und es tritt eine von der infraroten Bestrahlung unabhängige Selbstaktivierung ein. Die Reaktionsbestrahlung muss deshalb beispielsweise mit Hilfe einer Blende 62 re guliert werden können.
Die durch Anwendung von Gittersteue rung erreichte Verstärkerwirkung kann durch Serienschaltung von mehreren Gitterstufen erhöht werden. Eine Ausführungsform mit zwei Gitterverstärkerstufen ist in Fig. 11 ge zeigt. Hier bezeichnen 1 und 1' die beiden in Serie geschalteten Entladungskammern, 2 die linke Wand der ersten Kammer, 3 die Scheidewand zwischen den beiden Kammern und 3' die rechte Wand der andern Kammer.
4 und 4' bezeichnen die Kathoden der beiden Kammern und 5 und 5' deren Anoden, von denen die letztere als Fluoreszenzanode aus geführt ist, während die erstere als eine auf der linken Seite der Scheidewand 3 auf- gefiibrte, rasterförmig eingeteilte Schicht ausgeführt ist, die mit Hilfe von dünnen Metalldrähten 9' mit dem Steuergitter 60' der andern Kammer in leitender Verbindung steht. Das Steuergitter 60 in der ersten Kam mer steht mit Hilfe der Drähte 9 mit der rasterförmig eingeteilten Anode 61 in der Vakuumzelle 62 in Verbindung, auf deren Kathode 63 die für infrarotes Licht photo elektrisch empfindliche Schicht aufgelegt ist.
64 bezeichnet eine Gleichstromquelle, die mit ihrem negativen Pol mit der Kathode 63 der Photozelle, und mit ihrem positiven Pol mit der fluoreszierenden Anode 5' verbunden ist. Zwischen den Polen der Stromquelle ist ein Widerstand 65 vorgesehen, der als Po tentiometer für die Kathoden 4 und 4' wirkt, welchen mittels Schiebekontakten eine ge wünschte Spannung im Verhältnis zu den Gittern 60 und 60' aufgedrückt werden kann.
Sowohl die Kathoden 4 und 4' wie die Gitter 60 und 60' sind bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführungsform mit lichtelek trisch elektronenemittierenden Belägen ver sehen gedacht, so dass- die Elektronenablösung von sowohl Anodenstrom wie Gitterstrom mit Hilfe von Bestrahlung von einer Lichtquelle 66, die vorzugsweise infrarotes Licht aus strahlt, bewirkt werden kann. Der Strahlen quelle wird zweckmässig die Form einer Leiste gegeben, die um das Bildfeld herum verläuft und parabolischen Querschnitt hat, in dessen Brennlinie der Glühfaden ange bracht ist.
In diesem Falle muss die Raster platte 3 aus einem für infrarotes Licht durch lässigen Material und der Raster 5 mit redu ziertem Flächenteil der Partialanoden aus geführt werden, welche gegebenenfalls nur aus den Drahtenden 9' bestehen können oder mit durchscheinenden, z. B. bestäubten Flä chen ausgeführt werden. Man wird bei der in Fig. 11 gezeigten Ausführung in. der er sten Kammer ein negatives "elektrisches Bild" erhalten, das in der zweiten Stufe in ein posi tives sichtbares Bild umgekehrt wird.
In den Fällen, wo eine Ausführung des Zellenrasters in Übereinstimmung mit dem in Fig. 11 gezeigten, aber nur mit einer Git terstufe angewendet wird, kann die Strom richtung durch das Zellenraster zweckmässig umgekehrt werden, um bereits in der ersten Stufe ein positives Bild zu erhalten.
Die Wirkungsweise der Einrichtung dürfte ohne nähere Beschreibung verständlich sein. Der Elektronenstrom von der Kathode 4 wird mit Hilfe des Gitters 60 in Überein stimmung mit der Beleuchtungsintensität der entsprechenden Punkte des infraroten Bildes gesteuert, das mittels einer Linse gegen die Kathode<B>63</B> der Photozelle geworfen wird. Der Elektronenstrom plus der Gitterstrom passieren durch die Anode 5 der Verstärker stufe und bewirken mit Hilfe des@Gitters 60' die Steuerung des Entladungsstromes von der Kathode 4'.
Da der Gitterstrom der zwei ten Stufe aus dem Anodenstrom plus Gitter strom der ersten Stufe besteht, muss die In- tensität der Bestrahlung bezw. das Verhält nis zwischen den Flächengrössen oder Wir kungsgraden der infrarot empfindlichen Sub stanz in beiden Stufen derart ausgeführt wer den, dass sich die Spannungen der Stufen in ein günstiges Verhältnis einstellen, indem nur ihre Summe durch die äussern Klemm spannungen festgelegt ist.
Die Rasterplatten 2 und 3 können auch wie die Platte 2 in Fig. 9 ausgeführt werden. Beide Platten können in diesem Falle von völlig gleicher Ausführung sein, indem beide Platten aus für sichtbares und infrarotes Licht undurchlässigem Material bestehen.
Die photoelektrisch empfindliche Schicht braucht nicht notwendigerweise selbst raster- förmig eingeteilt zu sein. Sie kann zum Bei spiel in Form einer kontinuierlichen Schicht auf der Innenseite der Platte 2 angebracht werden, die in diesem Falle aus einem für infrarotes Licht durchlässigen Material aus geführt ist.
Über der Schicht wird ein halb leitender, für infrarotes Licht undurchläs siger, kontinuierlicher oder rasterförmig ein geteilter Belag und auf diesem eine leitende, als Steuergitter wirkende, kontinuierliche oder rasterförmig eingeteilte Schicht ange bracht, der ein lichtelektrisch emittierender. als Gitterableitung dienender Stoff auf geführt ist.
In Fig. 12 ist im Schnitt gezeigt, wie eine solche Einrichtung in der Praxis aus geführt werden kann. In der Figur bezeich nen 68 und 69 zwei den Platten 2 und 3 ent sprechende parallele Platten. Diese Platten sind unten an einem Fuss 70 befestigt. Zwi schen den Platten ist ein Kanalraster 71. z. B. in Übereinstimmung mit dem Kanal raster 29 in Fig. 6 angedeutet.
Der Apparat wird bei der Herstellung zusammengebaut, indem die Platten 68 und 69 zusammen mit dem Kanalraster 71 und den notwendigen Elektroden an dem Fuss 70 befestigt und als ein Ganzes in den Behälter 72 hinein geschoben werden, der darnach evakuier;. und zugeschmolzen wird. Alle die gezeigten Ausführungsformen können in ähnlicher Weise aufgebaut werden. Die erfindungsgemässe Einrichtung kann mit jeder beliebigen Stromform, vorzugsweise Gleichstrom, benutzt werden. Das Potential für die einzelnen Elektroden und Schichten sollte dabei nach Möglichkeit regelbar sein.
Um eine scharfe Wiedergabe der Halb töne des Bildes zu sichern, können zur Be einflussung der Bahnen der Elektronen ein oder mehrere Magnetfelder für die elektro magnetische Abbildung der elektronenemit- tierenden Fläche nach den von der Elektro nenoptik her bekannten Methoden vorgesehen werden. Es kann somit beispielsweise ein magnetisches Kraftfeld angewendet werden, dessen Kraftlinien derart gerichtet sind, dass die Elektronen gezwungen sind, sich in Bah nen annähernd senkrecht zu der Bildfläche zu bewegen.
In der Nähe der Kathode können in ein zelnen Fällen Raumladegitter vorgesehen werden.
In den Fällen, wo Fluoreszenzanoden an gewendet werden, können zur Vermeidung von unregelmässigen Oberflächenpotentialen zum Beispiel netzförmige Hilfsanoden in un mittelbarer Nähe der Fluoreszenzschicht an gebracht werden.
Die Elektroden in den oben beschriebenen Ausführungsformen können netzförmig oder in Form von durchlässigen Schichten oder Häutchen ausgeführt sein.
Bei den Ausführungsformen, wo eine Er hitzung des Zellenrasters, z. B. von den Glüh- drähten her, auftritt, kann in den Fällen, wo dies vorteilhaft ist, eine Kühlvorrichtung für den Zellenraster benutzt werden.
Falls eine Vergrösserung des sichtbaren Bildes erwünscht ist, kann in Verbindung mit dem erfindungsgemässen Apparat ein gewöhn licher, optischer Vergrösserungsapparat ange wendet werden.
In sämtlichen obengenannten Ausfüh rungsformen kann der Vorgang wiederholt werden, indem man das sichtbare Bild auf einen sekundären Zellenraster oder eine se kundäre lichtelektrische Schicht einwirken lässt. Dies kann mit Hilfe einer Linse oder auch direkt erreicht werden, indem die Flä- chen sehr nahe beieinander angeordnet wer den. Die Schichten können gegebenenfalls unmittelbar übereinander oder mit einer iso lierenden Zwischenschicht ausgeführt wer den.
Die Fluoreszenzstoffe für die zwischen liegenden Schichten können derart gewählt werden, dass deren Spektralemission mit der maximalen Spektralempfindlichkeit der ent sprechenden Zellen bezw. lichtelektrischen Schichten übereinstimmt.
Der Apparat gemäss der Erfindung kann als Nebelfernglas beispielsweise für Schiffe und Flugzeuge benutzt werden, kann aber auch in der Dunkelheit in Verbindung mit einem infraroten Strahlenwerfer angewendet =erden, der gegebenenfalls mit dem Apparat fest verbunden ist.
Als Material für die Linsen und durch sichtigen Platten kann man je nach dem be nutzten Spektralgebiet Glas, Quarz, Flussspat oder andere für infrarote Strahlen durchläs sige Stoffe benützen. Falls das Objektiv auch für sichtbares Lichtdurchlässig ist, kann vor oder hinter dem Objektiv ein passendes Fil ter vorgesehen werden, welches die sichtbaren Strahlen absorbiert.
Apparatus for viewing objects by means of the infrared rays emanating from the objects. The invention relates to an apparatus by means of which objects can be viewed even in cases where none of the visible rays emanating from the objects, but only the infra red rays reach the observation point. This apparatus is particularly applicable to ships and aircraft by making it possible with the aid of the same to obtain a visible image of distant objects, such as. B. other ships, coasts or the like to get, since the infrared rays are known to have the own property to penetrate the fog without being absorbed or dispersed to any significant degree.
The invention relates to an apparatus of the known type with an elec tric discharge container with two flat, parallel electrodes, between which an irrhomogeneous discharge takes place, and an image carrier against which an infrared image of the objects to be viewed is thrown, which image carrier with a coating of a photoelectrically sensitive substance for infrared light is provided, and which image carrier is used to control the discharge in accordance with the infra red image in such a way that the discharge is a visible image, e.g. B.
in a glow light or a fluorescent layer, generated in the discharge chamber. The known devices of this type we ken in such a way that the cathode of the discharge chamber is provided with a photo-sensitive substance, while the anode is provided with a fluorescent substance, such that the discharge taking place between the cathode and the anode of the Invisible image is controlled, which is thrown onto the cathode, and a visible image corresponding to the invisible image is generated on the fluorescent anode.
These devices can advantageously be used to convert an ultraviolet image into a visible image, but are not very suitable for use in connection with infrared rays. This has to do with the fact that the substances which are electrically sensitive to light for infrared rays are also sensitive to the visible rays generated in the fluorescence slide, so that in devices of the type mentioned above, the halftones of the image are compensated for by the Cathode receives a diff fuse lighting from the anode.
These deficiencies are now eliminated in the apparatus according to the invention that the image carrier is protected against diffuse lighting from the visible image, where an electrode acting as a control grid is provided in the discharge chamber, which electrically connects to the image carrier connected is,
that the electrons released in the photoelectrically sensitive substance due to infrared lighting cause the individual elements of the named electrode to be charged almost proportionally to the lighting intensity.
With the help of such an apparatus, a sharp and high-contrast, visible, the invisible infrared image ent speaking image can be achieved that can be thrown against one side of the discharge container ge with the help of a lens or a lens system.
This effect of the device is essentially due to the fact that the layer which is sensitive to infrared light is protected against diffuse backlighting of the visible image.
The control grid and the layer that is photoelectrically sensitive to infrared light are expediently separated from one another and connected to one another in an electrically conductive manner in such a way that the various points of the grid receive potentials that correspond to the light intensity of the corresponding image point in the invisible image. The connection between the lichtemp-sensitive layer and the grid can be made of metal threads arranged in a grid.
The conductive connection can also consist of a semiconducting coating.
According to another embodiment, the light-sensitive layer can be provided directly on the control grid.
The visible image can be generated in a fluorescent layer on the anode. In this case, the cathode can be designed as a hot cathode, or a substance can be applied to the same, which emits electrons when the device is illuminated, suitably by means of an infrared radiation source. In this embodiment, direct current is preferably used.
The visible image can also be formed in a glow light layer by applying a substance to the cathode which reduces cathode waste. In this embodiment, alternating current or pulsating direct current is preferably used in that the halftones of the image are generated by varying the intervals between the glowing flashes in accordance with the illumination intensity of the various pixels in the infrared image.
It can also be provided special auxiliaries tel, z. B. a partition or a screen between the fluorescent layer in which the image is formed, and the photosensitive layer, which serves to prevent the diffuse illumination of the photosensitive layer from the visible image. This screen can optionally be designed in such a way that directed backlighting of the light-sensitive layer is achieved through the visible image.
Aids can also be provided to achieve an amplification of the visible image generated. The amplification can be effected by an optical reaction which is based on the fact that the individual points or surface elements of the light-sensitive layer are illuminated directly or directly with light from the corresponding surface elements in the visible image.
The amplification can also be achieved in an elec tric way by using a photoelectric, gas-filled or vacuum cell, one electrode of which consists of the light-sensitive layer on which the infrared image is thrown and in the vicinity of which auxiliary electrodes are provided which are used for amplification of the electron flow sent by the said photosensitive electrode.
Embodiments of the subject matter of the invention are shown in the drawing Darge, namely: Fig. 1 shows a schematic section through a first embodiment of the apparatus Fig. 2 shows on a larger scale a partial section through the Entladungskam mer of the apparatus of Fig. 1; Fig. 3 shows the left wall of the discharge chamber in Figure 2 seen from the left; FIG. 4 shows a section in accordance with FIG. 2 of a second embodiment;
5 is a section along the line V-V in FIG. 4: FIGS. 6, 7, 9 and 11 show sections in accordance with FIG. 2 through various embodiments of the discharge chamber; Fig. 8 shows, on a larger scale, a detail of the device in Fig. 7;
Fig. 10 shows, on a smaller scale, a section through a complete apparatus, and Fig. 12 is a section through a discharge container and particularly shows the practical assembly of the individual parts of the container.
In all embodiments, the apparatus contains a discharge chamber 1 with flat, parallel walls 2 and 3 and also flat, parallel electrodes 4 and 5, which can be in the form of wire mesh, transparent skins, layers or the like.
With the help of a lens or a lens system 6, in front of which a filter 7 (see Fig. 1) may be arranged, an invisible, infrared image is thrown on one side of the device, the layer in a fluorescence on the fluorescent anode of the Discharge chamber, or is formed in a glow light layer, in that the cathode of the discharge chamber is designed as a glow cathode in the latter case.
The visible image is either viewed directly from the other side of the discharge chamber (8, FIG. 1) or projected onto a frosted glass pane or the like (FIG. 10) on an enlarged or reduced scale by means of a lens or a lens system.
In Fig. 1, 2 and 3, a first Ausfüh approximately form of the device is shown. In this embodiment, the left wall 2 of the discharge chamber is made of a material that is opaque to visible and infrared light, such as. B. colored glass, porcelain or the like, executed and provided with a number of grid-shaped, thin metal threads 9, z. B. made of platinum, which are perpendicular to the plate completely through the same.
On the left side of the pane, which is illuminated by infrared, it is ground and the wire ends lie in the plane of the surface and are inserted into a grid-like layer that is electrically sensitive to infrared light. The latter is. In the embodiment described here, it is intended to be designed as a copper oxide barrier layer, but other cell types can of course also be used.
The cell grid can be produced, for example, in such a way that a copper coating 10 is applied to the left side of the plate 2, which is in conductive connection with all union wire ends. This covering is divided into squares into a number corresponding to the wire ends using a scoring machine (possibly in conjunction with etching), and the fine grooves 11 between the squares are filled with a high-quality insulating material that must withstand the heat during the subsequent treatment .
A thin copper oxide layer 12 is then oxidized, for example by heating, over which a very thin, transparent metal skin 13 is applied, for example by cathode sputtering, which forms a common electrode for all the infrared-sensitive miniature cells, which otherwise each with their wire 9 across the plate 2 are mutually isolated and connected.
On the inside of the plate 2, the wire ends 14 protrude from the inner wall of the plate in a nail board-like manner, as shown in Fig. 2, and form a grid-like divided, we kende electrode as a control grid. The shape of the grid elements can vary in different ways and, for example, also in the plane of the plate, such as. B. shown in Fig. 6, be completed by the production in this case, for example, can take place partially electrolytically. The ge in Fig. 2 insulation layer over the grid elements can fall away in other versions.
On the inside of the plate 2 there is a semiconducting layer 15 which acts as a grid resistor. In order to obtain an approximately homogeneous derivation of all grid elements, this layer is designed in terms of extension and thickness outside of the grid field so that the difference in resistance between the contact strip and the various points of the grid area is as small as possible.
A completely homogeneous derivation can be achieved by stretching very thin metal threads between each grid line directly on the glass plate before the layer falls, which are connected to a point of a voltage source or a circuit of a certain potential. In such a case, the resistance of the layer must be very high, since the linear expansion of the resistance of each grid element is only half the distance between two grid lines.
The layer can be generated, for example, by electron sputtering or evaporation in a vacuum or mechanically precipitated in the form of a powder, which is then hardened chemically or by heating. Over the layer 15 and ge optionally the free wire ends is a. thin insulating covering 16, e.g.
B. in the form of a type of enamel, listed on the one hand, the voltage between the grid and the resistance layer 15 and on the other hand, the fluorescent anode 5, which is listed immediately above the insulation layer 16, and on which fluorescence anode 5 the visible Image is formed.
The cathode is designed as a reticulated, fine-wired, oxide-coated or otherwise prepared hot cathode 4, through which the image is viewed and which, if it is made of long, connected wires, must preferably be heated with alternating current because of the potential drop. and not, as indicated schematically in FIG. 1, with direct current from a battery 17. Since the cathode does not need to be heated up to the visible embers, it will not be significantly disturbing when viewing the image.
The fineness of the net and its distance from the grid elements, with regard to the penetration in the amplifier system such as the length of the grid filaments, depends, among other things, on the type of cells used and on the grid voltage amplitude available as a result.
By means of a battery 18, the fluorescence anode 5 is given a positive potential. If the heating current is started, the fluorescent anode is made to glow, provided that the grid elements 14 are not negatively charged.
If a negative potential is now applied to the potentiometer 19 by means of a sliding contact 20 through the grid resistor 15 of the grid elements, the anode current is weakened and the fluorescence is completely extinguished by setting the grid potential to a sufficient level. With the aid of a sliding contact 21 on the potentiometer 19, the common electrode 13 of the barrier layer can be given a positive potential.
Provided that the resistance of the barrier layer in the unlit state is very high in relation to the constant grid resistance, no fluorescence will occur for the time being. If, however, the barrier layer 10, 12 is irradiated with active rays of varying intensity, the grating elements are set to different, the irradiation intensity of the associated. Cell elements apply corresponding potentials and thereby cause the fluorescent anode to glow at the corresponding points.
If a complete image of infrared rays that are active for the cells is thrown onto the cell grid, it is visible and reproduced in all halftones on the fluorescent anode in the emission color characteristic of the fluorescent substance in question. By transferring the grid cell voltage across the layer 15 and the external common electrode 13 of the cell grid, the image appears negative, provided that the cells are of a nature that allows this transfer (eg selenium).
As a fluorescent material, for example, willemite, zinc silicate, zinc sulfide, calcium ivolstate or other known sub substances or a composition of two complementary luminous substances such. B. zinc silicate and calcium tungstate, who used the.
Instead of attaching the fluorescent anode on the inside of the wall 2, it can also be provided on the inside of the wall 3 by attaching the hot cathode in this case on the grid side between the grid elements 14. This embodiment has the advantage that the image is not affected by the grid and the cathode, which are behind the image when it is viewed. At the same time, the tension across the insulation layer 16 is reduced, which, moreover, can be omitted in this embodiment, provided that the filaments are precisely clamped.
In order to eliminate the unfavorable influence that the resistance layer can have on the characteristic, the cathode wires can be separated by means of a conductive layer, e.g. B. made of graphite powder, which is bound with a suitable substance, can be shielded.
Instead of using a grid resistance layer, an infrared-sensitive coating can be placed over the grid in such a way that the grid is dissipated by the ionized gas or vacuum by light-electrical detachment. This detachment can take place, for example, with the help of infrared radiation from the hot cathode, which can be brought to the appropriate glow temperature by means of a regular glow resistor or another radiation source.
Instead of using a hot cathode, a photoelectrically emitting, infrared-sensitive cathode can be used, either in the form of a precipitated layer or in the form of a wire mesh or the like. The electron detachment can expediently take place with the help of an infrared radiation source, which is attached in such a way that its invisible rays, if the fluorescent layer is attached to the inside of the wall 3, pass through the layer, the latter in this case for infrared light so little as possible, please include absorbent.
The advantages of this arrangement are that the power system is simplified and the heating of the device is reduced. The radiation source can optionally be used at the same time to replace the grid current, and can have the shape of a bar that runs around the image field and has a parabolic cross-section, in the focal line of which the filament is attached.
As mentioned earlier, instead of being formed on a fluorescent screen, the visible image can also be formed in a glowing light layer by placing a glowing cathode at the place of the fluorescent anode, which e.g.
B. with Cs20, Cs, K, Na, Rb or connec tions of these substances is provided by the grids is given any suitable shape and if necessary covered with a similar substance who the, so that the grid derivation through the Gas can take place, for which neon, argon, helium or other gases or mixtures can be used. The anode can be made, for example, as a thin wire mesh.
The embodiment described in connection with Fig. 1, 2 and 3 form can also be driven with pulsating direct current or alternating current in the anode circuit by the apparatus in this case acts as a rectifier and uses one phase. If the image is formed in a glow light layer, pulsating direct current or alternating current will in most cases be a significant advantage with regard to the halftones of the image. Meanwhile, if the visible image is formed in a glow light layer, direct current can also be used.
An embodiment of this type is shown in FIG. In this embodiment, the left wall 2 of the discharge chamber is designed as a grid plate in wesent union as shown in FIG. 2 by a barrier cell grid is easily seen on the left side of the plate, the individual cell elements with metal wires 9 are in conductive connection, which threads through the plate 2 ge leads.
The control grid is in the form of a grid-shaped, conductive Be layer 22 on the inside of the wall 2 out. Under the grid 22, a conductive coating 23 is provided, which a regulatable voltage, z. B. approximately anode potential can be given. 24 denotes a direct current source, the negative pole of which is connected to the common cell electrode 13, while the positive pole is connected to the reticulated anode 5 in the discharge chamber.
The cathode 4 of the discharge chamber is designed as a glow cathode, and a suitable voltage can be applied to it by means of the sliding contact 25 in relation to the anode. Provided between the walls of the discharge chamber is a screen 27 which is provided with openings 26 in the form of a grid and is intended to prevent the ionization from spreading.
5 shows a section along the line V-V in FIG. 4, which shows the arrangement of the channel-shaped openings in the screen 27.
The mode of operation of this device is as follows: A voltage is applied between the cathode 4 and the anode 5 which is below the extinction voltage of the glow discharge. The common electrode 13 of the grid has received a voltage opposite the anode, which is above the ignition voltage of the glow discharge. When the cell grid 10, 12 is illuminated, it becomes conductive and the grid grid 22 is negatively charged at a speed corresponding to the illumination intensity of the corresponding cell element.
The layer 23 acts, as mentioned, as a charge capacitor in connection with the grid grid 22. During the charging of the grid, the voltage drop in the discharge chamber grows and approaches the ignition voltage, and finally a glow discharge will take place until the capacitor element is discharged - mentes continues. In this embodiment, the halftones in the visible image are achieved in that the time intervals in the glow light flashes are varied in accordance with the illumination intensity of the corresponding cell element.
In Fig. 6, another embodiment is shown in which the visible image is also formed in a glow light layer, but where the halftones of the image are generated by the fact that the ignition moments of each phase are shifted depending on the grid potentials by Alternating current or intermittent direct current is used. The grid plate 2 is designed in accordance with the plate 2 in FIG. 2 with the exception that the grid is designed as a grid-shaped layer 28.
Between the cathode 4 and the anode 5, which can be made of thin wire meshes, a channel grid 29 is provided in accordance with FIG. 4, which is intended to prevent the spread of ionization. The cathode wires 4 can if necessary be passed through the walls of the grid and carried by this, as well as the grid in the same way as in Fig. 2 and can protrude into the channels.
The cathode 4 and the anode 5 are each connected at their end to a secondary winding of a transformer 30, while the grid resistance layer 15 and the barrier layer 13 by means of the direct current sources 31 and 32 are given appropriate biases relative to the zero point of the transformer. The grid resistor slide can also be connected to another point on the transformer via a variable capacitor, so that the basic potential of the grid can be shifted in phase with the anode voltage and controlled by the light intensity.
The embodiment shown in Fig. 6 can be simplified in that the infrared-sensitive layer is arranged on the inside of the plate 2, which consists of a material that is transparent to visible and infrared light. In this case, the layer can be carried out continuously and controls the ignition times of the glow light for each phase. The surface of the layer is prepared in such a way that its charges are conducted away through the gas.
In Fig. 7, a special embodiment of the control grid is shown in conjunction with the photoelectrically sensitive layer on which the infrared image is thrown. According to FIG. 7, a reticulated electrode 33 is provided between the hot cathode designed as a hot cathode and the fluorescent anode 5 in the discharge chamber, which acts as a control grid. A section through one of the wires 33 is shown in FIG. 8. As can be seen from Fig. 8, BE is the network of thin metal wires 34, on which, for example, by condensation, a coating 35 made of a semiconducting Ma material is applied that acts as a grid resistance.
On this a photoelectrically sensitive to infrared light layer 36 is listed, which can be listed either conductive and interrupted or semiconducting and kon continuously. The way of acting of the grid 33 is completely consistent with the grids in the other embodiments, in that the cells 36 are negatively charged through the resistor 35 and the anode current from the Ka method 4 block. When a point on the cell grid 36 is actively irradiated, it emits electrons and receives a positive potential, that is to say the anode current is allowed to pass through and causes the anode to shine accordingly.
A channel grid 37 is attached between the cathode and the anode, so that each element of the light-sensitive grid is illuminated by the associated element of the fluorescent screen in such a way that an optical response is achieved. In Fig. 7 slots 38 are indicated in the channel grid into which slots the wire mesh 33 is inserted.
39 denotes a direct current source, the poles of which are connected via the potentiometer resistor 40, with the aid of which the cathode 4 and the grid 33 can be given desired voltages in relation to one another and in relation to the anode 5.
Fig. 9 shows an apparatus in which the infrared sensitive layer a Ka method BEZW. forms a cathode grid in a vacuum cell, 2 and 3 denote the walls of the discharge chamber, 4 and 5 hot cathode respectively. fluorescent anode, 14 the control grid, which is connected to the grid-shaped anode 41 of the photocell by means of wires 9. 42 denotes the reticulated cathode of the photo cell, which is provided with a coating that is photoelectrically sensitive to infrared light.
In front of the cathode 42, an auxiliary cathode 43 is arranged, which can be implemented, for example, as a transparent layer on the inside of the glass plate 44 or, as indicated in the drawing, in the form of a network. The auxiliary cathode is provided with a coating that is photoelectrically sensitive to infrared light in accordance with the main cathode. An electric field is placed between the cathodes 43 and 42.
If a point on the auxiliary or activation cathode 43 is hit by infrared active light, electrons are released at this point, which simultaneously with their detaching light beam passing through the cathode 43 hit the corresponding point on the main cathode 42, where the effects of the Add electron bomb dementia and lighting.
It has been shown that if a photoelectric substance is exposed to an electron bombardment at the same time as the active wave irradiation, this electron bombardment reduces the work of separation of the photoelectric substance. The practical effect of this is that the spectral sensitivity of the substance is widened, i.e. the substance is activated against longer waves, whereby an increase in the electron emission is achieved.
The electron flow, which now moves from the cathode 42 to the cell anode 41, can be increased on the way by switching one or more secondary electron-emitting bodies 45 into the electron path. These are made of conductive material and appropriately selected voltages are applied to them step by step, which result in a maximum of secondary electron emission. You can lead out in the same way as the cathode described above or how thin skins and with slightly secondary electron-emitting substances such.
B. Rare earth oxides be impregnated. In the figure, a direct current source 46 is indicated which serves to maintain a suitable potential difference between the cathode 4 of the discharge chamber, which is designed as a hot cathode, and the auxiliary cathode 43 of the vacuum cell. The main cathode 42 and the auxiliary electrodes 45 in the vacuum cell can be given matching potentials with the aid of sliding contacts in connection with the potentiometer 47.
The grid resistance was 15 is also connected to a Schiebekon contact for setting the voltage. 48 denotes a DC power source, which is used to maintain an appropriate discharge voltage in the discharge chamber.
10 shows a device provided with an optical system with the aid of which an optical-electrical amplification of the visible image is effected. In the device according to FIG. 10, the discharge container 1 is placed in a box 49, at one end of which a lens 50 is seen parallel to the discharge container. 51 schematically designates an object from which only infrared rays enter the apparatus.
By means of the lens 50, an infrared image 52 of the object is projected onto the layer in the discharge container which is photoelectrically sensitive to infrared light. This is converted into a visible image 53 in a manner as indicated above, which is projected onto a ground glass screen 56 by means of a lens 54 in the form of an enlarged or reduced image 55. In front of the lens 50, a light filter 57 can be attached, if desired.
In addition to the lens 54, a lens 58 is provided which forms part of an optical system which comprises a number of prisms 59 and lenses 60, 61, the latter of which is located on the same side of the discharge container 1 as the lens 50. The optical system is designed in such a way that a secondary visible image is thrown against the layer sensitive to infrared light by means of the lens 61, which secondary image exactly coincides with the primary infrared image in all of its image points.
An additional current is triggered here, which adds up to the current primarily triggered by the infrared radiation. This process is repeated and will form an infinite total series of increasing powers of the ratio of additional current to primary current. If this ratio is greater than 1, the series diverges and a self-activation independent of the infrared radiation occurs. The reaction irradiation must therefore be able to be regulated with the aid of a diaphragm 62, for example.
The amplifier effect achieved through the use of grid control can be increased by connecting several grid stages in series. An embodiment with two grid reinforcement stages is shown in Fig. 11 GE. Here 1 and 1 'designate the two discharge chambers connected in series, 2 the left wall of the first chamber, 3 the partition between the two chambers and 3' the right wall of the other chamber.
4 and 4 'designate the cathodes of the two chambers and 5 and 5' their anodes, of which the latter is designed as a fluorescent anode, while the former is designed as a grid-like layer on the left side of the partition 3, which is in conductive connection with the control grid 60 'of the other chamber by means of thin metal wires 9'. The control grid 60 in the first chamber is connected by means of the wires 9 to the grid-shaped anode 61 in the vacuum cell 62, on the cathode 63 of which the layer, which is electrically sensitive to infrared light, is placed.
64 denotes a direct current source, the negative pole of which is connected to the cathode 63 of the photocell and its positive pole to the fluorescent anode 5 '. Between the poles of the power source, a resistor 65 is provided, which acts as a Po tentiometer for the cathodes 4 and 4 ', which by means of sliding contacts a ge desired voltage in relation to the grids 60 and 60' can be pressed.
Both the cathodes 4 and 4 'as well as the grids 60 and 60' in the embodiment shown in , which preferably emits infrared light, can be effected. The radiation source is expediently given the shape of a bar that runs around the image field and has a parabolic cross-section, in the focal line of which the filament is placed.
In this case, the grid plate 3 must be made of a material permeable to infrared light and the grid 5 with redu ed surface part of the partial anodes, which may only consist of the wire ends 9 'or with translucent, z. B. dusted surfaces are executed. In the embodiment shown in FIG. 11, a negative "electrical image" is obtained in the first chamber, which is reversed into a positive visible image in the second stage.
In cases where an embodiment of the cell grid is used in accordance with that shown in FIG. 11, but only with one grid stage, the current direction through the cell grid can be appropriately reversed in order to obtain a positive image in the first stage .
The operation of the device should be understandable without a detailed description. The electron flow from the cathode 4 is controlled by means of the grid 60 in accordance with the illumination intensity of the corresponding points of the infrared image which is thrown against the cathode 63 of the photocell by means of a lens. The electron current plus the grid current pass through the anode 5 of the amplifier stage and use the @ grid 60 'to control the discharge current from the cathode 4'.
Since the grid current of the second stage consists of the anode current plus grid current of the first stage, the intensity of the irradiation has to be resp. The ratio between the area sizes or degrees of effectiveness of the infrared-sensitive substance in both stages is designed in such a way that the tensions of the stages are set in a favorable ratio, with only their sum being determined by the external clamping tensions.
The grid plates 2 and 3 can also be designed like the plate 2 in FIG. In this case, both plates can be of completely identical design, in that both plates consist of material which is impermeable to visible and infrared light.
The photoelectrically sensitive layer does not necessarily need to be divided in a grid-like manner. It can be attached, for example, in the form of a continuous layer on the inside of the plate 2, which in this case is made of a material that is transparent to infrared light.
Over the layer is a semi-conductive, continuous or grid-like, continuous or grid-shaped, divided coating and acting as a control grid, continuous or grid-shaped divided layer is applied, which is a photoelectrically emitting layer. material serving as grid derivation is listed.
In Fig. 12 it is shown in section how such a device can be performed in practice. In the figure, NEN 68 and 69 designate two plates 2 and 3 corresponding parallel plates. These plates are attached to a foot 70 at the bottom. Between the plates is a channel grid 71. z. B. indicated in accordance with the channel grid 29 in FIG.
The apparatus is assembled during manufacture by attaching the plates 68 and 69 together with the channel grid 71 and the necessary electrodes to the foot 70 and sliding them as a whole into the container 72, which is then evacuated. and is melted shut. All of the embodiments shown can be constructed in a similar manner. The device according to the invention can be used with any current form, preferably direct current. The potential for the individual electrodes and layers should be controllable if possible.
In order to ensure a sharp reproduction of the half-tones of the image, one or more magnetic fields for the electromagnetic imaging of the electron-emitting surface according to the methods known from electron optics can be provided to influence the paths of the electrons. Thus, for example, a magnetic force field can be used whose lines of force are directed in such a way that the electrons are forced to move in paths approximately perpendicular to the image surface.
In individual cases, space-charge grids can be provided in the vicinity of the cathode.
In cases where fluorescent anodes are used, for example, reticulated auxiliary anodes can be placed in the immediate vicinity of the fluorescent layer in order to avoid irregular surface potentials.
The electrodes in the embodiments described above can be designed in the form of a reticulum or in the form of permeable layers or membranes.
In the embodiments where a He heating the cell grid, for. B. occurs from the filaments, a cooling device for the cell grid can be used in cases where this is advantageous.
If an enlargement of the visible image is desired, an ordinary optical enlarging apparatus can be used in conjunction with the apparatus according to the invention.
In all of the above-mentioned embodiments, the process can be repeated by allowing the visible image to act on a secondary cell grid or a secondary photoelectric layer. This can be achieved with the aid of a lens or directly by arranging the surfaces very close to one another. The layers can optionally be implemented directly one above the other or with an insulating intermediate layer.
The fluorescent substances for the layers between them can be chosen so that their spectral emission BEZW with the maximum spectral sensitivity of the corresponding cells. coincides with photoelectric layers.
The apparatus according to the invention can be used as fog binoculars for ships and aircraft, for example, but can also be used in the dark in connection with an infrared radiation projector, which is optionally permanently connected to the apparatus.
The material for the lenses and transparent plates can be glass, quartz, fluorspar or other materials permeable to infrared rays, depending on the spectral region used. If the lens is also transparent to visible light, a suitable filter can be provided in front of or behind the lens, which absorbs the visible rays.