Płytka sygnałowa ikonoskopu

[Alek]

Skoro monoskop się udał, można pomyśleć bardziej serio o ikonoskopie. Poprzeczka jest jednak znacznie wyżej, nawet jeśli pójdę na pewne ustępstwa. Nie będę walczył o płytkę 8x12 cm. Spokojnie wystarczy 3x4 cm lub nawet nieco mniej. Zadowolę się 80-100 liniami obrazu zamiast 625.
Mimo to technologia płytki jest problemem. Grubość płytki powinna wynosić 0,02-0,04 mm. To da się osiągnąć. Gorzej z mozaiką. Ziarna powinny mieć średnicę 0,001-0,01 mm i powinny być gęsto rozmieszczone. Wiązka o średnicy 0,2 mm powinna pokrywać sobą nawet kilkaset ziaren. Próby z węglanem srebra nie dały na razie dobrych wyników, bowiem wzrost ilości ziaren powoduje ich zwarcie. Jedynie płytki niemal przezroczyste nie wykazują tego efektu. Ale czy to możliwe, aby płytka była niemal przezroczysta?

[ECC83]

A z czego oryginalnie wykonywano takie płytki? Czy jako płytki nie można byłoby zastosować miki?
Sięgnąłem do "Lamp Elektronowych" Hennela, który pisze tam, że ziarna srebra dodatkowo pokrywane były wówczas radioaktywnym cezem.

[Alek]

Eksperymentuję właśnie z miką. Ale dlaczego ziarna srebra pokrywać cezem radioaktywnym?! Wystarczy stabilny, naturalny Cs-133.

[ECC83]

Ależ oczywiście. Pletę bzdury.
Wymieniony izotop nie jest radioaktywny.

[Alek]

Próbowałem jeszcze nanosić węglan srebra przez pulweryzację. Ale to nie daje dobrych rezultatów- jedynie dla małej gęstości pokrycia można osiągnąć dużą wartość oporności płytki, a więc izolację między ziarnami. Rozważam naniesienie srebra przez napylenie go na mikę poprzez gęstą siatkę. Może to zapewni dobrą izolację między poszczególnymi ziarnami .

[Alek]

Chyba uzyskałem w końcu to, o co chodziło. Napyliłem srebro w próżni przez metalową cienką siatkę. Siatkę miałem ze stali kwasoodpornej. Bok elementu mozaiki ma około 0,12-0,13 mm. Przerwa około 0,06 mm. Daje to około 5 komórek na milimetr płytki sygnałowej. Gdyby udało się w lampę wbudować płytkę 30x40 mm, mielibyśmy matrycę 150x200 komórek, tj. 30000 elementów obrazu. Ikonoskop z taką płytką powinien już nadawać się do demonstracji. A może ktoś ma jeszcze bardziej subtelną siatkę- maskę?

[elektryk j_k]

Tutaj mają różne siatki z nierdzewki https://www.pyrogarage.pl/narzedzia.htm
Kupowałem tu różne techniczne odczynniki i obsługa jest wzorowa

[Alek]

Skorzystam z tej możliwości. Spróbuję chyba z siatką o oczkach 0,033 mm.

[ECC83]

Czy nanoszenie przy pomocy pulweryzacji to rodzaj rozdrabniania nanoszonego surowca? W jaki sposób się to wykonuje?

[Alek]

W tym przypadku polegało to na tym, że płytka nagrzewana od dołu była natryskiwana drobną zawiesiną wodną węglanu srebra z "psikacza" do perfum. Niestety, ten sposób nie dał dobrych wyników i lepsze okazało się napylanie próżniowe przez gęstą siatkę.

[Alek]

Napyliłem na próbę nowe komórki mozaiki. Zastosowałem kupioną siatkę o oczkach 0,033 mm. Gołym okiem widać jedynie poszarzałą powierzchnię miki. Dopiero pod mikroskopem widać subtelną strukturę naniesionej warstwy. Jeśli dobrze policzyłem, to między kreskami z liczbami jest ok. 0,13 mm. Na takim dystansie mieszczą się 2 komórki mozaiki (komórka to kwadracik 0,033x0,033 mm). A zatem na 1,3 mm zmieści się 20 takich komórek. Na 1,3 cm będzie to już 200 komórek. I wreszcie, przy 4 cm byłoby to ponad 600 komórek. Gdyby w pionie płytka mogła mieć 3 cm, komórek byłoby przeszło 460.Obraz mógłby być teoretycznie rozłożony na ok. 276000 elementów.
Nawet, gdyby do lampy zmieściłaby się tylko płytka 3x3 cm, obraz zawierałby przeszło 200000 elementów. Nawet, gdyby wiązka elektronów pokrywała sobą kilka komórek, to sądzę, że powinno być możliwe uzyskanie dość wyraźnego obrazu.

[Alek]

Według literatury (Lesław Kędzierski- podstawy telewizji, synteza i analiza obrazu, 1963 r.) czułość mozaiki ikonoskopu wynosi
7-10 mikroamperów na lumen. Stosowano warstwy cezowo- tlenowo- srebrowe lub antymonowo- cezowe.
Pojemność elektrody akumulującej zależy od rodzaju i grubości użytego dielektryka (najczęściej miki) i ikonoskopach wynosi
od kilkudziesięciu do kilkuset pikofaradów na centymetr kwadratowy powierzchni płytki.

Warunkiem dobrego działania mozaiki jest zapewnienie dobrej izolacji między ziarnami mozaiki. Literatura wskazuje, że zazwyczaj mozaikę uzyskiwało się
przez termiczny rozkład naniesionego węglanu srebra. Próby własne z uzyskiwaniem mozaiki poprzez taki rozkład zakończyły się jednak fiaskiem- uzyskiwano przewodzące warstwy srebrne.
W związku z tym należało poszukać innej metody. Wypróbowano więc metodę naparowania srebra w próżni przez maskę. Próbnie jako maski stosowane były siatki metalowe o oczkach 0,033 mm...0,05 mm.
Stwierdzono, że maski muszą być wykonane bardzo starannie, tak aby siatki dokładnie przylegały do miki. Przed naparowywaniem srebra na mikę należy mikę starannie umyć )aceton, alkohol etylowy) i wygrzać w ciągu godziny
w piecu elektrycznym w 450 stopniach Celsjusza. Złe przyleganie maski do miki powoduje powstawanie "cieni" i pogorszenie izolacji między poszczególnymi ziarnami.

Zastosowana mika miała grubość około 0,07mm - 0,08 mm. Według dostępnych danych, mika ma stałą dielektryczną rzędu 5-7. Próbnie naparowano na płatek miki dwie elektrody srebrne ciągłe przez maskę w postaci ramki.
Uzyskano elektrody o wymiarach około 44x30 mm, co daje powierzchnię płytki 13,2 centymetra kwadratowego. Zmierzona pojemność tak wykonanego kondensatora wynosiła 1,17 nF. Daje to pojemność około 88 pF/cm2, a
więc zgodny z wymaganiami literaturowymi.

Stosujac przekształcony wzór na pojemność kondensatora płaskiego, łatwo sprawdzić, że zastosowana mika ma stałą dielektryczną około 7.

Następnie sporządzono płytkę sygnałową, z jednej strony naparowując srebro w próżni lepszej niż 10^-4 Tr przez maskę z drobnej siatki (oczka około 0,04x0,04 mm),
z drugiej zaś strony płytki ciagłą elektrodę srebrną przez maskę w kształcie ramki. Sporządzenie dobrej płytki poprzedziło przy tym wiele nieudanych prób. Po naparowaniu mozaiki przez maskę
jest ona każdorazowo kontrolowana pod mikroskopem. Wytępowanie fioletowych zacienień w miejscach granic ziaren mozaiki dysfalifikuje płytkę. Mozaika może byc naniesiona ponownie po wytrawieniu srebra kwasem azotowym,
umyciu płytki w destylowanej wodzie i ponownym wygrzaniu w piecu w 450 stopniach w czasie 1 godziny.
SPorządzona płytka surowa została zabezpieczona w opakowaniu do dalszych operacji.

Osobną kwestią jest sporządzenie warstwy fotoczułej na mozaice. Możliwe jest naparowanie cezu i jego odpowiednie utlenienie, ale prowadzenie tego procesu stanowi dużą zagadkę. Przede wszystkim proces
odbywać się musi w ikonoskopie z wtopioną już wyrzutnią elektronów. Powstaje przeto pytanie, czy najpierw formować katodę wyrzutni, a potem fotokatodę czy też może należy postąpić odwrotnie:
pierwej formować fotokatodę, a potem katodę wyrzutni. Wbrew pozorom, to pytanie nie jest bezzasadne, a kolejność czynności ma znaczenie. Oto bowiem, jeśli najpierw uformować fotokatodę, tj. wydzielić pod próżnią cez,
przepędzić go na mozaikę i częściowo utlenić poprzez dozowanie tlenu do wnętrza lampy, to podczas formowania katody wyrzutni w lampie powstanie dwutlenek węgla, któy w dalszym ciągu będzie wchodził w reakcję z cezem.
Będzie to więc zmieniać parametry fotokatody.
Jeśli postąpić odwrotnie, tj pierwej uformować katodę wyrzutni, a potem do lampy dozować cez i go utleniać, to nastąpi zatrucie katody wyrzutni tlenem. Czy potem będzie możliwe częściowe jej odtrucie
(prąd czerpany z katody ikonoskopu wynosi zwykle około 1 mikroampera podczas jego normalnej pracy), pozostaje zagadką.

Sprawę jeszcze utrudnia fakt, że warstwa metalicznego cezu na fotokatodzie pogarsza izolację ziaren. Sugeruje to, że cezu albo powinno być niewiele na tych ziarnach
albo większość cezu powinna zostać utleniona w czasie formowania fotokatody. Gdzie leży optimum ilości cezu, pozostaje na razie zagadką, podobnie jak optimum ilości tlenu dostarczanego do warstwy cezu w trakcie formowania.

Aby chociaż częściowo rozwiać powstające wątpliwości została wykonana fotokomórka próbna z fotokatodą w postaci miki, na który naparowano ciągłą warstwę srebra, a w procesie pompowania fotokomórki naniesiono na warstwę srebra na mice dodatkowo cez.
Cez ten próbowano utleniać tlenem z rozkładu nadtlenku baru umieszczonego w specjalnym generatorze. Uzykana czułość fotokomórki nie była niestety duża- z żarówki LED "ciepłej" o mocy 7,5W z odległości ok. 10 cm uzyskiwano fotoprąd około 2 mikroampery przy napięciu 30V na fotokomórce.
Wydaje się, że warstwa fotoczuła ma maksimum czułości przesunięte w stronę niebieskiej barwy światła. Kontrola utleniania warstwy nie była możliwa i należy przyjąć, że proces ten przebiegł nieoptymalnie.

Wnioski:
1) należy dokonać odpowiednich zmian w aparaturze próżniowej. Dotyczy to zwłaszcza możliwości dozowania tlenu i kontroli fotoprądu w trakcie utleniania.
2) wątpliwości budzi zastosowanie w ikonoskopie katody antymonowo- cezowej. Fotokatoda ta, wobec braku procesu utleniania wymagałaby bardzo cienkich warstw cezu, aby zachować
dużą rezystancję między ziarnami.
3) Należy zbudować fotokomórkę na bazie antymonu, aby sprawdzić, jaka jest czułość takiej fotokomórki antymonowo- cezowej.
4) Technologia fotokatod ciągłych będzie różnić się od technologii katod mozaikowych, a zbadanie poprawności prowadzenia procesów dla tych ostatnich jest możliwe jedynie w lampie gotowej, co bardzo utrudnia procedowanie.
5) Należy rozważyć możliwość wykonania kilkuprzewodowego wyprowadzenia nózki elektrody sygnałowej, tak aby wyprowadzone były także
przewody od mocowań elektrody mozaikowej. W ten sposób byłaby możliwa chociaż częściowa kontrola procesu pod kątem oporności powierzchniowej mozaiki.

[janusz rafalski]

Swego czasu, gdy w Polkolorze coś robiono, na złomowisku była sterta siatek-masek. Wziąłem i trochę się uchowało, ale ich parametry są mi nie znane. Ewent. Mogę coś przysłać do prób. Być może zaciekawią cię pozostałości po firmie, zięcia. Produkowali lampy oświetleniowe i mieli poważną aparaturę próżniową i przyrządy z tym związane.
J. Raf.

[Alek]

W Polkolorze byłem dwa razy: pierwszy chyba w 2007, gdy jeszcze była produkcja i w 2009, gdy produkcja była już wygaszona. Jeśli masz jakieś zdjęcia to chętnie obejrzę. CO się tyczy masek, może coś da się wykorzystać.

[Alek]

Wygląda na to, że uzyskałem czułość kilkanaście razy lepszą niż w poprzednim eksperymencie. Ale tym razem postąpiłem z grubsza zgodnie z przepisem na fotokomórkę srebrowo- tlenowo- cezową.