Perkin Elmer Optoelectronics

Die Gründungsstory oder : Ein Leben für die deutsche Optoelektronik
Professor Dr. Ing. Dr.hc. W. Heimann - Ein Wissenschaftler mit Unternehmergeist

Nach Abschluß des Studiums der Elektrotechnik an der Technischen Hochschule Darmstadt Ende 1931 beginnt der junge Diplomingenieur Walter Heimann im Forschungsinstitut der AEG in Berlin- Reinickendorf mit Untersuchungen an Kathodenstrahlröhren.
Im Mai 1933 promoviert er mit einer Dissertation "Über die Frequenzabhängigkeit der Braunschen Röhre mit Gaskonzentration" an der Technischen Hochschule Berlin- Charlottenburg zum Doktoringenieur und tritt in die Forschungsanstalt der Deutschen Reichspost in Berlin ein.
Hier befaßt er sich insbesondere mit der Entwicklung von Röhren für Fernsehzwecke. Es gelingt ihm, das erste deutsche lkonoskop zu schaffen. Bereits auf der Olympiade 1936 in Berlin ermöglicht eine damit ausgerüstete Fernsehkamera der Deutschen Reichspost ausgezeichnete Live-Fernsehübertragungen.
Im Jahr 1942 habilitiert sich Dr.-Ing. W. Heimann an der Universität Heidelberg. Ende 1944 wird er hier zum Honorarprofessor ernannt.
Nach dem deutschen Zusammenbruch im Jahr 1945 steht der Wissenschaftler und Oberpostrat Prof. Dr.-Ing. habil.W. Heimann, Leiter des Hochvakuumlaboratoriums der Deutschen Reichspost, vor der Notwendigkeit, sich eine neue Existenz aufzubauen, denn bei der Post- verwaltung ist keine Möglichkeit zu weiterer wissenschaftlicher Betätigung gegeben. Er lehnt mehrere verlockende Angebote, in den USA wissenschaftlich tätig zu werden, ab und siedelt mit einigen ehemaligen Mitarbeitern nach Wiesbaden über, von dem Willen durchdrungen, sich hier in seiner Heimat selbst eine Forschungsstätte zu gründen.
Aus dem Wissenschaftler wird darüber ein Unternehmer, der auf der Grundlage eines großen technischen Wissens und Könnens mit unermüdlicher Schaffensfreude und sehr klarem Blick für wirtschaftliche Möglichkeiten ein ursprünglich kleines Laboratorium zu einem bedeutsamen Elektronikwerk emporführt.

Durchhalten das Gebot der Stunde
Bei Gründung der   H E I M A N N   G M B H   am 1. April 1946 ist Deutschland noch ein Land der Verbote und der Verdachte. Vieles darf noch nicht beim richtigen Namen genannt werden, auch das Wort Laboratorium wird besser nicht ausgesprochen. W. Heimann nennt deshalb seine Gründung "Physikalisch-Technische Werkstätten" und deutet damit gleichzeitig an, daß er etwas produzieren will, ein Wort, das in der damaligen Notzeit aufhorchen ließ. Die Stadtverwaltung Wiesbaden hilft ihm und stellt zwei unbenutzte Geschosse eines Kaufhauses zur Verfügung.
Der Wiederaufnahme einer Tätigkeit auf dem Gebiet der Fernseh- und Bildwandlerröhren stehen unüberwindliche Hindernisse entgegen. Man will aber leben, will durchhalten bis zu einer erhofften Änderung der Lage im Nachkriegsdeutschland.
Es bietet sich die Möglichkeit, von der Besatzungsmacht Bestände an unzerstörten Funkmeßgeräten, Sendeanlagen und Fernschreibern sowie an Bauelementen aus einem Gerätelager der ehemaligen deutschen Wehrmacht zu erwerben.
Daraus wird die erste Laboratoriumsausrüstung gewonnen und gleichzeitig Material für die erste produktive Tätigkeit: Man baut einfache Rundfunkempfänger und Batterielader, man macht Fernschreiber betriebsklar - man verkauft.
Reparaturen, insbesondere von Diathermie-Kurzwellenröhren, werden ausgeführt.
Unermüdlich ist W. Heimann um den Ausbau seines jungen Betriebes besorgt, in dem er jetzt zwölf Mitarbeiter beschäftigt. Schon bald muß nach neuen und größeren Räumlichkeiten gesucht werden.
Wieder hilft die Stadtverwaltung. Sie weist einen hervorragend geeigneten Platz in Wiesbaden-Kohlheck zu, und man beginnt zu bauen. Vier Wochen später:

Währungsreform !
Todesurteil für viele aus einer Notlage entstandene und mit Mühen und Hoffen weiterentwickelte Unternehmen; Rückkehrversuche der Betroffenen in ein abhängiges Arbeitsverhältnis.
Nicht so W. Heimann - obwohl er hoffen könnte, sich auf der Grundlage seines wissenschaftlichen Rufes und der erworbenen Beamtenrechte der entstandenen Sorgen bald entledigen zu können.
Aber unter den größten Schwierigkeiten beschafft er jetzt Geld der neuen Währung zum Zahlen der Löhne und der Baustoffe, und mit oft ungewöhnlichen Maßnahmen meistert er die Situation.
Im Jahr 1949 ist es geschafft: Der Neubau ist fertig und die Arbeiten können unter wesentlich besseren Bedingungen weitergeführt werden.

Erfogreiche Dispositionen
Bald nach der Währungsreform beginnt sich in Deutschland auch die industrielle Tätigkeit über das Erhaltungsmaß hinaus wieder zu regen. Oberall zeigt sich großer Nachholbedarf, neue Entwicklungen, vor dem Krieg mitunter schon begonnen, dann unterbrochen und anderswo mit Erfolg vorangetrieben, werden aufgenommen, neue technische Ideen drängen zur Verwirklichung.
Das Wiederaufleben der Kinoindustrie und die damit verbundenen technischen Not- wendigkeiten erkennend, nimmt W. Heimann die Entwicklung von Fotozellen auf und bringt sie als erstes Produkt serienmäßig heraus.
Großes Interesse des Auslandes an den deutschen Infrarot-Nachtsicht-Entwicklungen der Kriegszeit, an denen er maßgeblich beteiligt war, und die Beschränkungen, die einer eigenen Produktion von Bildwandlergeräten von seiten der Sieger immer noch auferlegt sind, veranlassen ihn, Kontakt mit einer Schweizer Firma aufzunehmen. Mit seiner Unterstützung wird hier die Entwicklung auf diesem Gebiet schnell vorangetrieben.

Nach der erfolgreichen Fertigung einer Schaltglimmlampe mit niedriger Zündspannung zum Fernschalten beispielsweise von Straßenbeleuchtungen, die dem jungen Unternehmen bereits bedeutende Umsätze bringt, entschließt man sich in Wiesbaden zur Entwicklung einer Elektronenblitzröhre auf der Grundlage einer im Jahr 1948 in den USA bekanntgewordenen Gasentladungsröhre dieser Art. Schon nach sehr kurzer Zeit ist die Röhre fertig, und bald sind auch Interessenten für den Bau kompletter Elektronenblitzgeräte gefunden.

Mit dem Aufschwung der Fotografie in den fünfziger Jahren wird auch die Nachfrage nach Blitzgeräten und damit der Bedarf an Elektronenblitzröhren immer größer. Die erforderliche Steigerung des Ausstoßes erfordert schließlich eine weitgehende Mechanisierung und Auto- matisierung der Röhrenherstellung.

Die Elektronenblitzröhre - später auch für industrielle Anwendungen, z. B. als Stroboskopröhre, gebaut - wird für das Unternehmen zu einer tragenden Säule. Endlich gelingt es, die Besatzungsbehörden zu überzeugen, daß Infrarot-Bildwandier eine über den militärischen Einsatz weit hinausreichende Bedeutung haben.

Man sieht die Wichtigkeit von Bildwandlergeräten für medizinische Anwendungen -insbesondere für das Röntgen-Fernsehen sowie die Röntgen-Diagnostik - ein und gibt ihre Herstellung frei. Sofort werden Bildwandler in das Fertigungsprogramm aufgenommen.

Auch die Fotoindustrie wird aufmerksam: Sie braucht Infrarot-Bildwandler zur Fabrikationsüberwachung und zur Prüfung der Röntgenfilme in Dunkelräumen.

Noch mehr Produkte
Der Unternehmer W. Heimann, Denker nicht nur in wissenschaftlicher, sondern auch in wirtschaftlicher Hinsicht, greift nach weiteren als aussichtsreich erkannten Produktionsmöglichkeiten. Im Jahr 1955 nimmt er die Herstellung von Fotowiderständen auf. Schon sehr bald können diese Bauelemente in interessanten Stückzahlen für die Überwachung von Ölfeuerungsanlagen abgesetzt werden.

Ein weiteres großes Anwendungsgebiet werden die Belichtungsmesser für die Fotografie. Die Industrien aller Richtungen gehen mehr und mehr zur Automatisierung über. In den dazu benötigten Meß- und Regelungseinrichtungen sind vielfach Fotowiderstände eingesetzt. Immer neue Anwendungsgebiete werden dem Fotowiderstand erschlossen. Er erlangt für das Unternehmen eine maßgebliche wirtschaftliche Bedeutung.

Eine andere glückliche Disposition ist die Aufnahme von Infrarot-Meßgeräten in das Fertigungsprogramm. Sie ermöglichen eine berührungslose Temperaturmessung.

Als erstes wird ein Gerät zum Nachweis von heißgelaufenen Achsen bei Eisenbahnwagen entwickelt.Zum industriellen Einsatz kommen die Infrarot-Meßgeräte zum Beispiel in Eisenhütten und in der chemischen Industrie.

Eine Fernsehkameraröhre geht um die Welt das Resistron
Anfang der fünfziger Jahre erscheint in den USA eine Fernseh-Kameraröhre, die zur Lichtumwandlung statt der bisher verwendeten Fotoemissionsschicht (äußerer Fotoeffekt) eine fotoleitende Schicht (innerer Fotoeffekt) enthält. Die Deutsche Bundespost ist an dieser Röhre sehr interessiert, und W. Heimann beginnt sofort eine eigene Entwicklung. Als Fotoleiter dient zunächst rotes amorphes Selen. Dabei ergibt sich, daß dieser Halbleiter zwar brauchbar, aber sehr temperaturempfindlich ist. Man versucht es mit Antimontrisulfid und hat Erfolg:

W. Heimann schafft eine dem amerikanischen Vidikon mindestens gleichwertige Fernseh-Kameraröhre und bringt sie als "Resistron" heraus. Die Röhre erlangt für die industrielle, wissenschaftliche und medizinische Anwendung Weltgeltung.

Resistrons überwachen industrielle Fertigungsprozesse, dienen als Überwachungsanlagen und werden zunehmend in der Informationstechnik eingesetzt. Bei der Röntgendiagnose bewähren sie sich hervorragend zur Obertragung des Schirmbildes vom Röntgenbildverstärker auf einen Fernsehmonitor.

Die Entwicklung geht auch noch andere Wege. Es gelingt, die Umkristallisationstemperatur des Selens durch eine geeignete Dotierung wesentlich zu erhöhen und dadurch die Temperaturempfindlichkeit dieses Halbleiters zu verringern.

Die neuen Selenschichten können für den kurzwelligen Bereich und hier besonders für Röntgenstrahlen nutzbar gemacht werden. Man ist nun in der Lage, Kameraröhren zur Sichtbarmachung von Röntgenbildern auf dem Fernsehschirm ohne die Zwischenschaltung eines Fluoreszenzschirmes zu bauen. Die Empfindlichkeit ist zwar gegenüber Röntgenbildverstärker-Anordnungen geringer, die Röhre hat aber eine hohe Auflösung und kleine Abmessungen; außerdem ist sie sehr einfach zu bedienen.

Fernsehaufnahmen auch bei Nacht die SEC-Röhre
Im Jahr 1964 beginnt man mit der Entwicklung einer Kameraröhre, die auch bei schwächstem Licht noch Fernsehaufnahmen ermöglichen soll und gegenüber dem Vidikon eine wesentlich geringere Trägheit hat.

Beim Vidikon werden die für die Umwandlung der Lichtintensität der einzelnen Bildpunkte in äquivalente elektrische Signale maßgeblichen Elektronen durch Ausnutzen des inneren Fotoeffektes in einem Halbleiter erzeugt. Der innere Fotoeffekt ist mit einer aus physikalischen Gründen unvermeidlichen Trägheit

behaftet, die sich vor allem bei schnellen Bewegungen im Bild bemerkbar macht. Bei der SEC-Röhre dagegen löst man die Elektronen primär aus einer Fotokathode aus (äußerer Fotoeffekt) und beschleunigt sie dann in Richtung auf einen Auffänger. Dieses "Target" besteht aus einer Trägerfolie, auf die eine Leitschicht und eine poröse Speicherschicht aufgebracht sind. Die auf das Target aufprallenden Fotoelektronen lösen aus den Körnern der Speicherschicht Sekundärelektronen aus, und ähnlich wie beim Vidikon wird mit einem Abtaststrahl das Bildsignal erzeugt. Da sich die Sekundärelektronen durch das Vakuum zwischen den Körnern auf die Leitschicht zu bewegen, läuft dieser Vorgang fast trägheitslos ab.
Das gesetzte Ziel wird nach vier Jahren Entwicklungsarbeit mit der Erstellung einer SEC (Secondary Electron Conduction)-Röhre erreicht.
Außer dieser fast trägheitslosen, hochempfindlichen Kameraröhre entsteht in dieser Zeit eine Bildverstärkerröhre. Die Kombination aus beiden hat eine noch für Beleuchtungsstärken von 10-4 bis 10-5 Lux, entsprechend einer Nachtbeleuchtung bei Neumond und wolkenbedecktem Himmel, ausreichende Lichtempfindlichkeit. Die Möglichkeit zum "Nachtsehen" ist damit geschaffen. Die SEC-Röhre erlangt unter anderem in der Astronomie und in der Elektronenmikroskopie Bedeutung.

Eigener Betriebsmittelbau eine Voraussetzung für den Erfolg
Die vielseitigen Aufgaben von Forschung und Entwicklung erfordern schon frühzeitig einen eigenen Geräte- und Werkzeugbau. Um eine wirtschaftliche Fertigung der qualitativ hochwertigen Erzeugnisse gewährleisten zu können, wird der Betriebsmittelbau besonders gefördert.
Viele Werkzeuge können wegen der hohen Anforderungen nur im Eigenbau erstellt werden. Leistungsfähige, spezielle Automaten müssen nach eigenen Vorstellungen entwickelt werden.

Ein weitgespanntes Forschungsprogramm
Entwicklung und Fertigung sind tragende Säulen eines Industrieunternehmens. Fortschritte setzen aber auch wissenschaftliches Forschen, die Erarbeitung von wissenschaftlichen Grundlagenerkenntnissen voraus.

W. Heimann betreibt eine intensive Forschungstätigkeit auf dem Gebiet der Optoelektronik. Insbesondere werden wichtige Untersuchungen des äußeren und inneren lichtelektrischen Effekts vorgenommen. Die erzielten Forschungsergebnisse finden in zahlreichen Entwicklungen ihren Niederschlag.

Für das Farbfernsehen zum Beispiel wäre das Vidikon aus wirtschaftlichen und technischen Gründen die gegebene Kameraröhre. Um es dazu verwenden zu können, muß man die Trägheit verringern und die Empfindlichkeit erhöhen. Dies wird durch Verwenden einer photoleitenden Schicht mit PN-Übergängen erreicht. Auf diesem Weg von W. Heimann erzielte Ergebnisse führen dann zu einer Kameraröhre guter Eignung für das Farbfernsehen.

Die Weiterentwicklung der SEC-Röhre führt zur EIC-Röhre mit Multidiodentarget und findet ein weites Einsatzgebiet von der Biomedizin über Astronomie bis hin zu militärischen Anwendungen.

Ihrem guten Ruf hat die in der HEIMANN GMBH betriebene Forschung auch externe Forschungsaufträge zu verdanken.

Schon im Jahr 1957 wird ein Forschungsauftrag der amerikanischen Armee für eine infrarotempfindliche Photokathode übernommen. Es folgen deutsche Forschungsaufträge, zum Beispiel von der Max-Planck-Gesellschaft für einen Vielkanal-Elektronen-Vervielfacher zur Spektralmessung der UV-Strahlung in großen Höhen sowie vom Bundesministerium für Verteidigung und vom Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung weitere interessante Aufträge.

Ein erfülltes Forscherleben geht zu Ende
Anfang 1970 ist die HEIMANN GMBH auf rund 500 Mitarbeiter angewachsen. Ihre Aktivität auf dem Gebiet der Bildaufnahmeröhren hat schon sehr früh zu einer technischen Zusammenarbeit mit der Siemens Aktiengesellschaft geführt. Die zunehmende Bedeutung der Bildaufnahmetechnik für Industrie und Medizin läßt die Kontakte immer enger werden.

Prof Dr. Heimann findet einen Weg, sich aus dem aktiven Geschäftsleben zurückziehen und dabei sicherstellen zu können, daß sein Lebenswerk erhalten bleibt.

Man vereinbart schließlich einen Zusammenschluß mit einer Mehrheitsbeteiligung der Siemens Aktiengesellschaft mit Wirkung vom 1. Januar 1970. Fortan dienen die Entwicklungspotentiale beider Unternehmen gemeinsam dem technischen Fortschritt vor allem auf dem Gebiet der Fernsehaufnahmetechnik.

Bis zu seinem Tode forscht Prof. Dr. Heimann auch weiterhin in einem eigens für ihn eingerichteten Laboratorium und bereichert die Fachwelt noch durch etliche interessante Erkenntnisse.

Nach einem erfüllten Leben stirbt Prof.Dr.Ing.Dr.h.c.Walter Heimann am 10. September 1981.

Nachtrag
Die Zeit eilt - und der Zwang zum Fortschritt bleibt bestehen.
Viele der Produkte, von denen oben die Rede war, gibt es nicht mehr; so z.B die Nachtsichtröhre EIC oder die Infrarotröhren.
Das bessere ist - gerade in der Technik der Feind des Guten !
Aber was aus ihnen entstanden ist; das soll hier nicht unerwähnt bleiben.

Anfang der siebziger Jahre wird aus aus einer Idee heraus eine neue Anwendung für die Nachtsichtröhre geboren: Die Durchleuchtung von Gepäck für Sicherheits- und Zugangskontrollen mittels schwacher Röntgenstrahlung.

Durch den Einsatz dieser Röhre in Verbindung mit einem röntgenempfindlichen Leuchtschirm gelingt es, die Strahlendosisleistung von Durchleuchtungsgeräten so weit herabzusetzen, daß im Gepäck befindliche Filme oder andere röntenempfindliche Teile nicht mehr bei der Durchleuchtung in Mitleidenschaft gezogen werden.

Schnell entsteht hieraus ein neuer Geschäftszweig: Die Röntgenprüfgeräte.

Schon bald kennt jeder, der bereits einmal geflogen ist, den Namen Heimann von den Sicherheitskontrollen an den Flughäfen in aller Welt.

Durch ständige Verbesserungen und den Zwang, infolge des aufkeimenden internationalen Terrorismus technisch immer ganz vorne zu sein, kommt dann irgendwann das Unvermeidliche: Die Geräte werden weiter verbessert und die Röhre wird irgendwann von Halbleitern mit Scintillationskristallen ersetzt, der Geschäftszweig explodiert und im Zuge von Umstrukturierungen und Umfirmierungen entsteht eine neue Firma, die Fa. Smiths Heimann mit modernster Durchleuchtungstechnik - und hierin führender Stellung am Weltmarkt.

Die Infrarotröhre wird damals ebenfalls durch den Zwang zur Miniaturisierung bei der Schaffung von bequem handhabbaren berührungslosen Temperaturmeßgeräten von modernerer Technik überholt, mit der man dann sogar unter bestimmten Bedingungen die Oberflächentemperatur des Mondes messen kann.

Dieses Gebiet der Infrarotmeßtechnik wird heute gleichfalls von einer damals von Siemens-Heimann losgelösten Firma unter dem Namen Heitronics weiterbetrieben.

Bleibt noch die Fernsehaufnahmeröhre : Es gibt sie noch bei PerkinElmer Optoelectronics - und sie erfreut sich immer noch großer Beliebtheit auf dem Sektor der medizinischen Durchleuchtungsanlagen und bei speziellen Anwendungen unter hoher Strahlungsbelastung in Kernkraftwerken und Wiederaufarbeitungsanlagen, die von Halbleitern nicht ertragen werden kann, sowie als Ersatzbestückung bei hochwertigen Beobachtungskameras.

Aber auch hier kommt es zu bahnbrechenden Neuentwicklungen : Ein Großflächen-Bildsensor mit ausgefeilter Spezialelektronik mit Namen LAE ( Large Aerea Electronic) schickt sich gerade an, den medizinischen Durchleuchtungssektor zu erobern und die Röhre auf medizinischem Gebiet in absehbarer Zeit zu ersetzen.

So zieht sich die Röhre wie ein roter Faden durch viele Geschäftsbereiche von Perkin Elmer Optoelectronics und man darf davon ausgehen, daß sie noch lange nicht am Ende ist !


Quellennachweis: Firmenschriften zum 25-jährigen Firmenjubiläum 1971, Firmenprospekte von 1984, 1986 und 2001, Fotokopien aus "Werkstoffkunde der Hochvakuumtechnik" von Prof.Dr.W.Espe, sowie eigene Recherchen des Verfassers.

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