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Einrichtung zum Empfang von Fernsehbildern.
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der Platte 13 und der Anode 12 eine Gleichspannungsquelle U. Am Steuerzylinder 11 möge zunächst eine bestimmte konstante Spannung liegen, welche den von der Kathode 10 ausgehenden und, wie angenommen werden möge, vollständig die Anode 12 passierenden Strahlstrom bestimmt. Der Strom, welchen man in der Leitung zwischen der Platte 13 und der Spannungsquelle U messen kann, ändert sich bei dieser Anordnung in Abhängigkeit von der Grösse der Spannung U so wie in Fig. 2 dargestellt.
In Fig. 2 entspricht die positive Abszissenachse der in Fig. 1 eingezeichneten Polarität der Spannungsquelle U. Die'Ordinatenachse gibt den in dem Messinstrument M messbaren Strom an. Wenn die Spannung U das umgekehrte Vorzeichen hat wie in Fig. 1 eingetragen, fliesst lediglich in dem mit A bezeichneten Stromkreis ein Strom und das Messinstrument M zeigt denselben Asschlag ip2, wie ein Messinstrument mI in der Zuleitung zur Kathode 10. Hat die Spannung U einen nicht zu kleinen Betrag (etwa grösser als 20 Volt) und das in Fig. 1 eingetragene Vorzeichen, so fliesst ausser dem Strom im Stromkreis A noch ein Elektronenstrom im Stromkreis B, da die Sekundärelektronen, welche auf der Platte.
M erzeugt werden, der als Sekundäremissionsanode wirkenden Anode 12 zufliessen.
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gemessen werden, während im Instrument M nur die Differenz iDl (=iSlsi-Pl) messbar ist. Lässt man die Spannung U zunächst ohne Veränderung des Vorzeichens abnehmen, so vermindert sich der Sekundäremissionsstrom tsi und erreicht schliesslich beim Werte U = a dieselbe Grösse wie der Primärstrom ii. In diesem Falle zeigt das Instrument M den Wert Null an. Für die ganze Kurve 1 ist dabei ein konstanter'Primärstrom iDl und ein konstanter Sekundäremmissionsfaktor (Verhältnis der Sekundärelektronenzahl, die von einem Primärelektron erzeugt wird), der grösser als 1 ist, massgebend.
Bei einem andern, u. zw. grösseren Primärstrom gilt die Kurve 2 mit den Werten i, t2, iD2.
Diese Kurve 2 geht bei einer grösseren Spannung U, nämlich bei U = b, durch die Abszissenachse hindurch. Der Sekundäremissionsfaktor ist für die Kurve 2 derselbe wie für die Kurve 1.
Zum Verständnis des Folgenden soll zunächst festgehalten werden, dass die Spannung C, bei welcher die Kurven 2 und 2 durch die Abszissenachse hindurchgehen, um so grösser ist, je grösser der Primärstrom ip ist. Diese Spannungswerte werden üblicherweise als Sekundäremissionsgleichgewichts- potentiale bezeichnet, da die Anzahl der die'Platte 13 verlassenden Sekundärelektronen bei diesen Potentialen ebenso gross ist wie die Anzahl der auf die Platte auftreffenden Primärelektronen. Das Potential der'Platte 13 ist also gegenüber der Sekundäremissionsanode 12 um so negativer, je grösser der Primärstrom ist.
Bei der in Fig. 3 a dargestellten Ausführungsform enthält ein Glasgefäss 15 zunächst einen Kathodenstrahlschalter, bestehend aus der Kathode 16, einem Steuerzylinder 17, einer ersten Anode 18, einer zweiten Anode 19 sowie aus den Schalterkontakten 20-22. Ausserdem sind in dem Glasgefäss 15 Kathodenstrahlsysteme mit Leuchtschirm untergebracht, welche aus Kathoden 23, 24 und einer gemeinsamen Anode 25 von gitterförmiger Gestalt bestehen, welche in die Leuchtsubstanz 26 eingelagert ist. Die Kontakte 20-22 des Kathodenstrahlschalters bilden gleichzeitig die Steuergitter für die einzelnen Kathodenstrahlsysteme. Die Kathoden 23, 24 sind untereinander verbunden, u. zw.
(wie in der Fig. 3 a dargestellt) in Reihe oder parallel zueinander geschaltet und werden von einem Heizstrom durchflossen. Die Anzahl der Kathoden und Steuergitter in der Röhre 15 möge der Anzahl der Bildelemente entsprechen. Von der Leuchtschirmseite aus gesehen liegen die Kathoden und Steuergitter dann etwa so wie in Fig. 3 b veranschaulicht. Zwischen der ersten Anode 18 und der Kathode 16 liegt eine Anodenspannungsquelle 27 und zwischen der zweiten Anode 19 und der ersten Anode 18 eine weitere Anodenspannungsquelle 28. Zwischen den Kathoden 23, 24 und der gemeinsamen Anode 25 aller Kathodenstrahlsysteme ist ferner eine gemeinsame Anodenspannungsquelle 29 eingeschaltet.
Über die Grösse und Polarität der Spannungsquelle 30 zwischen der zweiten Anode 19 und den Kathoden 23, 24 wird weiter unten noch gesprochen werden.
Die Anordnung nach Fig. 3 a arbeitet in der Weise, dass die Spannung zwischen Steuerzylinder 17 und Kathode 16 des Kathodenstrahlschalters um so kleiner gemacht wird, je grösser die Helligkeit des gerade übertragenen Bildpunktes ist. Wenn man in der üblichen Weise dunkle Bildpunkte durch geringe und helle Bildpunkte durch grosse Trägerwellenamplitude überträgt, muss also vor der Zuführung der Bildsignale zum Steuerzylinder 17 für eine entsprechende Phasenumkehr gesorgt werden.
Der Kathodenstrahl ändert sich also im Laufe einer Ablenkung über die einer Bildzeile entsprechenden Schalterkontakte bzw. Steuergitter 20-22 in seiner Stärke umgekehrt proportional der Helligkeitverteilung über diese Bildzeile. Wie an Hand der Fig. 2 erläutert, nehmen also die einzelnen Kontaktelemente bzw. Steuergitter dabei Potentiale an (nämlich die Gleichgewichtspotentiale), die um so mehr negativ gegenüber der als Sekundäremissionsanode wirkenden zweiten Anode 19 sind, je grösser die Stromstärke im Schalterstrahl ist. Wenn also z. B., solange der Schalterstrahl auf dem Kontaktelement 20 ruht, ein dunkler Bildpunkt fernübertragen wird, ist die Stromstärke im Schalterstrahl gross und der Kontakt 20 stellt sich somit auf ein verhältnismässig stark negatives Potential (etwa das Potential b in Fig. 2) gegenüber der Sekundäremissionsanode 19 ein.
Gegenüber der Kathode 23, die sich auf einem durch die Spannungsquelle 30 gegebenen kleinen negativen Potential (etwa vom Werte ein Fig. 2) gegenüber der Sekundäremissionsanode 19 befindet, hat also das Steuergitter ein verhältnismässig starkes negatives Potential, so dass von der Kathode 23 kein oder nur ein sehr geringer
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Strom auf die entsprechende Stelle des Leuchtschirms 26 gelangt. Die Leuchtmasse wird also an dieser Stelle garnicht oder nur wenig angeregt, und es wird infolgedessen der dunkle Bildpunkt richtig wiedergegeben.
Wenn während der Zeit, in der der Schalterstrahl auf dem Kontaktelement 21 ruht, ein heller Bildpunkt übertragen werden soll, ist die Stromstärke im Sehalterstrahl nach dem oben Gesagten verhältnismässig gering und der Schalter kontakt 21 stellt sich somit auf ein nur geringes negatives Potential (etwa den Wert a in Fig. 2) gegenüber der Sekundäremissionsanode 19 ein. Das
Steuergitter 21 liegt somit nur auf einem geringen negativen Potential gegenüber der zugehörigen
Kathode 24, und es wird daher von dieser Kathode ein verhältnismässig starker Strom auf die zugehörige Leuchtschirmfläche auftreffen entsprechend der grossen Helligkeit des zugehörigen Bildpunktes.
Somit wird auf dem Leuchtschirm 26 das Fernsehbild Punkt für Punkt mit der den fernübertragenen Trägeramplituden entsprechenden Helligkeit wiedergegeben. Ob man die Spannungsquelle 30 mit der in Fig. 3 a eingezeichneten Polarität (entsprechend dem Werte ein Fig. 2) ausführt oder mit einer andern Grösse und gegebenenfalls der umgekehrten Polarität, hängt von der Konstruktion der einzelnen Kathodenstrahlsysteme und insbesondere dem Durchgriff der Anoden 25 ab.
Eine Anordnung nach der Fig. 3 a kann auch mit einer nur einer einzigen Bildzeile entsprechenden Anzahl von Kathodenstrahlsystemen ausgeführt werden. Die direkte Betrachtung bzw. die Projektion des Leuchtschirms geschieht dann über bewegte Spiegel od. dgl.
Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 3 a im wesentlichen dadurch, dass die einzelnen Kathoden mittels einer elektronenoptisch abbildenden Einrichtung, beispielsweise einer Sammelspule 31, auf den Leuchtschirm 26 abgebildet werden. Hinsichtlich der Einstellung der Steuergitterpotentiale durch den in seiner Intensität gesteuerten und koordinatenmässig abgelenkten Schalterstrahl arbeitet die Einrichtung nach Fig. 5 ebenso wie diejenige nach Fig. 3 a. Die flächenmässige Anordnung der einzelnen Kathoden und Steuergitter ist in Fig. 4 vergrössert dargestellt. Die Kathoden 23,24 können durch in Form eines Kreuzgitters angeordnete Glühdrähte gebildet werden, wobei durch die Gitteröffnungen die Kontaktelemente bzw. Steuergitter 20-22 hindurchragen.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform werden ebenso wie bei Fig. 5 durch eine elektronenoptische Einrichtung die von den einzelnen Kathoden, die ebenfalls in Netzform angeordnet sind, ausgehenden Elektronenströme auf den Leuchtschirm geleitet. Gegenüber der Einrichtung nach Fig. 5 ist nur insofern ein Unterschied vorhanden, als der Sehalterstrahl von derselben Seite aus auf die Steuergitter auftrifft, nach der die schliesslich auf den Leuchtschirm auftreffenden Elektronen die Kathode verlassen.
Bei den Anordnungen nach Fig. 7-9, bei denen ebenfalls eine elektronenoptische Abbildung auf dem Leuchtschirm stattfindet, sind die einzelnen Glühkathoden bzw. Teile einer gemeinsamen Glühkathode durch sogenannte virtuelle Kathoden ersetzt. Dies sei zunächst an Hand der Fig. 7 erläutert. In dieser ist die unterhalb der strichpunktierten Linie. 4-D liegende Einrichtung dieselbe, wie in Fig. 6. Ein Gitter 32 aus Metall ist mit einem Isolierüberzug, beispielsweise aus Emaille, versehen. auf dessen Unterseite eine grosse Anzahl von einzelnen sekundäremissionsfähigen Metallpartikelchen, beispielsweise aus Caesium, angebracht sind. Oberhalb der Linie A-B befindet sich eine Einrichtung zur Erzeugung eines diffusen Kathodenstrahlbüschels, welches die ganze Fläche des Gitters 32 trifft.
Diese Einrichtung besteht aus einer Kathode 33, einer ersten Anode 34 und einer zweiten Anode 35, die beide von zylindrischer Gestalt sind. Die Spannung zwischen der* Anode gegenüber der Kathode 33 wird von der Gleichspannungsquelle 36 geliefert und ist höher als die Spannung der Anode 34, welche von der Gleichspannungsquelle 37 herrührt. Das Gitter 32 ist mit der Kathode 33 verbunden. Die durch die Anode 35 mit hoher Geschwindigkeit hindurchtretenden Elektronen werden kurz vor der Netzelektrode 32 wieder abgebremst und bilden dort eine Raumladungswolke, welche unmittelbar als Kathode wirkt.
Die Anode 25 besitzt einen Durchgriff durch die Maschen des Gitters 32 und vermag somit aus dieser Raumladungswolke Elektronen herauszuziehen, wobei das durch den Schalterstrahl eingestellte Potential der als Steuergitter wirkenden Metallpartikelchen 20-22 die Elektronenmenge, welche durch jede einzelne Gitteröffnung hindurchtritt, bestimmt.
Die Anordnung nach Fig. '7 kann auch derart ausgeführt werden, dass man oberhalb des Gitters 32 noch eine weitere Gitterelektrode vorsieht, welche auf dem gleichen Potential liegt wie die Anode 35, wobei dann das Bremsfeld zur Erzeugung der Raumladungswolke zwischen der Netzelektrode 32 und dem oberhalb davon liegenden Gitter wirkt.
Des weiteren kann man bei der Einrichtung nach Fig. 7 auch das Schalterstrahlrohr und das Rohr zur Erzeugung des diffusen Kathodenstrahlbüschels miteinander vertauschen, u. zw. sowohl dann, wenn nur eine Gitterelektrode 32 vorgesehen ist, als auch dann, wenn eine zweite zu ihr parallel liegende Gitterelektrode vorhanden ist. Die Anordnung für den letzteren Fall zeigt die Fig. 8, in der die zweite Gitterelektrode mit 38 bezeichnet ist. Die Abbremsung des von der Kathode 32 stammenden diffusen Kathodenstrahlbüschels geschieht zwischen den Gitterelektroden 32 und 38. Die Steuergitterelemente 20-22 liegen in den Maschen der Gitterelektrode 32.
In der Fig. 9 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Einrichtung zur Erzeugung des diffusen Kathodenstrahlbüschels, das Schalterstrahlrohr und die Einrichtung zur elektronen-
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optischen Abbildung auf den Leuchtschirm alle auf derselben Seite der flächenmässig angeordneten Steuergitterelemente liegen. Eine Metallplatte 39 ist mit einem-Isolierüberzug versehen und mit Metallpartikelchen 20-22, welche als Steuergitterelemente wirken, bedeckt.
Die Raumladungswolke durch Abbremsung des diffusen Kathodenstrahlbüschels entsteht unmittelbar vor den Steuergitterelementen und durch die Potentiale, welche die Steuergitterelemente infolge der wechselnden Stromstärke des wandernden Schalterstrahles annehmen, wird die auf jeden Punkt des Leuchtschinnes auftreffende Elektronenmenge beeinflusst.
Auch bei den Anordnungen nach Fig. 4-9 kann die Einrichtung derart getroffen werden, dass auf dem Leuchtschirm nur das Bild einer einzigen Zeile erscheint und die zweite Bildkoordinate auf lichtoptischem Wege hergestellt wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Einrichtung zum Empfang von Fernsehbildern, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Bildelement zum mindesten der einen Bildkoordinate ein Kathodenstrahlsystem mit Leuchtschirm zugeordnet ist und während der ganzen Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Übertragungen von Helligkeitswerten an das betreffende Kathodenstrahlsystem ein konstanter Strom auf den Leuchtschirm auftrifft.