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Verfahren zur Erzeugung von Fluoreszenzschirmbildern.
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Ein Sehirmelement kann z. B. von dem "unteren zu dem oberen Potential gekippt werden durch genügend starke Beschiessung mit Elektronen solcher Geschwindigkeit, dass mehr Sekundärelektronen austreten als Primärelektronen auftreffen. Von oben nach unten kann gekippt werden durch plötzliche hohe Photoemission bei hinreichend starker Belichtung oder ebenfalls durch Beschiessung mit Elektronen so niedriger oder so hoher Geschwindigkeit, dass die Sekundäremission kleiner ist als der gesamte Primärstrom.
Die zu dieser zusätzlichen Beschiessung benutzten Elektronen können beispielsweise aus dem Zeichenstrahl einer Braunschen Fernsehröhre stammen. An jeder Stelle des Fluoreszenzschirmes wird dann das Verhältnis der Zahl der nicht gekippten zu der Zahl der gekippten Flächenelemente von der Beschaffenheit des über diese Stelle hinweggegangenen Zeichenstrahles abhängig. Die Helligkeitsverteilung auf dem Fluoreszenzschirm kann also durch die Steuerung des Kathodenstrahles der Braunschen Röhre gesteuert und so ein Bild auf dem Fluoreszenzschirm erzeugt werden.
Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in Fig. 1 dargestellt und seine Wirkungsweise wird an Hand der Fig. 2 erläutert.
Die Braunsche Röhre der Fig. 1 enthält in einer Hülle 1 einen Leuchtschirm 2 mit einer Schicht fluoreszierenden Materials 3. Vor dem Leuchtschirm befindet sich eine Gitterelektrode 4, die eine Ausführung nach aussen zur Klemme. 5 besitzt. Im Innern der Röhre ist ferner eine Kathode 6 angeordnet, die z. B. als kreisförmig gebogene Drahtwendel ausgebildet ist und durch eine Batterie 9 über die Leitungen 7 und 8 geheizt wird. Im Innern der Röhre befindet sich ferner eine Kathode 10, die von einer Batterie 11 geheizt wird und vor der sich eine Steuerelektrode 12 befindet. Ausserhalb der Röhre ist eine Konzentrierspule 13 vorgesehen sowie zwei Ablenksysteme 14 und 15, wie sie bei Oszillographen oder Fernsehröhren üblich sind.
Zum Betriebe der Einrichtung wird beispielsweise an das Gitter 4 eine Spannung von +500 Volt gelegt, bezogen auf das Potential der Kathode 6 als Nullpotential. Die Kathode 10 hat ein Potential von-1000 Volt gegen die Kathode 6. Um eine bleibende Aufzeichnung zu erhalten, wird beispielsweise mit dem durch die Spule 14 gebündelten Kathodenstrahl der Kathode 10 auf der Fluoreszenzschicht 3 eine örtliche Potentialverteilung erzeugt, so dass einige Stellen des Schirmes ein Potential haben, das über einem angenommenen Grenzwert von 250 Volt gegen Kathode 6 liegt und andere Stellen ein Potential haben, das darunter liegt, wobei dieses Grenzpotential dasjenige Potential ist, bei dem beim Auftreffen von Elektronen dieser Geschwindigkeit gerade genau so viel Sekundärelektronen ausgelöst werden, wie Primärelektronen auftreffen.
Wird nun die Elektronenquelle 6 eingeschaltet, so bestrahlt sie den gesamten Leuchtschirm diffus gleichmässig mit Elektronen. Die von der Kathode 6 stammenden Elektronen werden durch das Netz 4 auf eine Geschwindigkeit von 500 Volt beschleunigt, gelangen aber auf die Fluoreszenzschicht mit einer Geschwindigkeit, die von dem Potential des betreffenden Schirmelementes abhängt. Ein Flächenelement, das sich auf hohem Potential befindet, wird also von Elektronen sehr hoher Geschwindigkeit getroffen. Werden dabei mehr Sekundärelektronen ausgelöst, als Primärelektronen auftreffen, so wird das Potential des betreffenden Flächenelementes durch Elektronenverlust noch weiter erhöht, bis ein stabiles Gleichgewicht erreicht ist. Das Potential kann nicht über dasjenige des Gitters hinauswachsen und wird als Endwert diesen Wert annehmen.
Hat das Sehirmelement von Anfang an ein niedriges Potential, so treffen die Elektronen auf dieses Element nur langsam auf, es werden wenig Sekundärelektronen ausgelöst und das Schirmelement nimmt langsam das Potential Null an. Es bestehen dann nebeneinander auf dem Schirm Stellen mit Nullpotential, die dunkel bleiben, und Stellen mit dem Potential 500 Volt, die hell leuchten.
Aus Fig. 2 sind die beiden Endwerte und das Grenzpotential ersichtlich. Die Ordinate der
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tronen in Volt dargestellt. Für ein Leuchtmaterial, wie es in Braunschen Röhren üblich ist, z. B. Zinksulfid, ergibt sich eine Kurve a, die in dem gezeichneten Fall bei 250 Volt den Punkt 1, d. h. den Wert erreicht hat, bei dem ebensoviel Sekundärelektronen ausgelöst werden, wie Primärelektronen auftreffen. Die Schirmpunkte, die sich von vornherein unterhalb dieses Grenzwertes befinden, nehmen unter dem Einfluss der Beschiessung durch die Elektronenquelle 6 das Potential Null an, wie dies durch den Pfeil 16 angedeutet ist, und Punkte, die sich von vornherein oberhalb dieser Grenze befinden, nehmen das Potential 500 Volt an, wie dies der Pfeil 17 andeutet.
Punkte, die von vornherein ein Potential haben, das über dem Maximum der Kurve liegt, wandern einem Grenzwert zu, der jenseits des Maximums liegt.
Um das auf dem Schirm 2 stehende Bild zum Verschwinden zu bringen, wird beispielsweise lie ganze Fläche durch den konzentrierten Strahl so stark beschossen, dass sämtliche Stellen des Schirmes ein hohes Potential erhalten und der ganze Schirm hell leuchtet. Um den ganzen Schirm n der entgegengesetzten Richtung zu steuern, wird beispielsweise das Potential des Gitters 4 kurz- zeitig so stark erniedrigt, dass sämtliche Teile des Schirmes ein Potential annehmen, das unterhalb les Grenzwertes von 250 Volt liegt.
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Der Grenzwert von 250 Volt hängt von dem Material des Leuchtschirms ab und kann in ziemlich weiten Grenzen durch entsprechende Wahl des Materials geändert werden. Ebenso können die Potentiale am Gitter 4 und an der Kathode 10 in weiten Grenzen geändert werden, wie es die jeweilige Sekundär- emissionscharakteristik des Materials zulässt.
Wird der Schirm zur Erzeugung von bewegten Bildern, z. B. für kinematographische oder Fern- sehzwecke, verwendet, so muss innerhalb einer kurzen Zeit von beispielsweise 1/"Sekunde das Bild aufgezeichnet und wieder gelöscht werden. Zweckmässig wird nicht das ganze Bild gleichzeitig auf diese Weise gelöscht, sondern nur jeweils der Teil des Bildes, der bald darauf durch den zeichnenden
Kathodenstrahl wieder neu erzeugt wird, um so flimmerfreie und möglichst helle Bilder zu erhalten.
Zu diesem Zweck kann ein zweiter gebündelter Kathodenstrahl verwendet werden, der vor dem auf- zeichnenden Strahl voranläuft und sich etwa gleichsinnig mit ihm bewegt. Es kann auch zweckmässig sein, den Schirm in einzelne Abschnitte aufzuteilen bzw. das Gitter vor dem Schirm so zu unterteilen, dass parallel zu den Zeilen verlaufende Abschnitte entstehen.
Die Löschung erfolgt dann jeweils nur in einem Abschnitt des Bildes, kurz bevor der schreibende Kathodenstrahl auf die betreffende Stelle des Schirmes auftrifft.
Die wie beschrieben auf dem Bildschirm entstehende und gleichsam gespeicherte Potentialverteilung kann unter Umständen ausser zur Anregung des Fluoreszenzbildes auch noch zur Steuerung anderer Vorgänge benutzt werden. So ist es z. B. möglich, die von der Schirmfläche kommenden Elektronen elektronenoptisch auf eine andere Fläche abzubilden, eine Steuerwirkung auf Raumladungen usw. in der Nähe der Schirmfläche auszuüben usf. Dabei kann das Leuchten des Bildschirmes nebensächlich werden, so dass man denselben auch aus nichtleuchtendem Material oder gar aus voneinander isolierten mosaikartig angeordneten leitenden Flächenelementen herstellen kann, wodurch sich gegebenenfalls eine höhere Empfindlichkeit der Gesamtanordnung erreichen lässt.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Erzeugung von Fluoreszenzschirmbildern, insbesondere für Fernsehzwecke, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluoreszenzschirm einer Kathodenstrahlröhre mit einer Ladungsverteilung versehen und gleichmässig mit Elektronen bestrahlt wird, die entsprechend dem Potential jedes Schirmelementes entweder weniger Sekundärelektronen auslösen als Primärelektronen auftreffen, dadurch das Schirmelement auf das Potential der Elektronenquelle bringen und auf dunkel steuern oder mehr Sekundärelektronen auslösen als Primärelektronen auftreffen, dadurch das Potential des Schirmelementes erhöhen und es zum Aufleuchten bringen.