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liathodenstrahlröhre frir Fernsehzwceke.
Die bekannten Kathodenstrahlsenderöhren haben eine Anzahl von Nachteilen. Wegen der Undurchsichtigkeit des Schirmes muss dieser in der Röhre in einem Winkel zu dem einfallenden Kathodenstrahl angebracht werden ; dadurch ergeben sich Verzerrungen, die auf irgendeine Weise ausgeglichen werden müssen. Ein anderer Nachteil besteht darin, dass die in grosser Zahl von den einzelnen Mosaikelementen ausgesandten Sekundärelektronen auf benachbarte Elemente übergehen, wodurch sieh Ladungsunterschiede ausgleichen und die Modulationswirkung vermindert wird.
Die Erfindung setzt sich das Ziel, eine Kathodenstrahlsenderohre zu schaffen, welche die erwähnten Nachteile bekannter Konstruktionen vermeidet und eine wesentlich höhere photoelektrische Empfindlichkeit besitzt, wobei ausserdem das abzutastende Bild direkt auf das erweiterte Schirmende der Röhre projiziert werden kann.
Die Erfindung besteht darin, dass der Bildschirm der Röhre eine Schicht aus elektrisch leitendem Material und darauf eine weitere aus einer lichtempfindlichen Substanz besitzt, welche unter dem Einfluss des Lichtes ihren spezifischen Widerstand ändert, und dass innerhalb des Schirmendes der Röhre eine Hilfselektrode in solcher Lage zu dem Bildschirm vorgesehen ist, dass die von der Schirm- oberfläehe ausgehenden Sekundärelektronen beim Vorhandensein eines ausreichenden Potentialuntersehiedes zwischen der Hilfselektrode und dem Bildschirm zu der Hilfselektrode übergehen.
Als lichtempfindliche Substanz für den Schirm wird vorzugsweise ein Stoff verwendet, der bei Dunkelheit einen so hohen spezifischen Widerstand besitzt, dass er praktisch als Isolator wirkt, der aber bei Belichtung einen Leitwert von wesentlicher Grösse hat. Zur Erläuterung der Arbeitweise der Röhre innerhalb einer Bildsendeeinrichtung dient die Fig. 1.
Die Bedeutung der einzelnen Sehaltungsteile ist folgende :
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Hals 11 a und erweitertem konischen Teil 11 b ; Kathode 12, Steuergitter 1. 3, Strahlkonzentrierungselektrode 14, Sammelanode 15, lichtempfindlicher Schirm 16, Ablenkspulen 17, Spannungsteiler 18, Sperrwiderstände 19, 20 und 21, Belastungswiderstand 22 ; Sperrgenerator 23 für Rücklauf teil der Abtastperiode mit Kopplungskondensatoren 24 ;
Zeilenfrequenzgenerator 25, Bildfrequenzgenerator 26, Zeitgerät 27, Zeilen-und Bildfrequenz-Synchronisierungsgenerator 28, Modulationsverstärker 29, Modulator 30, Trägerfrequenzoszillator 31, Antennenkreis 32-3. 1
Die Struktur des Schirmes geht aus Fig. 2 hervor, die den Schirm im Schnitt mit stark vergrösserter Schichtdicke darstellt. Der Schirm 16 besitzt eine undurchsichtige metallische Schicht 16a-16 d, z. B. aus Nickel, die über die ganze innere Endfläche der Röhre 11 gelegt ist. In dieser Schicht ist ein rechteckiges Bildfenster 16b vorgesehen ; innerhalb dieses Fensters ist eine halbdurchsichtige leitende Schicht-Me angebracht, die wenigstens 20% der auftreffenden Lichtmenge durchzulassen vermag.
Auf dieser halbdurchsichtigen Schicht 16e befindet sieh eine Schicht 16d eines Stoffes, dessen elektrische Leitfähigkeit sich in Abhängigkeit von der Stärke des auffallenden Lichtes ändert. Die Änderung der elektrischen Leitfähigkeit, bezogen auf die zugehörige Änderung der aufgestrahlten Lichtmenge, soll Koeffizient der elektrischen Lichtempfindlichkeit genannt werden.
Es wird nun die Wirkungsweise derjenigen Teile der Fig. 1 und 2 beschrieben, die im unmittelbaren Zusammenhang mit der Erfindung stehen. Das zu zerlegende Bild wird von dem Projektor 9 auf die halbdurchsichtige Schicht 16b projiziert ; das hindurehgelassene Licht verändert die Leitfähigkeit der Schicht 16 entsprechend den Änderungen in der Helligkeit des Bildes. Der Teil 16d des Schirmes 16 wird von dem Kathodenstrahl entsprechend der Steuerung durch die Ablenkspulen 17 abgetastet, wobei die vom Strahl getroffenen Teile der Schicht 16d Widerstände im Stromkreise des Strahles bilden, die sich in Abhängigkeit von der Belichtung von Punkt zu Punkt verändern.
Die Widerstands- änderung zwischen aufeinanderfolgend getroffenen Schichtteilen ändert auch die Aufteilung des konstanten Strahlstromes zwischen der leitenden Schicht 16a, 16c und der Sammelanode 15, wobei die zur Sammelanode 15 gehende Stromkomponente auch die vom Schirm 16 ausgehende Sekundäremission enthält. Die Verteilung des Stromes geschieht so, dass eine Beliehtungszunahme eines Elementarteiles begleitet wird von einer Zunahme des Schirmpotentials im positiven Sinne und einer Abnahme des Potentiales der Anode 15.
Die in den Kreisen dieser beiden Elektroden fliessenden Ströme werden also moduliert entsprechend den Widerstandsänderungen der Schicht 16d ; beide Elektroden können daher als Ausgangselektrode benutzt werden, jedoch wird vorteilhafterweise der Schirm 16 als Ausgangselektrode benutzt, da seine Kapazität gegen Erde beträchtlich geringer ist als die der Sammelanode 15. An dem Belastungswiderstand 22 im Kreise des Schirmes 16 entstehen Modulationsspannungen, welche die örtlich erzeugte Trägerwelle modulieren.
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Die Lichtempfindlichkeitseigenschaften der Schicht M sind wesentlich verschieden von den Eigenschaften der bisher für Fernsehröhren verwendeten Substanzen. Die Unterschiede der Eigenschaften insbesondere gegenüber den bekannten Bildsenderöhren, werden durch die nachfolgende Gegenüberstellung hervorgehoben.
1. Das lichtempfindliche Material bei der Röhre nach der Erfindung hat bei Dunkelheit einen so hohen spezifischen Widerstand, dass es in die Klasse der Stoffe fällt, die gewöhnlich als Isolatoren bezeichnet werden, während die früher verwendeten Stoffe in hohem Masse leitend waren.
2. In dem entsprechend der Erfindung verwendeten Stoff findet-wie man annimmt-bei Belichtungsänderungen eine Verschiebung der Elektronen innerhalb der Atome aus ihren normalen Bahnen statt, wodurch wieder ein Spannungszustand entsteht, der sich durch den beim Auftreten einer elektrischen Spannung (z. B. durch einen Kathodenstrahl) fliessenden Verschiebungsstrom ausgleicht, welcher dann das Material in seinen normalen nichtleitenden Zustand zurückführt. Demgegenüber besitzt das Schirmmaterial der bekannten Aufnahmeröhren lediglich die Eigenschaft einer in der Oberfläche lokalisierten Elektronenemission unter Lichteinfluss, d. h. die Lichtquanten werden an der Oberfläche des Materials aufgenommen und freie Elektronen gehen dafür daraus hervor.
Beide photoelektrischen Wirkungen werden natürlich durch die Sekundäremission als Folge des Elektronenbombardements überlagert.
3. Die lichtempfindliche Schicht der bekannten Röhren, welche auf Grund einer Oberflächenwirkung funktionierte, war ausserordentlich dünn und hatte eine Dicke von 50 bis 100 Moleküldurchmessern, während die lichtempfindliche Schicht nach dieser Erfindung, die auf eine volumetrische Wirkung hinzielt, im Vergleich dazu sehr dick ist, u. zw. soll die Dicke in der Grössenordnung eines zehntausendstel Zolles liegen, so dass eine Schicht von vielen Millionen Molekülen übereinander vorhanden ist.
4. Das lichtempfindliche Material nach dieser Erfindung bildet einen homogenen Überzug von einer einzigen chemischen Verbindung, während das der früheren Art eine Mischung darstellte, z. B.
EMI2.1
Lösung in einem einfachen oder zusammengesetzten Metalloxyd ist.
5. Der lichtempfindliche Schirm früherer Art enthielt im wesentlichen eine grosse Anzahl von sehr kleinen Kondensatoren, die entsprechend der Helligkeit des zugehörigen Bildpunktes geladen und durch den Kathodenstrahl entladen wurden, während das lichtempfindliche Material bei dieser Erfindung einen veränderlichen Widerstand bildet, der wegen der geringen Schichtdicke für jede jeweils vom Strahl getroffene Stelle nicht wesentlich von den angrenzenden Materialteile der gleichen Schicht beeinflusst wird.
H. Wie bei den bekannten Röhren enthält die Wirkungsweise des lichtempfindlichen Schirmes einen gewissen integrierenden Prozess, indem für jedes Teilchen eine Belichtung von bestimmter Dauer erforderlich ist, um seinen Leitwert genügend zu verändern.
Bei der Auswahl der lichtempfindlichen Stoffe für die Aufnahmeröhre nach der Erfindung sind verschiedene Eigenschaften wichtig, an erster Stelle selbstverständlich der Koeffizient der elektrischen Lichtempfindlichkeit. Es ist bereits früher erkannt worden, dass viele Substanzen diese Eigenschaft besitzen, von denen vielleicht das Selen am bekanntesten ist. Ferner ist es wichtig, dass der Stoff einen sehr hohen spezifischen Widerstand hat, fast den eines Isolators, damit die Impedanz der lichtempfindlichen Schicht trotz ihrer geringen Stärke vergleichbar sei mit den Impedanzen der andern Schaltungelement ein dem Belastungskreis der Röhre. Das lichtempfindliche Material soll auch schwer schmelzbar und auf jeden Fall stabil bei den hohen Temperaturen sein, die bei der Ausheizung der Röhre während der Entgasung angewendet werden.
Man hat beobachtet, dass der Koeffizient der elektrischen Lichtempfindlichkeit als Mass für die Änderungen der Leitfähigkeit bei den einzelnen Stoffen in seiner Grösse gewisse Zusammenhänge zeigt mit dem optischen Brechungsindex für eine Wellenlänge, die von der Absorptionswellenlänge weit entfernt ist. Es wurde nun festgestellt, dass nur die Substanzen mit Brechungsindizes von der Grösse 2 oder darüber auch Koeffizienten der elektrischen Lichtempfindlichkeit von genügender Grösse haben, um in einer Bildsenderöhre nach der Erfindung von Nutzen zu sein. Im allgemeinen erwiesen sich die Verbindungen der Halogene und der Sauerstoff-Schwefeluntergruppe des periodischen Systems als besonders brauchbar für die Zwecke der Erfindung. Es folgt ein auszugsweises Verzeichnis geeigneter Stoffe.
EMI2.2
<tb>
<tb>
Stoff <SEP> Formel <SEP> Brechungsindex
<tb> Antimontrioxyd.................... <SEP> Sb <SEP> 03 <SEP> 2-1
<tb> Antimontrisulfid................... <SEP> Sb2 <SEP> 83 <SEP> 3'2
<tb> Cadmiumoxyd...................... <SEP> Cd <SEP> 0 <SEP> 2"5
<tb> Cadmiumsulfid..................... <SEP> Cd <SEP> S <SEP> 2'53
<tb> Chromoxyd <SEP> .................... <SEP> Cr2O3 <SEP> 2#5
<tb> Kupferjodid <SEP> .................... <SEP> Cu <SEP> J <SEP> 2#3
<tb> Kupferoxyd.......,............... <SEP> CU2 <SEP> 0 <SEP> 2'7
<tb>
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EMI3.1
<tb>
<tb> Stoff <SEP> Formel <SEP> Brechungsindex
<tb> Diamant, <SEP> C <SEP> 2-4
<tb> Bleioxyd <SEP> ....................... <SEP> Pb <SEP> O <SEP> 2#5
<tb> Bleichlorid <SEP> ....................... <SEP> PbCL <SEP> 2-2
<tb> Wolfranisaures <SEP> Blei <SEP> Pb <SEP> WO, <SEP> 2-27
<tb> Quecksilbersulfid...................
<SEP> Hg <SEP> S <SEP> 2-8
<tb> Manganoxyd......... <SEP> -............. <SEP> MnO <SEP> 2'2
<tb> Nickeloxyd........................ <SEP> Ni <SEP> 0 <SEP> 2-18
<tb> Thalliumchlorid.................... <SEP> Tl <SEP> Cl <SEP> 2'2
<tb> Thalliumjodid.............. <SEP> J <SEP> 2-8
<tb> Tita. <SEP> noxyd......................... <SEP> Ti <SEP> O2 <SEP> 2'5
<tb> Zinkoxyd <SEP> ZnO <SEP> 2-0
<tb> Zinksulfid......................... <SEP> ZnS <SEP> 2-4
<tb> Zirkonoxyd <SEP> Zr <SEP> O2 <SEP> 2'1
<tb> Zirkonsilikat <SEP> Zr <SEP> Si <SEP> 04 <SEP> 2-02
<tb>
In Fig.
3 ist ein Schirm 116 dargestellt, bei welchem die lichtempfindliche Schicht direkt auf eine undurchsichtige metallische Platte 116a aufgelegt ist, die in der Röhre in einer zum Kathodenstrahl winkligen Ebene angebracht ist, wobei das Bild durch ein Fenster in der Seite der Röhre in herkömmlicher Weise auf den Schirm projiziert wird.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Anordnung mit einer Kathodenstrahlröhre zur elektrischen Aufnahme eines Bildes, besonders zur Erzeugung der Sehfrequenzmodulation in Fernsehgeräten, bei welcher das zu übertragende Bild auf einen photoempfindlichen Schirm der Röhre projiziert wird, der vom Kathodenstrahl abgetastet wird, und die der Helligkeit der Bildelemente entsprechenden Stromänderungen in einem Ausgangskreis durch photoelektrische Änderungen des Widerstandes einer auf dem Schirm angebrachten Schicht erzeugt werden, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Schirmendes der Röhre (10) eine Hilfs- elektrode (15) in solcher Lage zu dem Bildschirm (16) vorgesehen ist, dass die vor der Schirmoberfläche angesammelten Elektronen beim Vorhandensein eines ausreichenden Potentialuntersehiedes zwischen der Hilfselektrode (15) und dem Bildschirm (16)
zu der Hilfselektrode (15) übergehen, so dass bei einer Vergrösserung des Widerstandes der Schicht (16d) ein kleinerer Anteil des Stromes über den Bildschirm (16) und ein entsprechend grösserer Anteil über die Hilfselektrode (15) abfliesst, so dass der Strom des Strahles sich in einem geringeren Masse ändert als die Teilströme der beiden Auffangelektroden (15 und 16) oder sogar im wesentlichen konstant bleibt, und dass die Ausgangsschwingungen vom Stromkreis der Hilfselektrode (15) oder vom Stromkreis des Bildschirmes (16), der die Widerstandsschicht (16d) trägt, abgenommen werden.