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Es ist bekannt, bei der Fernsehbildabtastung mit Kathodenstrahlröhren nach Art des Ikonoskops und seiner weiteren Entwicklungsstufen den Lichteffekt sämtlicher Bildpunkte über. die Bildabtastdauer (oder einen erheblichen Bruchteil derselben) zu speichern. Zu diesem Zweck hat die vom optischen
Urbild beleuchtete photoelektrische Fläche bzw. eine vom Elektronenabbild beaufschlagte Raster- fläche die Struktur eines Zellenmosaiks, bestehend aus einer grossen Anzahl sehr kleiner Kapazitäten.
Die auf diesen Elementarkapazitäten angehäuften Ladungen stellen ein Potentialabbild des Übertragungsgegenstandes dar, das nun durch den auf die Grösse eines Bildelementes konzentrierten Kathodenstrahl Punkt für Punkt nacheinander abgetastet wird. Der KathodenstrÅahl wirkt hiebei als Schalter, der die gespeicherten Elektrizitätsmengen über den Entladungsweg der Rohre auf das Steuergitter des
Bildverstärkers umschaltet.
Die Erfindung bezweckt die Weiterbildung dieses Prinzips zur Erzielung eines besseren Wirkungsgrades bzw. höherer Lichtempfindlichkeit und Ansprechschärfe solcher Abtasteinrichtungen. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass die elementaren Aufladungen der isolierten Kapazitäten nicht unmittelbar auf das Eingangsgitter des Bildverstärkers umgeladen werden, sondern zunächst in der Abtaströhre selber als Steuerspannungen an allen Bildpunkten gleichzeitig zur Wirkung gelangen, indem sie ein homogenes Elektronenbündel an verschiedenen Stellen seines Querschnittes verschieden beeinflussen. Dies'geschieht z. B. in der Weise, dass die gerasterte photoelektrische Fläche als fein- maschiges Gitter in den Weg eines Elektronenstromes gestellt wird, der durch alle Gitteröffnungen hindurchtreten kann.
In welchem Masse dies von Öffnung zu Öffnung geschieht, hängt von der örtlichen Bildhelligkeit und der von ihr hervorgebrachten Aufladung ab. Die durchgelassenen Teilströme treffen ein Raster von isolierten Einzelanoden, deren Zahl ebenso wie die Zahl der Gitteröffnungen gleich oder grösser ist als die Zahl der Bildelemente und die für sich wiederum als Speicherkapazitäten fungieren. Auf diesen findet der abtastende, punktförmig einfallende Kathodenstrahl entsprechend dem Verstärkungsfaktor der beschriebenen Anordnung vergrösserte Ladungsmenge vor, wodurch der Wirkungsgrad bzw. die Lichtempfindlichkeit wie auch das Verhältnis des Nutzpegels zum Störpegel gesteigert sind.
Man kann hiebei noch die Sekundäremission an den gleichzeitig von Elektronen beaufschlagten kapazitiven Einzelanoden ausnutzen, um bei einem Sekundäremissionsverhältnis grösser als zwei die aufladende Wirkung der gesteuerten elementaren Elektronenströme zu vervielfachen. Hiezu muss jedoch ein die Sekundärelektronen absaugendes Feld durch zusätzliche Hilfselektroden geschaffen werden.
Die Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein von der Kathode 1 ausgehender völlig homogener. Elektronenstrom tritt durch die Öffnungen des gerasterten photoelektrischen Gitters 2 hindurch, dessen Ausbildung später beschrieben wird. Jede einzelne Gitteröffnung hat höchstens die Grösse des Bildpunktes und nimmt zweckmässig nur einen kleinen Bruchteil desselben ein, um bei streuender Lichtempfindlichkeit Mittelwertbildung zu ermöglichen. Das zu sendende Bild wird als Ganzes, z. B. mittels Linse 8, auf 2 projiziert und löst dort durch photoelektrischen Effekt an den Rändern der einzelnen Öffnungen mit der Bildhelligkeit variierende isolierte positive Aufladungen aus.
Diese steuern den durch die Gitteröffnung hindurchtretenden Elektronenstrom fortlaufend in
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allen seinen Querschnittselementen, d. h. mit vom Bildpunkt zu Bildpunkt gemäss der Liehtverteilung im Urbild schwankender Stärke, analog der Wirkung des Steuergitters einer normalen Dreielektrodenverstärkerröhre. Die Anoden 3 bilden über den gesamten Strömungsquerschnitt kleine gleiche Einzelkapazitäten, die voneinander und gegen einen Kernleiter (Drahtgewebe) isoliert und in mindestens ebenso hoher oder höherer Zahl vorhanden sind, wie das Gitter 2 Öffnungen aufweist. Zur Abtastung der von diesen Anoden gespeicherten Aufladungen dient der von einer Kathode 5 in bekannter Art erzeugte, auf der Rückseite einfallende Kathodenstrahl 4, der durch Ablenkfelder in üblicher Weise nach beiden Bildkoordinaten bewegt wird.
Er schaltet die elementaren Ladungsmengen der Einzel-
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Ein Ausführungsbeispiel des photoelektrischen Gitters 2 nach Fig. 1 zeigt Fig. 2 als kleinen Ausschnitt mit stark vergrössertem Massstabe. Die lichtempfindliche Schicht 12 befindet sich isoliert auf einem Kern aus oxydiertem Metallgewebe 13 und wird nach bekannten Verfahren durch Versilbern des Oxydüberzuges, z. B. mittels Kathodenzerstäubung, Zerplatzenlassen der Silberhaut in isolierte Zellen, Oxydieren derselben, Aufdampfen von Cäsium, Rubidium, Kalium usw. und geeignete thermische Nachbehandlung erzeugt. In Fig. 3 ist das Ergebnis noch weiter vergrössert dargestellt ; man sieht, dass auf der isolierenden Oxydumhüllung von 13 jetzt einzelne getrennte Silberkügelehen sitzen.
Der Widerstand zwischen den Silberzellen und dem leitenden Kerngewebe 13 wird so bemessen, dass eine positive Aufladung ihrer individuellen Kapazität in der Zeit der Bildabtastung (Veo Sekunde) durch Ausgleich der entgegengesetzten Elektrizitäten zwischen-Silber und metallischen Gewebekern über die Oxydzwischenschicht verschwindet. Um einen völlig konstanten Ruhewert des massgebenden Potentials der steuernden Gitteröffnungen herzustellen, kann man ferner die Sekundäremission zu Hilfe nehmen, z. B. indem man bei der Anordnung nach Fig. 1 periodisch vorübergehend durch passende Potentialänderungen an 2 und 3 einen starken Elektronenstrom auf den photoelektrischen Überzug von 2 zieht und an diesem Sekundärelektronen auslöst.
Das Gleichgewichtspotential (einfallender Primärstrom gleich abgehendem Sekundärstrom) der aktivierten Schicht nimmt dann momentan einen Wert an, der nur durch die Materialkonstante und die definierte Grösse der Absaugspannung bestimmt ist.
Da bei einer Fernsehabtaströhre der vorstehend beschriebenen Art ein Verstärkungsvorgang ausgenutzt wird, können die heutigen Mittel der Verstärkerröhrentechnik z. B. die Hinzufügung weiterer Gitter, besondere Mittel zur Formgebung der elektrischen Felder, die Anwendung von Sekundäremission, die Herstellung von virtuellen Kathoden dabei eingeführt werden. Die Schaltung nach Fig. l entspricht etwa der einer Raumladegitterröhre, in welcher durch passende Wahl der Potentiale der Kathode 1, der Beschleunigungselektrode 9 und des photoelektrischen Gitters 2 eine unmittelbar vor 2 liegende, als"virtuelle Kathode"wirkende Elektronenstauung hervorgerufen wird.
Die erfindungsgemässe Anordnung lässt sich auch so ausführen, dass das photoelektrische Gitter 2 als Gitter eines Plations"arbeitet. Die Elektronenquelle 1 befindet sich dann zwischen einem 2 vertretenden photoelektrischen Raster, auf welchen das auffallende optische Bild eine entsprechende Verteilung der Steuerspannung erzeugt und dem Anodenmosaik 3, das auf seiner Rückseite vom Kathodenstrahl 4 abgetastet wird. In diesem Falle ist für 2 ein Aufbau ähnlich wie bei 3 vorteilhaft ; d. h. das auf der Einfallseite der Lichtstrahlen photoelektrisch emittierende, auf der Rückseite als Steuerpol wirksame leitende Material füllt, von der einen zur andern Seite durchgehend, die Öffnungen eines fachwerkartigen metallischen Kerngewebes aus, das zuvor mit einer isolierenden Schicht vollständig überzogen ist.
Ferner ist es möglich, die Anordnung nach Fig. 1 in der Weise zu benutzen, dass die isolierte Aussenschicht des Gitters 2 (die aktivierten Silberteilchen 12 in Fig. 3) nicht selber unter Einfall der Bildstrahlen Photoelektronen abzugeben braucht, sondern solche aufnimmt, die von einer getrennten Photokathode herkommen und unter Benutzung von Elektronenlinsen nach Art des Elektronenmikroskops ihrerseits auf 2 "abgebildet" werden. In diesem Falle kann 2 einfacher hergestellt werden, z. B. aus einem feinen Aluminiumdrahtgewebe bestehen, dessen Oberfläche oxydiert ist. Das Aluminiumoxyd ist befähigt, auftreffende Elektronen als isolierte Raumladungen über längere Zeit zu speichern.
Diese Raumladungen steuern durch die von ihnen hervorgerufenen variierenden Potentiale einen durch die Öffnungen des Gitters hindurchtretenden Elektronenstrom, der danach an den Einzelanoden des Anodenmosaiks 3 landet.
Der so gesteuerte Elektronenstrom kann von einer besonderen Quelle aus als homogenes Bündel von Ladungsträgern emittiert werden, die den ganzen Bildquerschnitt zu gleicher Zeit und gleichmässig erfüllen. Man kann aber auch so arbeiten, dass in Fig. 1 die Elektrode 1 infolge photoelektrischer Aktivierung bei Belichtung zur Elektronenquelle wird. Dabei verfährt man dann zweckmässig so, dass während eines Bruchteiles der Bildabtastperiode das optische Bild des Übertragungsgegenstandes auf 1 fällt und die ausgesandten Photoelektronen durch die Elektrode 9 abgesaugt und bei passender Wahl der Elektrodenpotentiale als Elektronenbild scharf auf das Netz 2 fokussiert werden (Elektronenmikroskop).
Besteht dieses Netz, wie angegeben, aus oxydiertem Aluminium oder einem äquivalenten Stoff so nimmt es aus dem Elektronenbild isolierte Raumladungen auf, deren Grösse von der Helligkeits-
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verteilung abhängt. Dadurch erhalten die einzelnen Öffnungen von 2 entsprechende Steuerspannungen (Vorbereitungsintervall). Während des Restes der Bildabtastdauer wird die Kathode 1 von einer Hilfslichtquelle aus sehr hell belichtet und gibt dabei einen bestimmten, kräftigen Elektronenstrom ab, der den ganzen Bildquerschnitt homogen erfüllt. Dieser Strom wird aber nicht mehr auf 2 fokussiert, sondern infolge passender Veränderung der Elektrodenpotentiale auf das Anodenmosaik 3.
Dank der verschiedenen Steuerwirkung, die die variabel aufgeladenen Einzelöffnungen von 2 auf den hindurchtretenden Elektronenstrom ausüben, fliesst dann in der Zeiteinheit den elementaren Anoden von 3 eine mit der Bildhelligkeit schwankende Elektrizitätsmenge zu. Das demzufolge über die verfügbare Dauer auf 3 gespeicherte Ladungsbild wird gemäss der gegebenen Beschreibung vom Kathodenstrahl ausgewertet.