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Verfahren zur Aufzeichnung von elektrischen Signalen
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Aufzeichnung von elektrischen Signalen insbesondere von Bildsignalen wie z. B. von Fernsehsignalen.
Zur Aufzeichnung elektrischer Signale, wie beispielsweise vonFernsehsignalen, sind bereits verschiedene Verfahren bekannt. Das am häufigsten angewendete Verfahren ist die magnetische Aufzeichnung.
Aus der sehr grossen Bandbreite der aufzuzeichnendenFernsehsignale folgert eine sehr grosse Bandgeschwin- digkeit, oder aber zur Vermeidung solcher unzulässig hoherBandgeschwindigkeiten eine erhebliche Komplikation der Apparatur, wie beispielsweise umlaufende Aufzeichnungsköpfe. Es ist weiterhin bereits bekannt, Signale in Form elektrischer Ladungen auf einem thermoplastischen Streifen aufzuzeichnen, welcher nach dem Aufbringen der Signale inForm elektrischer Ladungen bis zur plastischen Erweichung erhitzt wird, so dass er sich unter der Einwirkung der elektrostatischen Kräfte dieser Ladungen vertormt. Nach darauffolgender Kühlung erhält man so eine Aufzeichnung der elektrischen Signale in Form von Dickenänderungen einer dünnen Schicht.
Die Erfindung betrifft eine weitere Ausbildung solcher Verfahren zur Aufzeichnung von elektrischen Signalen insbesondere von Bildsignalen und ist dadurch gekennzeichnet, dass eine dünne Schicht eines durch Elektronenbestrahlung im Polymerisationsgrad veränderbaren Stoffes durch einen vom aufzuzeichnenden Signal modulierten Elektronenstrahl überstrichen wird und dass die so hervorgerufenen örtlichen Unterschiede im Polymerisationsgrad in örtliche Unterschiede der Schichtdicke übergeführt werden.
Zur Herstellung der dünnen Schicht können wahlweise Stoffe verwendet werden, in denen bei Bestrahlung mit einem Elektronenstrahl entweder eine Polymerisation oder eine Depolymerisation auftritt. Die
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rung der örtlichen Unterschiede im Polymerisationsgrad in örtliche Unterschiede der Schichtdicke. Erzeugt der Elektronenstrahl eine Polymerisation der Schicht, so wird diese durch Aufschwellen der Schicht in örtliche Dickenschwankungen übergeführt. Als Mittel zum Aufschwellen der Schicht können beispielsweise verwendet werden, schwache Lösungsmittel, Weichmacher oder ähnliche Stoffe, mit welchen die Schicht 'inBerührung gebrachtwird. BeimAufschwellen ergeben die weniger bestrahltenStellen derSchicht grössere Schichtdicken.
Alternativ kann man auch die nicht bestrahlten, nicht polymerisierten Schichtstellen durch ein geeignetes Lösungsmittel herauslösen, wobei dann die weniger bestrahlten Stellen geringere Schichtdicken ergeben.
Bewirkt der Elektronenstrahl eine Depolymerisation des Schichtmaterials, so wird diese durch partielles Lösen der Schicht in örtliche Dickenschwankungen übergeführt. Dies kann wieder erfolgen durch Aufschwellen oder durch Behandlung mit einem Lösungsmittel, wobei sich dann für die verbleibenden Schichtdicken das umgekehrte Bild ergibt als wie im Fall der Polymerisation.
Registrierungen dieser Art sind nicht löschbar. Auf einem Streifen können also Aufzeichnungen nur ein einziges Mal erzeugt werden und verbleiben dann als dauernde Registrierungen.
Als Schichtmaterialien eignen sich hochpolymere Stoffe mit grossen unvernetzten Molekülen (Thermoplaste), wobei das Molekulargewicht möglichst gross sein soll, um eine möglichst grosse Empfindlichkeit für den Aufzeichnungsvorgang zu erhalten.
Als geeignete Schichtmaterialien bei welchen durch den Elektronenbeschuss eine örtliche Polymerisation auftritt, haben sich unter anderem als geeignet erwiesen, Kautschuk und andere polymerisierbare
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Gummiarten, wie beispielsweiseSilikongummi. Zur Registrierung durch Polymerisation und darauffolgendes Weglösen eignen sich beispielsweise Gelatine oder Polymetacrylate.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren ergibt sich im Vergleich zu dem Verfahren mit magnetischer Aufzeichnung eine erhebliche Verringerung der für gleiche Nachrichtenlänge benötigen Aufzeichnungsträgerfläche. Die Aufzeichnung von Fernsehbildsignalen erfolgt nicht in Form eines Signalzuges sondern als topologisch wiederhergestelltes Bild. Mit Rücksicht auf die mit einem Kathodenstrahl erreichbare feine Teilung des Zeilenrasters ergibt sich ein sehr geringer Raumbedarf für das einzelne Bild und damit eine erhebliche Einsparung an Registrierfläche gegenüber der magnetischen Registrierung. Beim erfindungsge- mässen Verfahren ist zur Aufzeichnung z. B. eines Fernsehbildes eine Registrierfläche notwendig, die etwa der Bildfläche von 16 mm Schmalfilm (= zirka 80 mm2) entspricht.
Zur Registrierung des gleichen Bildes auf Magnetband ist. z. B. bei Verwendung des unter dem Warenzeichen AMPEX bekanntgewordenen Verfahrens eine Registrierfläche von 630 mm erforderlich.
Gegenüber dem weiterhin erwähnten Verfahren, bei welchem die Registrierung durch das Einwirken statischer Ladungen auf eine bis zur Erweichung erhitzte Schicht erfolgt, entfällt bei dem vorliegenden Verfahren die Notwendigkeit zum Erhitzen und zum Abkühlen. Weiterhin sind bei einem solchen Verfahren Schichtdicke und Anodenspannungen miteinander verknüpft. Die deformierenden Ladungen sollen nicht in die Schicht eindringen, sondern möglichst nahe der Oberfläche der Schicht liegen, damit eine möglichst grosse Dickenänderung erreicht wird. Anderseits ist die Feinheit der Aufzeichnung umso grösser je höher die Anodenspannung, und damit umso konzentrierter der Anodenfleck, und je kleiner die Schichtdicke ist.
Durch diesen Zusammenhang wird also bei den Verfahren mit durch statisch-elektrische Ladungen erzeugte Schichtdickenänderung die Feinheit der Registrierung begrenzt und der Verkleinerung der zur Registrierung benötigten Fläche eine Grenze gesetzt. Ferner wird die Registrierung durch Erwärmung gelöscht. Durch diese Tatsache wird gegebenenfalls bei der Wiedergabe der Aufzeichnung durch optische Projektion die Helligkeit der projizierten Bilder mit Rücksicht auf die zulässige Erwärmung der Registrierungsschicht begrenzt. Im Gegensatz dazu sind die bei der Erfindung nach Überführung der Registrerung durch Aufschwellen oder durch Weglösen erhaltenen örtlichen Dickenänderungen gegen Erwärmung praktisch unempfindlich.
Gegenüber den bekannten Verfahren zur bildmässigen Aufzeichnung mittels photographischer lichtempfindlicher Schichten (Silberhalogenidschichten) ist kein umständliches chemi- sches Entwicklungsverfahren erforderlich, sondern lediglich eine"physikalische"Entwicklung d. h. Behand- lung in einem einzigen Bad.
Wie bereits erwähnt, erfolgt die Wiedergabe des aufgezeichneten Signals, insbesondere von Bildauf- zeichnungen, durch unmittelbare Projektion der registrierten Bilder, am besten unter Verwendung eines schlierenoptischensystems, welches dieDickenunterschiede derSchicht inHelligkeitsunterschiede auf den
Schirm überführt.
Bei der Aufzeichnung besteht ein optimales Verhältnis zwischen dem bombardierenden Strahlstrom und der Schichtdicke. Die Schichtdicke soll nicht grösser sein als die Eindringtiefe der Elektroden und ist im günstigsten Fall etwa gleich gross wie diese. Wird eineAnodenspannung (Beschleunigungsspannung) von
15 KV verwendet, so ergibt sich eine Eindringtiefe von etwa 3 IL. Bei Verwendung grösserer Schichtdicken besteht bei dem mit Polymerisation arbeitenden Verfahren die Gefahr, dass sich die Schicht bei der dar- auffolgenden Überführung in örtliche Dickenschwankungen ablöst.
Hält man die Schichtdickegleichder Eindringtiefe der Elektronen so ergibt sich als weiterer Vorteil, dass sich die durch das Aufstreuen der in die Registrierschicht eindringenden Elektronen bewirkte Punktvergrösserung in zulässigen Grenzen hält.
Wie bereits erwähnt, ist eines der hauptsächlichstenAnwendungsgeblete des erfindungsgemässen Regi- strierverfahrens das Aufzeichnen von Bildsignalen z. B. von Fernsehbildern. Die Erfindung ist aber keineswegs auf diese Aufzeichnung von Fernsehbildern eingeschränkt, vielmehr eignet sie sich auch zur Regi- strierung anderer Signale. Das Verfahren kann also beispielsweise auch verwendet werden, um unmittelbar von einem elektrischen Signal oder einer elektrischen Signalfolge ausgehend gerasterte Druckplatten herzustellen.
Dies Verfahren hat gegenüber der punktweisen Aufzeichnung auf lichtempfindliche Schichten den Vorteil der grösserenAufzeichnungsgeschwindigkeit, da die Empfindlichkeit des vorliegenden Verfahrens erheblich grösser ist als die Empfindlichkeit der für Lichtaufzeichnungsverfahren verwendeten Schichten. Bei der Herstellung von solchen Druckplatten kann wegen des im allgemeinen wesentlich grö- beren Rasters mit Elektronenanordnungen gearbeitet werden, bei welcher sich die zu bestrahlende Schicht unter normalem Druck befindet, während der im Vakuum erzeugte Elektronenstrahl durch ein Fenster des Vakuumgefässes austritt. Solche Fenster verursachen im allgemeinen ein gewisses Aufstreuen des Elektronenstrahls, was aber mit Rücksicht auf den beim Druck zulässigen gröberen Raster in Kauf genommen werden kann.
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Die Erfindung istweiterhin nicht auf die vorhergehend beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, bei der Bildaufzeichnung die Registrierschicht entweder vor oder nach der Erzeugung der Dickenunterschiede einzufärben. In diesem Fall erhält man eine Registrierung mittels veränderlicher Dichte, die mittels eines gewohnlicuenProjektionssystems anstelle desoben erwahntensculierenopüscuen Systems projiziert werden kann.
Diese Methode kann weiter ausgestaltet werden, indem man das Registriermaterial zweischichtig aufbaut, wobei sich eine farbstoffhaltige Schicht unterhalb der durch Elek-
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dete Farbstoff weist eine grössere Löslichkeit in dem zum Weglösen der bestrahlten (bzw. unbestrahlten)
Schichtteile verwendeten Lösungsmittel auf als die bestrahlte Schicht. Wird nach der Elektronenbestrah- lung das Material mit diesem Lösungsmittel behandelt, so gelangt das Lösungsmittel an den Stellen geringerer Schichtdicke bis zur darunterliegenden farbstoffhaltigen Schicht und löst den Farbstoff an diesen
Stellen weg, so dass eine durch den Farbstoff verstärkte Registrierung des Bildes erhalten wird.
Selbstverständlich kann die Erfindung auch zur Registrierung von andern als von Bildsignalen verwendet werden, d. h. von Signalen, deren Folge nicht mit dem topographischen Aufbau eines Bildes aus helleren und dunkleren Bildteilen entspricht.
Ohne dass damit die Erfindung auf die Verwendung der nachstehend erwähnten Stoffe beschränkt sein soll, haben sich beispielsweise wie bereits erwähnt, folgende Stoffe für die Registrierschicht bewährt : Kautschuk, Silikongummi, Gelatine und Polymetacrylate. Wird Kautschuk als Schichtmaterial verwendet, so eignet sich gewöhnliches Mineralöl zum Aufschwellen. Bei der Verwendung von Silikongummi können die schwächer polymerisierten Schichtteile mit einem Gemisch von Petroläther und Benzol gelöst werden. Bei der Verwendung von Gelatine kann entweder einWeglösen derweniger polymerisierten Schicht- teile mit Wasser oder ein Aufschwellen mit Glyzerin erfolgen. Bei der Verwendung von Polymetacryla - ten können die schwächer polymerisierten Schichtteile mit Petroläther weggelöst werden.
Weiterhin ist es nicht erforderlich, dass das Aufschwellen bzw. Weglösen unmittelbar nach der Registrierung durch Elektronenbestrahlung der Schicht erfolgt. Es ist auch möglich, den Streifen nach der Bestrahlung unbehandelt aufzubewahren und die Weiterbehandlung erst kurz vor der Wiedergabe (Lesen) vorzunehmen.
Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens angegeben : Beispiel l : Auf einen Träger aus Triacetat von zirka 0, 1 mm Dicke wurde eine Gelatine aufgegossen. Die zum Vergiessen verwendete Gelatine entsprach der für normale Silberhalogenidschichten in der photographischen Technik verwendeten Gelatine.
Die Gelatine wurde in einer wässerigen Lösung von Wo Gehalt Gelatine aufgebracht, so dass nach dem Erstarren und Trocknen eine Gelatineschicht von zirka 4 bu = 0, 004 mm erhalten wurde.
Diese Gelatineschicht wurde nun mit einem Elektronenstrahl nach Art des Fernseh-Zeilenrasters auf nebeneinanderliegende Zeilen überstrichen, wobei zur Erzeugung des Elektronenstrahls eine aus der Fernsehtechnik her bekannte elektronische Anordnung verwendet wurde. Der fokusierte Fleck des Elektronenstrahls hatte einen Durchmesser von 0,04 mm. Um die Gelatineschicht in Form eines Rasters zu bombardieren, wurde die Intensität des Elektronenstrahls mit einer Wechselspannung moduliert.
Nach dem Überschreiben derGelatineschicht mit dem Elektronenstrahl wurde die Gelatineschicht mit warmem destilliertemWasser von 350C Temperatur ausgewaschen. Dadurch wurde eine Gelatineoberflache erhalten, die das sich aus der Abtastbewegung und der Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls ergebende Raster in Form von Dickenschwankung wiedergibt. Dieser Raster ist besonders klar zu erkennen bei Betrachtung einer Dunkelfeldoptik.
Das gleiche Verhältnis wurde erhalten bei Verwendung einer 0,003 mm dicken Schicht aus Kautschuk, welche mit Petroläther ausgewaschen wurde.
Die Gelatineschicht kann statt ausgewaschen auch mit einer 50% Wasser-Glyzerinlösung bei Zimmertemperatur aufgeschwollen werden, wobei die Dickenunterschiede bei gleicher Strahlenintensität noch grösser werden.
Ebenso kann die bombardierte Kautschukschicht mit einer Petroläther-Minerallösung zum Aufschwellen gebracht werden, wobei die stärker bestrahlten Stellen der Schicht weniger aufschwellen.
Beispiel 2 : Auf einem 1 mm starken Träger aus Glas wurde eine Schicht aus Methylmetacrylat von 0,003 mm Dicke auf folgende Art und Weise erzeugt. Eine 5% Chloroform-Methylmetacrylatlösung wurde auf einer Glasplatte zentrifugiert, bis das Lösungsmittel Chloroform verdampft war.
Diese Schicht wurde in der gleichen Weise mit einem intensitätsmodulierten Elektronenstrahl überschrieben. Die so behandelte Schicht wurde dann in einer Mischung von 70% Petroläther und 30go Chloro-
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