verfahren und Einrichtung zur Erzeugung von Bildern mittels elektrischer Ladungen. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Bildern mittels elektrischer Ladungen, bei welchem durch dis Bildspan nung beeinflusste elektrische Ladungen auf eine Isolatorfläche aufgefangen und die La dungsverteilung der Isolatorfläche mit Hilfe darauf aufgebrachter, materieller Teilchen sichtbar gemacht werden.
Dieses Verfahren ist gemäss: der Erfin dung dadurch gekennzeichnet, dass die elek trischen Ladungen mit einem durch die Bildspannung gesteuerten und relativ zur Isolatorfläche sich bewegenden Ionenbündel, welches in einem Raume von mindestens 0,001 mm Gasdruck erzeugt wird, auf die Isolatorfläche aufgebracht werden.
Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Einrichtung zur Ausführung dieses Verfahrens. Diese Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass, sie eine Ionenquelle, eine Saugelektrode und einen Isolierkörper enthält, welcher so angeordnet ist, dass, er die die Ionenquelle mit .der Saugelektrode verbindende Gerade schneidet, ferner, dass mindestens einer ihrer Bestandteile zur Be wegung des Ionenbündels relativ zur Auf nahmefläche .dient.
Es soll vorausgeschickt werden, dass, die Ausdrücke "Bild" und "Bildspannung" in dieser Beschreibung und in den Ansprüchen im allgemeinsten Sinne gebraucht werden, namentlich wird durch den Ausdruck "Bild", die sichtbar fixierte Darstellung jedes zeitlichen Verlaufes, oder jeder räumlichen Konfiguration, durch den Ausdruck "Bildspannung" der momentane Wert der zu je einem Bildpunkts gehören den, die Abbildung steuernden, elektrischen Spannung bezeichnet.
Die einfachste Herstellungsart von "mit- tels elektrischen Ladungen erzeugten Bil- dern", aus welcher gleichzeitig auch ,der Sinn obigen Ausdruckes klar hervorgeht, ist folgende: Auf die Oberfläche eines durch Reiben elektrisch zu machenden, gut isolie- renden Körpers, z. B. einer Hartgummi platte, wird mit einem entsprechenden Werkzeug, z.
B. mit einer kugelförmig ab- gerundeten Metallspitze, geschrieben oder gezeichnet. Die Hartgummiplatte wird in- folgedieser Reibung der Spitze längs der in dieser Weise beschriebenen Linie negative elektrische Ladungen, erhalten und da Hart gummi ein vorzügliches Isoliermaterial ist, bleiben diese Ladungen an ihrem Ort stecken.
Wird die auf diese Weise beschriebene Fläche mit feinen Staubkörnchen, z. B. mit dem bekannten Schwefel-Miniumgemenge, dem sogenannten elektroskopischen Pulver, bestreut, so werden elektrische Ladungen die Pulverkörnchen; - namentlich .das positiv geladene Miniumpulver - an der Oberfläche längs der beschriebenen Bahn festhaften und wird dadurch das mittels elektrischer La dungen erzeugte, unsichtbare Bild dauernd sichtbar.
Das elektrische Bild kann auch durch ,das Bestreuen der Rückseite :der Hart gummiplatte sichtbar gemacht werden, ins besondere wenn die Platte genügend dünn ist; doch ist :das auf .der Rückseite "ent wickelte" Bild - zufolge der Divergenz der elektrischen Kraftlinien - weniger scharf, als das an der Bildfläche erscheinende, recht scharfe Bild.
Das so erhaltene Bild kann mangels äusserer Krafteinflüsse - beliebig lang aufrechterhalten werden., da die an der Hartgummiplatte haftenden Pulverkörnchen von selbst nicht abfallen; soll jedoch das Bild durch eine, an sich bekannte Methode, z. B. durch Daraufstäuben von flüssiger Schellacklösung dauernd fixiert werden, so wird auf die Fachschrift von Dr. Paul Selényi: "Ein neuer Kathodenstrahlenoszillo graph", Elektrotechnika, 6.3:, 1930, verwiesen.
In. !diesem Beispiel wurden die elektri schen Ladungen, durch welche das Bild oder die Zeichnung hervorgerufen wurde, mittels Reibung auf der Bildfläche selbst erzeugt. Es können aber auf der Bildfläche elektrische Zeichnungen auch mittels von aussen zuge führter, elektrischer Ladungen, z. B. durch Elektronenladungen hervorgerufen werden. Ein derartiges Verfahren beschreiben die Abhandlungen des Dr.
Paul Selényi in der "Zeitschrift für Physik", 895, 1928, und in der "Zeitschrift für techn. Physik", 451, 1928 und 486, 19:29, ferner z. B. die ungari schen Patents Nr. 97970 und 108130. Nach diesem bekannten Verfahren - wenn es sich z.
B. um die Abbildung des zeitlichen -Ver- laufes veränderlicher elektrischer Spannun gen handelt - können durch ein durch elek trische Spannungen erzeugtes und mittels elek trischer oder magnetischer Kräfte scharf ge bündeltes (konzentrierten)) Kathodenstrah lenbündel, welches durch die abzubildende veränderliche Spannung seiner Richtung nach, bezw.
in seiner Intensität beeinflusst wird, die negativen Ladungen dieses Katho- denstrahls auf die Oberfläche der Isolier platte aufgetragen werden, ,die dort festhaf tend ein unsichtbares elektrisches Bild er zeugen, welches alsdann nach obigem Ver fahren ,sichtbar gemacht werden kann. Mit demselben Verfahren können auch elektrisch gesandte Bilder reproduziert werden.
Zu diesem Behufe wird die ganze Oberfläche der Isolierplatte mit dem Kathodenstrahlen- bündel dicht abgetastet, wobei die Intensität des .Strahls durch ,die zu den einzelnen Bild punkten .gehörenden Spannungen, den soge- nannten Bildspannungen, beeinflusst wird.
Dieses bekannte Verfahren ist trotz seiner Einfachheit und anderer bedeutenden Vor züge, wie z. B. seiner Empfindlichkeit eigent lich doch mehr für Laboratoriumsarbeit, für Messungen usw. geeignet. In der Praxis- sind nämlich einesteils die Anwendung und Ein stellung der zur Erzeugung von Kathoden- strahlen, respektive eines Elektronenbündels entsprechender Intensität und Konzentration notwendigen hohen Spannungen und Hilfs einrichtungen, z.
B. der Konzentrierspulen, und andernteils der Umstand, dass in :der Kathodenstrahlenröhre ein vorzügliches Va kuum :aufrechterhalten und demgemäss die Röhre z. B. nach der in. unsern oben er wähnten Patenten beschriebenen eigenartigen Ausführung hergestellt werden müsste, um zu verhüten, dass die in der Röhre entstehen- den positiven Ione die durch die Elektronen auf die isolierende Röhrenwand saufgetrage nen Ladungen neutralisieren, unangenehm.
Ferner äst das Bild, wenn dessen Entwick- lung auf der äussern Röhrenfläche selbst, oder auf einer darauf .gelegten dünnen Haut erfolgen soll, nicht .genügend scharf, was oft nachteilig wirkt. Die :grösste Schwierigkeit bereitet jedoch ,die Notwendigkeit der Erzeu gung und Aufrechterhaltung des erreich baren besten Vakuums, das heisst die störende Wirkung der Ionenladungen.
Es wurde gefunden, dass alle diese Nach teile ausgeschaltet und ein sowohl zu wissen schaftlichen, wie auch zu praktischen Zwecken recht vielseitig verwendbares Ver fahren (im nachfolgenden kurz "Elektro graphieren" genannt) und vorzügliche Bil der (nachstehend "Elektrogramme" genannt), erreicht werden können, indem man zur Er zeugung von Elektrogrammen, an Stelle der Elektronenladungen die bisher als störend empfundenen und zu vermeiden besuchten Ionenladungen verwendet, was notwendiger weise mit Hilfe eines neuen,
vom hier als be reits bekannt erwähnten wesentlich verschie denen Verfahren erfolgt.
Durch Anwendung von Ionenladungen entfällt vor allem die oben erwähnte Schwie rigkeit, nämlich die Neutralisierung der auf den Auffangschirm gebrachten Ladungen durch solche von entgegengesetztem Vor zeichen. Elektronenströme sind nämlich stets - ausser wenn sie im vollkommensten Vakuum erzeugt werden - mit der Er scheinung der .Stossionisation, also mit dem Entstehen positiver Ione verbunden, woge gen Ionenströme leicht so erzeugt werden können, dass die .Strömung nur aus gleich namigen elektrischen Teilchen gebildet wird.
Der bedeutendste Vorteil des erfindungs gemässen Verfahrens besteht im Gegensatz zu dem bisher bekannten darin, dass es in Luft von atmosphärischer oder höherem Druck, ferner in andern Gasen oder Gasge mischen, in Dampf oder auch in Nieder druck-Luft- oder Gasatmosphäre, deren Druck jedoch mindestens 0,001 mm Hg, z. B. 0,05-30 mm Hg beträgt, ausführbar ist. Ein weiterer Vorteil ist der, dass ass Saugspan nung relativ niedrige .Spannungen genügen, und dass die zur Erzeugung des Elektro grammes erforderliche elektrische Energie sehr gering ist.
Ferner in Anbetracht dessen, dass zur Entwicklung der vermittels des erfindungsgemässen Verfahrens erhaltenen Elektrogramme Pulverteilchen von sozusagen kolloidaler Feinheit verwendet werden kön nen, deren Körnchen an Grösse diejenigen der zur Zeit bei lichtempfindlichen Filmen ge bräuchlichen Emulsion kaum, oder gar nicht übertreffen, können sehr feine, zur Ver grösserung oder Projektion .gut .geeignete Elektrogramme ,hergestellt werden, welche auf der Auffangfläche einer .gut isolierenden Grundplatte entwickelt,
erstaunlich scharf und reichlich graduiert erscheinen. Wir fan den nämlich, dass .die auf dem Wege des erfindungsgemässen Verfahrens erhaltenen Elektrogramme ebensogut, oft sogar besser zu entwickeln sind, als solche, welche mit dem bisher bekannten Verfahren erzeugt wurden.
Das erfindungsgemässe Verfahren ist sehr vielseitig verwendbar, so z. B. zur Oszillographie, zur Abbildung von Tönen und Bildern, insbesondere für Zwecke des Tonfilmes, der Bildtelegraphie und des Fern sehens.
Im folgenden soll das erfindungsgemässe Verfahren in verschiedenen beispielsweise-, angeführten Ausführungsformen, und eben so beispielsweise einige Ausführungsformen geeigneter Einrichtungen, zur Durchführung ,des Verfahrens, anhand der beigeschlossenen Zeichnung ausführlich erläutert werden,' wobei Fig.
1 die zur Demonstration der zum Elektrographieren geeigneten Einrichtung, Fig. 2 das mit der Einrichtung nach Fig. 1 erzeugte Oszillogramm respektive Elektrogramm des Wechselstromes, Fig. 3, eine vervollkommnete Ausfüh- rungsform der in. Fig. 1 dargestellten Ein- richtung zum Elektrographieren, Fig. 4 das mittels der Einrichtung nach Fig.
3 erhaltene Oszillogramm respektive Elektrogramm eines Wechselstromes, Fig. 5 die Kurve eines Wechselstromes, welchem eine Gleichstromvorspannung in Reihe zugeschaltet wurde, Fig. 6 eine zum Elektrographieren von Tonbildern geeignete Einrichtung, Fig. 7 und 8 die mit der Einrichtung nach Fig. 6 hergestellten Tonbilder, und Fig. 9 eine Ausführungsform einer Bild telegraphie-, respektive Fernsehempfangs einrichtung darstellen.
In der Einrichtung nach Fig.1 besteht die Ionenquelle aus -dem in atmosphärischer Luft brennenden Lichtbogen 1, welcher zwi schen gewöhnlichen Bogenlampenkohlenstif ten brennt und aus der Gleichstromquelle 2, z. B. einer Akkumulatorenbatterie, über den Vorschaltwiderstand 8 gespeist wird. Diesem Bogen gegenüber ist in einem Abstand von wenigen Millimetern die ebene Metallplatte,5 in der Pfeilrichtung 4 verschiebbar angeord net; die dem Bogen zugekehrte Seite der Me tallplane ist mit einer, aus Isoliermaterial, z. B. aus Hartgummi bestehenden, :dünnen, z.
B. 0,2-1 mm starken Platte 6 bedeckt, deren dem Lichtbogen zugekehrte Fläche die Auffangfläche und deren Metallplatte 5 die Saugelektrode bildet. Die letztere kann auch z. B. aus einer auf die Hartgummiplatte auf gehefteten Stanniolfolie, oder aus einem be liebig auf die Gummiplatte aufgetragenen Metallüberzug bestehen und ist ihre Entfer nung vom Lichtbogen in diesem Beispiel etwa 4-5 mm. Will man die Spannung einer Wechselstromquelle 7, welche einige Hundert, z.
B. 800--600 Volt Spannung und 50 Hertz-Perioden besitzt, abbilden, so wird einer ihrer Pole an die Saugelektrode 5 und der andere an einen beliebigen Punkt des- Lichtbogenstromkreises 1 geschaltet. Bei diesem Beispiel ist diese Spannung, also die Bildspannung, gleichzeitig auch die Saug spannung.
Man verschiebt nun die Platten 5 und 6 gemeinsam und mit gleichmässiger Geschwindigkeit in der Richtung des Pfeils 4 und schaltet nachher die Wechselspannung aus, worauf dann die Auffangfläche der Platte 6 mit einer Mischung von Schwefel- und Miniumpulver (also mit dem bekann ten elektroskopischen Pulver) gleichmässig zu besprühen ist. Alsdann erhält man auf der Platte das in Fig. 2 dargestellte Bild (das Elektrogramm).
Diese Zeichnung besteht grösstenteils aus einer Reihe der Figur des Bogens ähnlichen Flecken; die mit A bezeichneten Flecke sind rot, weil sie mit Minium, die mit B bezeich neten ,gelb, weil sie mit Schwefel bedeckt sind.
Das Entstehen dieser Elektrogramme ist sehr einfach zu erklären. Die Gase im Licht bogen sind bekanntlich in ,grossem Masse ionisiert, das heisst sie enthalten positive und negative Ionen und auch freie Elektronen in grosser Anzahl.
Die Wechselspannung der Stromquelle 7 saugt aus dem Bogen abwech selnd positive und negative Ionen (mit letz teren die Elektronen miteinbegriffen) her aus, und überträgt diese auf die Oberfläche der Isolierplatte 6. Wird. die Platte hierbei in der Pfeilrichtung 4 verschoben, so. lagern sich die + und -Ionen räumlich getrennt nebeneinander auf der Oberfläche der Platte 6 und bleiben auch nach Ausschalten der Wechselspannung dort haften.
Bestreut man nun diese abwechselnd positive und negative Ladungen tragende Fläche mit einem Pul ver aus Schwefel-Miniumgemisch, so wird der negativ geladene Schwefel auf den posi tiven Stellen, das positiv geladene. Minium aber auf den negativ geladenen. Stellen haf ten bleiben und es wird so .die Verteilung der elektrischen Ladungen sichtbar.
Das in dieser Weise erhaltene Elektro gramm gibt selbstverständlich nur ein ganz rohes Bild vom zeitlichen Verlauf des be sagten Wechselstromes, aus welchem höch stens die Zahl der Polwechsel pro Sekunde festgestellt werden könnte, wenn die Ver- schiebungsgeschwindigkeit der Platte be kannt ist.
Ein bedeutend vollkommeneres Bild ist zu erreichen, wenn man zwecks Abgrenzung des Querschnittes des auf die Auffangfläche gelangenden Ionenbündels, zwischen Licht bogen und Auffangfläche einen mit einem linienartigen Spalt versehenen Schirm (Dia phragma) anordnet: Die schematische Dar stellung der Draufsicht einer solchen An ordnung zeigt Fig. 3. Auf der Zeichnung be deutet 1 die Bogenlampe; im Gegensatz zur Zeichnung steht in Wirklichkeit die Ebene der Kohlenstäbe senkrecht auf der Ebene der Zeichnung; die Überweisungszeichen 2-7 sind gleichbedeutend mit den entspre chenden Bezeichnungen der Fig. 1. 8 bedeu tet den erwähnten Schirm.
Der Schirm kann aus isolierendem oder aus leitendem Material, z. B. aus Metall bestehen; im letzteren Fall kann er von der Einrichtung, wie auch von der Erde isoliert sein. Der Schirm trägt die zur Papierebene senkrechte, linienartige Spalte 9, deren Breite sich von einigen Hun dertstel- bis auf einige Zehntelmillimeter be laufen kann. Wird mit dieser Anordnung die oben beschriebene Aufnahme wiederholt, so entsteht das in Fig.4 dargestellte Elek trogramm .des Wechselstromes.
Dieses Elek trogramm gleicht der in der Tonfilmtechnik auf photographischem Wege erhaltenen In tensitätsschrift, und falls zur Aufnahme zwischen den Lichtbogen und die Saugelek trode ein Tonstrom, resp. eine Tonspan nung geschaltet war, kann sie als Bild des in Rede stehenden Tones betrachtet werden. Diese Anwendung unseres Verfahrens wird nachstehend noch ausführlicher erörtert wer den. Der Platte 6 strömt durch den Spalt 8 ein scharf begrenztes, schmales Bündel von Ionenstrahlen zu; die Stärke dieses Ionen stromes und demnach auch die Ladung der Platte 6 wechselt entsprechend dem momen tanen Wert der Spannung der Stromquelle 7 von Punkt zu Punkt.
Wir haben gefunden, dass die Elektro- gramme besser entwickelt werden können, wenn die Saugelektrode von dem Isolator vor der Entwicklung entfernt wird.
Bei genauerer Beobachtung fand sich, dass das mit der Anordnung nach Fig. 3 er- zeugte Elektrogramm gemäss Fig. 4 noch immer kein genaues Bild des zeitlichen Ver- laufes der in Rede stehenden Wechsel spannung (Bildspannung) darstellt. Inner- halb der einzelnen Streifen. erhält man zwar zur Hauptsache :dem Spannungswechsel ent sprechend dünklere und hellere Schattierun gen;
der Umstand jedoch, dass obwohl die Wechselspannung nur für die Dauer je eines Augenblickes gleich Null isst, hingegen das Bild in Fig. 4 pulverfreie Stellen von end licher Breite aufweist, zeigt, dass, es sich hierbei um kein genaues Abbilden handelt. Der Grund hierfür liegt darin, dass die Platte 6 nicht nur an jenen Stellen pulver frei bleiben wird, an welchen die auf die Ionen wirkende Saugspannung und demge mäss die Aufladung der Platte gleich Null ist, sondern überall, wo die Anziehungskraft der Plattenladungen geringer ist, als zum Festhalten der Teilchen erforderlich ist.
Diese Schwierigkeit kann durch Awen- dung einer Vorspannung zur Saugspannung behoben werden. Der momentane Wert der abzubildenden Wechselspannung sei z. B. E = E0 cos c t, und nun schalte man (nach Fig. 5) mit dieser Spannung eine konstante Gleichspannung U in Reihe, so dass nunmehr als Saugspannung die Spannung<I>U</I> -f- <I>E</I> wirke.
Wählt man diese Spannung U grösser als den Wert von E0, und zwar mindestens so gross, dass in jenen Momenten, in welchen E = - E0 wird, das heisst wenn die Lade spannung, welche auf die Platte wirkt, den niedrigsten Wert U - E0 besitzt, die zum Entwickeln verwendeten Pulver- respektive Materialteilchen auf der Fläche gerade nicht mehr haften bleiben, so wird das an der Platte festhaftende Pulverquantum prak tisch dem jeweiligeh momentanen Wert der Spannung E proportional sein und so er hält man eine verzerrungsfreie Abbildung.
Eine verzerrungsfreie Abbildung erhält man auch dann, wenn die Vorspannung grösser als der oben erwähnte Wert gewählt wird; das Bild entsteht jedoch in diesem Falle auf einem, in seiner ganzen Fläche mit Entwick- lungsniaterialteilchen behaftetem Grund. In diesem Falle hat die resultierende Spannung ständig ein unverändertes Vorzeichen, und nehmen auch an der Ionenströmung, also an der Ausladung der Platte, nur Ionen eines und desselben Vorzeichens, und zwar ent weder positive oder negative Ionen teil,
je nach dem Zeichen der angewandten Vorspan nung.
Die Anwendung einer Vorspannung hat noch einen Vorteil. Bei der Einrichtung laut Fig. 3 gelangen die durch den Spalt 9 drin genden Ionen offenbar nach dem Ablauf einer gewissen Zeit auf die Oberfläche der Platte 6; es erfolgt demnach das Elektro graphieren des zeitlichen Verlaufes der Spannung unter einer gewissen zeitlichen Verspätung, das heisst auf der Platte 6 mit einer gewissen räumlichen Verschiebung im Verhältnis zum Spalt 9.
Da aber die Ge schwindigkeit .der Ionen. zu der auf sie wir kenden Feldstärke, das heisst zu der Saug spannung proportional ist, so wird sich auch diese "Phasenverschiebung" gemäss dem momentanen Wert der Saugspannung von Punkt zu Punkt ändern, was die Verzerrung des Elektrogrammes zur Folge haben kann.
Es ist klar, dass falls die Vorspannung im Verhältnis zu jener, welche elektrographiert werden soll, genügend gross gewählt wird, so wird die zur Vorspannung additionelle wechselnde Saugspannung ,die Geschwindig keit der Ionen in keinem störenden Masse beeinträchtigen, das heisst es werden im Bilde keine Verzerrungen auftreten, zu wel chem Zwecke der absolute Wert der Vor spannung zweckmässig höher gewählt wird, als der absolute Wert der maximalen Spitzenspannung der zu elektrographieren- den Spannung.
Für besondere Zwecke kann als Saugvorspannung auch eine Wechsel stromspannung, oder eine solche von beliebi ger Spannungskurve verwendet werden. Es können auch die, durch Änderungen .der "Phasenverschiebung" infolge Schwankun gen der Saugspannung verursachten Verzer rungen vermieden werden, wenn als Saug spannung eine von der Bildspannung unab hängige, zweckmässig konstante Spannung angewendet und die Intensität des so er zeugten Ionenbündels durch die Bildspan nung beeinflusst wird,
welche einer im Wege des Ionenbündels gelegten Steuerelektrode zugeführt wird.
Will man die in Fig. 1 respektive ä skiz zierten Demonstrationsapparate zur Auf nahme von Oszillogrammen von Wechsel- spannungen praktisch verwenden, so. sind an ihnen gewisse Abänderungen vorzunehmen. Die längs der Zeitachse zu erfolgende lineare Bewegung -,der Platte 6 ist zweckmässig durch eine Kreisbewegung zu ersetzen.
Aus diesem Grunde soll die Platte 5 durch eine Metallscheibe, respektive Metalltrommel er setzt und die eine Seite der Scheibe, respek tive die Mantelfläche der Trommel mit einer dünnen Isolierschicht überzogen werden. Ist die Umdrehungszahl der Scheibe respektive der Trommel bekannt, so kann die Frequenz der Wechselspannung aus den Streifenab ständen des Elektrogrammes bestimmt wer den.
Will man den zeitlichen Verlauf des Spannungswechsels genau kennen lernen, so überzieht man den Mantel der Trommel mit einem Band aus durchsichtigem Isolier material, wonach das auf diesem entwickelte Elektrogramm mittels eines automatischen Mikrophotometers photometriert werden kann. Auf diese Weise erhält man aus dem Elektrogramm die den zeitlichen Verlauf des Spannungswechsels darstellende Kurve, das heisst ein Zeitspannungsdiagramm; ist hingegen die Frequenz der Wechselspan nung bekannt, so kann aus dem Elektro gramm die Bewegungsgeschwindigkeit der Auffangfläche festgestellt werden.
Das er findungsgemässe Verfahren ist demnach auch zur Bestimmung des Bewegungsgesetzes oder Bewegungsverlaufes in Bewegung be findlicher Körper geeignet, wobei sieh ent weder die Auffangfläche, oder aber die Ionenquelle bewegt, während das andere Element, also die Ionenquelle, oder aber die Auffangfläche ortsfest bleibt und die als Saugspannung wirkende Bildspannung eine bekannte und konstante Periodenzahl be sitzt. Die relative Bewegung zwischen der Auf fangfläche und den Ionen kann verschiedent lich bewerkstelligt werden. In obigem haben wir jene Methode erläutert, bei welcher die Ionenquelle und der Schirm ortsfest sind und die Auffangfläche beweglich ist.
Es kann aber auch letztere ortsfest und :die Ionenquelle und der Schirm, oder eventuell nur der Schirm respektive der Spalt beweg lich sein. Eine solche Anordnung ist z. B. die, bei der ein, zwischen koaxialen Kohlen brennender Lichtbogen, oder eine Glüh- kathode von einem ebenfalls koaxialen zy- linderförmigen Schirm umgeben ist, dessen Mantel parallel zur Achse einen Spalt trägt und den die Auffangfläche in der Form eines Zylindermantels umgibt, wobei dieser den Schirm bildende Zylindermantel sich um seine Längsachse dreht.
In jedem Falle ist es aber wichtig, dass während er relativen Bewegung jener Teile der Auffangfläche, auf welchen im gegebenen Moment die Ionenladungen aufgetragen werden, von der Ionenquelle möglichst stets in derselben konstanten Entfernung gehalten wird, damit keine, zufolge der Abstandsänderungen her vorgerufene veränderliche " Phasenverschie bung" auftrete, welche zu Verzerrungen füh ren könnte.
Es kann auch, insbesondere bei Elektrographierung in einem unter niedri gem Druck stehenden Raum, so verfahren werden, dass das Ionenbündel, anstatt mit Schirm und Spalt, oder nebst diesen, ver mittels magnetischem oder elektrischem Kraftfeld, in an sieh bereits bekannter Weise auch seiner Richtung nach beeinflusst wird, das heisst in der erwünschten Weise gesteuert wird, wobei dann sämtliche Teile der Apparatur ortsfest sein können.
Dem nach wird unter mittels Bildspannung erfol gender "Steuerung" des Ionenbündels nicht allein die Beeinflussung :seiner Intensität, sondern auch die seiner Richtung verstan den, denn es wird ja auch dann ein Bild er halten, wenn vermittels der durch die Bild spannung gesteuerten Bewegung des Ionen bündels auf der Auffangfläche eine Linien- zeichnung entsteht. Als Auffangfläche kann ein beliebiges, gut isolierendes Material, z. B. Ebonit, Glas, Glimmer, Film, insbesondere Acetyl-Zellu- losefilm usw., angewendet werden.
Oft ist es zweckmässig, dass die- Elektrode der Saug spannung die auf den Isolator aufgetragene Metallschicht ist, welche im Falle eines durchsichtigen oderdurchscheinenden Iso liermaterials zweckmässig .so dünn sein kann, .dass sie selbst durchsichtig oder ,durchschei nend ist. Solche Überzüge können z. B. mit Kathodenzerstäubung oder mit thermischer Verdampfung im Vakuum erzeugt werden und müssen dieselben - um eine Äqüipoten- tialfläche zu bilden - kontinuierlich sein.
Als Ionenquelle können ausser dem elek trischen Lichtbogen noch viele andere elek trische Entladungsformen und andere Organe verwendet werden. So kann z. Bauch ein Glimmbogen verwendet werden, .welcher in einem Gasraum atmosphärischen Druckes mit einer Spannung von einigen hundert Volt, in einem Gasraum von niedererem Druck mit bedeutend geringerer Spannung erzeugt wird. Eine in freier Luft brennende Flamme kann auch verwendet werden, ferner die ,so- genannte ;stille Entladung, welche auf .Lei tern mit kleinem Krümmungsradius (Spitzen, Drähten) mit einigen tausend Volt Spannung zu erzeugen ist.
Besonders zweckmässig ist die Verwendung jener elektrischen Entladung, welche in einem unter atmosphärischem oder geringerem Druck stehenden Gasraum, zwi schen einer mit Elektronen emittierender Substanz (z. B. Erdalkalioxyden) überzoge nen Glühkathode und einer in deren Nähe untergebrachten Anode stattfindet.
Eine der artige Apparatur ähnelt gewissermassen dem, in. der Tonfilmtechnik unter dem Namen "Katho,dophon" bekannten gaselektrisohen Mikrophon, doch dient sie hier natürlicher weise ganz andern Zwecken, sie liefert :die zum Verfahren; nötigen Ione. Die Verwen dung .dieser Entladungsform ist auch deshalb sehr vorteilhaft, weil durch entsprechende Ausgestaltung der Glühkathode, auch die Ionenquelle ihrer jeweiligen Verwendung ge, mäss ausgestaltet werden kann. Wird z.
B. als Glühkathode ein mit Erdalkalioxyd über zogener Draht verwendet, so erhält man auch ohne Anwendung des Schirmes 8 respektive ,des Spaltes 9 leine praktisch als linear auf zufassende Ionenquelle; also ,ein Ionenbündel vom Querschnitt einer Linie, wie dies z. B.
zur Oszillographierung von Wechselströmen, zur Aufnahme von Tonbildern usw. nötig ist. Bei gewissen, weiter unten noch zu erläutern den Anwendungen, wird ein mit Erdalkali- oxyd überzogenes Metallband oder Metall- röhrchen verwendet, welch letzteres zweck mässig indirekt beheizt wird.
Schliesslich, wenn die ganze Apparatur in einem Nieder druckgasraum untergebracht wird, kann als Ionenquelle auch die Glimmentladung ver wendet werden. Das Entwickeln der Elektrogramme kann ebenfalls von den oben erwähnten Methoden abweichend erfolgen.
Bei der Zerstäubung des Schwefel-Miniumgemisches erhalten näm lich die Teilchen verschiedener Substanz La dungen entgegengesetzten Vorzeichens. Er folgt das Elektrographieren .mit elektrischen Ladungen gleichen Vorzeichens, was bei einer entsprechend gross ,gewählten Vorspan nung stets !der Fall ist, so werden eigentlich gleichartige Teilchen, der Plattenladung ent gegengesetzten Vorzeichens benötigt. Solche werden erhalten, wenn irgendein homogenes, pulverförmiges Material, z. B. Infusorien erde, in der Weise zerstäubt wird, dass die Körnchen auf ihrem Wege ran irgendeinen festen Körper anprallen, respektive densel ben streifen.
Erfolgt das Elektrographieren mit .genügend starken Ladungen, so kann die Entwicklung ,auch mittels elektrisch neutra len, das heisst mit ungeladenen Teilchen, z. B. Likopodium bewerkstelligt werden. Das Entwicklungspulver muss nicht unbedingt isolierend sein, man kann auch Metallpulver, z. B. Aluminiumstaub sowohl in reinem me tallischen Zustand, wie auch an der Ober fläche oxydiert benützen. Zur Entwicklung kann ferner noch jene Erscheinung verwen det werden, wonach Dämpfe, z. B.
Wässer-, Quecksilberdampf usw., :durch Ionen konden- siert werden, das Entwickeln kann also nicht nur mit festen, sondern auch mit Material teilchen in Dampf- oder in flüssigem Aggre gatzustande erfolgen, ja sogar mit aus auf die Platte zerstäubtem Nebel sich nieder schlagenden Flüssigkeitspartikeln erfolgen. Die Entwicklung kann insbesondere -bei bieg samen oder bandförmigen Filmen zweck mässig so erfolgen, dass man den elektro graphisch bereits .geladenen Film durch eine Kammer zieht, in welcher sich z.. B. durch Einblasen schwebende Pulverteilchen, Nebel oder kondensierbarer Dampf befinden.
Diese Art der Entwicklung ist besonders bei an ihrer Rückseite mit einem leitenden Überzug versehenen Filmen vorteilhaft, mit welchen fortlaufend elektragraphiert werden. soll.
In obigem wurde das erfindungsgemässe Verfahren und die Anordnung in ihrer Ver wendung als Oszillograph zwecks Elektro- graphieren des zeitlichen Verlaufes verän derlicher elektrischer Spannungen erörtert. Das Verfahren kann. aber natürlich auch in allen, jenen Fällen angewendet werden, wo es sich um die Abbildung solcher Grössen oder Erscheinungen handelt, die in. elek trische Spannungsschwankungen übertragbar gemacht werden können. So kann es z.
B. zur Aufnahme und Festhalten von. Tönen in der Form von Tonbildern verwendet wer den. In diesem Falle werden die Töne in bekannter Weise mittels Mikrophon aufge fangen, die im Mikrophon erregten Ton ströme werden in erforderlicher Weise ver stärkt;
die so erhaltene veränderliche Span nung wird zweckmässig mit der entsprechen den Vorspannung in Reihe geschaltet und nun als Saugspannung - welche gleich zeitig die Bildspannung darstellt - auf die in Fig..B! dargestellte oder auf eine beliebig andere entsprechende Apparatur geschaltet. Verschiebt man .die Auffangfläche, z.
B. die Platte 6 vor dem Spalt 9 mit gleichmässiger Geschwindigkeit, so erscheint auf der ent wickelten Platte ein ein Tonbild bildendes Elektrogramm, welches ähnlich dem in Fig. 4 dargestellten ist und in der Tonfilm technik "Intensitätsschrift" genannt wird. Im vorhergehenden wurde angenommen, dass die abzubildende Spannung selbst, z. B. die Tonspannung, eventuell mit einer Gleich stromspannung in Reihe geschaltet, als Saugspannung verwendet wird, das heisst dass die Steuerung des Ionenstromes durch das Schwanken der Saugspannung selbst er folge.
Will man mit ,diesem Verfahren ein gut brauchbares Bild herstellen, so muss die abzubildende Spannung die Grössenordnung von zirka. 100 Volt besitzen. Wir fanden, dass das Verfahren sich bedeutend günstiger gestaltet, wenn man als Saugspannung eine von der Bildspannung unabhängige, zweck mässig konstante Gleichstromspannung ver wendet und den einen Pol der abzubildenden Spannung an eine Steuerelektrode, am zweckmässigsten an die zwischen der Ionen quelle und der Auffangfläche untergebrachte und durchbrochene Steuerelektrode, z.
B. an den in Fig. 3 mit 8 bezeichneten, mit einer Öffnung versehenen und in diesem Falle aus Metall (Leiter) bestehenden Schirm, den an dern Pol aber zweckmässig an die Ionen quelle schaltet, .das heisst wenn man die Saugspannung und die Bildspannung separat verwendet. In diesem Falle erfolgt die Steuerung der Intensität des Ionenbündels durch das mittels der Bildspannung erregte elektrische Feld, also mit Aufwand minimal ster Energie.
Die günstige Wirkung solcher Anord nungen kann dadurch erklärt werden, dass eine solche Elektrographiereinrichtung mit sog. Raumladungsströmen, also mit sol chen Strömen arbeitet, in welchen sich nur gleichartig geladene, elektrische Par tikel von der Ionenquelle zur Saugelektrode bewegen. Dies ist selbstverständlich, falls eine solche Ionenquelle, z. B. eine Glüh- kathode verwendet wird, welche lediglich Ionen desselben Vorzeichens erzeugt; ent hält ,jedoch die Zonenquelle, wie z.
B. der elektrische Lichtbogen, Ionen beider Vor zeichen, und schaltet man an die Saugelek trode eine gleichgerichtete Saugspannung, so wird diese aus der Ionenquelle nur gleich artige Ionen absaugen. Ein derartiger, durch elektrische Panikelchen gleicher Polarität getragener Raumladungsstrom, kann - wie dies an sich bekannt ist - mittels einer Hilfselektrode, z. B. durch ein Gitter ge steuert werden.
Tatsächlich bewiesen unsere Versuche, dass in obiger Apparatur der zur Saugelektrode fliessende Strom nicht allein mit der Saugspannung, sondern auch mit der an die Blende geschalteten Steuerspannung verändert werden kann, das heisst eine mit Steuerelektrode versehene Apparatur arbeitet im wesentlichen genau wie eine Dreielektro denröhre, wobei die Saugelektrode der Anode, die Blende dem Gitter und die Ionen quelle der Kathode entspricht.
Da nun die Öffnung der Blende im praktischen Ge brauch nur sehr klein, höchstens mit einer Fläche von einigen Quadratmillimetern .ge wählt werden muss, so ist der Durchgriff des Apparates sehr .gering; sein Verstärkungs koeffizient, welcher bekanntlich der Rezi prokwert des, Durchgriffes ist, ist also sehr gross. Als Beispiel der Empfindlichkeit einer solchen Steuerung sollen. hier zahlenmässige Daten einer Einrichtung angeführt werden: Die Zonenquelle bildet ein mit Erdalkali- metallogyd überzogenes Platinband von 10 X 2 X0,02 mm. Die Steuerelektrode ist eine 0,5 mm starke Metallplatte mit einem 5 X 0,5 mm Spalt.
Die Auffangfläche ist eine den Mantel einer Metalltrommel umhül lende Hartgummiplatte von 0,25 mm Stärke. Die Entfernung zwischen der Glühkathode und der Steuerelektrode (Blende) ist 0,8 mm, zwischen Blende und Auffangfläche 0,5 mm. Die Steuerelektrode wird durch die um ihre Achse drehbare, die Hartgummiplatte tra gende Metalltrommel gebildet.
Schalten wir in dieser Anordnung zwischen der Saugelek trode und der Ionenquelle eine Gleichstrom spannung von 600, Volt, ferner auf die Blende eine Wechselstromspannung von 0,4 Volt und drehen nun die Metalltrommel ein mal um ihre Achse, bestreuen alsdann die Hartgummifläche mit einer Mischung von Schwefel-Miniumpulver, so erhalten wir ein vollkommen ausgesteuertes Bild, das heisst ein solches, an dessen dunkelsten Stellen auf der Hartgummiplatte gar kein Minium haf ten bleibt.<B>Da</B> der Spitzenwert der 0,4 Volt Wechselspannung rund 0;6 Volt beträgt, be deutet dieses Ergebnis;
dass der Verstär kungsfaktor obiger Anordnung ein. Tausend facher ist. In andern Fällen zeigte diese Anordnung eine noch bedeutend grössere Empfindlichkeit, so dass eine Potential schwankung von kaum 0;05-0"1 Volt der Steuerelektrode sich am Bilde als merkliche Intensitätsänderung zeigte.
Die hohe Empfindlichkeit jener Anord nungen, welche mit separater Saug- und Steuerspannung arbeiten, ist mit bedeuten den technischen Vorteilen verbunden. Han delt es sich z. B. um die Aufzeichnung von Tonbildern, oder um Bildübertragung, so kann die Verstärkeranordnung wesentlich vereinfacht, eventuell gänzlich weggelassen werden. Mit der im obigen Beispiel zahlen- mässig beschriebenen Anordnung werden z.
B. tadellose Tonbilder in der Weise er zeugt, dass ein ;gewöhnliches Mikrophon aus geringer Entfernung besprochen wurde, wo bei die durch eine, in der Telephontechnik gebräuchliche Übertragungsspule (Transfor mator mit offenem Eisenkern) geleiteten Tonströme ohne jedwede Verstärkung an die Glühkathode und an die als Gitter funktio- nierende Blende ,geschaltet werden konnten.
Weiter wurde festgestellt, dass für diese Drei elektrodenanordnung, welche eine der der Dreielektrodenröhre ähnliche Gitterspan- nung-Anodenstromcharakteristik besitzt, un ter Berücksichtigung der speziellen Eigen schaften dieser Anordnung, alle aus der Ra.- dioteehnik bei Elektronenröhren gültigen Regeln anwendbar sind. Hieraus folgt,
dass die Steuerelektrode nicht unbedingt zwischen der Innenquelle und der Saugelektrode lie gen muss" sondern sie kann in der Umgebung der Innenquelle an jeder solchen Stelle unter gebracht werden, von wo sie ihre Steuer wirkung ungehindert entfalten kann.
Längs der geraden Strecke .der Charakteristik kann mittels entsprechender Änderung der Saug- und Gittervorspannung .gearbeitet werden, wobei ein verzerrungsfreies Bild ,gewonnen wird; man kann aber auch am untern Knie- teil der Charakteristik ganz gut arbeiten, in welchem Falle die Anordnung gleichzeitig als Gleichrichter funktioniert.
Handelt es sich z. B. um die Abbildung von drahtlos übermittelten Tönen oder Bildern, so kann aus der Verstärkeranordnung die Gleichrich- ter-(Detektor)Röhre wegbleiben und die mo dulierte, hochfrequente Spannung direkt an die Steuerelektrode geführt werden. Dem Beispiele der Mehrgitterröhren gemäss, kön nen mehrere Steuer- oder Hilfselektroden, z. B. Blenden, Verwendung finden und an diese dem jeweiligen Zwecke entsprechend verschiedene Spannungen, eventuell auch eine Rückkopplung, geschaltet werden.
Die Steuerelektrode muss nicht unbedingt durch brochen sein, denn der gewünschte Effekt kann. auch mit einer massiven Elektrode, die das Innenbündel seitlich begrenzt, oder mit ihm parallel angeordnet ist, erreicht werden.
Im folgenden sind einige weitere Ausfüh rungsformen der zur Ausführung des erfin dungsgemässen Verfahrens in Frage kom menden Vorrichtungen beschrieben. Fig. 6 ist die schematische Darstellung einer Vor- richturig, welche zur Aufnahme von Ton filmen oder von sogenannten Film-Gram mophon-Tonbildern brauchbar ist. Die in direkt geheizte Glühkathode 10, welche als Innenquelle dient, ist z.
B. ein Platinröhr- chen, welches auf einer längsdurchbohrten Magnesiaröhre montiert und mit Erdalkali- oxyden überzogen ist; ihre Achse ist senk recht zur Ebene der Zeichnung und parallel zur Achse des Spaltes 12. Der in der Bolh- rung des Isolierröhrchens untergebrachte Heizkörper dieser Kathode wird über den Vorschaltwiderstand 3 von der Stromquelle 2 regulierbar gespeist.
Der Metallschirm 11 ist vor der Kathode senkrecht zur Zeieb- nungsebene untergebracht und besitzt den schmalen Spalt 12. Zur Aufnahme der Ton bilder dient eine dünne, aus .durchsichtigem Isoliermaterial bestehende Bandfläche (Film) deren der Kathode zugekehrte Oberfläche als Aufnahmefläche benützt wird.
-Der un- beschriebene Film wird von der Spule 14 mit konstanter Lineargeschwindigkeit ab- und nachdem er beschrieben ist, auf .die Filmspule 14' aufgewickelt. Zur Führung des Filmes dienen: die Metalltrommeln 15 und 15'. Die Saugspannung wird der Gleich stromquelle 51 entnommen; der negative Pol derselben ist mit der Glühkathode und der positive Pol mit der als Saugelektrode wir kenden Metalltrommel 15 verbunden. Die Tonaufnahme geschieht mit Hilfe des Mikro phons 16; 17 ist die Stromquelle des Mikro phons und 18 der Translator.
Wenn nötig wird der Mikrophonstrom im Verstärker 19 verstärkt und diese Spannung - eventuell unter Zwischenschaltung der Vorspannungs batterie 20 - als Bild- bezw. Steuerspan nung zwischen die Glühkathode 10, und das Diaphragma 11, das hier die Rolle eines Gitters übernimmt, geschaltet. Die Steuer spannung kann aber auch zwischen die Saugelektrode und das Diaphragma gelegt werden.
Inder Kammer 2'1 wird der Film, der zunächst nur mit elektrischer Ladung beschrieben ist, mit Hilfe elektrisch :gelade ner und mit einem Luftstrom in die Kammer 2'1 eingeblasener Staubteilchen zum sicht baren Tonbilde entwickelt. Das Tonbild wird dann mit einem zweckmässig gewählten Überzug, z.
B. einer Schellacklösung, welche durch die Röhre 22 zerstäubt wird, über zogen, so dass, nachdem Verdunsten des Lö- sungsmittels der zurückbleibende Schellack das Elektrogramm in durchsichtiger Schicht fixiert und schützt.
Die Entwicklungskammer 2'1 (bezw. 36 in Fig. 9) ist im allgemeinen eine Kammer; welche mit den zum Einblasen der ent wickelnden Pulverteilchen geeigneten Vor richtung, z. B. mit einem Gebläse mit Ein blasrohr und mit einer beliebigen Vorrich tung versehen ist, welche diesem Gas- oder Luftstrome den Staubentwickler zuführt.
Sie umgibt die Aufnahmefläche bezw. einen Teil derselben, zu welchem Zwecke z. B. die Öffnung, durch welche der bandförmige Iso lierkörper hindurchgezogen wird, zweck- mässigerweise kanalförmig ausgebildet und im gegebenen Falle mit einem Exhaustor verbunden wird, der die durchtretenden Pul- verteilchen absaugt, oder der eine Druck leitung trägt, der den Durchgang dieser Staubteilchen verhindert.
Wird in einer sol chen Kammer ein Film entwickelt, der auf der Rückseite keinen leitenden Überzug be sitzt, so muss, zweckmässig dafür gesorgt werden, dass: die entwickelnden Staubteil chen nur die Vorderfläche, nicht aber die Hinterfläche erreichen, was zweckmässig durch geeignete Ausbildung der Kammer und der Bandführung erreicht wird.
Das oben erwähnte Verfahren: hat meh rere Vorteile gegenüber der photographi schen Aufnahme der Tonbilder. Dadurch, dass) wir die Tonströme, bezw. Tonspannun- gen unmittelbar zur Erzeugung der Tonbil der verwenden, können jene Vorrichtungen, welche beim photographischen Verfahren die Stromschwankungen in Lichtschwankun gen umwandeln (Saitenoszillograph, Kern zelle etc.) vermieden werden, so dass' die ganze Vorrichtung verbilligt und wesentlich vereinfacht wird.
Die Vorrichtung enthält weiterhin kein schwingungsfähiges Element, demzufolge ist die Frequenzkurve bei Ausser achtlassung der Frequenzabhängigkeit des Mikrophons und eventuell des Verstärkers, vollkommen gerade.
Dank dieser Vorteile kann dieses Verfah ren zur Tonaufnahme auch in jenen Fällen erwünscht sein, in welchen das endgültige Tonbild, z. B. am Rande eines Tonfilmes photographisch festgehalten werden soll. Zu diesem Zwecke kann das durch Bestäuben entwickelte Elektrogramm nachträglich auf einen lichtempfindlichen Film umkopiert werden. Noch günstiger ist aber in solchen Fällen das kontinuierliche Verfahren.
Das Tonbild wird auf einen in sich geschlossenen und gleichförmig bewegten sogenannten un endlichen Film als Elektrogramm aufgenom men, das so entstehende und durch Bestäu ben entwickelte Elektrogramm wird an schliessend, eventuell ohne fixiert zu werden, in kontinuierlichem Betriebe als Kontakt- kopie auf einem lichtempfindlichen Filme; z.
B. auf dem Tonfilm oder auf Papier, um kopiert, wonach das Pulverbild vom Filme gelöscht wird. Die elektrischen Ladungen, welche beim Abwischen - ,des Filmes mög licherweise entstanden sind, werden neutrali siert und der ganze Prozess wird kontinuier lich wiederholt bezw. fortgesetzt. Dieses Verfahren wird später im Zusammenhange mit Fig. 9, noch eingehender beschrieben werden.
Die so gewonnenen Tonbilder sind - wie weiter oben erwähnt - sogenannte Intensi tätstonbilder, wie sie aus Fig. 4 zu ersehen sind. Es stellte sich heraus, dass bei :einer be sonderen Ausführungsform des erfindungs gemässen Verfahrens, sowohl das aus Fig. 7 ersichtliche sog. ,transversale" Tonbild, als auch eine gewisse Modifikation der Intensitäts- und der Transversaltonbilder er reichbar ist. Zu diesem Zwecke wird eine direkt .geheizte Glühkathode, z.
B. ein mit Erdalkalioxyd überzogenes Platinband als Ionenquelle verwendet und werden dessen elektrische Daten 'zweckmässig derart bemes sen, dass die notwendige Heizspannung in derselben. Grössenordnung, z. B. zirka 1 Volt liegt, wie die Bildspannung. Zum Beispiel muss eine mit Erdalkalioxyd überzogene 12 X 2,5 X 0,02 mm Platinglühkathode mit 4 Volt X 4,5 Amp. Heizleistung belastet wenden, damit der mittlere Teil :des Bandes in einer Länge von .5 mm .gleichmässig den erwünschten Ionenstrom liefert.
Stellt man nun .einen 5 X 0,5 mm Linienspalt vor diese Glühkathode und verbindet dessen Dia phragma mit,dem negativen Ende,der Glüh- kathode und legt man 600 Volt Spannung an die Saugelektrode, so entsteht auf einer gleichmässig vordem Spalte bewegten Auf nahmefläche ein etwa 5 mm breites, in der Längsrichtung vollständig und in der Quer richtung fast vollständig .gleichförmig ab schattiertes Bandbild.
Geht man nun vom Werte 0 aus und legt man eine wachsende negative Vorspannung an das Diaphragma, so beobachtet man, dass das Bandbild fort während schmäler wird, und zwar ver- schwindet zuerst das der negativen Seite der Glühkathode zugekehrte Ende des Bandes und dieses Verschwinden schreitet allmählich der positiven Seite der Glühkathode zu. Diese Erscheinung wird dadurch verursacht, dass :der Heizstrom ein nicht vernachlässig- bares -Spannungsgefälle an der Kathode her vorruft, und zwar etwa 0,5 Volt pro mm.
Demzufolge besitzen die einzelnen Punkte der Kathode entlang auch bei .gegebener äussern negativen Spannung, auf das :Gitter bezogen, nicht die gleiche Spannung, sondern eine umso negativere, je näher der Punkt dem negativen Ende der Glühkathode liegt. Es ist also die Emission der Kathode nicht einmal der gleichmässig temperierten Strecke entlang ,gleichmässig,
sondern sie nimmt nach der negativen Seite hin allmählich ab, wo mit das allmähliche Verschwinden des Bildes von :der negativen Seite her erklärt wird. Eine derartig ungleichmässige Emission :di rekt geheizter Glühkathoden ist in der Vakuumröhrentechnik bekannt und .gilt im allgemeinen für schädlich. Zufolge vorlie gender Erfindung lässt sich aber diese Er scheinung beispielsweise folgendermassen nutzbringend anwenden.
Die Vorspannung ,des Diaphragmas wird so gewählt, dass nur der positive Teil der Kathode merklich emittieren kann, :das. heisst dass aus dem Bildbande nur die Odem positiven Kathoden ende zugekehrte Hälfte erhalten bleibt. Un ter Beibehaltung der oben angegebenen Da ten ist hierzu -eine negative Gittervorspan nung nötig.
Bei schwächerer Heizung oder niedriger Saugspannung oder verminderten Spaltedimensionen etc. ist es möglich, dass zum erwähnten Zwecke eine positive Gitter vorspannung benötigt wird. Wird nun die abzubildende Wechselspannung, z.
B. eine Tonspannung, in Serie mit der Vorspannung auf das. Diaphragma ,gelegt, so erhält man ,das Tonbild nach F'ig. :8. Dieses Tonbild kann als Kombination eines transversälen und eines Intensitätstonbildes gelten: es be steht aus dunkleren und helleren Streifen, unter denen aber .die dunkleren gleichzeitig auch entsprechend -länger sind, so dass die Enden der Streifen ein transversales Ton bild darstellen.
Wir möchten bemerken, dass die Streifen in der Querrichtung nicht scharf begrenzt sind, sondern mehr allmählich ver schwinden, ohne aber dass hierdurch .der technische Vorteil dieses zusammengesetzten Tonbildes .Schaden erlitte. Es ist nämlich leicht einzusehen, dass ein derartiges Ton bild einen viel weiteren Bereich der Ton- intensität wiederzugeben gestattet, als das Intensitäts- oder das Transversaltonbild an sich gestatten würde.
Eine weitere praktische Anwendung der Erfindung betrifft die Herstellung von Bil dern im engeren Sinne, das heisst sie betrifft die Darstellung von Bildern, die den photo graphischen Bildern ähnlich sind und die ebene oder räumliche Figuren, kurz Gegen stände, darstellen. Wie aus folgenden Über- lebgungen hervorgeht, ist dieser Anwendungs kreis der Erfindung ausserordentlich weit.
Ein Lichtstrahl ruft auf einer photographi schen Platte, je nach seiner Intensität, eine veränderlich starke chemische Wirkung, bezw. nach der Entwicklung eine verschie den tiefe Schwärzung hervor; ganz entspre chend verursacht ein aus der Ionenquelle austretendes Ionenbündel je nach seiner In tensität eine variierende Aufladung der Auf fangflächen bezw. nach dem Bestauben der letzteren, eine variierende Bedeckung und Schattierung hervor.
Bei der optischen Ab bildung kann man aber ;das Bild des ganzen Gegenstandes auf einmal aufnehmen, weil das optische Bild, welches von einer Linse oder einem Spiegel herstammt, gleichzeitig alles Strahlenbündel von den verschiedenen Ge- genstandspunkten umfasst, wogegen wir mit dem Ionenbündel gleichzeitig nur einen Punkt auf einmal abzubilden vermögen und das vollständige Bild aus seinen einzelnen Punkten nacheinander zusammensetzen müs- sen.
Es sei bemerkt, dass wir in dieser Be- schreibung und in den Ansprüchen unter "Punkt" bezw. "Bildpunkt", dem erfin dungsgemässen Verfahren und den Eigen tümlichkeiten . der - Vorrichtungen entspre- chend, nicht nur streng punktartig, das heisst ungefähr kreisförmige Bildteile verstehen, sondern auch längere, schmale, linienartige Bildelemente, mit Hilfe deren Zusammen setzung wir z.
B. das .oben erwähnte zusam mengesetzte Tonbild erhielten, und dessen Dimensionen entweder durch ,die Ionenquelle, oder durch die Diaphragmaöffnung, oder aber durch beide bestimmt werden, indem der Querschnitt des erzeugenden Ionenbün dels durch .diese festgelegt wird. Die Bild telegraphie und die Fernsehtechnik kennt verschiedene Verfahren, welche das Bild aus den Bildpunkten zusammenzusetzen gestat ten.
Allen Verfahren :gemeinsam ist deren charakteristische Eigenschaft, dass sie das Bild - ein reales optisches Bild, Zeichnung, Photographie etc. - in Bildelemente zer legen und die den Bildpunkten zugehörenden Lichtbündel auf eine photoelektrische Vor richtung, z. B. auf eine Photozelle, wirken lassen und den in dieser erzeugten Wechsel strom bezw. Wechselspannung zweckmässig verstärkend durch einen Draht oder drahtlos, der Empfängerstation zuführen, und dort die Strom- bezw.
Spannungsschwankungen wie der in Lichtschwankungen umsetzen. Aus diesen Lichtbündeln schwankender Intensi tät wird das Bild erneut zusammengesetzt, und entweder mit dem, blossen Auge beGbach- tet oder auf einer lichtempfindlichen Fläche, z. B. einem Film, fixiert.
Ein Ausführungs beispiel des erfindungsgemässen Verfahrens ist von den eben erwähnten Verfahren darin verschieden, dass die elektrischen Impulse in der Empfängerstation nicht in Lichtimpulse umgesetzt werden, sondern - gegebenenfalls nach einer Verstärkung - unmittelbar, das heisst als elektrische Impulse zur Steuerung des Ionenbündels verwendet.
werden, dass weiterhin die lichtempfindliche Schicht durch die Oberfläche der isolierenden Auf nahmefläche ersetzt wird, und @dass das so gewonnene elektrische Bild auf die oben beschriebene Weise entwickelt und eventuell dauernd fixiert wird.
Es sei betont, .dass dieses -Verfahren in einigen- Fällen mit Vorteil die "Photogra- phie" in :gewöhnlichem Sinne zu ersetzen vermag. Dieses Verfahren bezw. die zu seiner Ausführung dienende Vorrichtung unterscheidet sich von der oben kurz skiz zierten und von der weiter unten eingehend beschriebenen nur darin, dass Sender- und Empfängerstation räumlich nahe beieinander sind. Wollen wir z. B. das Elektrogramm eines Gegenstandes, einer Szene usw., her stellen, ,so kann beispielsweise folgender massen vorgegangen werden: wir stellen zu nächst, z.
B. mit Hilfe eines geeigneten Lin sensystems, das reelle optische Bild des Ge- genstandes dar, zerlegen dieses Bild z. B. mit einer Nipkowscheibe, Schraubenspiegel usw., in Bildelemente und verfahren weiter,.
wie oben beschrieben, wobei die elektrogra phische Vorrichtung unmittelbar neben der bildzerlegenden Vorrichtung sein kann und mit letzterer entweder elektrisch oder mecha nisch zur Synchronisierung verbunden ist.
Diese letztere Ausführung vereinfacht und verbilligt die Vorrichtung ganz wesentlich und vereinfacht auch deren Bedienung. In dieser Ausführung hat das Verfahren noch den Vorteil, dass es auch unmittelbar ein positives Bild liefert, wenn die Steuerspan nung, die möglicherweise mit einer Vorspan nung in Reihe liegt, mit der richtigen Po larität zwischen Steuerelektrode und Ionen quelle :geschaltet ist. Dieses Verfahren kann unter anderen auch dann vorteilhaft ange wandt werden, wenn es sich nur um eine vorübergehende Fixierung des Bildes han delt.
Weiterhin kann das Verfahren dazu verwendet werden, um in eine lineare Reihe von Bildpunkten zerlegte Bilder aufzuheben und aus diesen die Bilder später zu reprodu zieren, so wie dies anhand des Poulsenver- fahrens (Magnetsierung eines Stahlbandes) schon bekannt ist. Das Verfahren wird an hand des zum Fernsehen vorgeschlagenen sog. Zwischenpunktverfahrens weiter unten an einem Beispiel noch ausführlicher er örtert. .
Es erscheint somit überflüssig, :die An wendung der Elektrographie für die eigent liche Bildtelegraphie eingehend zu - beschrei- bei. Es handelt sich ,dabei gewöhnlich um ,die Weitersendung von Drucksachen, Photo graphien usw.
Das zu befördernde Bild wird in der Sendestation auf der Mantelfläche eines Zylinders festgelegt und mit einem punktförmigen Lichtbündel in einer Spirale abgetastet. In der Empfängerstation wird eine Zylinderfläche mit der vorher erwähn ten sychron gedreht und ein mit der Bild spannung moduliertes, punktförmiges Licht bündel hergestellt und das Bild auf ein licht empfindliches, auf die Zylinderfläche ge- spanntes Papier oder Film projiziert.
Das Verfahren nach der Erfindung kann so an gewandt werden, dass die Mantelfläche des Aufnahmezylinders mit einer dünnen Schicht oder einem Film aus isolierendem Material umgeben und dieses mit Hilfe einer punkt artigen oder punktartig begrenzten Ionen quelle beschrieben wird, dessen Intensität zweckmässig mit der auf das Diaphrag-ma als Hilfselektrode gelegten Bildspannung ge steuert wird.
Im Zusammenhange mit dem aus der Fernsehtechnik bekannten Zwischenfilmver- fahren ist die Elektrographie besonders ,gün stig anwendbar. Bekanntlich wurde dieses Verfahren ,sowohl beim Senden, als auch beim ,Empfang von Bildern bei der Fern- sehübertragung in Vorschlag ;gebracht. 'Zur Sendung verfährt man derart, dass die zu sendende lebende ,Szene und,die begleitenden Töne auf bekannte Weise als Tonfilm. auf genommen werden.
Der Film wird im konti- nuierlichen Betriebe entwickelt, fixiert und das Bild wird von Punkt zu Punkt abge tastet, während die begleitenden Töne in der üblichen Weise gesendet werden. Darauf wird. die Emulsion samt Bild vom Film entfernt, der Film von neuem mit Emulsion überzogen und das ganze Verfahren am sel ben unendlichen Filmbande beliebig oft wiederholt.
Dieses komplizierte Verfahren ist deshalb nötig geworden, weil auch die besten optischen Vorrichtungen nur so licht schwache Bilder einer lebenden. Szene, zu ent werfen; vermögen, dass die hinreichend klein gewählten Bildelemente in einer Photozelle- nur einen minimalen Photostrom erzeugen, deren hinreichende Verstärkung in dem zur Sendung nötigen Ausmasse (einige Kw) praktisch unmöglich ist. Der Energiever- p 'ktise brauch des erfindungsgemässen Verfahrens kann hingegen sehr niedrig gehalten werden. Die Anodenleistung, die sowieso von der Anoden- bezw.
Saugbatterie :geliefert wird, ergab nach unseren Erfahrungen mit 10-s Amp. in der Sek., das heisst mit einer Ladung von 10-$ Coulomb, ein Elektro gramm von zirka 15 cm2 Zeichenfläche, wo bei sich diese Empfindlichkeit noch bedeu tend steigern liesse. Der Gitterstrom lag da bei in .der Grössenordnung zwischen 10-10 und 10-9 Amp. Demnach kann die Elektro graphie fast die Empfindlichkeit des photo graphischen Verfahrens erreichen; im ge gebenen Falle hat aber das Ersetzen der Photographie durch die Elektrographie ganz wesentliche Vorteile.
Die Elektro graphie kann - gleich der Photogra phie - an einen in sich geschlossenen unendlichen Film ausgeübt werden, auf wel chem sowohl die Bilder, als auch die Ton bilder aufgenommen und von ihm in bekann ter Weise abgenommen werden, worauf der Film abgewischt wird. Dieses Verfahren ist unvergleichlich einfacher als das entspre chende photographische Verfahren. Ein weiterer wesentlicher Vorteil dieses Verfah rens besteht darin, dass die Entwicklung des Elektrogrammes in Bruchteilen einer Se kunde ausführbar ist, wogegen die Entwick lung eines photographischen Bildes minde stens eine Verzögerung von 20-30 Sekun den verursacht.
Das photographische Verfahren benötigt eine umfangreiche, sehr kostspielige und heikle Apparatur, so dass es nur für Licht bildtheater und ähnliche Unternehmen in Frage käme, wogegen das angedeutete elek trographische Verfahren dem Hausgebrauche zugänglich ist. Ein weiterer Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, dass die Bilder in beliebiger Grösse projizierbar sind.
Eine Einrichtung, welche zur Ausfüh rung des obigen Verfahrens dienen kann, ist in Fig. 9 beispielsweise dargestellt. Die Nipkowscheibe 28 besteht aus Metall und dient zur Zusammensetzung des Bildes, sie trägt die Löcher 42, die auf einem greise angeordnet sind. Die Ionenquelle 24 ist zweckmässig eine indirekt geheizte Glüh kathode, deren Längsrichtung - abweichend von der Figur - zur Papierebene senkrecht steht und von der Stromquelle 2,5 gespeist wird. 24' ist eine zweite Ionenquelle, z. B.
eine Glühkathode, ein Lichtbogen, oder eine Flamme, welche zum Neutralisieren der .während des Abwischens entstandenen La dungen der Aufnahmefläche dient. Das end lose Band<B>26</B> besteht aus einem durchsich tigen Isoliermaterial und dient zur Eelektro- graphie der Bilder; es wird durch die dre henden Scheiben 27 und 27' in der Richtung des Pfeils 28 bewegt. Seine der Glühkathode 2!4 zugekehrte Fläche dient zur Aufnahme des Bildes.<B>29</B> ist ein endloses Metallband., welches durch die Metallscheiben 30, 30' in der Richtung des Pfeils 31 bewegt wird.
Die Batterie 4,3 liefert die konstante Saug spannung, ihr negativer Pol ist mit der Glühkathode, ihr positiver Pol durch die Scheibe 30' mit :dem als Sangelektrode wir kenden Metallbande 2:9 verbunden. Die Dreh zahl der Scheiben 27, 27' und<B>30,30!</B> ist der art bemessen und die Scheiben sind so unter gebracht, dass das. Isolierband 26 und das Metallband 2'9 sich mit gleicher Geschwin digkeit bewegen und auf der Strecke, wo sie gegenüber .der Glühkathode 24 zu liegen kommen, das heisst dort, wo die Aufnahme stattfindet, sich fest aneinanderliegend be wegen.
Damit wird vermieden, dass die Bän der sich :gegenseitig verschieben. und Anlass zur Bildung von Reibungselektrizität geben. Handelt es sich z. B. um den Empfang von drahtlos beförderten Bildern, so wird der ankommende, modulierte Hochfrequenzstrom von :der Antenne 32 aus im Empfänger 33 verstärkt und die verstärkte, eventuell gleichgerichtete Bildspannung mit der Vor spannung 34 in Reihe zwischen die Glüh- kathode 24 und, durch die Metallbürste 35, die Nipkowscheibe 23 gelegt.
Die Nipkow- scheibe 23 und die Scheiben 27, 2.7' und 30, 30' laufen synchron mit dem Bildzerlegungs apparat der Sendestation. Das Synchroni sieren kann mit einer beliebigen an sieh be kannten Methode bewerkstelligt werden. Das aufzunehmende Bild wird wie oben beschrie ben mit Ionenladungen auf jenen Teil des Bandes 26 (Bildband) aufgedrückt, welches vor der Glühkathode 24 bezw. vor der Loch serie 42 der Nipkowscheibe sich vorbei bewegt. Der Querschnitt des aufschreiben den Ionenbündels, der in -diesem Falle zweckmässig punktähnlich ist, wird durch die Durchmesser der Löcher der Nipkow- scheibe festgelegt.
Indem sich das Bildband weiter bewegt, tritt es in die Kammer 36 ein, worin es mit dem -durch die Röhre 37 eingeblasenen Staub entwickelt wird. Für den Fall, dass das Bild mit dem blossen Auge beobachtet wird, dienen die Lichtquelle 38 und die vorgelegte Milchglasscheibe 39 zur Durchleuchtung desselben. Die Bilder wer den in bekannter Weise im synchron gedreh ten Polygonspiegel 40 beobachtet.
Natürlich sind in diesem Falle die Löcher der Nipkow- scheibe nicht spiralförmig, sondern in einem zur Scheibenachse konzentrischen Kreise an geordnet und sie besorgen nur die Zerlegung der einzelnen Bildzeilen im Bildpunkte, während die Zerlegung .des Bildes in Zeilen durch die Bewegung des Filmstreifens be wirkt wird. Dies hat unter anderem den Vorteil, dass die Glühkathode bandförmig sein darf,
und dass ihre Länge nur gleich dem Abstand zweier Nachbarlöcher der Nipkowscheibe sein muss. Wären hingegen die Löcher der Nipkowscheibe spiralförmig angeordnet, so mühte die Ionenquelle flä chenhaft ausgedehnt und gleich gross wie die Bildfläche sein. Darnach muss das Bild vom Filmbande entfernt werden.
Diesem Zwecke dient die drehbare Bürste 41, welche die Pulverteilchen vom Bande entfernt und die Ionenquelle 24', welche die hierbei eventuell entstandenen elektrischen Ladungen mit den aus- ihr ausgesaugten entgegengesetzt gelade nen Ionen neutralisiert und die zweckmässig ebenfalls zur Zeichenebene -senkrecht. unter- gebracht ist. Alsdann ist das Filmband zur Aufnahme neuer Bilder vorbereitet.
Zweck mässig werden die Bilder statt unmittelbar betrachtet mittels einer optischen Vorrich tung auf einen Schirm projiziert.
Ferner wird die Bürste 41 zweckmässig mit einer geeigneten Hülle umgeben, aus welcher das abgeriebene Pulver mit Vakuum abgesaugt und in jenen Behälter zurückgeführt wird, aus welchem das Pulver durch die Röhre 37 in die Kammer 36 geblasen wird, so dass auch das Entwicklerpulver in kontinuier licher Zirkulation verwendet wird.
Die oben beschriebene Einrichtung wird vereinfacht, wenn die Rückseite des Film streifens 2,6, mit einer durchsichtigen Metall schicht überzogen ist, weil in diesem Falle die Trommeln 30 und 30' samt dem Metall bande 29 überflüssig werden und die Saug spannung statt auf die Trommel 27 bezw. 2.7' unmittelbar auf den Metallüberzug des Fil mes geschaltet wird. In diesem Falle liegt die Spannung auch während der Entwick lung auf der Hinterwand des Filmes, was aber nach angestellten Versuchen: die Ent wicklung des Elektrogrammes nicht stört.
Die Glühkathode 24' kann durch eine Flamme oder einen elektrischen Lichtbogen in ihrer Funktion als neutralisierende Ionen quelle ersetzt werden; diese Ionenquellen können gegebenenfalls geerdet oder an meh reren andern Stellen angeordnet werden.
Die strahlende Wärme -der Ionenquelle kann, wenn nötig, vom Filme in beliebiger Weise, durch gekühlte Schirme oder durch Luftkühlung ferngehalten werden.
Ist die Geschwindigkeit des Bandes 26 gross, so wird die Kammer 3,6 in der in Fig. 6 darge stellten Weise zweckmässig derart, das heisst an einer solchen ,Stelle untergebracht, dass das Band ohne Richtungsänderung durch sie hindurchläuft, damit die Pulverteilchen nicht hinunterzentrifugiert werden und da durch nicht ein verzerrtes Bild entsteht.
Es ist ferner natürlich, dass sowohl der elektro graphische Vorgang, -als auch die Entwick lung, die Beobachtung . des Bildes und- das Abbürsten in einem und- demselben:. Teile. des Bandes, z.
B. links, geschehen kann. Ferner kann das elektrographische Verfahren in einem Raume unter vermindertem Druck, und das Entwickeln etc. entweder ebenfalls unter vermindertem Druck, oder bei Atmo sphärendruck ausgeübt werden. Hierdurch wird einerseits die Auswahl einer passenden Ionenquelle erleichtert;
anderseits werden der Energieverbrauch und das Geräusch der Nipkowscheibe (welches besonders bei Ton aufnahmen und Wiedergaben sehr stört) vermindert, ein Verfahren, welches übrigens an sich bekannt ist. In. diesem Falle wird der Film in die Unterdruckkammer z. B. so ein- und ausgeführt, dass er durch lange und schmale Kanäle gezogen wird, welche einen grossen .Strömungswiderstand besitzen; die durch diese Öffnungen strömende geringe Luftmenge wird fortlaufend abgesaugt. Un ter Film ist in der obigen Beschreibung ganz allgemein jedes biegsame Band aus Isoliermaterial, welches also z.
B. auch aus imprägniertem und durchsichtig gemachtem Papier bestehen kann, zu verstehen. Infolge seiner hohen Isolation kann Acetylzellulose vorteilhaft verwendet werden. Die Leiter fläche der Elektrode, welche sich dem Iso- lierkörper anschliesst, und auch Saugelek trode genannt wird, muss nicht unbedingt ein Metall sein, sie kann z. B. auch aus Graphit bestehen. Ferner muss sie nicht fest sein, sondern kann auch flüssig, z. B. Queck silber sein, und sie kann unter Umständen auch in dem Isolierkörper eingebettet wer den.
Wenn z. B. auf einen einseitig metalli sierten Film ein anderer Film aufgepresst wird, erhält hierdurch der Film zwei Auf fangflächen, auf welch beiden elektrogra- phiert werden kann, und falls der Film und die dazwischen liegende Metallschicht durch sichtig oder durchscheinend sind, kann die Übereinanderlagerung von Bildern sehr ein fach, sowohl mittels gleichzeitigem, wie auch durch nacheinander erfolgendes Elek trographieren bewerkstelligt werden. Dieses Verfahren gestattet das gleichzeitige Elektro graphieren von zueinander gehörenden Wer- ten, z. B. von Spannungs- und Stromkurven, besonders, wenn zur Entwicklung auf jeder Seite verschiedenfarbiger Staub verwendet wird, und kann das Verfahren in diesem Falle z.
B. zur Übertragung von farbigen Bildern verwendet werden. Die die Saug elektrode bildende Zwischenmetallschicht kann bei einem Band von bestimmter Länge mit an dessen Enden an die Trommelachse geschalteten Zuleitungen, bei endlosem Band hingegen mit einem z. B. am Rand des Fil mes vorragenden Zusatzstück, welches auf der Leitungstrommel aufliegt und von ihr Spannung erhält, versehen sein. Die einge bettete Metallschicht muss natürlich sehr dünn, kontinuierlich und ihre Breite mit jener -des Filmes gleicher Grössenordnung sein.
Das elektrographische Verfahren gestat tet ferner auch :die Reproduktion farbiger Bilder in einer dem in .der Vervielfältigungs technik gebräuchlichen Dreifarbendruck ähn lichen Weise. Das Bild wird z. B. zu diesem Zwecke an der Sendestation mehrmals, z. B. dreimal, hintereinander unter Zwischenschal- tung dreier verschiedenfarbiger Lichtfilter (rot, ,gelb, blau) abgetastet und der Film streifen wird im Empfänger ebenso i oft, z.
B. dreimal, durchgeführt, .das heisst es wird nacheinander mehrmals z. B. dreimal auf dieselbe Aufnahmefläche mit jeweils veränderter Bildspannung elektrographiert. Ein derartiger Empfänger besitzt zweck mässig drei abwechselnd benutzbare Ent- wicklungskammern, in welchen der Film der Reihe nach mit drei verschieden gefärbten, z. B. die Farben der Farbfilter wiedergeben den, Staubpulvern entwickelt wird.
Das so erhaltene Bild ist ähnlich jenem, welches mittels des Lumiere-Verfahrens hergestellt wird.
Das oben erwähnte zweifarbige Bild be stellt hingegen aus auf beiden Seiten eines durchscheinenden oder durchsichtigen Iso- lators liegenden, auf je einer Seite gleich farbigen und auf jeder .Seite durch je eine durchsichtige oder durchscheinende Schicht bedeckten Pulverteilchen. Es wird betont, dass, die Saugelektrode nicht unbedingt auf -der Rückseite des Iso- lierkörpers aufliegen muss, sondern, dass zwischen beiden auch ein geringer Abstand von etwa 0,0'1-0,5 mm zulässig ist, wenn dies aus irgend einem Grunde, z.
B. aus Gründen der Isolation bei sehr. hoher Saug spannung, notwendig wäre. In diesem Falle kann .das System als ein Kondensator mit zwei Dielektrika betrachtet werden, von de nen das eine der Isolierkörper und das an dere die zwischenliegende Luft- oder Gas schicht ist, welche unter Atmosphärendruck bezw. unter erhöhtem oder reduziertem Drucke stehen kann.
In manchen Fällen, z. B. wenn die Elek trographie unter vermindertem Druck ausge übt wird, kann. die Saugspannung auf den zwischen der Innenquelle und der Auf nahmefläche untergebrachten Schirm oder das Gitter gelegt werden, obwohl im allge meinen das oben beschriebene Verfahren vorteilhafter ist. Die Elektrogramme können natürlich nicht nur durch Bespritzen, son dern auch in anderer Weise z.
B. dadurch, dass eine zusammenhängende feste Haut dar auf gepresst wird, fixiert werden, oder aber so, dass man als Aufnahmefläche eine Schicht aus relativ leicht .schmelzbarem Iso- liermaterial, z. B. Paraffin, verwendet.
Nach dem Entwickeln wird die Fläche erwärmt, die Entwicklerteilchen werden hierdurch ein gebettet und diese bleiben dann nach .dem Abkühlen dauernd fixiert. Im allgemeinen kann also ein entwickeltes Elektrogramm so fixiert werden, dass die entwickelten Teil chen zweckmässig in ein -durchsichtiges Me- dium ganz oder teilweise eingebettet werden.
Method and device for generating images by means of electrical charges. The invention relates to a method for generating images by means of electrical charges, in which electrical charges influenced by dis Bildspan voltage are collected on an insulator surface and the charge distribution of the insulator surface is made visible with the aid of material particles applied to it.
According to the invention, this method is characterized in that the electric charges are applied to the insulator surface with an ion beam controlled by the image voltage and moving relative to the insulator surface, which is generated in a space of at least 0.001 mm gas pressure.
The invention also relates to a device for carrying out this method. This device is characterized in that it contains an ion source, a suction electrode and an insulating body which is arranged in such a way that it intersects the straight line connecting the ion source with the suction electrode, and that at least one of its components is used to move the ion beam relative to the recording area. serves.
It should be said in advance that the terms "image" and "image tension" in this description and in the claims are used in the most general sense, namely the expression "image", the visibly fixed representation of every temporal course or every spatial configuration The term "image voltage" denotes the instantaneous value of the electrical voltage which belongs to each pixel and which controls the image.
The simplest way of producing "images generated by means of electrical charges", from which at the same time the meaning of the above expression clearly emerges, is the following: On the surface of a well-insulating body that can be made electrical by rubbing, e.g. B. a hard rubber plate is with an appropriate tool, for.
B. with a spherical rounded metal tip, written or drawn. As a result of this friction of the tip along the line described in this way, the hard rubber plate will receive negative electrical charges, and since hard rubber is an excellent insulating material, these charges will remain in place.
If the surface described in this way is covered with fine dust particles, e.g. B. with the well-known sulfur minium mixture, the so-called electroscopic powder, sprinkled, electrical charges are the powder grains; - namely the positively charged minium powder - adhere to the surface along the path described and thereby the invisible image generated by means of electrical charges becomes permanently visible.
The electrical image can also be made visible by sprinkling the back: the hard rubber plate, in particular if the plate is sufficiently thin; but: the image "developed" on the reverse side - due to the divergence of the electrical lines of force - is less sharp than the rather sharp image appearing on the image surface.
The image obtained in this way can, in the absence of external forces, be maintained for any length of time, since the powder grains adhering to the hard rubber plate do not fall off by themselves; however, should the image by a method known per se, e.g. B. be permanently fixed by dusting liquid shellac solution, then the specialist publication by Dr. Paul Selényi: "A new cathode ray oscillo graph", Elektrotechnika, 6.3 :, 1930, referenced.
In. In this example, the electrical charges that caused the picture or drawing were generated by means of friction on the picture surface itself. But it can be on the screen electrical drawings by means of externally supplied electrical charges, such. B. caused by electron charges. Such a procedure is described in the treatises of Dr.
Paul Selényi in the "Zeitschrift für Physik", 895, 1928, and in the "Zeitschrift für techn. Physik", 451, 1928 and 486, 19:29, further z. B. the Hungarian's patent nos. 97970 and 108130. According to this known method - if it is z.
B. the mapping of the temporal course of variable electrical voltages - can be generated by electrical voltages and sharply bundled (concentrated)) cathode ray bundles by means of electrical or magnetic forces, which is directed by the variable voltage to be mapped after, resp.
is influenced in its intensity, the negative charges of this cathode ray are applied to the surface of the insulating plate, which stuck there generate an invisible electrical image, which can then be made visible according to the above procedure. Electrically transmitted images can also be reproduced using the same method.
For this purpose, the entire surface of the insulating plate is closely scanned with the cathode ray bundle, the intensity of the ray being influenced by the voltages belonging to the individual image points, the so-called image voltages.
This known method is advantages despite its simplicity and other important advantages, such. B. its sensitivity is actually more suitable for laboratory work, measurements, etc. In practice, namely, on the one hand, the application and setting of the high voltages and auxiliary devices required to generate cathode rays, or an electron beam of the appropriate intensity and concentration, such.
B. the concentrating coils, and on the other hand the fact that in: the cathode ray tube an excellent vacuum: maintained and accordingly the tube z. B. would have to be manufactured according to the peculiar design described in our above-mentioned patents, in order to prevent the positive ions generated in the tube from neutralizing the charges applied by the electrons to the insulating tube wall, unpleasant.
Furthermore, if it is to develop on the outer tube surface itself or on a thin skin placed on it, the image is not sufficiently sharp, which often has a disadvantageous effect. The greatest difficulty, however, is the need to generate and maintain the best possible vacuum, i.e. the disruptive effect of the ion charges.
It has been found that all of these disadvantages are turned off and a process that can be used for both scientific and practical purposes is very versatile (hereinafter referred to as "electrographing") and excellent images (hereinafter referred to as "electrograms") achieved can be used by generating electrograms, instead of the electron charges, using the ion charges previously perceived as disturbing and which should be avoided, which is necessary with the help of a new,
from the procedure mentioned here as being already known, there are substantially different procedures.
The use of ion charges eliminates the difficulty mentioned above, namely the neutralization of the charges placed on the collecting screen by those of opposite signs. Electron streams are always - except when they are generated in the most perfect vacuum - associated with the appearance of impact ionization, i.e. with the creation of positive ions, whereas ion streams can easily be generated in such a way that the flow is only formed from electrical particles of the same name becomes.
The most significant advantage of the fiction, according to the method, in contrast to the previously known, is that it mixes in air of atmospheric or higher pressure, also in other gases or Gasge, in steam or in low pressure air or gas atmosphere, but their pressure at least 0.001 mm Hg, e.g. B. 0.05-30 mm Hg is feasible. Another advantage is that the suction voltage is relatively low, and that the electrical energy required to generate the electrogram is very low.
Furthermore, in view of the fact that powder particles of colloidal fineness, so to speak, can be used to develop the electrograms obtained by means of the method according to the invention, the size of which is hardly or not at all larger than the emulsion currently used in photosensitive films. Electrograms suitable for enlargement or projection are produced, which develop on the collecting surface of a well-insulating base plate,
appear astonishingly sharp and well graduated. We found that the electrograms obtained using the method according to the invention can be developed just as well, often even better, than those generated using the previously known method.
The inventive method is very versatile, so z. B. for oscillography, for mapping sounds and images, especially for purposes of sound film, image telegraphy and television.
In the following, the method according to the invention is to be explained in detail in various exemplary, cited embodiments, and also, for example, some embodiments of suitable devices for carrying out the method, with reference to the accompanying drawing, with FIG.
1 the device for demonstrating the device suitable for electrographing, FIG. 2 the oscillogram or the electrogram of the alternating current generated with the device according to FIG. 1, FIG. 3, a perfected embodiment of the device for electrographing shown in FIG. 1, Fig. 4 by means of the device according to Fig.
3 obtained oscillogram or electrogram of an alternating current, FIG. 5 shows the curve of an alternating current to which a direct current bias voltage was connected in series, FIG. 6 shows a device suitable for electrographing sound images, FIGS. 7 and 8 the sound images produced with the device according to FIG , and Fig. 9 show an embodiment of a picture telegraph or television receiving device.
In the device according to Figure 1, the ion source consists of -the arc 1 burning in atmospheric air, which burns between ordinary Bogenlampenkohlenstif th and from the direct current source 2, z. B. a storage battery, is fed via the series resistor 8. Opposite this sheet is the flat metal plate 5 in the direction of arrow 4 slidably net angeord at a distance of a few millimeters; the side facing the sheet of Me tallplane is covered with one, made of insulating material, for. B. made of hard rubber: thin, z.
B. 0.2-1 mm thick plate 6 covered, the surface facing the arc, the collecting surface and the metal plate 5 forms the suction electrode. The latter can also be e.g. B. consist of a stapled tinfoil on the hard rubber sheet, or a metal coating applied to the rubber sheet and their distance from the arc in this example is about 4-5 mm. If you want the voltage of an alternating current source 7, which a few hundred, z.
B. 800-600 volt voltage and 50 Hertz periods, so one of its poles is connected to the suction electrode 5 and the other to any point of the arc circuit 1. In this example, this voltage, i.e. the image voltage, is also the suction voltage at the same time.
The plates 5 and 6 are now moved together and at a constant speed in the direction of arrow 4 and then the AC voltage is switched off, whereupon the collecting surface of plate 6 is filled with a mixture of sulfur and minium powder (i.e. with the known electroscopic powder) is to be sprayed evenly. The image shown in FIG. 2 (the electrogram) is then obtained on the plate.
This drawing consists largely of a series of spots similar to the figure of the arch; the spots marked with A are red because they are marked with minium, those marked with B are yellow because they are covered with sulfur.
The origin of these electrograms is very easy to explain. The gases in the arc are known to be ionized to a large extent, which means that they contain positive and negative ions and also free electrons in large numbers.
The alternating voltage of the power source 7 sucks alternately positive and negative ions (with the electrons including electrons) from the arc, and transfers them to the surface of the insulating plate 6. the plate here moved in the direction of arrow 4, so. the + and - ions are spatially separated next to one another on the surface of the plate 6 and remain there even after the AC voltage has been switched off.
If you sprinkle this alternately positive and negative charge-bearing surface with a powder made from a mixture of sulfur and minium, the negatively charged sulfur on the positive points becomes the positively charged. Minium but on the negatively charged. Places stick and the distribution of the electrical charges becomes visible.
The electrogram obtained in this way of course only gives a very rough picture of the time course of the said alternating current, from which at most the number of pole changes per second could be determined if the displacement speed of the plate is known.
A significantly more perfect picture can be achieved if, in order to delimit the cross-section of the ion bundle reaching the collecting surface, a screen (diaphragm) with a line-like gap is arranged between the arc and the collecting surface: The schematic representation of the top view of such an arrangement shows Fig. 3. In the drawing be 1 indicates the arc lamp; In contrast to the drawing, in reality the plane of the carbon rods is perpendicular to the plane of the drawing; the transfer symbols 2-7 are synonymous with the corresponding designations in Fig. 1. 8 means the aforementioned screen.
The screen can be made of insulating or conductive material, e.g. B. made of metal; in the latter case it can be isolated from the facility as well as from the earth. The screen carries the line-like column 9 perpendicular to the plane of the paper, the width of which can vary from a few hundredths to a few tenths of a millimeter. If the recording described above is repeated with this arrangement, the electrogram shown in FIG. 4 arises of the alternating current.
This elec trogramm resembles the in the sound film technology obtained by photographic means In intensity font, and if for recording between the arc and the Saugelek electrode a sound current, respectively. A sound voltage was switched on, it can be viewed as an image of the sound in question. This application of our method is discussed in more detail below. A sharply defined, narrow bundle of ion beams flows through the gap 8 to the plate 6; the strength of this ion current and therefore the charge of the plate 6 changes according to the momentary value of the voltage of the power source 7 from point to point.
We have found that the electrograms can be developed better if the suction electrode is removed from the insulator before development.
Upon closer observation, it was found that the electrogram generated with the arrangement according to FIG. 3 according to FIG. 4 still does not represent an exact picture of the time profile of the alternating voltage in question (picture voltage). Inside the individual strips. the main thing is: darker and lighter shades corresponding to the voltage change;
However, the fact that although the alternating voltage is only zero for the duration of one instant, the image in FIG. 4 has powder-free areas of finite width, shows that this is not an exact mapping. The reason for this is that the plate 6 will not only remain powder-free at those points where the suction voltage acting on the ions and, accordingly, the charge on the plate is zero, but everywhere where the attractive force of the plate charges is lower, than is necessary to hold the particles in place.
This difficulty can be eliminated by applying a pre-tension to the suction tension. The current value of the alternating voltage to be mapped is z. B. E = E0 cos ct, and now (according to FIG. 5) a constant DC voltage U is connected in series with this voltage, so that the voltage <I> U </I> -f- <I> E </I> work.
If you choose this voltage U greater than the value of E0, and at least so large that in those moments in which E = - E0, i.e. when the charging voltage acting on the plate, the lowest value U - E0 If the powder or material particles used for development just no longer adhere to the surface, the amount of powder adhering to the plate will be practically proportional to the current value of the voltage E, and a distortion-free image is obtained.
A distortion-free image is obtained even if the preload is chosen to be greater than the above-mentioned value; In this case, however, the image arises on a ground covered in its entire surface with particles of development material. In this case, the resulting voltage always has an unchanged sign, and only ions of one and the same sign take part in the ion flow, i.e. in the projection of the plate, either positive or negative ions,
depending on the sign of the preload applied.
The use of a preload has another advantage. In the device according to FIG. 3, the ions drin through the gap 9 apparently reach the surface of the plate 6 after a certain time; accordingly, the electro-graphing of the time course of the voltage takes place with a certain time delay, that is to say on the plate 6 with a certain spatial displacement in relation to the gap 9.
But since the speed of the ions. is proportional to the field strength acting on it, that is to say to the suction voltage, this "phase shift" will also change from point to point according to the current value of the suction voltage, which can lead to the distortion of the electrogram.
It is clear that if the bias voltage is chosen to be sufficiently high in relation to that which is to be electrographed, then the alternating suction voltage in addition to the bias voltage will not impair the speed of the ions in any disruptive measure, i.e. there will be none in the picture Distortions occur for which purposes the absolute value of the pre-voltage is expediently chosen to be higher than the absolute value of the maximum peak voltage of the voltage to be electrographed.
For special purposes, an alternating current voltage, or one with any voltage curve, can be used as suction bias. The distortions caused by changes in the "phase shift" as a result of fluctuations in the suction voltage can also be avoided if a suitably constant voltage independent of the image voltage is used as the suction voltage and the intensity of the ion bundle thus generated is controlled by the image voltage being affected,
which is fed to a control electrode placed in the path of the ion beam.
If one wants to use the demonstration apparatuses shown in FIG. 1 or in a sketched manner for recording oscillograms of alternating voltages in practice, then. certain changes must be made to them. The linear movement to take place along the time axis - of the plate 6 is expediently replaced by a circular movement.
For this reason, the plate 5 should be covered by a metal disk or metal drum, and one side of the disk, or the outer surface of the drum, with a thin insulating layer. If the number of revolutions of the disc or the drum is known, the frequency of the alternating voltage can be determined from the strips of the electrogram.
If you want to get to know the timing of the voltage change exactly, you cover the jacket of the drum with a band of transparent insulating material, after which the electrogram developed on this can be photometry using an automatic microphotometer. In this way, from the electrogram, the curve representing the time course of the voltage change is obtained, that is to say a time-voltage diagram; however, if the frequency of the alternating voltage is known, the speed of movement of the collecting surface can be determined from the electrogram.
The method according to the invention is therefore also suitable for determining the law of motion or the course of motion in motion be sensitive bodies, with either the collecting surface or the ion source moving while the other element, i.e. the ion source, or the collecting surface remains stationary and the Image tension acting as suction tension has a known and constant number of periods. The relative movement between the collecting surface and the ions can be accomplished in various ways. In the above we have explained the method in which the ion source and the screen are stationary and the collecting surface is movable.
However, the latter can also be stationary and: the ion source and the screen, or possibly only the screen or the gap, movable. Such an arrangement is e.g. B. the one in which an arc burning between coaxial coals or an incandescent cathode is surrounded by a likewise coaxial cylindrical screen, the jacket of which bears a gap parallel to the axis and which surrounds the collecting surface in the form of a cylinder jacket this cylinder jacket forming the screen rotates around its longitudinal axis.
In any case, however, it is important that during the relative movement of those parts of the collecting surface on which the ion charges are applied at the given moment, the ion source always keeps them at the same constant distance as far as possible, so that there are no changes caused by the changes in distance. Phase shift "occurs, which could lead to distortion.
It can also, in particular when electrographing in a room under low pressure, proceed in such a way that the ion bundle, instead of with a screen and slit, or in addition to these, ver by means of a magnetic or electric force field, also its direction in a manner already known is influenced, that is, controlled in the desired manner, in which case all parts of the apparatus can then be stationary.
According to this, "control" of the ion bundle by means of image voltage is understood not only to influence its intensity, but also to understand its direction, because an image will also be obtained if the movement of the A line drawing is created as a cluster of ions on the collecting surface. Any good insulating material, e.g. B. ebonite, glass, mica, film, especially acetyl cellulose film, etc., can be used.
It is often useful that the electrode of the suction voltage is the metal layer applied to the insulator, which in the case of a transparent or translucent insulating material can be so thin that it is itself transparent or translucent. Such coatings can e.g. B. be generated with cathode sputtering or with thermal evaporation in a vacuum and the same - to form an equipotential surface - must be continuous.
In addition to the electric arc, many other forms of electric discharge and other organs can be used as the ion source. So z. Belly a glow arc can be used, which is generated in a gas space of atmospheric pressure with a voltage of a few hundred volts, in a gas space of lower pressure with significantly lower voltage. A flame burning in the open air can also be used, as can the so-called silent discharge, which is to be generated on conductors with a small radius of curvature (tips, wires) with a voltage of several thousand volts.
Particularly useful is the use of that electrical discharge that takes place in a gas space under atmospheric or lower pressure, between a hot cathode coated with electron-emitting substances (e.g. alkaline earth oxides) and an anode located in its vicinity.
Such an apparatus resembles to a certain extent the gas-electric microphone known in sound film technology under the name "Katho, dophon", but here it naturally serves quite different purposes, it supplies: the process; necessary ions. The use of this form of discharge is also very advantageous because, by appropriately designing the hot cathode, the ion source can also be designed according to its respective use. Is z.
B. used as a hot cathode with alkaline earth oxide over drawn wire, so you get even without using the screen 8 or the gap 9 line practically as a linear ion source to be grasped; So, an ion bundle with the cross section of a line, as shown e.g. B.
for oscillography of alternating currents, for recording sound images etc. is necessary. In certain applications to be explained below, a metal strip or metal tube coated with alkaline earth oxide is used, the latter being expediently heated indirectly.
Finally, if the entire apparatus is housed in a low-pressure gas chamber, the glow discharge can also be used as an ion source. The development of the electrograms can also deviate from the methods mentioned above.
When the sulfur-minium mixture is atomized, the particles of different substances receive charges of opposite signs. It is followed by electrographing with electrical charges of the same sign, which is always the case with a correspondingly large, selected bias voltage, so particles of the same type are actually required, with the sign opposite to the plate charge. Such are obtained when any homogeneous powdery material, e.g. B. Infusoria earth, is atomized in such a way that the grains hit any solid body on their way, or rub against the same ben.
If the electrography takes place with .sufficiently strong charges, the development can also be carried out by means of electrically neutral sources, that is to say with uncharged particles, e.g. B. Likopodium can be accomplished. The developing powder does not necessarily have to be insulating; metal powder, e.g. B. Use aluminum dust in a pure metallic state as well as oxidized on the upper surface. Development can also be used that phenomenon, after which vapors such. B.
Water vapor, mercury vapor, etc., can be condensed by ions, so development can take place not only with solid, but also with material particles in vapor or liquid aggregate states, and even with fog that is atomized onto the plate hitting liquid particles. The development can be carried out, especially in the case of flexible or ribbon-shaped films, in such a way that the electro graphically already charged film is pulled through a chamber in which, for example, powder particles, mist or condensable vapor are suspended by blowing in.
This type of development is particularly advantageous in the case of films which are provided with a conductive coating on their rear side and which are continuously electrographed. should.
In the above, the method according to the invention and the arrangement were discussed in their use as an oscilloscope for the purpose of electrographing the time course of variable electrical voltages. The procedure can. but can of course also be used in all those cases where it is a question of the mapping of such quantities or phenomena that can be made transferable to electrical voltage fluctuations. So it can be
B. for recording and holding. Tones in the form of sound images are used. In this case, the tones are caught in a known manner by means of a microphone, the excited sound currents in the microphone are strengthened ver in the required manner;
the variable voltage obtained in this way is expediently connected in series with the corresponding bias voltage and now as suction voltage - which at the same time represents the image voltage - to that shown in FIG. shown or switched to any other appropriate apparatus. If you move the collecting area, e.g.
B. the plate 6 in front of the gap 9 at a constant speed, so appears on the ent wrapped plate a sound image forming electrogram, which is similar to that shown in Fig. 4 and in the sound film technology is called "intensity writing". In the foregoing it was assumed that the voltage to be mapped itself, e.g. B. the sound voltage, possibly connected in series with a direct current voltage, is used as suction voltage, which means that the control of the ion current by fluctuating the suction voltage itself he follows.
If you want to produce a usable image with this method, the voltage to be reproduced must be of the order of magnitude. Own 100 volts. We found that the process is significantly more favorable if the suction voltage is an appropriately constant direct current voltage that is independent of the image voltage and one pole of the voltage to be mapped is connected to a control electrode, most suitably the one between the ion source and the collecting surface and openwork control electrode, e.g.
B. to the in Fig. 3 with 8, provided with an opening and in this case made of metal (conductor) existing screen, but conveniently switched to the ion source at the other pole,. That means if you have the suction voltage and the image voltage used separately. In this case, the intensity of the ion beam is controlled by the electric field excited by the image voltage, that is to say with minimal energy expenditure.
The beneficial effect of such arrangements can be explained by the fact that such an electrographic device works with so-called space charge currents, i.e. with currents in which only similarly charged, electrical particles move from the ion source to the suction electrode. This is of course if such an ion source, e.g. B. a hot cathode is used, which only generates ions of the same sign; ent holds, however, the zone source such.
B. the electric arc, ions of both signs, and if you switch a rectified suction voltage to the Saugelek electrode, it will only suck out ions of the same type from the ion source. Such a space charge current carried by electrical particles of the same polarity can - as is known per se - by means of an auxiliary electrode, e.g. B. be controlled by a grid ge.
In fact, our experiments proved that in the above apparatus the current flowing to the suction electrode can be changed not only with the suction voltage, but also with the control voltage connected to the diaphragm, i.e. an apparatus provided with a control electrode works essentially exactly like a three-wire tube, whereby the suction electrode corresponds to the anode, the screen corresponds to the grid and the ion source corresponds to the cathode.
Since the opening of the diaphragm in practical use only has to be very small, at most with an area of a few square millimeters .ge, the penetration of the apparatus is very .gering; its gain coefficient, which is known to be the reciprocal value of the penetration, is very large. As an example of the sensitivity of such a control. Here numerical data of a facility are given: The zone source is a platinum band of 10 X 2 X 0.02 mm coated with alkaline earth metalloid. The control electrode is a 0.5 mm thick metal plate with a 5 X 0.5 mm gap.
The collecting surface is a hard rubber plate of 0.25 mm thickness enveloping the jacket of a metal drum. The distance between the hot cathode and the control electrode (diaphragm) is 0.8 mm, between the diaphragm and the collecting surface 0.5 mm. The control electrode is formed by the rotatable about its axis, the hard rubber plate tra lowing metal drum.
In this arrangement we connect a direct current voltage of 600 volts between the suction electrode and the ion source, and an alternating current voltage of 0.4 volts on the diaphragm and now turn the metal drum once around its axis, then sprinkle the hard rubber surface with a mixture of Sulfur-minium powder, we get a completely controlled image, that is, one in whose darkest places no minium remains on the hard rubber plate. <B> Since </B> the peak value of the 0.4 volt alternating voltage is around 0; 6 volts means this result;
that the gain factor of the above arrangement. A thousand times that. In other cases this arrangement showed an even greater sensitivity, so that a potential fluctuation of barely 0.05-0 "1 volt of the control electrode showed itself in the image as a noticeable change in intensity.
The high sensitivity of those arrangements that work with separate suction and control voltage is associated with significant technical advantages. Is it z. B. the recording of sound images, or image transmission, the amplifier arrangement can be significantly simplified, possibly omitted entirely. With the arrangement numerically described in the above example, z.
B. flawless sound images in such a way that an ordinary microphone was discussed from a short distance, where the sound currents conducted through a transmission coil (transformer with an open iron core) common in telephone technology without any amplification to the hot cathode and to the A screen functioning as a grille could be switched.
It was also found that for this three-electrode arrangement, which has a grid voltage-anode current characteristic similar to that of the three-electrode tube, taking into account the special properties of this arrangement, all of the rules that apply to radiotechnics for electron tubes are applicable. It follows from this
that the control electrode does not necessarily have to lie between the internal source and the suction electrode "but it can be placed in the vicinity of the internal source at any point from where it can develop its control effect unhindered.
The characteristic can be worked along the straight line by means of a corresponding change in the suction and grating prestress, with a distortion-free image being obtained; but one can also work quite well on the lower knee part of the characteristic, in which case the arrangement also functions as a rectifier.
Is it z. B. to map wirelessly transmitted tones or images, the rectifier (detector) tube can be left out of the amplifier arrangement and the modulated, high-frequency voltage can be fed directly to the control electrode. According to the examples of the multi-grid tubes, several control or auxiliary electrodes, e.g. B. diaphragms, are used and different voltages, possibly also a feedback, are switched to these according to the respective purpose.
The control electrode does not necessarily have to be broken, because the desired effect can be achieved. can also be achieved with a massive electrode that delimits the inner bundle laterally or is arranged parallel to it.
Some further embodiments of the devices coming into question for carrying out the method according to the invention are described below. 6 is a schematic representation of a device which can be used to record sound or so-called film gramophone sound images. The directly heated hot cathode 10, which serves as an internal source, is z.
B. a platinum tube which is mounted on a magnesia tube with a lengthwise drilled hole and is coated with alkaline earth oxides; its axis is perpendicular to the plane of the drawing and parallel to the axis of the gap 12. The heating element of this cathode, which is accommodated in the boring of the insulating tube, is fed controllably from the power source 2 via the series resistor 3.
The metal screen 11 is located in front of the cathode perpendicular to the plane of the drawing and has a narrow gap 12. A thin strip surface (film) made of transparent insulating material is used to record the sound images, the surface of which facing the cathode is used as a recording surface.
The unwritten film is taken from the reel 14 at a constant linear speed and, after it has been written, is wound onto the film reel 14 '. The following are used to guide the film: the metal drums 15 and 15 '. The suction voltage is taken from the direct current source 51; the negative pole of the same is connected to the hot cathode and the positive pole to the metal drum 15 acting as a suction electrode. The sound recording is done with the help of the microphone 16; 17 is the power source of the microphone and 18 the translator.
If necessary, the microphone current is amplified in the amplifier 19 and this voltage - possibly with the interposition of the bias battery 20 - as image or. Control voltage between the hot cathode 10 and the diaphragm 11, which here takes on the role of a grid, switched. The control voltage can also be placed between the suction electrode and the diaphragm.
In the chamber 2'1 the film, which is initially only written on with an electric charge, is developed into a visible sound image with the aid of electrically charged dust particles blown into the chamber 2'1 with an air stream. The sound image is then coated with an appropriately chosen coating, e.g.
B. a shellac solution, which is atomized through the tube 22, so that after the solvent has evaporated, the remaining shellac fixes and protects the electrogram in a transparent layer.
The development chamber 2'1 (or 36 in Fig. 9) is generally a chamber; which with the suitable for blowing the developing powder particles before direction, z. B. is provided with a blower with a blowpipe and any Vorrich device, which this gas or air stream supplies the dust generator.
It surrounds the receiving area respectively. part of the same, for what purposes z. For example, the opening through which the strip-shaped insulating body is drawn is expediently channel-shaped and, if necessary, connected to an exhaustor that sucks the powder particles through, or that carries a pressure line that prevents the passage of these dust particles .
If a film is developed in such a chamber that does not have a conductive coating on the rear side, it must be ensured that: the developing dust particles only reach the front surface, but not the rear surface, which is expedient by suitable design of the Chamber and the tape guide is reached.
The above-mentioned method: has several advantages over the photographic recording of the sound images. Because) we the sound streams, respectively. Using sound voltages directly to generate the sound images, those devices which convert the current fluctuations into light fluctuations in the photographic process (string oscilloscope, nuclear cell, etc.) can be avoided, so that the entire device is cheaper and significantly simplified.
The device furthermore does not contain any vibratory element, consequently the frequency curve is perfectly straight if the frequency dependence of the microphone and possibly the amplifier is ignored.
Thanks to these advantages, this procedural ren for sound recording may also be desirable in those cases in which the final sound image, e.g. B. to be captured photographically on the edge of a sound film. For this purpose, the electrogram developed by dusting can be subsequently copied onto a light-sensitive film. In such cases, however, the continuous process is even more favorable.
The sound image is recorded as an electrogram on a so-called infinite film, which is closed in itself and uniformly moving, and the electrogram that is created in this way and developed by dusting is then, possibly without being fixed, in continuous operation as a contact copy on a light-sensitive film ; z.
B. on the sound film or on paper to be copied, after which the powder image is erased from the film. The electrical charges that arise when wiping the film -, the film possibly, are neutralized and the whole process is continuously repeated or repeated. continued. This method will be described in more detail later in connection with FIG.
The sound images obtained in this way are - as mentioned above - so-called Intensi ity tone images, as can be seen from FIG. It turned out that in a special embodiment of the method according to the invention, both the so-called "transverse" tone image shown in FIG. 7 and a certain modification of the intensity and transverse tone images can be achieved a directly heated hot cathode, e.g.
B. a platinum strip coated with alkaline earth oxide is used as the ion source and its electrical data are expediently dimensioned in such a way that the necessary heating voltage in the same. Order of magnitude, e.g. B. is about 1 volt, like the image voltage. For example, a 12 X 2.5 X 0.02 mm platinum hot cathode coated with alkaline earth oxide must be loaded with 4 volts X 4.5 amp. Heating power so that the middle part: of the strip has a length of .5 mm. Uniformly the desired ion current supplies.
If you now place a 5 x 0.5 mm line gap in front of this hot cathode and connect its diaphragm with the negative end, the hot cathode, and apply 600 volts to the suction electrode, the result is a receiving surface that moves evenly in front of the gap an approximately 5 mm wide, in the longitudinal direction completely and in the transverse direction almost completely. Uniformly shaded band image.
If one now starts from the value 0 and applies an increasing negative bias voltage to the diaphragm, one observes that the band image becomes narrower while the end of the band facing the negative side of the hot cathode disappears first and this disappearance proceeds gradually to the positive side of the hot cathode. This phenomenon is caused by the fact that: The heating current causes a non-negligible voltage gradient at the cathode, namely about 0.5 volts per mm.
As a result, even with a given external negative voltage, the individual points along the cathode do not have the same voltage in relation to the grid, but the more negative the closer the point is to the negative end of the hot cathode. So it is the emission of the cathode not even along the evenly tempered route, evenly,
but it gradually decreases towards the negative side, where the gradual disappearance of the image from the negative side is explained. Such an uneven emission: directly heated hot cathodes is known in vacuum tube technology and is generally considered harmful. As a result of the present invention, however, this phenomenon can be used advantageously as follows, for example.
The bias of the diaphragm is chosen so that only the positive part of the cathode can noticeably emit: that. means that only the half facing the breath positive cathode end of the picture book remains. While maintaining the data given above, a negative grid prestress is necessary for this.
In the case of weaker heating or low suction voltage or reduced gap dimensions etc., it is possible that a positive grid prestress is required for the purpose mentioned. If the alternating voltage to be mapped, e.g.
B. a tone tension, placed in series with the bias on the diaphragm, one obtains the tone image according to Fig. :8th. This sound image can be seen as a combination of a transversal and an intensity sound image: it consists of darker and lighter strips, among which, however, the darker ones are at the same time correspondingly longer, so that the ends of the strips represent a transversal sound image.
We would like to note that the stripes are not sharply delimited in the transverse direction, but rather gradually disappear, without, however, harming the technical advantage of this composite sound image. It is namely easy to see that such a sound image allows a much wider range of sound intensity to be reproduced than the intensity or transverse sound image would allow.
Another practical application of the invention relates to the production of Bil countries in the narrower sense, that is, it relates to the display of images that are similar to the photographic images and the flat or three-dimensional figures, briefly objects, represent. As can be seen from the following survivors, the scope of the invention is extremely broad.
A beam of light calls on a photographic rule plate, depending on its intensity, a variable strong chemical effect, respectively. after development a different depth of blackening emerges; Correspondingly, an ion bundle emerging from the ion source causes, depending on its intensity, a varying charge on the collecting surfaces or on the. after pollinating the latter, a varying coverage and shade emerge.
With optical imaging, however, you can take the image of the entire object at once, because the optical image, which comes from a lens or a mirror, simultaneously includes all the bundles of rays from the various points of the object, whereas we with the ion bundle only at the same time be able to map one point at once and have to assemble the complete picture from its individual points one after the other.
It should be noted that in this description and in the claims under "point" and "Image point", the method according to the invention and the peculiarities. der - devices accordingly, not only strictly point-like, that is to say roughly circular parts of the picture, but also longer, narrow, line-like picture elements, with the help of whose composition we can e.g.
B. received the above-mentioned composite sound image, and its dimensions are determined either by the ion source, or by the diaphragm opening, or by both, in that the cross-section of the generating ion bundle is determined by these. Image telegraphy and television technology know various processes that allow the image to be assembled from the pixels.
All processes have in common their characteristic property that they decompose the image - a real optical image, drawing, photograph, etc. - into picture elements and the light bundles belonging to the pixels are directed to a photoelectric device, e.g. B. on a photocell, and let the alternating current generated in this act. AC voltage expediently amplifying through a wire or wirelessly, feed the receiving station, and there the current respectively.
Convert voltage fluctuations like that into light fluctuations. The image is reassembled from these light bundles of fluctuating intensity, and either viewed with the naked eye or on a light-sensitive surface, e.g. B. a film fixed.
One embodiment of the method according to the invention differs from the method just mentioned in that the electrical impulses are not converted into light impulses in the receiver station, but - if necessary after amplification - used directly, i.e. as electric impulses to control the ion beam.
that the light-sensitive layer is replaced by the surface of the insulating receiving surface, and that the electrical image obtained in this way is developed in the manner described above and possibly permanently fixed.
It should be emphasized that this method can in some cases advantageously replace "photography" in the usual sense. This process bezw. the device used for its execution differs from the one briefly sketched above and from the one described in detail below only in that the transmitter and receiver stations are spatially close to one another. Shall we z. B. the electrogram of an object, a scene, etc., put forth, for example, the following measures can be taken: we make the next, z.
B. with the help of a suitable Lin sensystems, the real optical image of the object, decompose this image z. B. with a Nipkow disk, screw mirror, etc., in picture elements and proceed.
as described above, wherein the electrographic device can be directly next to the image decomposing device and is connected to the latter either electrically or mechanically for synchronization.
This latter embodiment simplifies and makes the device much cheaper and also simplifies its operation. In this embodiment, the method also has the advantage that it also immediately delivers a positive image if the control voltage, which may be in series with a bias voltage, is connected with the correct polarity between the control electrode and the ion source. Among other things, this method can also be used to advantage if it is only a matter of temporarily fixing the image.
Furthermore, the method can be used to cancel images broken down into a linear series of image points and to reproduce the images from them later, as is already known from the Poulsen method (magnetizing a steel strip). The method is discussed in more detail below using the so-called intermediate point method proposed for television using an example. .
It thus seems superfluous: to describe in detail the application of electrography for the actual image telegraphy. This usually involves the forwarding of printed matter, photographs, etc.
The image to be conveyed is fixed in the transmitting station on the surface of a cylinder and scanned with a point-shaped light beam in a spiral. In the receiving station, a cylinder surface is rotated synchronously with the previously mentioned one and a point-shaped light beam modulated with the image voltage is produced and the image is projected onto a light-sensitive paper or film stretched onto the cylinder surface.
The method according to the invention can be applied in such a way that the outer surface of the receiving cylinder is surrounded by a thin layer or film of insulating material and this is described using a point-like or point-like limited ion source, the intensity of which is expediently compared to that on the diaphragm -ma image voltage placed as an auxiliary electrode is controlled.
In connection with the intermediate film process known from television technology, electrography can be used particularly favorably. As is well known, this method has been proposed for both sending and receiving images during television broadcasting. 'For the broadcast one proceeds in such a way that the live scene to be broadcast and the accompanying sounds are known as a sound film. to be taken on.
The film is continuously developed and fixed and the image is scanned from point to point while the accompanying sounds are broadcast in the usual way. On it will. the emulsion including the image is removed from the film, the film is coated again with emulsion and the whole process is repeated as often as desired on the same infinite strip of film.
This complicated procedure has become necessary because even the best optical devices only produce faint images of a living person. Scene to design; are able to ensure that the picture elements selected to be sufficiently small in a photocell generate only a minimal photocurrent, the sufficient amplification of which is practically impossible to the extent necessary for transmission (a few Kw). The energy consumption of the method according to the invention, on the other hand, can be kept very low. The anode power, which anyway from the anode respectively.
Suction battery: delivered, resulted in our experience with 10-s Amp. Per second, i.e. with a charge of 10- $ coulomb, an electrogram of about 15 cm2 drawing area, where this sensitivity could be increased significantly . The grid current was there in .der order of magnitude between 10-10 and 10-9 amps. Accordingly, the electro graphy can almost reach the sensitivity of the photographic process; in the given case, however, the replacement of photography by electrography has very significant advantages.
Electrography can - like photography - be performed on a self-contained, infinite film, on which both the images and the sound images are recorded and removed from it in a known manner, whereupon the film is wiped off. This process is incomparably simpler than the corresponding photographic process. Another major advantage of this method is that the development of the electrogram can be carried out in fractions of a second, whereas the development of a photographic image causes at least a delay of 20-30 seconds.
The photographic process requires extensive, very expensive and delicate apparatus, so that it would only come into question for photographic theaters and similar companies, whereas the electrographic process indicated is accessible for domestic use. Another advantage of this method is that the images can be projected in any size.
A device which can be used to execute the above method is shown in FIG. 9, for example. The Nipkow disk 28 is made of metal and is used to compose the picture, it carries the holes 42, which are arranged on an old man. The ion source 24 is expediently an indirectly heated incandescent cathode, the longitudinal direction of which - deviating from the figure - is perpendicular to the plane of the paper and is fed by the current source 2.5. 24 'is a second ion source, e.g. B.
a hot cathode, an electric arc, or a flame, which serves to neutralize the charges on the receiving surface that were created during wiping. The endless band <B> 26 </B> consists of a transparent insulating material and is used for the electrography of the images; it is moved in the direction of arrow 28 by the rotating discs 27 and 27 '. Its surface facing the hot cathode 2! 4 serves to record the image. 29 is an endless metal band, which is moved in the direction of the arrow 31 through the metal disks 30, 30 ′.
The battery 4,3 supplies the constant suction voltage, its negative pole is connected to the hot cathode, its positive pole through the disc 30 'with: the metal band 2: 9 acting as a sang electrode. The speed of the disks 27, 27 'and <B> 30.30! </B> is dimensioned and the disks are accommodated in such a way that the insulating tape 26 and the metal tape 2'9 move at the same speed and on the stretch where they come to lie opposite .der the hot cathode 24, that is to say where the recording takes place, they move tightly against one another.
This prevents the bands from: Shifting one another. and give rise to static electricity. Is it z. B. the reception of wirelessly conveyed images, the incoming, modulated high-frequency current from: the antenna 32 is amplified in the receiver 33 and the amplified, possibly rectified image voltage with the voltage 34 in series between the incandescent cathode 24 and through the metal brush 35, the Nipkow disk 23 placed.
The Nipkow disk 23 and the disks 27, 2.7 'and 30, 30' run synchronously with the image decomposition apparatus of the transmitting station. The synchronizing can be accomplished with any method known to be seen. The image to be recorded is as described above ben with ion charges on that part of the tape 26 (image tape) pressed, which BEZW in front of the hot cathode 24. before the series of holes 42 of the Nipkow disk moves past. The cross section of the ion bundle to be written down, which in this case is expediently point-like, is determined by the diameter of the holes in the Nipkow disk.
As the image tape continues to move, it enters the chamber 36 where it is developed with the dust blown through the tube 37. In the event that the image is observed with the naked eye, the light source 38 and the milk glass pane 39 placed in front of it serve to illuminate it. The images who observed the polygon mirror 40 rotated synchronously in a known manner.
In this case, of course, the holes in the Nipkow disk are not spiral-shaped, but are arranged in a circle concentric to the disk axis, and they only break up the individual image lines in the image point, while the image is broken down into lines by the movement of the film strip becomes. This has the advantage, among other things, that the hot cathode can be ribbon-shaped,
and that their length only has to be equal to the distance between two neighboring holes in the Nipkow disk. If, on the other hand, the holes in the Nipkow disk were arranged in a spiral shape, the ion source would have to be extensive and the same size as the image area. The image must then be removed from the film tape.
This purpose is served by the rotatable brush 41, which removes the powder particles from the belt, and the ion source 24 ', which neutralizes any electrical charges that may arise with the oppositely charged ions sucked out of it and which are also expediently perpendicular to the plane of the drawing. is housed. The film tape is then prepared for taking new images.
The images are expediently projected onto a screen by means of an optical device instead of being viewed directly.
Furthermore, the brush 41 is expediently surrounded by a suitable sheath, from which the abraded powder is sucked off with vacuum and returned to the container from which the powder is blown through the tube 37 into the chamber 36, so that the developer powder is also continuously released Circulation is used.
The device described above is simplified if the back of the film strip 2.6, is coated with a transparent metal layer, because in this case the drums 30 and 30 'including the metal band 29 are superfluous and the suction voltage instead of on the drum 27 resp. 2.7 'is switched directly to the metal coating of the film. In this case, the voltage is also on the back wall of the film during development, but this does not interfere with the development of the electrogram according to tests.
The hot cathode 24 'can be replaced by a flame or an electric arc in its function as a neutralizing ion source; these ion sources can optionally be earthed or arranged at several other locations.
The radiant heat of the ion source can, if necessary, be kept away from the film in any way, by means of cooled screens or by air cooling.
If the speed of the belt 26 is high, the chamber 3, 6 is expediently accommodated in the manner shown in FIG. 6, that is to say at such a point, that the belt passes through it without changing direction so that the powder particles are not centrifuged down and because it does not create a distorted picture.
It is also natural that both the electrographic process and the development, the observation. of the image and brushing off in one and the same :. Parts. of the tape, e.g.
B. left, can happen. Further, the electrographic process can be carried out in a room under reduced pressure, and developing, etc. either also under reduced pressure, or at atmospheric pressure. On the one hand, this facilitates the selection of a suitable ion source;
on the other hand, the energy consumption and the noise of the Nipkow disk (which is particularly annoying when recording and reproducing sound) are reduced, a process which, by the way, is known per se. In. in this case the film is in the vacuum chamber z. B. in and executed so that it is pulled through long and narrow channels, which have a large .Strömungsverbindungen; the small amount of air flowing through these openings is continuously extracted. Un ter film is in the above description very generally any flexible strip of insulating material, which is z.
B. can also consist of impregnated and made transparent paper to understand. Due to its high isolation, acetyl cellulose can be used advantageously. The conductor surface of the electrode, which adjoins the insulating body, and is also called the Saugelek electrode, does not necessarily have to be a metal. B. also consist of graphite. Furthermore, it does not have to be solid, but can also be liquid, e.g. B. mercury, and it may also be embedded in the insulating body who the.
If z. If, for example, another film is pressed onto a film metallized on one side, the film has two catching surfaces on which both can be electrographed, and if the film and the metal layer in between are transparent or translucent, the superimposition of Images can be done very simply, both by means of simultaneous as well as by successive electrography. This method allows the simultaneous electro graphing of values belonging to one another, e.g. B. of voltage and current curves, especially if different colored dust is used for development on each side, and in this case the method can e.g.
B. can be used to transmit color images. The intermediate metal layer forming the suction electrode can with a belt of a certain length with leads connected to the drum axis at its ends, with an endless belt, however, with a z. B. at the edge of the Fil mes protruding additional piece, which rests on the cable reel and receives tension from it, be provided. The embedded metal layer must of course be very thin, continuous and its width must be of the same order of magnitude as that of the film.
The electrographic process also permits: the reproduction of colored images in a manner similar to the three-color printing commonly used in duplication technology. The image is z. B. for this purpose at the transmitting station several times, for. B. three times, one behind the other with the interposition of three different colored light filters (red, yellow, blue) and the film strip is just as often in the receiver, z.
B. three times,. That means it is successively several times z. B. electrographed three times on the same recording surface with each time changed image voltage. Such a receiver expediently has three developing chambers that can be used alternately, in which the film is sequentially filled with three differently colored, e.g. B. the colors of the color filters reproduce the dust powder is developed.
The image thus obtained is similar to that produced by the Lumiere process.
The two-tone picture mentioned above, however, consists of powder particles lying on both sides of a translucent or transparent insulator, equally colored on each side and covered by a transparent or translucent layer on each side. It is emphasized that the suction electrode does not necessarily have to rest on the back of the insulating body, but that a small distance of about 0.0'1-0.5 mm is permissible between the two, if this comes from any one Reason, e.g.
B. for reasons of isolation at very. high suction voltage would be necessary. In this case, the system can be viewed as a capacitor with two dielectrics, one of which is the insulating body and the other is the intermediate air or gas layer, which is respectively under atmospheric pressure. may be under increased or reduced pressure.
In some cases, e.g. B. if the elec trography is exercised under reduced pressure, can. the suction voltage can be placed on the screen or grid placed between the internal source and the receiving surface, although in general the method described above is more advantageous. The electrograms can of course not only by spraying, son countries in other ways, for.
B. in that a coherent firm skin is pressed onto it, fixed, or in such a way that a layer of relatively easily .schmelzbarem insulating material, z. B. paraffin is used.
After developing, the surface is heated, the developer particles are embedded and then remain permanently fixed after cooling. In general, a developed electrogram can be fixed in such a way that the developed particles are expediently completely or partially embedded in a transparent medium.