Fernseh-Elektr onenstrahlröhre. Die Erfindung betrifft eine Fernseh- elektronenstrahlröhre und ein Verfahren zur Herstellung derselben.
Es sind z. B. aus der amerikanischen Patentschrift <B>1773</B> 980 Bildzerlegerrö.hren bekannt geworden, bei denen das zu über tragende Bild auf eine Photokathode gewor fen wird und dort ein den Helligkeitswerten des Bildes entsprechendes Emissionsbild er zeugt.
Das durch die Photoelektronen. gebil dete. einen grossen. Querschnitt aufweisende Elektronenbündel wird dann auf eine Ab- tastsonde gerichtet und mittels Ablenkfel- dern über diese hinweggezogen.
Ein Nachteil dieser Röhren besteht darin, dass die erhaltenen Signalströme sehr klein sind und einer sehr hohen nachträglichen Verstärkung bedürfen. Dabei besteht vor allem die Gefahr, dass sich die Signalströme nicht hinreichend vom Störpegel, der durch den Schroteffekt bedingt ist, abheben.
Nach der Erfindung können: Signalströme von wesentlich grösserer Stärke erhalten. wer den, so dass keine so hohe Verstärkung mehr erforderlich ist. Die Möglichkeit einer Be- einträchtigung der Bildübertragung durch den Störpegel wird dadurch vermieden, und ,die nachfolgenden V erstärkeranordnungen können einfacher gehalten werden.
Gemäss- der Erfindung wird in der Rähre ein den I3elligkeitswerten des Bildes ent- esprechendes Ladungsbild aufgebaut, welches den Strom .einer Elektronenquelle steuert.
In ,der Zeichnung wird .die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert. Fig. 1 stellt einen Schnitt .durch eine Bildzerlegerröllre gemäss der Erfindung dar. In Fig. 2 ist gezeigt, wie diese Röhre geschaltet ist.
Die Fig. 8 und 4 stellen Schnitte durch Gitter dar, wie sie in der Röhre nach Fig. 1 verwendet werden kön nen. Fig. 5 stellt eine andere Aussführungs- form, dar, während Fig. 6 einen, Schnitt durch das Gitter der Röhre nach Fig. 5 und Fig. 7 die Schaltung dieser Röhre zeigen.
Fig. 8 zeigt eine Mosaikelektrode, welche mit der Einrichtung nach Fig. 9 hergestellt wor den ist. Fig. 10 zeigt eine dritte Ausfüh- rungsform, in der ein Gitter entsprechend der Fig. 11 benutzt wird, und Fig. 12i zeigt eine Verbundkathode.
Das Vakuumgefäss 1 der Fig. 1 ist an einem Ende mit einem durchsichtigen Fen ster 2 versehen, vor dem eine Optik 4 so an geordnet ist, dass sie auf .der gitterförmigen, am andern Ende :der Röhre angeordneten Speichenelektrode 5 ein Bild des zu übertra genden Gegenstandes entwirft.
Hinter dieser befindet sich ein Elektrodensystem, welches, ein. sehr weit geöffnetes Elektronenbündel gleichmässiger Dichte erzeugt und eine kegelförmig geöffnete Anode 6, ein Steuer- gitter 7 und eine indirekt geheizte Kathode 9 enthält.
Unmittelbar am Lichteintrittsfenster befindet sich eine fingerförmige Anode 12 mit einer dem Gitter 5 zugewandten Öff nung 14. Innerhalb dieser Anode ist eine Sonde 16 angeordnet, die sich unmittelbar hinter :dem Loch 14 befindet und mit einer Zuführung 17 versehen ist.
Vorzugsweise wird die Röhre innerhalb einer Konzentrationsspule 19 angeordnet, durch die ein regelbarer Gleichstrom fliesst. Es entsteht dann ein magnetisches Längs feld zwischem dem Gitter 5 und der Abtast- öffnung 14.
Ferner sind Ablenkspulen 2'2 bezw. 2ss ausserhalb der Röhre angeordnet, welche zwei senkrecht zueinander stehende Felder erzeugen und an je einen Schwin- gungserzeuger 24 bezw. \2 .5 angeschlossen sind.
Für die Speicherelektrode 5 kommen ver sehiedene Konstruktionen in Frage:. Vor- zugsweis:e wird jedoch ein Gitter benutzt, bei dem die den Öffnungen entsprechende Fläche :ebenso gross ist wie die :des stehen- bleibenden: Materials. In manchen Fällen kann :
das Gitter, so wie beispielsweise in Fig. 3 dargestellt, vollständig aus Isolier- material hergestellt werden. Der Isolator 2,6 ist hier mit äÜffnungen 27 versehen und trägt ferner eine Schicht von Cäsium auf Silber oxyd. Diese photoelektrische Schicht ist in bekannter Weise hergestellt, wobei das.
Sil ber in Form von Tröpfchen 29 niederge schlagen ist. Es ist also ein Photomosaik vorhanden, welches aus voneinander isolier ten Rasterelektroden besteht. Eine andere Gitterform ist in Fig 4 dargestellt, wo das Grundmaterial 30 ein Leiter ist, z.
B. ein Niekelgewebe, auf das eine Schicht eines Isoliermaterials 31 niedergeschlagen ist, die ihrerseits die Mosaikelektroden 29, :die wie vorher aus Silberoxyd und Cäsium bestehen, trägt. Zur Herstellung eines solchen Gitters wird vorzugsweise :ein Nickelnetz benutzt, welches im Verhältnis zu den Drähten ziem lich grosse Löcher aufweist.
Dieses Netz wird als Ganzes über eine Magnesiumflamme gehalten, so dassi es vollständig mit Magne- siumoxyd beschlägt, bis die verbleibenden Löcher etwa ebenso gross sind wie das Trä germaterial. Dann wird ein Mosaik von Silberoxyd-Cäsiumelektroden aufgebracht.
Ein anderer Weg, um ein Mosaik auf einem isolierenden Netz zu erzeugen, stellte sich als noch :einfacher heraus.
Diese Methode sei. anhand der Fig. 9 erläutert. Die Fig. 8 zeigt ein so hergestelltes Mosaik in der An sicht, während Fig. 11 einen Schnitt dar stellt. Dort ist das Gitter 5 -wen gstens auf .der :dem Bild zugewandten Seite mit Isolier material überzogen, z.
B. indem es in einen Magnesiumoxydrauch gehalten wunde. Nun mehr wird Silber aufgedampft, und zwar aus einer Verdampfungsquelle <B>50,</B> die :
durch Wirbelströme erhitzt wird. Die Verdamp- fungsqueile besteht aus -dem finit einem Loch 54 versehenen Behälter 53 und enthält me- tallisches .Silber 55.
Da das Silber im Hochvakuum geradlinig- ausstrahlt, entstehen scharfe Schatten an den Stellen, die von der Strahlquelle aus gesehen verdeckt sind.
Das Netz besteht aus zahlreichen sich rechtwink- lig überkreuzenden Drähten, wobei jeder Draht das unter ihm liegende Stück,des an- dern Drahtes verdeckt.
Diese verdeckten Stellen beschlagen nicht mit Silber, so dass. zahlreiche voneinander isolierte rechteckige Leiterflächen 29 entstehen. Durch Wahl einer andern Maschenweite kann die Grösse dieser leitenden "Inseln" beliebig verändert werden.
In einem praktischen Fall wurde eine völlig undurchsichtige Silberschicht auf einem Gitterabschnitt erzeugt, und für den Widerstand zwischen zwei Kontakten, die nur 11/c mm voneinander entfernt waren,
wunden Werte bis zu 1014 Ohm gemessen.. Hieraus folgt -die ausserordentlich gute Iso lierung der Inseln. Vorzugsweise wird je doch die Silberschicht nur dünn ausgebildet und bei der Formierung :
der Schicht voll ständig durchogydiert, wozu in bekannter Weise eine Hochfrequenzentladung in Sauer stoff verwendet wird.
Es isst zweckmässig, den Cäsiumitberschuss nach der Formierung restlos, zu binden. Un ter den zahlreichen, Möglichkeiten hierfür wurde folgende als günstig gefunden. Inner halb der Röhre, entweder an der Kathode oder an der Anode befestigt,
wird eine rela tiv grosse reine Süberoberfläehe angeordnet, welche mit einer ziemlich dicken Ogyd- schieht versehen wird..
Diese Oberfläche ist nach Formierung der Röhre zur Aufnahme grosser Cäsiummengen fähig, selbst nachdem die dünne Silberschicht auf dem Gitter ihre Höchstempfindlichkeit angenommen hat.
Nachdem die Oberflächen ihre höchste Empfindlichkeit erreicht haben, wird adle Rähre bei etwas niedrigerer Temperatur hin- reichend lange ausgeheizt,
bis der Cäsium- überscb.uss in der Röhre vollständig durch -die Silberdberfläehe gebunden ist.
Die Röhre nach Fig. 1 sei, wie in Fig. '2: dargestellt, geschaltet und möge ein Gitter entsprechend .der Fig. 3 besitzen.
Die Anode 6 der Elektronenkanone ist über eine Span- nungsquelle 35 mit ,der Kathode verbunden, die in bekannter Weise geheizt wird, so dass, dm ganze Gitter 5 mit Elektronen.
von 100 bie 30'Q Volt Geschwindigkeit beschossen wird. Das Gitter wird dann eine negative Ladung annehmen, die gerade hinreicht, um weitere Elektronen vom Aufprall abzuhal- ten,
so dass unmittelbar hinter dem Gitter eine Raumladung entsteht. Das normale Gleichgewichtspotential des Gitters wird im wesentlirrhen bestimmt durch eine geringe Anzahl von Elektronen,
die die höchste Ge- schwindigkeit besitzen und :durch die Ablei- tung innerhalb der Gitterkonstruktion. Bei aber Anordnung nach Fig. 5, -wo das Gitter vollständig aus Isoliermaterial besteht, wird das Gitterpotential etwas höher liegen.,
als bei der nach Fig. 4, wo die isolierende Schicht auf Ilnterlagedrähten 3,0 angeordnet ist, die in der Regel mit der Anode 6 über einen Leiter 36 leitend verbunden sind.
Nachdem das Gittersein angenommen hat und hinter dem Gitter eine Raumladung entstanden äst, wird ein Bild des Gegenstandes 37 mittels der Optik 4 auf die nicht von Elektronen be schossene,
Seite des Gitters 5 geworfen. Es fällt also Licht auf das Photomosaik 29 und bewirkt dort eine Elektronenemission. Die Elektronen werden gegen die Anode <B>12</B> ge zogen, einzelne von ihnen werden:
in die Öffnung 14 dringen und auf der ,Sonde 16 gesammelt werden. Die Anode 1.2 ist an, den positiven Pol einer Spannungsquelle 39 an geschlossen,
während die Sonde 16 mittels der Spannungsquelle 40 ein nach höheres Potential erhält.
Die Differenz zwischen der Zahl der auf die Sonde fallenden und der Zahl der auf die Abschirmung 124 fallenden Elektronen fliesst durch clen Widerstand <B>41</B> und erzeugt an .diesem ein Potential, welches mittels der Drähte 42 abgenommen und dann verstärkt wird.
Die @ Zahl der auf dem Photomosaik aus gelösten Elektronen wird in jedem Punkte der jeweiligen, Lichtintensität entsprechen. Die photoelektrischen Inseln werden sich in folgedessen der auffallenden Lich-hnenge entsprechend mehr oder weniger positiv auf laden:.
Die Mosaikelemente werden sich also auf ein neues weniger negatives Gleichge wichtspotential einstellen, so dass, eine <B>Po-</B> tentialverteilung auf dem Gitter entsteht, die überall dem Bildinhalt entspricht. Hier durch wird es den die Räumladung hinter dem Gitter 5 bildenden.Elektronen möglich. durch das Gitter hindurch auf die Anode 12 zu fliegen.
Die so aus der Raumladung frei werdenden Elektronen entsprechen in ihrer Zahl wiederum der örtlichen Lichtintensität. Sämtliche zwischen dem Gitter 5 und der Anode 12 fliegenden 'Elektronen werden durch die Konzentrationsspule 19 gebündelt und durch die Ablenkfelder über die Abtast- öffnung hin- und herbewegt.
Falls es gewünscht wird, kann .die Er giebigkeit der Elektronenkanone mittels. des Gitters 7 hochfrequent moduliert werden, wobei die Modulation über einen Blockkon densator bei 44 zugeführt wird. Es wird da durch eine Ausgangsverstärkung möglich und es kann idie Gleichstromkomponente er halten werden. Falls gewiinscht, kann auf diese Weise auch ein einziges Seitenband er zeugt werden.
Durch die Speicherung der Elektronen in einer Raumladung wird ein ,;elektrisches Bild" erzeugt, dessen Intensität wesentlich grösser ist, als, wenn es lediglich durch die Photoemission von dem Gitter 5 erzeugt wäre. Die am Widerstand 41 abgenommene Spannung ist nunmehr wesentlich grösser, so ,dass sie nur wesentlich weniger verstärkt zu werden braucht und nicht mehr indem Masse von Störungen abhängt.
Eine andere Ausführungsform der Er findung ist in Fig. 5 dargestellt. Als Elek- tronenquelle ist hier' eine photoelektrische Oberfläche verwendet, welche vorzugsweise als durchgehende Fläche 32 auf einer Grund platte 34 aus Silber aufgebaut ist. Das Git ter 5 ist unmittelbar parallel vor der photo- elektrischen Oberfläche angeordnet.
In die sem Fall wird das Gitter zweckmässig als mit einer isolierenden Oberfläche versehener Leiter ausgebildet. Vorzugsweise wird die leitende Unterlage 3.0 (Fig. 6) mit einer dün nen Schicht Magnesiumoxyd 31 überzogen. In diesem Fall wird jedoch keinerlei photo- elektrisches Material auf den Isolator aufge bracht.
Bei dieser Anordnung, die wie in Fig. 7 angegeben, zu. schalten' ist, wird die Photo- kathode 32 vorzugsweise als - Silberoxyd- Cäsiumschicht ausgebildet, bis die höchste Empfindlichkeit erreicht worden ist. Diese Kathode braucht nicht als Mosaik ausgebil det zu sein. .Sie wird dann aus den Lampen 46 mit rotem oder infrarotem Licht ausge strahlt,
bis die Kathode einen Strom von z. B. 100 Mikroampere erzeugt. Das Gitter 5 ist in @diesem Fall nicht photoelektrisch, son dern vorzugsweise aus Nickeldrähten 30 auf gebaut, die eine oberflächliche Isolierung von z. B. Magnesiumoxyd erhalten.
Beim Betrieb wird der Gegenstand 3,7 nur mit Tageslicht oder durch künstliche Lichtquellen 4 7 belichtet, wobei darauf ge achtet wird, dass kein weisses Licht direkt auf die Kathode 32 fällt, ausgenommen das jenige, welches von dem Gegenstand 37 aus geht und durch die Optik 4 auf die Kathode gerichtet wird. Zu diesem Zweck werden die Lampen 47 mit Reflektoren 49 versehen.
Da es auch erwünscht ist, dass kein rotes Licht auf den Gegenstand '37 trifft, werden die Lampen 46 ebenfalls mit Reflektoren 50, ver sehen. Diese Reflektoren sind so aufgestellt, dass, das Licht in dem einen Fall nur auf die Kathode, im andern nur auf den Gegenstand fällt.
In der Schaltskizze nach Fig. 7 sind die Ablenk- und Konzentrationsspulen der Ein fachheit halber fortgelassen. Auf die Ka thode 32 fallen nun zwei verschiedene Licht ströme.
Der eine, von den Lampen 46 aus gehende, stellt eine gleichmässige Strahlung von grosser Wellenlänge dar und erzeugt eine gleichmässige Emission von Elektronen ge ringer Geschwindigkeit. Der andere Licht strom entspricht der Lichtverteilung des Ge genstandes und enthält kürzere Wellenlän gen, so dass auf der Kathode 32 Elektronen verschiedener und im Mittel höhere Ge- sehwindigkeit ausgelöst werden.
Es werden also von der Kathode 3!2 Elektronen zweier verschiedener Arten erzeugt. Angenommen, dass kein Bild auf die Kathode fällt, wird das Gitter eine negative Ladung annehmen, da die Elektronen, die dort auffallen, sich auf' der Isolierschicht sammeln und allznäh- lich auf den leitenden Träger abfliessen:, bis ein Gleichgewichtszustand in der Nähe von etwa 'j.' Volt erreicht ist.
Es entsteht so eine Raumladung hinter dem Gitter. Wird ein. optisches Bild auf die Kathode projiziert, so werden;
Elektronen höherer Geschwindigkeit ausgelöst, welche infolge dieser höheren Ge schwindigkeit das Gitter erreichen können und die bisher gleichmässige Ladungsvertei- lung derart stören, dass das Gitter an jedem Punkt um so viel negativer wird, wie es der dort vorhandenen Helligkeit entspricht. Es entsteht .so eine Ladungsverteilung auf dem Gitter, die die Zahl der durch .das Gitter fliegenden, durch die Anode 12 angezogenen Elektronen entsprechend dem Bildinhalt steuert.
Es entsteht so ein "elektrisches Bild" von grösserer Intensität als bei Verwendung lediglich einer Photokathode.
Es wurde gefunden, dass durch .die hinter ,dem Gitter aufgebaute Raumladung und ihre Ausnutzung zur Verstärkung des elek trischen Bildes die Empfindlichkeit der Röhre auf das mehr als tausendfache gestei- gert werden konnte. Infolgedessen kann mit wesentlich geringerer nachfolgender Verstär kung gearbeitet werden. .
Die Verstärkung mittels der Raumladung erfolgt völlig unabhängig von der Abtastung. Mit jedem Bildwechsel wird eine neue La- dungsverteilung aufgebaut.
Wenn ein Wech sel der Lichtverteilung während der Ab- tastung infolge einer Bewegung des: Objekts eintritt, so ist das am Ende der Abtast- periode erzeugte Bild ein Mittelding zwi- sohen dem Bild, welches zu Beginn der Ab tastperiode vorhanden war und -dem, wel ches bei Beginn,der nächsten Abtastung vor liegt.
Selbst bei Bewegungen des Objekts, die mit den grössten mit dem Auge noch ver- folgbaren Geschwindigkeiten, vor sich gehen, besteht genügend Zeit zum Aufbau einer Raumladung, da diese Bewegungen im Ver hältnis immer noch langsam sind, während die Zeit zum Aufbau der Raumladung äusserst kurz ist.
Infolgedessen ist praktisch bereits stets vor Beginn einer neuen Zer legung eine neue Raumladung wirksam, wobei das Potential jedes Mosaikelementes dasjenige vor Beginn der Bewegung sein. wird, das es offenbar höchst unwahrschein- lich ist, dass die Bewegung über eine längere Zeit hinweg synchron mit der Abtastung verläuft.
Es kann auch .eine in .gleicher Weise ar beitende Verbundkathode verwendet werden, bei der Xathode und Gitter zu einer Einheit zusammengefasst sind. Wird ein feines iso lierendes Pulver unmittelbar auf die Ka thode aufgebracht, so dass, zwischen den Körnchen Zwischenräume bestehen, so würden theoretisch auch in diesem Falle Ladungen in den obern Teilen entstehen, welche im stande wären, langsame Elektronen,
die durch eine langwellige Strahlung ausgelöst werden, zu modulieren. Es würde jedoch in der Praxis sehr schwierig sein, die Kathode so zu formieren, und das isolierende Pulver würde Cäsium aufnehmen und vielleicht lei tend werden.
Es konnte jedoch eine Ver bundkathode unter Verwendung einer äusserst dünnen Schicht eines isolierenden Pulvers aufgebaut werden, indem die zusammenge setzte Oberfläche mittels einer Glimment- ladung in Argon nach Formierung der Cäsiumaberfläche oxydiert wurde, um alles leitende Material,
welches das Isoliermate- rial überdeckte, zu beseitigen. Bei Verwen dung einer solchen zusammengesetzten. Ka thode wird vorzugsweise eine .geringe Hoch- frequenzspannung an die ]Kathode gelegt, um die Zahl der auf den Isolator fallenden Elektronen zu vergrössern.
Ein anderes Verfahren zur Herstellung einer Verbundkathode besteht in der Ver wendung von Cäs iummonoxyd als: Isolator auf Ader Kathode. Wenn eine eine Monoxyd schicht aufweisende Silberplatte zur Photo kathode formiert wird, so ergibt das auf sie destillierte Cäsium, mit dem Cäsiummonogyd Cäsiumtrioxyd, welches ebenfalls ein guter Isolator ist.
Fig.12 zeigt schematisch eine solche Ka thode, bei der mit 1011 die Unterlage und mit 1(12i die isolierenden Körnchen bezeich net sind. In, beiden Fällen entsteht eine Photo kathode mit zahlreichen isolierenden "Inseln", zwischen denen Abstände bestehen, so dass Elektronen hindurchtreten können.
Auf den isolierenden. Inseln entstehen infolge der Emission Ladungen, die den Flusst der Elek tronen steuern, wie früher beschrieben.
Eine weitere Ausführungsform der Er-. findung ist in Fig. 10 dargestellt. Hier sind die Photokathode und das Gitter zu einer Einheit vereinigt, die als Ganzes auf dem Schirm 5 untergebracht ist.
Fig. 11 zeigt diesen Teil im Querschnitt. Die Röhre erhält in .diesem Fall einen Wandbelag 60, der aus Nickel bestehen kann und vorzugsweise mit .lein Finger 12. verbunden, ist. Die Röhre weist ferner ein zweites durchsichtiges Fen ster 61 auf,
um den von einer Quelle 62 aus gehenden Lichtstrom auf -den Schirm 5 tre ten zu lassen. Die Drähte 30 der Fig. 11 sind auf der einen Seite beispielsweise mittels Magnesiumoxyd 64 isolierend gemacht, wo bei vorzugsweise Silberdraht als Unterlage verwendet wird. Es wird dann von der einen Seite Silber 29 aufgedampft,
so dass ein Mosaik auf den isolierenden Schichten ent steht. Die Oberfläche wird :dann formiert wie früher beschrieben. Unter Formierung ist die Herstellung und die Erzielung einer hohen Empfindlichkeit der Photokathode zu verstehen.
Gleichzeitig wird die Silberober- fläche auf der andern Seite des Gitters eben falls formiert. Es entsteht so ein Gitter, welches zwei völlig voneinander getrennte photoelektrische Oberflächen aufweist. Die eine ist der Lichtquelle 62, zugewandt und stellt eine zusammenhängende Schicht dar, während die andere dem Finger 12 zuge wandt ist und als Mosaik ausgebildet ist.
Bei dieser Ausführungsform .erhält das Gitter 5 vorzugsweise einen zylindrischen Ansatz 610', welcher sich dem Wandbelag 60 entgegenstreckt, .diesen jedoch nicht berührt. Beide bilden zusammen eine elektrische Linse, welche die Fokussierung ,der Elektro nen unterstützt. Es kann vorteilhaft sein, eine entsprechende Anordnung auch bei an dern Ausführungsformen zu verwenden.
Wird die durchgehende leitende Fläche beleuchtet, wobei .das Licht in. diesem Falle nicht von anderer Wellenlänge, als das der Bildbeleuchtung zu sein bmücht, so werden auf -der Rückseite des Gitters Elektronen ausgelöst, und zwar gleichmässig über die ganze Oberfläche, so dass hinter .dem Gitter eine Raumladung entsteht.
Auf der Vorder seite dagegen, wo auf die Photooberfläche der Gegenstand abgebildet wird, entsteht ein Ladungsbild, in dem die Ladungsverteilung dem Bild entspricht. Dieses Ladungsbild steuert den Elektronendurchtritt von der hintern Oberfläche, wobei die durchgelasse- nen .Elektronen durch die Zugspannung am Anodenfinger 12 beschleunigt werden.
Diese Ausführungsform ist aus mehreren Gründen vorteilhaft. Es wird eine hohe Ver stärkung erreicht, und es werden praktisch von allen Teilendes Mosaiks gleichviel Elek tronen der Raumladung gesteuert. Es braucht kein infrarotes Licht verwendet zu werden, da das Licht der beiden Quellen auf ver- schiedena Seiten der lichtempfindlichen Elektrode fällt.
Ein besonderer Vorteil -die ser Anordnung ist, .dass die Mosaikelektroden nur einen sehr kleinen Strom aus der Itaum.- ladung absaugen, da sie auf der dem Ur sprung dieser Elektronen abgewandten .Seite angeordnet sind.
Die Zeit, während der die Ladung auf den Mosaikelektroden abfliesst, kann auf ver- sehiedene Weise geregelt werden. Reines Magnesiumoxyd isoliert so gut, dass es wün schenswert ist, die Entladezeit durch Zu sätze, welche das Isoliervermögen verschlech tern, zu verkürzen. Es kann auch ein gerin ger Restgasdruck in der Röhre belassen wer den, .der die Entladezeit der Mosaikelektro den regelt.
Es wurde gefunden, dass durch eine solche Gasfüllung von sehr geringem Druck keine Beeinträchtigung der Bild signale bewirkt wird, wenn die Entladezeit innerhalb der Grenzen der Bildfrequenz liegt.
In jedem der beschriebenen Fälle wird ein Ladungsbild, welches dem optischen Bild entspricht, aufgebaut, welches seiner- seits einen Elektronenstrom steuert. Der Ge samtstrom wird dann in bekannter Weise zerlegt, um ein Fernsehsignal zu erhalten. Naturgemäss können .die beschriebenen Aus führungsbeispiele auch abgeändert und z.
B. Elemente der einen Anordnung mit solchen einer andern Anordnung kombiniert werden.
Television electron beam tube. The invention relates to a television electron beam tube and a method for producing the same.
There are z. B. from the American patent <B> 1773 </B> 980 Bildzerlegerrö.hren in which the image to be transmitted is thrown onto a photocathode and there it generates an emission image corresponding to the brightness values of the image.
That through the photoelectrons. educated. a big. Electron bundles having a cross-section are then directed onto a scanning probe and drawn over the latter by means of deflection fields.
A disadvantage of these tubes is that the signal currents obtained are very small and require very high subsequent amplification. Above all, there is a risk that the signal currents will not stand out sufficiently from the interference level caused by the shot effect.
According to the invention: Signal currents of significantly greater strength can be obtained. who, so that such a high gain is no longer required. The possibility of the image transmission being adversely affected by the interference level is thereby avoided, and the subsequent amplifier arrangements can be kept simpler.
According to the invention, a charge image corresponding to the brightness values of the image is built up in the tube and controls the current of an electron source.
In the drawing, the invention is explained in more detail with the aid of some exemplary embodiments. Fig. 1 shows a section through an image dismantling roller according to the invention. In Fig. 2 it is shown how this tube is connected.
8 and 4 show sections through grids as they can be used in the tube of FIG. 1 NEN. FIG. 5 shows another embodiment, while FIG. 6 shows a section through the grid of the tube according to FIG. 5 and FIG. 7 shows the circuit of this tube.
Fig. 8 shows a mosaic electrode which is manufactured with the device according to FIG. FIG. 10 shows a third embodiment in which a grid corresponding to FIG. 11 is used, and FIG. 12i shows a composite cathode.
The vacuum vessel 1 of Fig. 1 is provided at one end with a transparent window 2, in front of which an optical system 4 is arranged in such a way that it on .der lattice-shaped, at the other end: the tube arranged spoke electrode 5 an image of the to be transmitted designs the subject.
Behind this is an electrode system, which, a. Generates a very wide-open electron beam of uniform density and contains a conically open anode 6, a control grid 7 and an indirectly heated cathode 9.
Directly on the light entry window is a finger-shaped anode 12 with an opening 14 facing the grid 5. A probe 16 is arranged within this anode, which is located immediately behind the hole 14 and is provided with a feed 17.
The tube is preferably arranged within a concentration coil 19 through which a controllable direct current flows. A longitudinal magnetic field then arises between the grating 5 and the scanning opening 14.
Furthermore, deflection coils 2'2 respectively. 2ss arranged outside the tube, which generate two fields which are perpendicular to one another and are connected to a respective vibration generator 24 or \ 2 .5 are connected.
Various constructions are possible for the storage electrode 5: Preferably, however, a grid is used in which the area corresponding to the openings: is just as large as that of the material that remains. In some cases:
the grid, as shown for example in FIG. 3, can be made entirely of insulating material. The insulator 2,6 is provided here with openings 27 and also has a layer of cesium on silver oxide. This photoelectric layer is produced in a known manner, the.
Silver is struck down in the form of droplets 29. So there is a photo mosaic, which consists of isolated grid electrodes. Another lattice shape is shown in Figure 4 where the base material 30 is a conductor, e.g.
B. a Niekel fabric on which a layer of an insulating material 31 is deposited, which in turn carries the mosaic electrodes 29: which, as before, consist of silver oxide and cesium. For the production of such a grid is preferably: A nickel mesh is used, which has holes that are quite large in relation to the wires.
This net is held as a whole over a magnesium flame so that it is completely covered with magnesium oxide until the remaining holes are about the same size as the carrier material. Then a mosaic of silver oxide cesium electrodes is applied.
Another way to create a mosaic on an insulating mesh turned out to be even more: easier.
This method is. explained with reference to FIG. Fig. 8 shows a mosaic produced in this way in view, while Fig. 11 is a section. There is the grid 5 -wen gstens on .der: the side facing the picture covered with insulating material, z.
B. by being held in a magnesia smoke. Now silver is evaporated, from an evaporation source <B> 50 </B> which:
is heated by eddy currents. The evaporation source consists of the container 53 which is provided with a finite hole 54 and contains metallic silver 55.
Since the silver radiates in a straight line in a high vacuum, sharp shadows are created in the areas that are covered from the beam source.
The net consists of numerous wires crossing each other at right angles, each wire covering the piece underneath it, the other wire.
These hidden places do not fog up with silver, so that numerous rectangular conductor surfaces 29 isolated from one another are produced. By choosing a different mesh size, the size of these conductive "islands" can be changed as desired.
In a practical case, a completely opaque silver layer was created on a grid section, and for the resistance between two contacts that were only 11 / c mm apart,
sore values up to 1014 ohms measured. From this follows - the extraordinarily good insulation of the islands. Preferably, however, the silver layer is only made thin and during the formation:
the layer is completely constantly durchogydiert, including a high-frequency discharge in oxygen is used in a known manner.
It is advisable to bind the cesiumite excess after formation. Among the numerous possibilities for this, the following has been found favorable. Inside the tube, either attached to the cathode or to the anode,
a relatively large, clean surface is arranged, which is provided with a fairly thick ogyd layer.
After the tube has been formed, this surface is capable of receiving large amounts of cesium, even after the thin layer of silver on the grid has assumed its maximum sensitivity.
After the surfaces have reached their highest sensitivity, the adle tube is baked for a sufficiently long time at a slightly lower temperature.
until the excess cesium in the tube is completely bound by the silver surface.
The tube according to FIG. 1 is, as shown in FIG. 2: shown, switched and may have a grid corresponding to FIG.
The anode 6 of the electron gun is connected to the cathode via a voltage source 35, which is heated in a known manner so that the entire grid 5 is filled with electrons.
is fired at from 100 to 30'Q volts. The grid will then take on a negative charge that is just sufficient to keep more electrons from impacting,
so that a space charge is created immediately behind the grid. The normal equilibrium potential of the lattice is essentially determined by a small number of electrons,
which have the highest speed and: due to the dissipation within the grid structure. However, with the arrangement according to FIG. 5, where the grid consists entirely of insulating material, the grid potential will be slightly higher.
than in the case of FIG. 4, where the insulating layer is arranged on interlayer wires 3.0, which are generally conductively connected to the anode 6 via a conductor 36.
After the lattice has assumed and a space charge has arisen behind the lattice, an image of the object 37 is made by means of the optics 4 onto the
Side of the grid 5 thrown. Light therefore falls on the photomosaic 29 and causes electron emission there. The electrons are drawn against the anode <B> 12 </B>, some of them are:
penetrate the opening 14 and be collected on the probe 16. The anode 1.2 is on, the positive pole of a voltage source 39 is closed,
while the probe 16 receives a higher potential by means of the voltage source 40.
The difference between the number of electrons falling on the probe and the number of electrons falling on the shield 124 flows through the resistor 41 and generates a potential at it, which is tapped by the wires 42 and then amplified .
The @ number of electrons dissolved on the photo mosaic will correspond to the respective light intensity in each point. The photoelectric islands will be charged more or less positively as a result of the noticeable amount of light.
The mosaic elements will adjust to a new, less negative equilibrium potential, so that a <B> potential </B> potential distribution is created on the grid that corresponds to the image content everywhere. This makes it possible for the electrons forming the clearing charge behind the grid 5. to fly through the grid onto the anode 12.
The number of electrons released from the space charge correspond in turn to the local light intensity. All of the electrons flying between the grid 5 and the anode 12 are bundled by the concentration coil 19 and moved back and forth across the scanning opening by the deflection fields.
If desired, the electron gun's productivity can be achieved by means of. of the grid 7 are modulated at high frequency, the modulation being fed via a Blockkon capacitor at 44. It is made possible by an output gain and the direct current component can be obtained. If desired, a single sideband can also be produced in this way.
By storing the electrons in a space charge, an "electrical image" is generated, the intensity of which is considerably greater than if it were produced merely by the photoemission from the grid 5. The voltage picked up at the resistor 41 is now much greater, see above that it only needs to be amplified much less and no longer depends on the amount of interference.
Another embodiment of the invention is shown in FIG. A photoelectric surface is used here as the electron source, which is preferably constructed as a continuous surface 32 on a base plate 34 made of silver. The grid 5 is arranged directly parallel in front of the photoelectric surface.
In this case, the grid is expediently designed as a conductor provided with an insulating surface. The conductive base 3.0 (FIG. 6) is preferably coated with a thin layer of magnesium oxide 31. In this case, however, no photoelectric material is applied to the insulator.
In this arrangement, as indicated in Fig. 7, too. is switched ', the photocathode 32 is preferably formed as a silver oxide cesium layer until the highest sensitivity has been achieved. This cathode need not be designed as a mosaic. It is then emitted from the lamps 46 with red or infrared light,
until the cathode has a current of e.g. B. 100 microamps generated. The grid 5 is not photoelectric in this case, son countries preferably made of nickel wires 30 built on, the superficial isolation of z. B. obtained magnesium oxide.
During operation, the object 3, 7 is exposed only to daylight or by artificial light sources 4 7, care being taken that no white light falls directly onto the cathode 32, with the exception of the one that goes from the object 37 and through the Optics 4 is directed to the cathode. For this purpose the lamps 47 are provided with reflectors 49.
Since it is also desirable that no red light hits the object '37, the lamps 46 are also provided with reflectors 50, see. These reflectors are set up in such a way that in one case the light falls only on the cathode, in the other only on the object.
In the circuit diagram of FIG. 7, the deflection and concentration coils are omitted for the sake of simplicity. On the cathode 32 now fall two different streams of light.
One, proceeding from the lamps 46, represents a uniform radiation of great wavelength and generates a uniform emission of electrons at low speed. The other luminous flux corresponds to the light distribution of the object and contains shorter wavelengths, so that 32 electrons of different and on average higher speeds are triggered on the cathode.
The cathode thus generates 3! 2 electrons of two different types. Assuming that no image falls on the cathode, the grid will take on a negative charge, since the electrons that fall there collect on the insulating layer and gradually flow off onto the conductive support: until a state of equilibrium close to about 'j.' Volt is reached.
This creates a space charge behind the grid. Becomes a. optical image projected onto the cathode so become;
Electrons of higher speed are released, which can reach the grid as a result of this higher speed and disrupt the previously even charge distribution in such a way that the grid becomes as much more negative at each point as it corresponds to the brightness there. A charge distribution arises on the grid, which controls the number of electrons flying through the grid and attracted by the anode 12 according to the image content.
The result is an "electrical image" of greater intensity than when using only one photocathode.
It was found that the space charge built up behind the grid and its use to amplify the electrical image made it possible to increase the sensitivity of the tube by a factor of more than a thousand. As a result, it is possible to work with a significantly lower subsequent gain. .
The amplification by means of the space charge takes place completely independently of the scanning. A new charge distribution is set up with each change of image.
If there is a change in the light distribution during the scanning as a result of a movement of the object, the image generated at the end of the scanning period is a mean between the image that was present at the beginning of the scanning period and the image which is at the beginning of the next scan.
Even when the object moves at the greatest speeds that can be traced with the eye, there is enough time to build up a space charge, since these movements are still relatively slow, while the time to build up the space charge is extremely high is short.
As a result, a new space charge is practically always effective before the beginning of a new decomposition, the potential of each mosaic element being that before the start of the movement. that it is obviously highly unlikely that the movement will be synchronized with the scanning over a longer period of time.
It is also possible to use a composite cathode which works in the same way and in which the cathode and grid are combined to form a unit. If a fine insulating powder is applied directly to the cathode, so that there are gaps between the grains, then theoretically, in this case too, charges would arise in the upper parts, which would be able to generate slow electrons,
that are triggered by long-wave radiation. However, in practice it would be very difficult to form the cathode in this way, and the insulating powder would pick up cesium and perhaps become conductive.
However, it was possible to build a composite cathode using an extremely thin layer of an insulating powder by oxidizing the composite surface by means of a glow discharge in argon after the formation of the cesium surface in order to remove all conductive material,
which covered the insulating material. When using such a compound. As a method, a low high-frequency voltage is preferably applied to the cathode in order to increase the number of electrons falling on the insulator.
Another method of making a composite cathode is to use Caesium monoxide as: insulator on wire cathode. If a silver plate with a monoxide layer is formed into a photo cathode, the cesium distilled onto it results in cesium trioxide with the cesium monoxide, which is also a good insulator.
12 shows a schematic of such a cathode, in which 1011 denotes the base and 1 (12i denotes the insulating granules. In both cases, a photocathode is created with numerous insulating "islands", between which there are gaps so that Electrons can pass through.
On the insulating. Islands arise as a result of the emission of charges that control the flow of the electrons, as described earlier.
Another embodiment of the Er-. finding is shown in FIG. Here the photocathode and the grid are combined to form a unit which is accommodated as a whole on the screen 5.
Fig. 11 shows this part in cross section. In this case, the tube is provided with a wall covering 60, which can consist of nickel and is preferably connected to a little finger 12. The tube also has a second transparent window 61,
in order to let the luminous flux emanating from a source 62 reach the screen 5. The wires 30 of FIG. 11 are made insulating on one side, for example by means of magnesium oxide 64, where silver wire is preferably used as a base. Silver 29 is then vapor-deposited on one side,
so that a mosaic is created on the insulating layers. The surface is: then formed as described earlier. Formation is to be understood as the production and the achievement of a high sensitivity of the photocathode.
At the same time, the silver surface is also formed on the other side of the grid. This creates a grid that has two completely separate photoelectric surfaces. One is facing the light source 62 and represents a cohesive layer, while the other is facing the finger 12 and is designed as a mosaic.
In this embodiment, the grid 5 preferably has a cylindrical extension 610 'which extends towards the wall covering 60, but does not touch it. Both together form an electrical lens that supports the focusing of the electrons. It can be advantageous to use a corresponding arrangement also in other embodiments.
If the continuous conductive surface is illuminated, whereby in this case the light does not have to be of a different wavelength than that of the image illumination, electrons are released on the rear side of the grid, evenly over the entire surface, so that behind .The lattice creates a space charge.
On the other hand, on the front side, where the object is depicted on the photo surface, a charge image is created in which the charge distribution corresponds to the image. This charge pattern controls the passage of electrons from the rear surface, with the electrons being passed through being accelerated by the tensile stress on the anode finger 12.
This embodiment is advantageous for several reasons. A high gain is achieved, and virtually all parts of the mosaic control the same number of electrons of the space charge. No infrared light needs to be used, since the light from the two sources falls on different sides of the light-sensitive electrode.
A particular advantage of this arrangement is that the mosaic electrodes suck only a very small current from the itaum charge, since they are arranged on the side facing away from the origin of these electrons.
The time during which the charge on the mosaic electrodes is drained can be regulated in various ways. Pure magnesium oxide insulates so well that it is desirable to shorten the discharge time by using additives that worsen the insulating capacity. A low residual gas pressure can also be left in the tube, which regulates the discharge time of the mosaic electrodes.
It has been found that such a gas filling at very low pressure does not cause any impairment of the image signals if the discharge time is within the limits of the image frequency.
In each of the cases described, a charge image which corresponds to the optical image is built up, which in turn controls an electron flow. The total current Ge is then broken down in a known manner to obtain a television signal. Naturally, the described exemplary embodiments can also be modified and z.
B. Elements of one arrangement are combined with those of another arrangement.