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Strahlungsverstärker mit fotoleitendem und elektrolumineszierendem
Material Die Erfindung befaßt sich mit Strahlungsverstärkern und insbesondere mit
Verstärkern zur `'Wiedergabe von Strahlungsbildern. Es sind bereits verschiedene
Anordnungen zur Strahlungsverstärkung bekannt. Diese Strahlungsverstärker sind aus
Schichten zusammengesetzt und in der Art eines gewöhnlichen Plattenkondensators
mit einem dielektrischen Material zwischen den beiden Platten aufgebaut. Die Platten
des Kondensators bestehen aus elektrisch leitendem Material, z. B. aus dünnen, durchsichtigen
Metallfilmen. Das Dielektrikum besteht aus zwei Teilen, beispielsweise aus einer
Schicht aus fotoleitendem Material, z. B. Cadmiumsulfid mit hohem elektrischem Widerstand
im Dunkeln, und einer weiteren Schicht von elektrolumineszierendem Material, welches
zur Lumineszenz durch Anlegen eines veränderlichen elektrischen Feldes angeregt
werden kann. Ein typisches, geeignetes Material für diese elektrolumineszierende
Schicht ist eine Mischung aus kupferaktiviertem Zinkoxyd und Zinksulfid. Diese elektrolumineszierenden
Materialien wurden zur Beleuchtung von Räumen entwickelt. Solche Materialien, die
zur Beleuchtung verwendet werden, sind auch für die Erfindung geeignet.
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Beim Anlegen einer Wechselspannung an die beiden oben beschriebenen
Kondensatorplatten tritt ein Spannungsabfall zwischen diesen beiden auf, welcher
die Summe der zwei Spannungsabfälle zwischen den beiden dielektrischen Schichten
darstellt. Bei geeigneter Anordnung dieser dielektrischen Schichten kann es verhindert
werden, daß das elektrolumineszierende Material luminesziert, wenn kein erregendes
Licht vorhanden ist, andererseits jedoch zur Lumineszenz erregt wird, wenn Lichtenergie
auf die fotoleitende Schicht fällt. Im letzteren Falle sind die elektrischen Eigenschaften
der fotoleitenden Schicht geändert, so daß auch die Spannungsverteilung über die
zwei Schichten sich ändert, und zwar derart, daß die an der elektrolumineszierenden
Schicht angelegte Spannung größer wird. Mit größer werdender Spannung emittiert
die elektrolumineszierende Schicht in solcher Helligkeit, wie es der Änderung der
elektrischen Eigenschaften der fotoleitenden Schicht entspricht.
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Bei diesen bekannten Anordnungen besteht das fotoleitende Material
aus dünnen, aufgedampften Filmen mit einer Dicke in der Größenordnung von 1 [. Während
der Erregung des Leuchtstoffmaterials muß der fotoleitende Film die zur Aufladung
und Entladung der Leuchtstoffschicht, welche sich elektrisch wie ein Kondensator
verhält, benötigten Ströme leiten. Da der Energiefaktor dieser »Leuclitstoffkapazität«
sehr klein ist, muß die fotoleitende Schicht einen vorherrschend wattlosen Strom
steuern, welcher die zur Lichtemission des Leuchtstoffes nötige Energie ziemlich
unwirksam liefert.
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Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, einen Strahlungsverstärker
vorzusehen, bei welchem das fotoleitende Material nicht die hohen Anregungsströme
für das Leuchtstoffmaterial zu leiten hat und bei welchem das fotoleitende Material
eine variable Vorspannung steuert, welche ihrerseits das den Leuchtstoff anregende
Wechselfeld steuert.
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Ferner ermöglicht die Erfindung, einen Strahlungsverstärker zu schaffen,
welcher in Verbindung mit dem Leuchtstoffmaterial ein spannungsempfindliches Material
benutzt, das dazu dient, das erregende Wechselfeld des Leuchtstoffmaterials in Übereinstimmung
mit der Änderung des an dem spannungsempfindlichen Material liegenden Potentials
zu steuern.
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Die Erfindung betrifft einen Strahlungsverstärker mit einem strahlungsempfindlichen
Stoff, der bei Bestrahlung mit der zu verstärkenden Strahlung eine Änderung seiner
elektrischen Eigenschaften erfährt, und einem elektrolumineszierenden Stoff, dessen
durch ein elektrisches Feld bewirkte Lichtanregung von den Änderungen des strahlungsempfindlichen
Werkstoffes gesteuert wird. Gemäß der Erfindung ist der strahlungsempfindliche Stoff
von dem elektrolumineszierenden Stoff durch eine Zwischenschicht derart isoliert,
daß das elektrische Feld im wesentlichen von dem strahlungsempfindlichen Stoff isoliert
ist, aber dieser das elektrische Feld steuert.
Zum besseren Verständnis
sei die Erfindung an Hand der Zeichnungen im folgenden näher erläutert.
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Fig. 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer bekannten Anordnung
nach dem Stand der Technik; Fig.2 gibt ein Ersatzschaltbild zur Anordnung nach Fig.
1; Fig.3 zeigt einen vergrößerten teilweisen Querschnitt eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung; Fig. 4 zeigt einen Teilschnitt längs der Linie A-A der Fig. 3 ; Fig.5
zeigt einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie B-B der Fig. 3; Fig. 6, 7 und
8 zeigen Ersatzschaltbilder verschiedener Ausführungsbeispiele der Erfindung; Fig.9
gibt einen vergrößerten Teilquerschnitt für eine andere Ausführungsform eines Teiles
des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 wieder.
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Der in Fig. 1 wiedergegebene bekannte Verstärker besteht aus ebenen
Schichten und hat eine kreisförmige oder rechteckige Form. Die Schichten dieser
Anordnung bestehen aus einer Glasplatte oder aus einem ähnlichen Träger 1, einem
transparenten Film aus leitendem Material 2 (z. B. durch Aufdampfen von Silber oder
Zinnchlorid auf die eine Seite der Platte 1), einer Schicht 3 aus fotoleitendem
Material (z. B. Cadmiumsulfi.d), einer Schicht aus elektrolumineszierendem Material
4, welche auf die Schicht 3 folgt, einem weiteren Film 5 aus leitendem Material,
welches mit dem Material des Films 2 identisch sein kann, und einer zweiten Trägerplatte
6, z. B. aus Glas, welche den Film 5 trägt. Zwischen den Schichten 3 und 4 kann
eine weitere Schicht angeordnet sein, um die Lichtrückkopplung zwischen diesen Schichten
zu begrenzen.
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Ein Ersatzschaltbild zu dieser Anordnung ist in Fig. 2 wiedergegeben.
Der Widerstand 7 wird durch den Film 2 und das fotoleitende Material 3 gebildet,
und der Kondensator 8 besteht aus der elektrolumineszierenden Schicht 4 und der
Elektrode 5. Bei Anlegen einer Wechselspannung von beispielsweise 600 V und 800
Hz an die zwei Elektroden 2 und 5 tritt eine Spannungsverteilung oder Spannungsteilung
an den zwei Komponenten 7 und 8 auf, da diese in Serie geschaltet sind.
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Es sei zuerst angenommen, daß die beiden Komponenten 7 und 8 der Bedingung
»kein Licht« (d. h. die Anordnung ist in einem vollständig verdunkelten Raum angeordnet)
unterworfen sind. Dann tritt eine Spannungsteilung auf, wie sie durch die Symbole
Z'1 und V2 bezeichnet ist. Die Summe dieser Spannungen V1 und V2 ist gleich der
angelegten Spannung h. Nehmen wir nunmehr an, daß das fotoleitende Material des
Widerstandes 7 belichtet wird, so ändern sich die Widerstandseigenschaften dieses
Materials entsprechend; dadurch wird die Spannungsaufteilung ebenfalls geändert.
Da die Belichtung den Widerstand des fotoleitenden Materials 3 verringert, steigt
die an der Schicht 4 liegende Spannung an. Diese Schicht 4 luminesziert mit einer
Helligkeit, welche von der angelegten Wechselspannung V2 abhängt. Es ist somit klar,
daß, wenn der Widerstand der Komponente 7 kleiner wird, das elektrolumineszierende
Material 4 anfängt zu lumineszieren. Es ist wichtig, daß die fotoleitende Schicht
3 eine relativ kleine Kapazität aufweist. Der Dunkelwiderstand dieser Schicht soll
möglichst hoch sein. Bei geeigneter Dimensionierung des Widerstandes soll die Spannungsaufteilung
zwischen den zwei Komponenten 7 und 8 derart sein, daß im wesentlichen die ganze
Spannung am Widerstand 7 abfällt und eine sehr kleine Spannung am Kondensator 8
liegt, wenn die Anordnung nicht belichtet ist. Wenn die Spannung am Kondensator
genügend klein ist, luminesziert die elektrolumineszierende Schicht 4 nicht. Nehmen
wir nunmehr an, daß Licht mit zunehmender Helligkeit auf die Schicht 3 auffällt,
so wird der Widerstand der Schicht 3 entsprechend kleiner, wodurch die Aufteilung
der Spannungen an den Komponenten 7 und 8 derart geändert wird, daß die Spannung
an der elektrolumineszierenden Schicht 4 anwächst.
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Wenn die Schwelle der Lumineszenzempfindlichkeit erreicht ist, luminesziert
die Schicht 4 mit einer von der Größe der angelegten Spannung abhängigen Helligkeit.
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In den Fig. 3, 4 und 5, welche Ausführungsformen der Erfindung darstellen,
werden für die gleichen Teile gleiche Bezugszeichen verwendet. Der Teil l besteht
vorzugsweise aus einer durchsichtigen ebenen Glasplatte mit den zwei parallelen
Oberflächen 9 und 10. Die Oberfläche 10 ist mit einer Anzahl von V-förmigen Rillen
11 versehen. Diese Rillen 11 sind in einem Abstand voneinander angeordnet, wodurch
eine Oberfläche 12 geschaffen wird, auf welcher eine Anzahl von Kontaktelementen
13 angeordnet ist (Fig. 4). Diese Kontaktelemente 13 sind über die Länge der entsprechenden
Oberflächen 12 verteilt und voneinander isoliert. Die Größe der Kontaktelemente
13 hängt von der Größe des Verstärkers ab.
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Streifenelektroden 14 und 14" sind in den Spitzen der Rillen 11 gehaltert
und können aus dünnen Metallstreifen bestehen.
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In leitender Verbindung mit jeder Streifenelektrode 14 und 14, und
auf den Oberflächen der verschiedenen Rillen 11 ist eine aufgedampfte Schicht 15
von fotoleitendem Material, beispielsweise Cadmiumsulfid. Diese Schicht ist von
einer derartigen Dicke, daß die gewünschten Arbeitseigenschaften erreicht werden.
Sie liegt in der Größe von 1 bis 20 #t. Wie klarer aus der Fig. 3 hervorgeht, erstreckt
sich der Film 15 von der entsprechenden Streifenelektrode 14 bzw. 14a zu den Kanten
der benachbarten Kontaktelemente 13.
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Eine fotoleitende Verbindung ist dadurch zwischen den Streifenelektroden
14, 14" und den entsprechenden Kontaktelementen 13 geschaffen.
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An die Kontaktelemente 13 schließt sich eine Schicht 16 von elektrolumineszierendem
Leuchtstoffmaterial, z. B. von der Dicke von ungefähr 0,025 mm, an. Auf dieser Schicht
16 liegt eine andere Glasplatte 17, welche eine Anzahl von Streifenelektroden 18,
1811 trägt, die voneinander isoliert sind und sich parallel zu den Oberflächen 12
der Glasplatte 1 erstrecken. Die Anordnung dieser Streifenelektroden 18, 18" wird
in der Fig.5 klarer. Es ist wichtig, daß der Abstand zwischen den Streifenelektroden
18 und den Streifenelektroden 18a groß genug ist, um die Lumineszenz der dazwischenliegenden
Leuchtstoffschicht 16 zu verhindern, wenn ein anregendes Wechselfeld an diese Streifen
gelegt wird. Während dieses Erfordernis durch die folgende Beschreibung augenscheinlich
wird, ist es wünschenswert, daß der Abstand zwischen den Streifenelektroden 18 und
18a zwei- bis zehnmal größer als die Dicke der Schicht 16 ist. Die Streifenelektroden
14, 14" der Platte 1 sind paarweise zusammengefaßt. Alle Streifeneelektroden 14
sind leitend miteinander verbunden und ebenso alle Streifenelektroden 14a. Die Streifenelektroden
1411 haben eine gemeinsame Zuführungsleitung 19, während die StreifeneIektroden
14 die gemeinsame Zuführungsleitung 20 besitzen. Diese Zuführungsleitungen 19 und
20 sind mit einer Gleichspannungsquelle, bestehend aus
zwei Batterien
21 und 22, von gleicher Spannung verbunden. Die Verbindung der beiden Batterien
ist geerdet. Die Zuführungsleitung 20 ist in bezug auf die Zuführungsleitung 19
positiv.
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Die Streifenelektroden 18, 1811 der Glasplatte 17 sind ebenfalls paarweise
zusammengefaßt und die Streifenelektroden 18 mit der Zuführungsleitung 23 und die
Streifenelektroden 18a mit der Zuführungsleitung 24 verbunden. Eine geeignete Wechselspannung
ist mit Hilfe des Transformators 25, dessen Mittelanzapfung geerdet ist, mit den
Zuführungsleitungen 23 und 24 verbunden. Der Widerstand des fotoleitenden Films
15 in den verschiedenen Rillen 11 ist derart, daß .die dazwischenliegenden Kontaktelemente
13 auf Erdpotential liegen, wenn kein Licht auf die Anordnung fällt.
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Um die Arbeitsweise der Erfindung kurz zu erklären, sei angenommen,
daß die fotoleitenden Filme in den Rillen, welche die Streifenelektroden 14a enthalten,
von der erregenden Strahlung getroffen werden. Da der Widerstand des Films 15 bei
Belichtung kleiner wird, wird das Potential der benachbarten Kontaktelemente 13
positiv, wodurch das erregende Feld ,der elektrolumineszierenden Schicht 16 in bezug
auf Erde asymmetrisch wird und als aus einem Gleichspannungsfeld (oder leicht veränderlichen
Feld) und einem überlagerten Wechselspannungsfeld, welches zwischen den Streifenelektroden
18, 1811 liegt, zusammengesetzt betrachtet werden kann. Es soll später gezeigt werden,
wie es möglich ist, die Lichtemission der Leuchtmaterialschicht 16 durch ändern
des Gleichspannungsfeldes (oder leicht veränderlichen Feldes) zu ändern, sogar wenn
das `Vechs.elspannungsfeld konstant ist.
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Die exakte Arbeitsweise wird im Zusammenhang mit dem Ersatzschaltbild
der Fig.6 erläutert, bei welcher die gleichen Teile die gleichen Bezugszeichen aufweisen.
In dieser Darstellung wird nur ein einziges Kontaktelement 13 und ein einzelnes
Streifenelektrodenpaar 18, 18a betrachtet. Es sind zwei Schleifen mit dem gemeinsamen
Verbindungspunkt 13 vorgesehen; die Schleife links vom Punkt 13 schließt die zwei
Filme 15, welche schematisch als Widerstand dargestellt sind, und die zwei Batterien
21 und 22 ein. Die Schleife rechts von Punkt 13 umfaßt den Transformator 25, welcher
mit den Streifenelektroden 18 und 1811 verbunden ist. Das elektrolumineszierende
Material 16 ist zwischen den beiden Streifenelektroden 18 und 18a und dem entsprechenden
Kontakt 13 angeordnet. Da das Material 16 zwischen den Streifenelektroden 18, 18"
und dem entsprechenden Kontaktelement 13 angeordnet ist, kann das Ersatzschaltbild
durch die beiden Kapazitäten 27 und 28 vervollständigt werden.
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Da durch Beleuchtung eines der Filme 15, welcher mit einer besonderen
Streifenelektrode 14a verbunden ist, der Widerstand des Films geändert wird, ist
in der schematischen Darstellung der Fig.6 einer der Widerstände 15 variabel wiedergegeben.
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Die Schleife links vom Punkt 13 führt Gleichspannung und ist vollständig
vom Transformator 25 isoliert, so daß kein Wechselstrom durch die zwei Widerstände
15 fließt. Die linke Schleife bestimmt das Potential des Punktes 13 und wird daher
»Vorspannungsschleife« genannt. Werden zwei Batterien 21 und 22 von gleichem Potential
benutzt und die beiden Widerstände 15 auf gleiche Werte eingestellt, so wird das
Potential am Punkt 13 Null- oder Erdpotential. Die Schleife rechts von dem Punkt
13 wird als »Energieschleife« bezeichnet. Da der Punkt 26 des Transformators 25
symmetrisch in bezug auf die zwei Kondensatoren 27 und 28 ist, ist es augenscheinlich,
daß der Punkt 13 normalerweise auf dein gleichen Potential wie Erde ist. Betrachten
wir nun zuerst den Fall, daß keine Strahlung auf die fotoleitenden Filme 15 auftrifft,
so ist der Punkt 13 auf Erdpotential genau wie der Punkt 26 und die Mittelanzapfung
zwischen den zwei Batterien 21 und 22. Die Spannung an den zwei Kondensatoren 27
und 28 ist daher gleich und symmetrisch zum Erdpotential.
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Wenn nun einer der fotoleitenden Filme 15 belichtet wird, wird sein
Widerstand kleiner, und das Potential am Punkt 13 wird positiv in bezug auf Erde.
Diese Spannungsumlagerung am Punkt 13 kann als der an den zwei Kondensatoren 27
und 28 liegenden Wechselspannung überlagert betrachtet werden, wodurch das dielektrische
Material der Kondensatoren entsprechend luminesziert.
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Der wichtige Unterschied in der Arbeitsweise zwischen der Anordnung
nach Fig. 6 und derjenigen der früheren bekannten Anordnung nach Fig.2 ist der,
daß die das Leuchtmaterial erregenden Wechselströme vollständig von den fotoleitenden
Filmen isoliert sind, so daß diese keine beachtlichen Ströme leiten müssen.
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Eine etwas von der in Fig. 6 schematisch wiedergegebenen Anordnung
verschiedene Anordnung sei im Zusammenhang mit der Fig.3 näher erläutert, wo eine
Schicht von Polarisationsmaterial 29 zwischen der Phosphorschicht und den
Kontaktelementen 13 angeordnet ist.
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Untersuchungen haben gezeigt, daß gewisse elektrolumineszierende Materialien
nicht entsprechend einer einem erregenden Wechselspannungsfeld überlagerten Gleichspannung
ihre Helligkeit ändern. Damit die Lumineszenz durch die Belichtung des Fotoleiters
in der Anordnung der Fig.6 gesteuert wird, ist es nötig, daß das Leuchtstoffmaterial16
eine Lumineszenzcharakteristik hat, welche von der Frequenz und der Amplitude der
angelegten Wechselspannung ebenso wie von der Größe der überlagerten Gleichspannung
abhängt.
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Um die Verwendung bekannter Leuchtmaterialien wirkungsvoller zu gestalten,
wird die Schicht 29 aus Polarisationsmaterial benutzt (Fig. 3).
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Für diese Zwecke geeignetes Polarisationsmaterial ist von H. E. H
o l l m a n n , Proceedings J. R. E., Bd.40 (1952), S.507 bis 545, beschrieben worden.
Das Polarisationsmaterial besteht aus kolloidalen Suspensionen von leitenden Teilchen
in C51 (H. E. Hollinann, Journal of Applied Physics, Bd.21, Mai 1950, S. 402 bis
413).
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Es wurde gefunden, daß unter d°m Einfluß eines polarisierenden Feldes
sich die leitenden Teilchen derart orientieren, daß in der Isolationsflüssigkeit
leitende Ketten gebildet werden. Durch Vergrößern des Polarisationsfeldes wachsen
die Anzahl der leitenden Wege und der Kontaktdruck zwischen den Teilchen an. Dieses
führt zu einer raschen Verkleinerung des Widerstandes der kolloidalen Suspension.
Ströme durch diese Suspension wachsen also in größerem Maße an als proportional
der angelegten Spannung.
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In einer späteren Veröffentlichung (H. E. Hollm an n , Proceedings
J. R, E., Bd. 40, Mai 1952, S. 538
bis 545) wird beschrieben, daß derartige
Suspensionen dadurch ersetzt werden können, daß leitende oder halbleitende Teilchen
in eine plastische Schicht eingebettet werden, wenn das Härten der plastischen Schicht
bei Anwesenheit eines stärker polarisierenden elektrischen Feldes vorgenommen wird.
Polarisationsschichten dieser Art haben eine Wechselstromleitfähigkeit,
welche
stark von dem überlagerten Gleichspannungsfeld abhängt. Die Schicht 29 ist die gleiche
wie die oben beschriebene Polarisationsschicht. Geeignete leitende Teilchen, die
in der Schicht verwendet werden können, sind Titandioxyd mit einem reduzierten Sauerstoffgehalt.
Geeignete plastische Träger sind Polystyrol, Methylmethacrylat, Ureaformaldehyde
usw.
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Um möglichst gute Polarisation zu erreichen, soll das Härten der Plastiken
in einem relativ starken elektrischen Polarisationsfeld vorgenommen werden. Die
Lagen der Leuchtstoffschicht 16 und der Polarisationsschicht 29 können vertauscht
werden, ohne die Funktion zu vermindern.
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In Fig.7 ist ein Ersatzschaltbild wiedergegeben, bei welchem die Anwendung
der Polarisationsschicht 29 angenommen ist. Wie in dem Falle der Fig. 6 symbolisiert
diese schematische Wiedergabe eines der vielen unabhängigen Elemente des kompletten
Verstärkers. Der hauptsächliche Unterschied zwischen den Darstellungen der Fig.6
und 7 sind die beiden Polarisationswiderstände 29, welche in Serie mit den beiden
Kondensatoren 27 und 28 liegen. Wenn der veränderliche Widerstand 15 sich infolge
Belichtung verringert, wird das Potential am Punkt 13 positiv, wie bereits beschrieben.
Zusätzlich zur Wechselspannung, welche normalerweise an den Polarisationswiderständen
29 vom Transformator 25 erscheint, ist eine Gleichspannung, die durch die Widerstände
27d und 28d bestimmt wird, der Wechselspannung überlagert, wodurch der Widerstand
jedes der Polarisationswiderstände 29 verringert wird. Die Widerstandsverkleinerung
der einzelnen Polarisationswiderstände 29 läßt einen großen Teil der gesamten Wechselspannung
an den Kondensatoren 27 und 28 erscheinen. Da die Kondensatorspannung anwächst,
luminesziert das Leuchtstoffmaterial des Kondensators mit größerer Helligkeit.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in
dem Ersatzschaltbild der Fig. 8 wiedergegeben. Die gleiche Teilung der Spannungen,
wie im Zusammenhang mit Fig.7 ausgeführt, kann erhalten werden, wenn an Stelle der
beiden Polarisationswiderstände 29 der Fig. 7 Kondensatoren mit veränderlichen Kapazitäten
gesetzt werden. Diese Kondensatoren haben die Bezugsnummer 30 und entsprechen im
Ausführungsbeispiel der Fig.3 der Schicht 29.
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Diese Schicht 29 besteht jedoch aus »ferroelektrischem« Material mit
der Eigenschaft, daß die Kapazität sich bei Vergrößerung des Feldes verringert.
Für die Erfindung geeignete ferroelektrische Materialien werden z. B. durch George
S. S h a w und James L. J en k i n s in Electronics, Bd. 26, Oktober 1953, S. 166
und 167, angegeben.
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Die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 8 wird im folgenden
im Vergleich mit der Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 7 erläutert.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Fig.7 sind bei Dunkelheit über dem
fotoleitenden Widerstand 15 die Energieschleifen 25, 27, 28, 13 nicht vorgespannt.
Mit einem Polarisationswiderstand 29 in der Energieschleife ist deren Widerstand
dann ein Maximum. Die Spannungen an den entsprechenden Kondensatoren 27 und 28 sind
dann am kleinsten und ebenso die Lumineszenz des Leuchtstoffmaterials 16. Daher
erzeugt stärkere Beleuchtung ein Anwachsen der Leuchtstoffhelligkeit. Das resultierende
Bild ist eine positive Wiedergabe des Beleuchtungsbildes. Wenn der Polarisationswiderstand
29 durch eine ferroelektrische Schicht (Kapazitäten 30 in Fig. 8) ersetzt wird,
wird bei Nichtbelichtung die Energieschleife keine Vorspannung haben.
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In diesem Falle sind die entsprechenden Kapazitäten der zwei Kondensatoren
30 am größten, während an den Kondensatoren 27 und 28 die maximale Spannung liegt.
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Die Beleuchtung des variablen fotoleitenden Widerstandes 15 erzeugt
an den ferroelektrischen Kondensatoren 30 eine Spannung, wodurch die Kapazität dieser
verkleinert wird (oder umgekehrt die Reaktanz vergrößert wird). Dadurch wird die
Spannung an den Kondensatoren 27 und 28 verringert, wodurch die Lumineszenz vermindert
wird. Daher wird beim Ersetzen des Polarisationsmaterials durch ferroelektrisches
Material das wiedergegebene Bild negativ. Die Beziehung zwischen den Ein- und Ausgangsbildern
kann jedoch umgekehrt werden durch Ändern der Gleichspannungen, welche an die Zuführungen
31 und 32 gelegt werden. Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig.8 ist dies in der Weise
erfolgt, daß bei Nichtbelichtung die Spannungen an den Widerständen 15 nicht symmetrisch
zum Erdpotential sind. So werden z. B. plus 200 V an die Zuführung 31 und minus
800 V an die Zuführung 32 gelegt. Bei Nichtbelichtung der Vorspannungsschleife ist
der Punkt 13 der Energieschleife negativ in bezug auf Erde vorgespannt, wodurch
die Spannung an den Kondensatoren 27 und 28 auf ein Minimum verringert wird. Durch
Beleuchtung des variablen fotoleitenden Widerstandes 15 wird nun die negative Vorspannung
am Punkt 13 kleiner. Genügende Belichtung reduziert das Potential des Punktes 13
zum Erdpotential. In diesem Falle wird die Erregung des Leuchtstoffmaterials in
den Kondensatoren 27 und 28 maximal; die Wiedergabe ergibt daher ein positives Bild.
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Es wurde wiederholt ausgeführt, daß nur einer der Widerstände 15 der
Anordnungen nach den Fig. 6, 7 und 8 durch Belichtung geändert wird, um die Vorspannung
des Punktes 13 zu ändern. Um sicherzustellen, daß nur der variable Widerstand 15
geändert wird, ist es nötig, daß das einfallende Licht nur auf abwechselnde Rillen
11 der Trägerplatte 1 der Fig. 3 konzentriert wird. In anderen Worten ausgedrückt:
Nur die Rillen, welche die Streifenelektroden 14a enthalten, sollen beleuchtet werden,
die Rillen mit den Streifenelektroden 14 bleiben dunkel. Diese Bedingung wird dadurch
erreicht, daß eine Platte 1a (Fig. 9), welche aus parallelen Zylinderlinsen zusammengesetzt
ist, verwendet wird. Diese Linsen sind parallel zu den Rillen 11 angeordnet. Die
Breite dieser Linsen beträgt zweimal den Abstand zwischen den Rillen 11. Die Linsen
sind in bezug auf die Rillen derart angeordnet, daß der Gipfel jeder Linse direkt
über der Spitze der eine Streifenelektrode 1411 tragenden Rolle liegt. Die Krümmung
der zylindrischen Oberflächen und der Abstand von den Spitzen der Rillen 11 soll
derart sein, daß parallel auf die Linsen fallendes Licht, wie dies durch die gestrichelten
Linien 35 angezeigt ist, auf die fotoleitende Schicht der mit einer Streifenelektrode
14a ausgestatteten Rille 11 konzentriert wird. Umgekehrt werden die dazwische-@-liegenden
Rillen, welche die Streifenelektroden 14 enthalten, vorn Licht nicht getroffen,
und die Leitfähigkeit dieser fotoleitenden Filme ist daher unabhängig von der einfallenden
Beleuchtung.
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Es wurden verschiedene Ausführungsbeispiele zur Änderung der Spannung
in einem Stromkreis, welcher das Leuchtstoffmateria116 enthält, beschrieben. Es
ist jedoch klar, daß viele andere Anordnungen
möglich sind, ohne
von dem Umfang der Erfindung abzuweichen, z. B. kann die Anordnung der Fig. 3 durch
Weglassen der Glasplatte 1 geändert werden. Die Streifenelektroden 14, 14a und der
fotoleitende Film 15 bilden den Rest der Anordnung, welcher die Kontaktelemente
13 einschließt. Eine derartige Anordnung kann in eine gewöhnliche Kathodenstrahlröhre
eingebaut werden; die Kontaktelemente 13 sind dem Elektronenbombardement ausgesetzt.
Bei geeigneter Wahl des Materials für diese Kontaktelemente 13 kann der auftreffende
Elektronenstrahl zur Erzeugung einer Vorspannung benutzt werden. Das Material muß
eine Sekundäremission größer als 1 haben. Durch das Elektronenbombardement eines
einzelnen Elementes 13 wird eine positive Ladung oder Vorspannung erzeugt.