DE1014155B - Fernsehaufnahmeroehre - Google Patents

Description

Die Erfindung beizieht sich auf eine Fernsehaufnahmeröhre, in der ein Ladungsmuster durch Sekundäremission erzeugt wird. Die Röhre enthält eine photoelektriische Kathode. Elektronen, die aus dieser Kathode frei gemacht werden, wenn ein Lichtbild darauf projiziert wird, werden in der Röhre beschleunigt und auf eine Bildelektrode fokussiert. Sie rufen dort Sekundäremission hervor, wodurch auf der der photoelektrischen Kathode zugewendeten Seite der Bildelektrode (Bildseite) ein Ladungsmuster entsteht entsprechend dem Lichtbild.

Es ist bekannt, daß die Bildelektrode solcher Aufnahmeröhren aus einem Stoff bestehen kann, der eine Beförderung der elektrischen Ladung von einer Seite der Elektrode zu der anderen erlaubt. Der spezifische Widerstand dieses Stoffes kann 10¹⁰ bis 10¹² Ohm-cm betragen. Zu diesem Zweck eignet sich bekanntlich besonders gut das sogenannte »leitende« Glas.

Es ist vorteilhaft, wenn die Oberfläche der Bildelektrode auf der Bildseite einen hohen Sekundäremissionskoeffizienten aufweist. Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Bildelektrode auf der Bildseite mit einer dünnen· Schicht eines Alkali- oder Erdalkalioxyds zu versehen, um diesen Koeffizienten zu erhöhen. Es. wurde jedoch festgestellt, daß die durch eine solche Oxydschicht auf leitendem Glas erzielte Verbesserung sich nicht immer behauptet und daß die durch die Sekundäremission gelieferte Erhöhung des Wirkungsgrads bei mehreren bekannten Röhren allmählich wieder verlorengeht.

Diese Erscheinung äußert sich in einer Zunahme der Saugspannung, d. h. der Spannung, bei der die Sekundärelektronen möglichst vollständig zum Kollektor abgeführt werden.

Die Erfindung schafft ein Mittel, durch das dieser Nachteil behoben wird und ein höherer Wirkungsgrad und eine längere Lebensdauer der Röhre erhalten werden.

Bei einer Fernsehaufnahmeröhre nach der Erfindung, die Cäsium in vorwiegend gebundener Form, z. B. in einer photoelektrischen Kathode, enthält und die mit einer Bildelektrode aus leitendem Glas versehen ist, auf der durch Sekundäremission infolge von einer photoelektrischen Kathode stammenden Elektronen ein Ladungsmuster entsprechend einem auf die photoelektrische Kathode projizierten Lichtbild erzeugt wird und die auf der Bildseite mit einer dünnen sekundär emittierenden Schicht (weiter unten Abdeckschicht genannt) versehen ist, besteht die Schicht im wesentlichen aus einer natrium- und/oder lithiumhaltigen Halogenverbindung.

Es ist bekannt, daß Schichten aus einem Oxyd oder Halogenid eines Alkali-, Erdalkali- oder Erdmetalls Fernsehaufnahmeröhre

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 14. Mai 1955 und 14. März 1966

Tijs Willem van Rijssel,

Martinus Willibaldus Augustinus Boers,

Johannes Hendricus Josephus Maartens,

Jan Rigte Boerman und Walter Heinrich Kühl,

Eindhoven (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

auf einer Metallelektrode eine verhältnismäßig starke Emission aufweisen.

Es ist weiter bekannt, daß die isolierende Bildeilektrode einer Aufnahmeröhre, die mit einem auf diese Elektrode fokussieren und Sekundär elektronen aus ihr lösenden Elektronenbündel arbeitet, aus einer Schicht aus Chlorid oder Bromid mindestens, eines Alkalimetalls, z.B. KCl oder NaCl, bestehen kann, das auf einer Metallelektrode angebracht ist. Zwischen dieser Schicht und der Metallelektrode kann nötigenfalls eine Isolierschicht z. B. aus Glimmer vorgesehen werden.

Es ist weiter bereits eine Aufnahmeröhre beschrieben, deren Bildelektrodie durch einen dünnen Isolator oder eine halbleitende Schicht gebildet wird, die aus einem Alkalihalogenid bestehen kann und auf der Rückseite metallisiert ist. Diese Bildelektrode wird auf der metallisierten Seite durch schnelle Elektronen abgetastet, welche die Bildelektrode leitend machen müssen.

In keinem dieser bekannten Fälle, in denen von Halogenverbindungen die Rede ist, handelt es sich um eine Beförderung der elektrischen Ladung durch leitendes Glas, das mit einer sekundäreniittierenden Schicht überzogen ist, im Gegensatz zu der Röhre

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nach der Erfindung, in, der die betreffende Schicht Natrium- und/oder Lithiumatome enthält. Die Tatsache, daß durch diese Röhre solche überraschenden Resultate erzielt werden, könnte durch die nachfolgende Theorie, die im übrigen nicht als verbindlich betrachtet wird, erklärt werden.

Es sind wahrscheinlich aus der Abdeckschicht stammende Ionen, welche die Ladung durch das Glas befördern. Es ist möglich, daß Ionen der einwertigen

wird gesichert, daß während des Betriebs der Röhre durch Sekundäremission der Deckschicht erzeugte freie Fluoratome durchaus gebunden werden, wodurch diese nicht aus der Deckschicht heraustreten oder sich durch die Röhre verbreiten. Dazu anwendbare dreiwertige Metalle sind .z. B. Antimon, Wismut, Indium und Arsen. Es wird vorzugsweise Antimon verwendet. Die Atome dieses Metalls verbinden sich an der Deck-

flächenwiderstandes der Deckschicht hervor, so daß die Bildschärfe nicht beeinträchtigt wird. Der Sekundäremissioiiskoeffizient der Deckschicht steigert sich etwas infolge der Anwesenheit des Antimons; es besteht die Meinung, daß dies auf eine Verringerung des Austrittspotentials infolge der Bildung einer Antimon-Cäsium-Verbindung auf der Oberfläche der Deckschicht 15 zurückzuführen ist.

In dem Seitenrohr 9 ist ein Elektrodensystem 10

Elemente Natrium und Lithium sich dazu besonders 10 untergebracht, das dazu dient, einen Elektronenstrahl eignen, da sie wegen ihrer geringen, Größe im Glas einer bestimmten Stärke zu erzeugen. Die Achse hinreichend beweglich sind. dieses Systems ist auf die Mitte der Bildelektrode 5

Eine nähere Ausarbeitung der Erfindung hat er- gerichtet. Mittels der üblichen Ablenkspulen 11 und wiesen, daß als Halogen insbesondere Fluor in Be- 12 kann die Bahn des Elektronenstrahls gesteuert wertracht kommt und daß Kryolith (Natrium-Aluminium- 15 den, und durch eine geeignete Erregung der Sputen 11 fluorid) als ein äußerst geeigneter Stoff für die Ab^- und 12 wird die ganze Bildebene der Bildelektrode deckschicht betrachtet werden soll. · periodisch durch den Elektronenstrahl abgetastet.

Bei einer weiteren Ausarbeitung der Erfindung wer- Die Wand der Röhre hat einen leitenden Belag 13,

den auf der eine Fluorverbindung enthaltenden Deck- der elektrisch mit einem in der Nähe der Bildelektrode schicht Atome eines dreiwertigen, Fluor bindenden 20 angeordneten, ringförmigen Kollektor 14 verbunden ist. Metalls angebracht, deren Menge die Oberflächenleit- Die Bildelektrode 5 wird durch eine auf der metal-

fäbigkeit und den Sekundäremissionskceffizienten, der lenen Trägerplatte 4 angebrachte Schicht aus leiten-Deckschicht praktisch nicht beeinträchtigt und. aus- dem Glas mit einer Stärke von 60 μ gebildet. Der spereicht, um die Mehrheit der ursprünglich den Na- zifische Widerstand dieses Glases beträgt unter den trium- und/oder Lithiumatomen· in der Deckschicht 25 bei der Wirkung der Röhre auftretenden Bedignungen zugesetzten Fluoratome zu binden. Auf diese Weise etwa 10¹¹ Ohm-cm. Auf der Bildseite ist auf dem

leitenden Glas eine Schicht Kryolith 15 mit einer Stärke von etwa 500 Ä aus der Dampfphase niedergeschlagen.

Im Seitenrohr 9 befindet sich in an sich bekannter Weise auf der Wand eine ringförmige Goldschicht 16. Diese dient als Vorratskammer für Cäsium, sorgt aber außerdem dafür, daß kein Übermaß an Cäsiumdampf in der Röhre- vorhanden ist, was die Empfindschicht mit an dieser Stelle, vorhandenen Cäsium- 35 lichkeit der photoelektrischen Kathode beeinträchtigen atomen, wodurch eine Verbindung mit verhältnis- würde. Das Cäsium wird von der Goldschicht adsormäßig niedriger elektrischer Leitfähigkeit entsteht.
Auch bei einer verhältnismäßig großen Menge Antimon,
auf der Deckschicht wird deren Oberflächenwiderstand
nur wenig beeinflußt. Antimon hat einen weiteren 40
Vorteil darin^ daß es die Bewegung der die Deckschicht treffenden Primär- und Sekundär elektronen
wenig hindert. Die Erfindung wird an Hand der
Zeichnung näher erläutert, in der schematisch, ein Beispiel einer Aufnahmeröhre nach der Erfindung in 45 zeugen des Abtaststrahls und dient außerdem dazu, einem Schnitt dargestellt ist und die wichtigsten elek- die photoelektrische Kathode 7 auf ein geeignetes

negatives Potential gegenüber dem Belag 13 und dem Kollektor 14 zu bringen. Der Potentialunterschied zwischen dem Kollektor und dem Elektrodensystem 10 samt der photoelektrischen Kathode ist groß gegenüber dem Unterschied zwischen dem Kollektor und der Trägerplatte 4, so daß sowohl die Elektronen des Abtaststrahls als auch die Elektronen von der photoelektrischen Kathode die Kryolithschicht 15 mit einer hinreichend großen Geschwindigkeit treffen, um aus dieser Schicht Sekundärelektronen zu lösen.

Jeder Punkt der Oberfläche der Bildelektrode wird beim Auftreffen des Abtaststrahls auf ein Potential gebracht, das etwa gleich dem des Kollektors ist. das mit Cäsium aktiviert ist. Mit 8 wird ein optisches 60 Während des Intervalls zwischen zwei aufeinander-System bezeichnet, mittels dessen ein Lichtbild auf folgenden Abtastungen (Bildperiode) wird das Potendie photoelektrische Kathode projiziert werden kann. tial des Punktes dadurch verringert, daß elektrische Auf die Deckschicht 15 wird eine geringe Menge Ladung die Bildelektrode durchfließt. Infolge dieser Antimon aufgedampft. Das Antimon kann unmittelbar Potentialverringerung können Sekundärelektronen, nach oder gegebenenfalls teilweise bei dem. Auf- 65 die während der Bildperiode von den Photoelektronen dampfen des Kryoliths der Schicht 15 angebracht wer- ausgelöst werden, von dem Kollektor abgesaugt werden. Die aufgedampfte Antimonmenge beträgt etwa den. Um dies zu ermöglichen, muß also die Bildelek-1 Gewichtsprozent der aufgedampften Kryolithmenge trode eine gewisse Leitfähigkeit haben, der Deckschicht 15. Diese Antimonmenge¹ ruft keine Der Sekundäremissionskoeffizient der Kryolith-

praktisch merkbare Änderung des elektrischen Ober- 70 schicht 15 ist besonders hoch. Man findet dafür Werte

biert, wenn bei der Herstellung Cäsiumdampf in die Röhre eingeführt wird. Die Goldschicht hält dann das Cäsium von dem Elektrodensystem 10 entfernt.

Die Stromleitung 3 ist über einen Widerstand 17 mit dem Minuspol einer Gleichstromquelle 18 verbunden, deren Pluspol mit dem Belag 13 verbunden ist und somit auch mit dem Kollektor 14. Eine zweite Gleichstromquelle 19 liefert eine Spannung zum Er-

trischen Verbindungen angegeben sind.

In der Zeichnung bezeichnet 1 ein entlüftetes Glasgefäß, das aus zwei zylindrischen Teilen mit verschiedenen Durchmessern und einem Seitenrohr besteht.

Der Teil mit dem größeren Durchmesser ist durch einen Glasboden. 2 verschlossen, in dem die Stütze 3 einer metallenen Trägerplatte 4 für die Bildelektrode 5 festgesetzt ist. Die Stütze 3 stellt die elektrische Verbindung mit der Trägerplatte her.

Der Teil mit dem kleineren Durchmesser ist durch einen flachen Glasboden, 6 verschlossen, auf dessen Innenseite die photoelektrische Kathode 7 angebracht ist. Diese kann üblicherweise aus Antimon bestehen,

zwischen 9 und 11. Dieser hohe Wert ist auch auf das Vorhandensein von Cäsium in der Röhre zurückzuführen. Cäsium haftet leicht an Antimon- und Halogeii'ionen, besonders an Fluorhalogenionen, die im Kryolith vorhanden sind. Vermutlich sind großenteils die vorteilhaften Eigenschaften der Röhre nach der Erfindung auf diese Umstände zurückzuführen.

Es wird angenommen, daß in der Oberfläche der Abdeckschicht adsorbierte Cäsiumatome dann unter Bildung von Ionen Halogenatome binden können, die entstehen, wenn Halogenionen durch Sekundäremission Elektronen abgeben. Diese Bindung könnte verhüten, daß die Halogenatome die Abdeckschicht verlassen und sich in der Röhre verbreiten und die photoelektriscbe Kathode angreifen.

Die Röhre soll also Cäsium enthalten. Bei dem geschilderten Beispiel ist dieser Stoff in der photoelektri'schen Kathode vorhanden. Ist dies nicht der Fall, so kann man einen Sondervorrat Cäsium anbringen. Dies könnte im übrigen auch nützlich sein, wenn die photoelektrische Kathode bereits Cäsium enthält, da es sich aus Experimenten ergeben hat, daß eine zu kleine Menge Cäsium in der Röhre zur Folge hat, daß auf die Dauer eine solche Menge Cäsium der Photokathode entzogen werden kann, daß die Wirkung dieser Kathode sich verringert. Bei dem geschilderten Beispiel wird ein Cäsiumvo-rrat in der Goldschicht 16 im Seitenrohr 9 gebildet.

Wenn die Abdeckschicht der Röhre nach der Erfindung Fluor enthält, wie dies bei dem geschilderten Beispiel der Fall ist, wird das Verbreiten der für die pho'toelektrische Kathode schädlichen Fluoratome in der Röhre durchaus verhütet, indem auf die Abdeckschicht eine geringe Menge Atome eines dreiwertigen, Fluor bindenden Metalls aufgedampft wird. Solches Metall kann z. B. Antimon, Wismut, Indium oder Arsen sein; es wird vorzugsweise Antimon verwendet, wie dies vorstehend in dem Beispiel angegeben ist.

Aufnahmerohren für Fernsehen weisen öfters eine hinderliche Erscheinung auf, die als »Einschreiben« bezeichnet wird. Sie besteht darin, daß bei Verwendung der Röhre an denjenigen Stellen der Bildelektrode, die am meisten belastet werden, der Sekundäremissionskoefiizient sich ändert. Dieser Mangel kann manchmal beseitigt oder wenigstens verringert werden, indem die Röhre während einer gewissen Zeit außer Betrieb genommen wird.

Kryolith hat die günstige Eigenschaft, daß es die vorerwähnte Erscheinung des »Einschreibens« nicht oder nicht merkbar aufweist. Da es sich außerdem leicht aus der Dampfphase in der Röhre selbst auf dem leitenden Glas niederschlagen läßt, ist dieses Material vorzüglich zur Herstellung der sekundäremittierenden Abdeckschiciht geeignet.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Fernsehaufnahmeröhre mit einer Bildelektrode aus leitendem Glas, auf dem durch Sekundäremission infolge von einer photoelektrischen Kathode stammenden Elektronen ein Ladungsmuster entsp rechend einem auf die photoelektrische Kathode projizierten Lichtbild erzeugt wird und die auf der Bildseite mit einer dünnen, sekundär emittierenden Schicht (Abdeckschicht) versehen ist, welche Röhre weiter Cäsium in vorwiegend gebundener Form, z. B. in einer photoelektrischen Kathode, enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschicht im wesentlichen aus einer natrium- und/oder lithiumhaltigen Halogenverbindung besteht.

2. Aufnahmeröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Halogen Fluor ist.

3. Aufnahmeröhre nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Abdeckschicht im wesentlichen aus Kryolith besteht.

4. Aufnahmeröhre nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Abdeckschicht Atome.eines dreiwertigen, Fluor bindenden Metalls in einer Menge angebracht sind, welche die Oberflächenleitfähigkeit und den Sekundäremissionskoeffizienten der Abdeckschicht praktisch nicht beeinträchtigt und die ausreicht, um die Mehrheit der ursprünglich den Natrium- und/oder Lithiumatomen in der Abdeckschicht zugesetzten Fluoratome binden zu können.

5. Aufnahmeröhre nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das dreiwertige Metall Antimon ist.

6. Aufnahmeröhre nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das (dreiwertige) Metall auf die Abdeckschicht aufgedampft ist.

7. Aufnahmeröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei der die photoelektrische Kathode Cäsium enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in der Röhre ein Cäsmmvorrat gesondert von der photoelektrischen Kathode vorhanden ist.

8. Aufnahmeröhre nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Röhre ein Cäsiumvorrat vorhanden ist, der durch eine Goldschicht gebunden ist.

9. Aufnahmeröhre nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Goidschicht auf der Wand der Röhre in der Nähe des Elektrodensystems zum Erzeugen des Abtaststrahls angebracht ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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