DE1015483B - Verfahren zum Speichern von Angaben mittels einer Kathodenstrahlroehre mit Sekundaerelektronen-Sammelelektrode - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Speichern von Angaben mittels einer Kathodenstrahlröhre mit Sekundärelektronen-Sammelelektrode, auf deren Speicherschirm ein den zu speichernden Angaben entsprechendes Ladungsmuster erzeugt wird. Obwohl es grundsätzlich möglich wäre, die Ziffern des Dezimalsystems durch verschieden hohe Ladungen darzustellen, wird meist eine binäre Verschlüsselung der Dizimalzahlen oder wenigstens der Dezimalziffern angewandt. Bei dieser verschlüsselten Darstellung werden die. Zahlen als Summe von Potenzen der Ziffer 2 dargestellt mit der Vorschrift, daß die Koeffizienten der einzelnen Summanden nur zwei Werte, nämlich 0 oder 1, annehmen dürfen. So wird z. B. die Zahl 19 ausführlich geschrieben als: - ^J5

1 · 2« + 0 · 23 -I- 0 · 22 + 1 · 2¹ + 1 · 2°

oder auch einfach: 10011. Diese aus der Ziffer 0 oder 1 bestehenden Koeffizienten, häufig auch 0 und L geschrieben, werden auch als Bits bezeichnet und können sehr einfach durch die Zustände »geladen« und »entladen« dargestellt werden. Ein anderes, hier jedoch nicht näher erklärtes System benutzt die beiden Ladungsgestalten »Punktförmig« und »Strichförmig« als Kennzeichen der beiden Ziffern 0 und 1.

Eine Kathodenstrahlspeicherröhre enthält neben den zur Erzeugung und Lenkung des Strahles erforderlichen Teilen im wesentlichen den Speicherschirm und die sogenannte Entnahme- oder Zeichenplatte. Diese Elektrode bildet mit dem Speicherschirm, d. h. mit den, einzelnen: Flächenelementen, kleine Kondemsatarelemente, in denen jeweils ein Bit in Form einer Ladung gespeichert werden kann. Da sich die Ladung dieser Kondensator- oder Speicherelemente nicht beliebig lange hält, ist bekanntlich eine periodisch erfolgende Regenerierung des Ladungsbildes erforderlich. Die bei der Betrachtung der Flächenelemente über die Entnahmeplatte fließenden Ströme dienen zur Feststellung des Ladungszustandes, d. h. zur Feststellung des gespeicherten Wertes (0 oder 1).

Während durch Wahl der Dichte oder Geschwindigkeit des Elektronenstrahles leicht eine negative Ladung aufgebracht oder vergrößert werden kann, ist es nicht möglich, eine Ladung durch einfache Bestrahlung mit Elektronen zu verringern oder zu beseitigen. Um neue Angaben zu speichern, d. h. ein neues Ladungsmuster auf dem Schirm zu erzeugen, müssen daher alle Speicherelemente entladen und anschließend neu geladen werden,; eine unmittelbar© Umladung ist nicht möglich.

Es wurden daher bekanntlich Sekundärelektronen dazu benutzt, diese in bezug auf die erforderliche Zeit nachteilige Erscheinung zu beseitigen. Je nach dem Verhältnis der Zahl der Primär- zu der der Sekundär-Verfahren zum Speichern von Angaben

mittels einer Kathodenstrahlröhre mit Sekundärelektronen-Sammelelektrode

Anmelder:

IBM Deutschland Internationale

Büro-Maschinen Gesellschaft m.b.H.,

Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 9. April 1954

George Francis Bland, New York, N. Y. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

elektronen nimmt das bestrahlte Speicherelement ein höheres oder tieferes Potential an, so daß in diesem Falle eine unmittelbare Umladung auf den gewünschten Ladungswert erreicht werden kann, und zwar durch Steuerung der Geschwindigkeit der Primärelektronen, die erst beim Überschreiten einer bestimmten Geschwindigkeit Sekundärelektronen auslösen.

Bei einem weiteren bekannten Verfahren wir.d die Geschwindigkeit der Primärelektronen konstant gehalten und so hoch gewählt, daß Sekundärelektronen ausgelöst werden und das Potential der für die Sekundärelektronen als Anode dienenden Sammelelektrode entsprechend dem zu speichernden Wert moduliert. Da das Potential des bestrahlten Speicherelementes praktisch der Potentialbewegung der Sammelelektrode folgt, erfolgt auch in diesem Falle eine unmittelbare Umladung.

Die eingangs im Zusammenhang mit Speichern, deren Speicherelemente vor Eingabe eines neuen Wertes entladen werden müssen, erwähnte, besonders einfache Steuerung der Strahlendichte läßt sich jedoch erst dadurch in vorteilhafter Weise zum Speichern von Angaben mittels einer Kathodenstrahlröhre mit Sekundärelektronen-Sammelelektrode, auf deren Speicherschirm ein den zu speichernden Angaben entsprechendes Ladungsmuster erzeugt wird, verwenden, daß gemäß der Erfindung die die Angaben, vorzugsweise die Binärziffern 0, 1, darstellenden, die Strahlendichte des Primärelektronenstrahls beeinflussenden Impulse eine Anstiegs- und Abfallzeit aufweisen, die kleiner als die Zeit ist, die zum Auf- und Abbau der Raumladung

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vor dem Speicherschirm erforderlich ist (<C 10~~⁸ Sekunden) .

Die Steuerung der Strahlendichte, d. h. die Einstellung der Modulationsspannung auf die den Speicherwerten entsprechenden Größen, erfolgt also so rasch, daß die Kennlinie (Spannung des Speicherelementes gegenüber der Sekundärelektronen-Sammelelektrode als Funktion der Strahlendichte) nicht durchlaufen wird, sondern nur einzelne Punkte auf ihr erreicht

schwindigkeit auf, so daß sie die geerdete Sammelelektrode 12 (vgl. Fig. 1) erreichen. Ein Elektronetrustrom 1 fließt von dem Fleck zu der Sammelelektrode.

Im statischen Gleichgewicht, d. h. wenn sich der Spannungszustand des Flecks 25 nicht ändert, ist der Sammelelektrodenstrom / gleich dem primären Elektronenstrahlstrom I_n, da der Netzstrom zum Schirm

Null sein muß, wenn der Schirm aus einem guten Nichtleiter besteht. Die Geschwindigkeit der primären werden. Die Vorteile eines derartigen Verfahrens be- ίο Elektronen ist jedoch so hoch, daß das Sekundärstehen vor allem in der hohen Geschwindigkeit, mit emissionsverhältnis δ des Schirmes größer als Eins

ist. Wenn daher, falls I₀ Primärelektronen zum Schirm in der Zeiteinheit gelangen, δ I₀ Sekundärelektronen ausgelöst werden, und wenn der Primärelektronen-Strahlstrom und der Sammelelektrodenstrom einander gleich sind, wie ausgeführt worden ist, gibt es einen Überschuß von (δ—V)I₀ Sekundärelektronen, die sich rückwärts und vorwärts zwischen dem Schirm und einer gewissen Grenzfläche 27 zwischen dem Schirm

Flecks, das dem einer Diode mit begrenzter Raum- 20 und der Sammelelektrode bewegen. Die Durchgangsladung gleicht; zeit dieser Elektronen liegt in der Größenordnung von

10~^B Sekunden. Diese überschüssigen Sekundärelektronen bilden eine Raumladung in unmittelbarer Nachbarschaft des bombardierten Flecks. Die Grenze 27 dieser Ladung liegt an der Stelle, wo die Sekundärelektronen mit der unteren Geschwindigkeit zur Umkehr gezwungen werden, während die Elektronen mit höherer Geschwindigkeit hinreichend Energie besitzen, um zur Sammelelektrode zu gelangen (vgl. die zu einer Schleife gebogenen bzw. die geraden Pfeile in Fig. 2). Der wirkliche Spannungswert an der Grenzfläche 27 gegenüber dem bombardierten Fleck ist der, der der Anfangsspannung u der Sekundärelektronen entspricht, deren Geschwindigkeit an der Grenzlinie Null ist. Er

einer Phosphorschicht 14 bedeckt ist. Die leitende 35 ist unabhängig von der Größe oder Dichte des pri-Plattel5 aus einer Metallfolie ist an der Außenseite mären Strahles. Die Anzahl der Elektronen, die die

Grenze 27 der Raumladung verläßt, ist gleich dem Primärelektronenstrahlstrom. Daher kann die Grenze 27 als eine virtuelle Kathode der Diode mit annähernd Zeiehenplatte genannt werden soll, ist mit der Ein- 40 halbkugelförmiger Gestalt betrachtet werden, die sich gangsleitung 16 des Zeichenverstärkers 17 verbunden in einem Abstand befindet, der umgekehrt proportional und liegt außerdem über den Widerstand 16 α an Erde. zu der Amplitude des Sammelelektrodenstromes ist. Die Röhre 10 enthält die übliche Kathode 18, das Beim statischen Speichern von wechselnden Ziffern-

Steuergitter 19, die beschleunigende Anode 20, die werten, wie die vorher erwähnten Werte 0 und 1, fokussierende Anode 21 und die waagerechten und 45 sollen durch ein Verfahren die verschiedenen Werte senkrechten Ablenkplatten 22 bzw. 23. der statischen Zustände an verschiedenen Stellen auf

Das Gitter 19 wird durch den Impulsgenerator und dem Schirm eingeführt werden. Zur Entnahme der sein Regelnetzwerk 24 gesteuert. In bekannter Weise Angabe werden die Flecken mit einem Elektronensind ferner die Anschlüsse für die Kathode 18, die strahl abgetastet. Bei Auftreiben auf die verschiedenen Anoden 20 und 21 und die Ablenkplatten 22 und 23 50 Flecken erzeugt dieser Strahl örtliche Spannungsvorgesehen. Da auch der Aufbau des Impulsgenerators impulse, die sich entsprechend den Unterschieden in im einzelnen an sich bekannt ist, sind diese Teile in den vorher aufgebauten Spannungen der Flecke unterder Abbildung zwecks Vereinfachung nicht dargestellt scheiden. Diese Schirmimpulse liefern entsprechende worden. Zeichen an die kapazitiv angekoppelte Entnahmeplatte,

Die Erfindung beruht auf dem Verhalten eines bom- 55 im vorliegenden Fall an die äußere Platte 15; diese bardierten Flecks auf dem Schirm einer Kathoden- Impulse werden dem Verstärker 17 zugeführt, verstrahlröhre als Kathode einer Diode mit begrenzter stärkt und dann zu einem erforderlichen Rechenvor-Raumladung. Im dargestellten Beispiel besteht die gang benutzt.

Anode der theoretischen Diode aus dem Kollektor- Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, wie sich die statische

belag 12 der Röhre 10, während ihre Kathode die 60 Spannung des Flecks 25 gegenüber der Sammelelekfleckförmige Fläche 25 auf dem Fluoreszenzschirm 14 trode 12 bei verschiedenen Werten der Dichte des

Primärelektronenstrahlstromes in der oben beschriebenen theoretischen Diode ändert. Bei niedrigen Stromwerten, z. B. am Punkt A, ist die Spannung V positiv. Dies ist eine Folge davon, daß sich die Grenze 27 bei oder über der Sammelelektrode befindet, so daß die Raumladung der virtuellen Kathode den ganzen Raum zwischen dem Fleck und der Sammelelektrode ausfüllt. Beim Ansteigen der Dichte des Primär-

der die Speicherung erfolgen kann.

Weitere Merkmale enthält die an Hand von Zeichnungen erläuterte Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Fiig. 1 stellt eine Kathodenstrahlröhre dar, die mit einer Abnahmeelektrode zur Entnahme von gespeicherten Ziffernimpulsen versehen ist; Fig. 2 zeigt das Verhalten eines bombardierten

Fig. 3 zeigt eine Kurve, die die statische Spannungs-Strom-Kennlinie der theoretischen Diode darstellt, die durch den bombardierten Fleck und seine Umgebung gebildet ist;

Fig. 4 stellt die Zeichen unterscheidenden Impulse dar, die bei einer Ladungsentnahme mit niedriger Dichte entstanden sind, wobei die Ladungen bei niedrigen und bei hohen Strahlendichten gespeichert sind.

Nach Fig. 1 enthält die Kathodenstrahlröhre 10 den Kolben 11, der auf seinem inneren seitlichen Teil mit einer leitenden Schicht 12, z. B. mit Graphit, belegt ist und dessen gläserner Schirm am Ende innenseitig mit

des Glasschirmes 13 angebracht, so daß sie kapazitiv mit der Schicht 14 gekoppelt ist.

Die Platte 15, die nunmehr die Entnahme- oder

ist, der durch den Elektronenstrahl 26 bombardiert wird. Die bei und in der Nähe des Flecks 25 auftretenden Wirkungen können nunmehr an Hand der Fig. 2 erläutert werden.

Wenn der primäre Strahl 26 auf den Fleck 25 trifft, führt er diesem Elektronen zu, aber infolge des Sekundäremissionsvorganges löst er auch Elektronen aus dieser Schirmfläche aus. Einige dieser ausgelösten

Sekundärelektronen weisen eine hinreichende Ge- 70 elektronenstrahlstrotnes fällt die .Spannung des Flecks

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25 gegenüber der Saramelelektrode auf Null und wird nur in negativer Richtung erfolgt, wird ein anfänglich dann zunehmend mit Größerwerden des Stromes nega- negatives Zeichen zur Abnahmeplatte übertragen. Im tiv, da die begrenzende Raumladung innerhalb der Falle einer negativen oder Ziffer-Eins-Ladung auf virtuellen Kathode 27 an Dichte wächst und im Radius dem Fleck 25, wenn der Entnahmestrom langsam einabnimmt. 5 geschaltet wird, bewegt sich die Fleckspannung zuerst Zum Prüfen der Beziehung zwischen der Strom- in positiver Richtung nach dem Punkt A zu, stellt sich dichte und der Fleckspannung müssen die Strom- selbst auf der Kennlinie ein und bewegt sich dann änderungskennlinien der Diode betrachtet werden. Die längs dieser Kennlinie in negativer Richtung zum Diode wird weder aufwärts noch abwärts gemäß der Punkt B zu. Ein anfänglich positives Zeichen wird Kennlinie nach Fig. 3 arbeiten, wenn das Primär- io dann auf die Entnahmeplatte übertragen. Dadurch,

Stromverhältnis der Änderung *L einen bestimmten ^d*^ß stroboskopisch die Entnahmeplattenzeichen in

dt ihrem Anfangsstadium geprüft werden, können nega-

kritischen Wert überschreitet. Dieser Wert ist durch tive bzw. positive Zeichen, die eine Null- bis Eins-

die Geschwindigkeit bestimmt, mit der sich die Raum- Speicherung anzeigen, zu dem Rechensystem über den

ladung in der Diode ausbilden kann. Die Ausbildung 15 Verstärker 17 geliefert werden.

der Raumladung ist von den zur Diode gehörigen Da dieses oben beschriebene Verfahren von dem Kapazitäten und der Laufzeit der Sekundärelektronen langsamen Einschalten und dem langsamen Ausabhängig. Angenommen, daß diese Laufzeit etwa schalten für einen der Ziffernzustände abhängig ist, 10—⁸ Sekunden beträgt, wie vorher ausgeführt worden weist dieses Verfahren die Eigenart auf, daß der

ist, kann der maximale Wert ^-bei einem folgerich- ²⁰ Primäre Elektronenstrahl während eines ziemlich

dt ° langen Zeitabschnittes, leiten muß; so* betragt eine

tigen Kurvendurchlauf etwa 10⁸/Ampere pro Sekunde typische Strahleinschaltzeit 4 Mikrosekunden, um ein sein, wobei / die gesamte Ladung des Primärelek- positives Zeichen zu liefern, und 7 Mikrosekuhden, um tronenstrahles 26 ist. ein negatives Zeichen zu liefern. Diese anhaftende Es sei nun angenommen, daß der maximale Strahlen- 25 geringe Arbeitsgeschwindigkeit ist natürlich ein stark Strom so hoch ist, daß er die Spannung des Schirm- behindernder Nachteil beim Lösen einer Rechenaufflecks 25 auf —B bringt (vgl. Fig. 3). Es ist dann gäbe, wo eine maximale Arbeitsgeschwindigkeit erklar, daß die Schirmspannung dann auf irgendeinem wünscht ist.

der verschiedenen Werte zwischen —B und + A Ein anderes, einleitend schon kurz erwähntes Verbleiben kann, der von der Geschwindigkeit abhängt, 30 fahren verwendet einen Strahl mit einer bestimmten mit der der Strahl abgeschaltet wird. Wenn das Ab- Dichte und speichert eine Null durch Bombardieren schalten langsam genug erfolgt, so daß sich die Diode eines einzelnen Flecks bei hinreichend niedriger Strombei jeder Stromverringerung einstellen kann, d. h. dichte, so daß der Fleck durch eine sehr starke Sekunwenn die Abschaltgeschwindigkeit geringer als der däremission positiv geladen bleibt. Um eine Eins zu

kritische Wert ^- ist, wird der Fleck 25 bei einer ³⁵ speichern, wird der auftreffende Strahl um eine kurze

dt Strecke verschoben, so daß em Strich oder doppelter

Ladung, die dem Wert +A entspricht, gelassen. Wenn Punkt entsteht. Das Bombardement auf den zweiten

das Abschalten schnell erfolgt, wird der Fleck auf Punkt beseitigt fast die positive Ladung vom ersten

einer Spannung dicht bei —B bleiben, da die Diode Teil des Striches, so daß sich sein Ausgangszeichen,

nicht schnell genug ihr Raumladung verlieren kann, 40 wenn dieser erste Teil stroboskopisch durch den Ent-

damit eine merkliche Einstellung in positiver Rieh- nahmestrahl geprüft wird, von dem des einzelnen oder

tung erfolgen kann. Bei sehr schnellem Abschalten Null-Flecks unterscheidet. Bei diesem Verfahren übt

kann die negative Spannung größer als —B sein, da die Einschalt- und Aus.schaltgeschwindigkeit nur einen

ein größerer Anteil der in einer örtlichen Raumlade- ziemlich geringen Einfluß auf die Fähigkeit aus, An-

\v0lk2 konzentrierten Elektronen auf den Schirm trifft. 45 gaben zu speichern, aber das Verfahren weist auch

Diese Endspannung liegt dann zwischen —B und den obenerwähnten Nachteil einer ziemlich langsamen

—(B + u) (vgl. Fig. 3). Arbeitsgeschwindigkeit auf, bei der für die Einschalt-

Ein bereits vorgeschlagenes Verfahren zum Speichern zeit eines Flecks etwa 1 Mikrosekunde und für die

von verschiedenen Ziffern, das diese Erscheinung be- eines Striches fast 5 Mikrosekunden benötigt werden,

nutzt, sieht einen einzelnen Strom von maximaler 50 Ein weiterer Nachteil ist noch der, daß die Striche

Dichte vor, der groß genug ist, um die Fleckspannung mehr Platz auf dem Schirm beanspruchen, wodurch

bis zum Punkt—B zu bringen, wie ausgeführt worden die Speicheraufnahmefähigkeit bei einer gegebenen

ist. Der Strom wird gewöhnlich langsam genug für Fläche vermindert ist.

die Diode eingeschaltet, damit diese sich entlang ihrer Beim Verfahren gemäß der Erfindung werden, anKennlinie bis zum Punkt —B einstellt, unabhängig 55 statt die Stromdichte eines einzelnen Grundstrahles davon, ob eine Eins oder eine Null gespeichert werden zu verwenden und die Fleckspannung mehr oder soll. Wenn eine Eins gespeichert werden soll, wird der weniger allmählich zu den verschiedenen Stellen entStrom schnell abgeschaltet, indem so, wie bereits be- lang der obenerwähnten Kennlinie zu führen, um schrieben worden ist, der Fleck 25 negativ aufgeladen unterschiedliche Ziffernladungen zu erreichen, zwei bleibt. Wenn dagegen eine Null gespeichert werden 60 klar unterschiedliche Stromdichten des Grundstrahles soll, wird der Strom langsam abgeschaltet, d. h. mit benutzt, die genau kurzzeitig und fast während gleicher „,.,.,. dl . , ,T^-j Zeitdauer angelegt werden. Eine bestimmte, geringe einer Geschwindigkeit unter—, indem so der Dioden- _{Strahldichta wird beim} Aufzeichnen einer Null ver-

zustand sich rückwärts längs der Kennlinie zum Punkt wendet, während eine bestimmte hohe Strahldichte

+ A einstellen kann, wodurch der Fleck 25 positiv 65 zum Aufzeichnen einer Eins benutzt wird. Diese

aufgeladen bleibt. beiden Dichten werden durch rechteckige Spannungs-

Beim darauf erfolgenden Einschalten des Strahles impulse von niedriger bzw. hoher Amplitude erzielt,

zur Entnahme rückt die Spannung, wenn der Fleck die an das Stetiergitter 19 (vgl. Fig. 1) gelegt werden,

diie Spannung +A oder fast +A aufweist, von +A Bei einem derartigen Verfahren, bei dem eine Be-

zu —B längs der Kennlinie vor. Da ihre Bewegung 70 schleunigungsspannung von 1000 Volt und eine Gitter-

vorspannung von —57,5 Volt verwendet werden, kann z. B. der Null-Gitterimpuls etwa 22,5 Volt und der Eins-Gitterimpuls 50 bis 70 Volt betragen, ohne daß dieses Verfahren auf diese Werte beschränkt ist. Bei jeder Zifferneinführung erfolgt das Ein- und das Ausschalten sehr schnell, d. h. die Änderungsgeschwindigkeiten sind größer als der kritische Wert —.

Wenn gemäß Fig. 3 der Strahl mit geringer Dichte anfänglich eingeschaltet wird, nimmt die Spannung des Flecks 25 schnell den positiven Wert A_z auf der Kennlinie an und behält diesen Wert bei, falls der bestimmte Strom mit der niedrigen Strahlendichte ein weiteres Durchlaufen der Kennlinie nicht zuläßt. Beim Abschalten des Strahles bleibt die Fleckaufladespannung bei oder sehr nahe bei dem Wert +A.

Wenn zum Aufzeichnen einer »Eins« ein Strahl hoher Dichte eingeschaltet wird, bewegt sich die Fleckspannung schnell zum Punkt —B₁ der Kennlinie nach Fig. 3, indem der untere Ast der Kennlinie ohne Einfluß ist, da die hohe Einschaltgeschwindigkeit die kritische Geschwindigkeit übertrifft. Beim Einschalten des Primärelektronenstrahles entsteht ein scharfer negativer Ausschlag über die ganze Schirmfläche, da sich eine Raumladung durch den Primärelektronenstrahl in der Röhre ausbildet. Bei hoher Stromdichte und sehr schnellem Einschalten, wie im vorliegenden Fall, löscht dieser negative Ausschlag den ursprünglich vorhandenen positiven Ausschlag aus. Nach dem Erreichen des Punktes —B₁ wird der Strahl 26 plötzlieh unterbrochen. Bei sehr hoher Abschaltgeschwindigkeit hat die Sekundärelektronen-Raumladewolke innerhalb der virtuellen Kathode 27 (vgl. Fig. 2) keine Möglichkeit, sich längs der Diodenkennlinie einzustellen. Dafür gelangen, wenn sich diese Wolke auflöst, einige ihrer Elektronen zu der entfernten Sammelelektrode 12, während die anderen Elektronen auf den Fleck 25 fallen. Diese letzteren Elektronen, die meistens infolge der sehr großen Nähe der virtuellen Kathode 27 mit dem Fleck 25 einen großen Strombeitrag liefern, vermehren unter diesen Umständen die schon bestehende negative Fleckspannung, d. h. sie fügen einen Teil der Spannungsdifferenz u, der vorher zwischen dem Fleck und der virtuellen Kathode besteht, hinzu. Der Fleck bleibt auf einer negativen Spannung —B₂ aufgeladen, die zwischen —B und —(5 + u) abfällt. Die genaue Spannungslage hängt von der proportionalen Aufteilung der Wolkenelektronen zwischen der Sammelelektrode und dem Schirm ab.

Bisher ist ausgeführt worden, wie durch die Verwendung von kurzen und scharf beschnittenen Primärelektronenstrahlimpulsen, die wahlweise bei einer niedrigen oder bei einer hohen bestimmten Stromdichte erzeugt werden, unterschiedliche positive oder negative Fleckaufladungen auf den Schirm 14 gelangen. Im Betrieb kann irgendein gewünschtes Muster von Fleckenaufladungen festgehalten werden, indem der Strahl 26 auf aufeinanderfolgende Flecke durch den Schirm hindurch unter Steuerung der Ablenkplatten 23 und 22 in bekannter Weise zur Ruhe gebracht ist, während die unterschiedlichen Werte der einzelnen Fleckaufladungen durch die wahlweise Steuerung des Gitters 19 mit zwei Spannungspegeln über den Impulsgenerator mit dem Regelnetzwerk 24 festgelegt werden.

In der vorhergehenden Beschreibung ist von zwei Raumladewolken in der Röhre 10 gesprochen, nämlich von der mehr oder weniger örtlichen Sekundärelektronen-Raumladungswolke innerhalb der virtuellen Kathode 27 und der Primärelektronen-Raumladungswolke, die in weitem Maße durch den Strahl 26 selbst gebildet wird. Diese Primärelektronenwolke bildet sich jedesmal, wenn der Strahl eingeschaltet wird, und veranlaßt, daß ein augenblicklicher Ausschlag auf der Schirmfläche, wie vorher ausgeführt worden ist, die Amplitude des negativen Ausschlages mit dar Dichte des Strahlenstromes ändert. Die kurze Dauer und die ziemlich geringe Amplitude des Primärelektronenwolkenausschlages bei dem sehr niedrigen Stromwert und dem sehr schnellen Einschalten, das zum Speichern einer Null bei dem besprochenen Verfahren dient, beeinflußt die Geschwindigkeit des Speicherns der gewünschten positiven Ladung nicht; der Raumladewolkenimpuls wird jedoch zur Entnahme der Nullwerte verwendet, wie später ausgeführt wird. In jedem Fall wird durch die Bildung dieser Raumladewolke ein negativer Impuls auf die kapazitiv angekoppelte Entnahmeplatte 15 infolge der in dieser erfolgenden Stromverschiebung übertragen. In gleicherweise wird durch das Verschwinden der Raumladewolke beim Abschalten ein gleicher, aber entgegengesetzter positiver Impuls in der Entnahmeplatte erzeugt.

Zur Entnahme der gespeicherten Angabe wird die Polarität der gespeicherten Ladungen dadurch abgetastet, daß diese derselben niedrigen Dichte des Strahles 26 ausgesetzt werden, wie sie zur NuIl-SpeicheruMg benutzt worden ist. Nach Fig. 4 sind die aufgeladenen Flecke den Strahlimpulsen unterworfen, die durch die Gitterspannung V₂ mit niedrigem Pegel gesteuert werden (vgl. die untere Kurve). Die sich auf der Entnahme- oder Zeichenplatte ergebenden Wirkungen sind aus der mittleren Kurve zu entnehmen. Die obere Kurve stellt das stroboskopisch« Sperren des Verstärkers dar, um die aufgezeichneten Angaben zu prüfen.

Wenn die Fleckspannung bei oder in der Nähe von +A (vgl. Fig. 3) geblieben ist (Null - Speicherung), kann beim Einschalten des Entnahmestromes kein bedeutsamer Wechsel der Spannung des Flecks selbst entstehen, da der auftreffende Strahlenstrom derselbe ist wie der, der ursprünglich die gespeicherte Ladung erzeugt hat. Deshalb ist das einzige anfängliche Zeichen, das auf der Entnahmeplatte 15 auftritt, der negative Impuls .S*,; infolge des vorher erwähnten Entstehens der Primärelektronen-Raumladungsänderung in der Röhre. Dieses negative Anfangszeichen wird stroboskopisch durch den Verstärker 17 geprüft. Der Prüfzeitimpuls t_s wird unter Steuerung des Regelnetzwerkes 24 durchgelassen, und daher wird die Beobachtung auf den Anfangsteil der Abtastzeit begrenzt, so daß das positive Wolkenendzeichen S„ vernachlässigt wird. Somit ist das Ergebnis des Abtastens eines positiv geladenen oder Null-Flecks ein charakteristisches Verstärkerausgangszeichen, das einen negativen Eingangsimpuls bedeutet.

Wenn die Spannung des abzutastenden Flecks dem Punkt —B₂ (Ziffer-Eins-Speicherung) entspricht, läßt das Auftreffen des abtastenden Strahles die Fleckspannung sich schnell in positiver Richtung nach dem Punkt + A bewegen, da der Strom mit niedriger Dichte nicht stark genug ist, um die Spannung —B aufrechtzuerhalten. Ein positives Anfangszeichen wird dadurch auf die Platte 15 übertragen. Das auf der Platte 15 auftretende Zeichen ist gleich der algebraischen Summe des entsprechenden positiven Zeichens und des negativen Raumladungsanfangszeichens S_n; da aber das letztere bei niedriger Strahlstromdichte im Vergleich zu dem starken positiven Ausschlag der Fleckspannung gering ist, ergibt sich ein starkes pösi-

tives Zeichen S₁, das bei stroboskopischer Prüfung durch den Zeichenverstärker 17 einen scharfen Eins-Ausgangsimpuls liefert, der sich sehr stark von dem Null-Zeichen unterscheidet.

Wenn nur eine einzige Entnahme der gespeicherten Angabe erforderlich ist, wird nur die niedrige Gitterspannung V₂ durchgehend verwendet, so daß alle Entnahmen bei niedriger Strahldichte ausgeführt werden.

In diesem Fall folgt die Kennlinie der Zeichenplattenspannung der ausgezogenen Linie der Fig. 4. Indessen kann im Betrieb, bei dem die aufgezeichneten Angaben erhalten bleiben müssen, Zuflucht zu einer Rückkopplungssteuerung des Gitters des Impulsgenerators 24 vom Zeichenverstärker 17 her genommen werden. Hierdurch wird, wenn ein starkes positives Entnahmezeichen durch den Zeichenverstärker geprüft wird, die Gitterspannung von dem niedrigen Wert V% zu dem hohen Wert V_h unmittelbar nach der Prüfzeit ansteigen, wie durch die gestrichelte Linie auf der Gitterspannungskurve dargestellt ist. Infolgedessen ist der Schirmfleck wieder einem plötzlichen Bombardement bei hoher Strahl dichte unterworfen, indem der negative Spannungszustand, wie es vorher beschrieben worden ist, wieder hergestellt wird. Die gestrichelte Linie auf der Zeichenplatten-Spannungskurve zeigt den starken negativen Ausschlag, da sich eine starke Raumladungswolke bildet, wenn eine hohe Strahlendichte angelegt wird, und den entsprechenden positiven Ausschlag, wenn die Wolke am Ende des Impulses verschwindet. Da diese Ausschläge außerhalb der Prüfzeit f_s auftreten, liefern sie keinen Beitrag für die Ausgangsspannung der Schaltung. Im Fall der Nullauf zeichnungen ist keine besondere Rückkopplungsspannung auf das Gitter erforderlich, da, wie bereits ausgeführt worden ist, bei der Entnahme durch einen Strahl niedriger Dichte die positiven Fleckaufladungen selbsttätig erhalten bleiben.

Kurz zusammengefaßt: Das neue Verfahren verwendet eine bestimmte niedrige Strahldichte für eine positive Aufladung, eine bestimmte hohe Strahldichte für eine negative Aufladung und vorzugsweise dieselbe niedrige Dichte für die Entnahme. Alle eingeführten Impulse beider Arten werden bei sehr schnellem Ein- und Ausschalten des Strahles durchgeführt; da keine allmähliche, selbsttätige Einstellung der theoretischen Diode längs der Diodenkennlinie erfolgt, ist die Zeit, die zum Auftragen der erforderlichen, unterschiedlichen Ladung erforderlich ist, für beide Einführarten vermindert. Diese Bombardierungszeit kann z. B. etwa 1 Mikrosekunde oder weniger für jede Einführart sein, wobei diese natürlich für verschiedene Abmessungen der Kathodenstrahlröhren von unterschiedlichen Kennlinien verschieden ist. Es ist somit klar, daß dieses neue Verfahren eine sehr vorteilhafte Geschwindigkeitszunahme gegenüber den bisher bekannten und vorher beschriebenen Verfahren bringt. Weitere Vorteile stellen die kontrastreicheren Amplituden und die Schärfe der Zeichen infolge der sehr unterschiedlichen Größen der Strahlendichte und der kurzen und scharf abgestimmten Zeiten der Strahlleitfähigkeit dar. Bei dem bekannten und erläuterten Punkt-Strich-Verfahren wird die maximale Differenz des Ausschlags zwischen Strichen und Punkten durch die Spannung u der virtuellen Kathode gegenüber dem bombardierten Fleck geliefert, während bei dem neuen Verfahren die viel größere Differenz zwischen —B und -\~A (vgl. Fig. 3) besteht. Ein dritter Vorteil insbesondere gegenüber dem Punkt-Strich-Aufzeichnungsverfahren ist ein Erhalten der Aufladung mit einem sich ergebendenj angewachsenen Aufzeichnungsfassungsvermögen für eine bestimmte Schirmfläche. Das neue Verfahren arbeitet gewöhnlich mit einem bestimmten Aufzeichnungsstrahlenbrennpunkt, was gleich klare Vorteile gegenüber Verfahren bringt, die von der Strahlenbündelung und -entbündelung abhängen.

Das Verfahren ist unter Verwendung einer an sich bekannten Kathodenstrahlröhre beschrieben, die den Vorteil der Einfachheit gegenüber anderen Röhrenarten aufweist, die verschiedene, zusätzliche innere Schirme, Platten usw. benötigen. Es ist jedoch an sich klar, daß es auch erforderlichenfalls an andere Typen durch geringfügige Betriebseinstellungen, z. B. an Röhren mit Glimmerschirmen u. dgl., angepaßt werden kann, während das grundsätzliche Verfahren und auch die Vorteile jedoch beibehalten werden.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Speichern von Angaben mittels einer Kathodenstrahlröhre mit Sekundärelektronen-Sammelelektrode (12), auf deren Speicherschirm (14) ein den zu speichernden Angaben entsprechendes Ladungsmuster erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die die Angaben, vorzugsweise die Binärziffern 0, 1, darstellenden, die Strahlendichte des Primärelektronenstrahles (26) beeinflussenden Impulse eine Anstiegs- und Abfallzeit aufweisen, die kleiner als die Zeit ist, die zum Auf- und Abbau der Raumladung vor dem Speicherschirm (14) erforderlich ist (< 10—⁸ Sekunden).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine niedrige Strahlendichte die positive Aufladung und eine dagegen hohe Strahlendichte die negative Aufladung des bestrahlten Flächenelementes (25) des Speicherschirmes (14) verursacht.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Angabenimpulse das Gitter (19) der Kathodenstrahlröhre (10) steuern.

4. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Bestrahlung des Speicherschirmes (14) mit niedriger Strahlendichte die gespeicherten Werte als Impulse an der mit dem Speicherschirm (14) eine Kapazität bildenden Zeichenplatte (15) erscheinen.

5. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impulsgenerator die Angabenimpulse für den Verstärker (17) liefert, der eingangsseitig mit der Zeichenplatte (15) verbunden ist.

6. Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers (17) den Eingang des Impulsgenerators steuert.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschrift Nr. 820 870.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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