DE1031343B - Fernsehaufnahmeroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Herstellung von Bildaufnahmeröhren, die das Prinzip der Photoleitfähigkeit (innerer lichtelektrischer Effekt) benutzen, ist bekannt. Diese Röhren bieten im Vergleich zu Röhren, die eine photoemittierende Zelle (äußerer lichtelektrischer Effekt) benutzen, den Vorteil einer viel größeren Lichtempfindlichkeit. Es ist eine viel geringere Strahlungsenergie nötig, um im Innern einer photoleitenden Schicht eine gewisse Anzahl von Leitung-selektronen frei zu machen, als Strahlungsenergie erforderlich ist, um dieselbe Anzahl vor Elektronen aus einer photoemittierenden Schicht auszulösen. Das Verhältnis der beiden Energien kann in der Größenordnung von 100 liegen. Solche Röhren sind auf folgendem Prinzip aufgebaut: Die photoleitende Schicht wird durch einen Elektronenstrahl abgetastet, welcher von einer Kathode ausgesandt wird, deren Potential leicht negativ gegenüber dem der Schicht ist. Dieser Elektronenstrahl bedeckt die Schicht mit einem Netz von negativen Ladungen und ladet sie auf das Potential der aussendenden Kathode auf. Unter der Lichteinwirkung werden diejenigen Punkte der Schicht, welche bestrahlt worden sind, leitend und lassen einen Teil der negativen Ladung, die sie besaßen, gegen eine Metallplatte abfließen, die mit der Schicht in Berührung ist. Eine neue Abtastung des Elektronenstrahls bewirkt, daß neue Ladungen an die Stelle derjenigen treten, die abgeflossen sind. Die Gesamtheit dieser Vorgänge ermöglicht es. wie bereits bekannt, ein Fernsehsignal zu erzeugen.

Solche Röhren bieten zwar im Verhältnis zu den Bildaufnahmeröhren mit Photoemissionsschicht eine erhöhte Empfindlichkeit. Bei letzteren kann es jedoch gelingen, diesen Nachteil durch die \⁷erwendung von Elektronenvervielfachern auszugleichen. Auf Grund der Tatsache, daß die Photoemissionsschichten bisher leichter herstellbar sind als die photoleitenden Schichten, wurden die Röhren mit photoemittierender Schicht weit häufiger verwendet. Darüber hinaus haben die Röhren mit photoleitender Schicht, deren Herstellung l>ekannt ist, Nachteile.

Zunächst erfordern sie die Verwendung von Elektronenstrahlerzeugern für langsame Elektronen, deren Herstellung schwierig ist.

Weiterhin war es bisher unmöglich, einfache Elektronenvervielfacher an Röhren dieser bekannten Ausführung anzupassen, weil sich die Optiken in der Achse der halbdurchsichtigen Folie befanden.

Bis zum gegenwärtigen Zeitpunkt gibt es keine Ausführung, die sich photoleitender Schichten bedient, welche ermöglichen, auf einem im Vakmtmkolben der Röhre angebrachten Leuchtschirm ein Bild direkt sichtbar zu machen, welches sichtbare wie infrarote oder ultraviolette Strahlen aussendet.

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI₁ Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz, Patentanwalt,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 27. Mai 1952

Marcel Barbier, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

Fernsehaufnahmeröhren sind zwar bekannt, die als »Vidicon-Röhren« bezeichnet werden und im wesentlichen eine photoleitende Schicht mit Einrichtungen, um auf dieser Schicht eine Abbildung zu erzeugen, enthalten. In diesen Röhren ist es aber unmöglich, die reflektierten Primärelektronen von den Sekundärelektronen zu trennen. Die beiden Elektronenarten werden darin unterschiedslos von der Wandanode aufgefangen, so daß die letztere zur Gewinnung eines Bildsignals unbrauchbar ist. Das Signal muß dann an der photoleitenden Schicht abgenommen werden, wodurch sich die Unmöglichkeit der Anwendung eines Elektronenvervielfachers und eines Elektronensuchers ergibt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführung enthält die Röhre mit photoleitender Schicht:

1. Im Vakuum einer luftdichten Hülle eine für Lichtstrahlen haibdurchlässige Metallfolie, die auf einer ihrer Seiten mit einer photoleitenden Schiebt bedeckt ist.

2. Gegenüber dieser photo leitenden Schicht ist eine Elektronenoptik vorgesehen, welche, wie bekannt, aus einer einen Elektronenstrahl aussendenden Kathode, einem Steuergitter und aus einem zur Achse der Folie geneigten Anodenzylinder besteht sowie aus Einrich-

tungen zur Ablenkung des Elektronenstrahls, damit dieser die Folie ganz oder teilweise abtasten kann.

3. Einrichtungen, um die Folie auf ein in bezug auf die Kathode schwaches Potential in der Größenordnung von 0 bis 30 Volt zu bringen.

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4. Einrichtungen, die es ermöglichen, in der Nach- Diese Kollektorelektrode ist vorzugsweise die erste barschaft dieser Folie ein starkes homogenes elektri- Elektrode eines an sich· bekannten Elektronenvervielscbes Feld, das gegen die Kathode gerichtet ist, zu fachers, dlessen Achse mit der Systemachse übereinerzeugen, wobei die Kraftlinien des elektrischen Feldes stimmt. Die letzte Elektrode des Vervielfachers ist parallel zur Achse der genannten Folie verlaufen und 5 mit dem Eingang eines Bildverstärkers verbunden, damit ermöglichen, die Elektronen in der Nähe der Bei einer dritten Ausführungsform der Erfindung Folie zu bremsen. enthält die Röhre eine Kollektorelektrode, die außer-

5. Eine Elektronenlinse, deren Achse mit derjenigen halb der Systemaohse in der Brennebene der Elekder Folie übereinstimmt und deren Brennebene durch tronenlimse angebracht ist. Der Mittelpunkt dieser den Ablenkmittelpunkt des genannten Elektronen- io Kollektorelektrode ist in bezug auf die Systemachse Strahls geht. symmetrisch zum Ablenkmittelpunkt des Elektronen-

6. Einrichtungen außerhalb der gasdichten Hülle, Strahls angeordnet. Diese Kollektorelektrode fängt um ein optisches Bild auf der halbdurchsichtigen diejenigen Elektronen des Elektronenstrahls auf, die Schicht zu erzeugen. von den Punkten der Schicht zurückgeworfen werden,

7. Einrichtungen, die es ermöglichen, wenigstens 15 wenn diese sich auf Grund der Photoleitfähigkeit auf einen der folgenden Elektronenstrahlen wieder auf- Kathodenpotential befinden.

zufangen: a) Primärelektronen, die von der Folie Diese Kollektorelektrode ist vorzugsweise die erste

reflektiert werden, b) Sekundärelektronen, die durch Elektrode eines an sich bekannten Elektronenverviel-

den Aufprall der von der Folie absorbierten Primär- fachers, dessen Ausgang mit einem Bildverstärker

elektronen entstanden sind. Einer dieser Elektronen- 20 verbunden ist.

strahlen wird benutzt, um ein Bild auf einem Leucht- Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung er-

sehirm entstehen zu lassen, der entweder in der Röhre läutert. Es zeigt

selbst oder am Ausgang des Bildkanals eines Fernseh- Fig. 1 das Schema eines ersten Ausführungsbeispiels

systems angebracht ist. einer Röhre gemäß der Erfindung im Schnitt durch

Vorzugsweise wird das homogene elektrische Feld, as die Symmetrieebene,

das in der Nähe der Folie herrscht, durch ein ebenes Fig. 2 ein zweites Aulsführungsbeispiel in gleicher

Gitter mit dichten Maschen erzeugt, das aus einem Darstellung wie Fig. 1,

leitenden Material hergestellt ist. Dieses Gitter steht Fig. 3 in gleicher Darstellung wie Fig. 1 und 2 ein

parallel zu der Folie. Während seine Entfernung zu drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, dieser nicht kritisch ist, sind seine Maschen Vorzugs- 30 Fig. 4 die Form der Fernsehsignale, wie sie von weise enger als der Durchmesser des Elektronenstrahls. den Röhren der Fig. 2 und 3 erzeugt werden, und Dieses Gitter ist auf ein in bezug auf die Folie hohes Fig. 5 das Schema einer Röhre, die aus der Kombipositives Potential gebracht, das ungefähr 1000 Volt nation der Röhren der Fig. 1 und 3 entstanden ist. beträgt. Fig. 1 stellt im Schnitt durch die Symmetrieebene

Die Elektronenlitise ist in Form eines leitenden 35 ^¹¹ erstes erfindungsgemäßes Auisführungsbeispiel der Hohlzylinders ausgeführt. Dieser Zylinder hat die Röhre mit photoleitendeir Schicht dar. gleiche Achse wie die Folie und ist zwischen dieser In dieser Figur -stellt 1 einen das Vakuum gasdicht

und der Elektronenoptik angebracht. Sein Potential abschließenden Glaskolben dar, der im Innern auf ist positiv und geringer als das Gitterpotential. einem Teil seiner Wände mit einer Metallschicht 2

Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung 40 bedeckt ist. 3 stellt eine sehr dünne Metallfolie dar, enthält die Röhre mit photoleitender Schicht eine die für Lichtstrahlen halbdurchlässig ist, z. B. eine zweite Elektronenlinse, deren Achse mit der der ersten auf Glas aufgetragene dünne Platinschicht. Diese Folie Linse übereinstimmt und die in bezug auf die erste hat vorzugsweise die Form einer ebenen Scheibe. Eine Linse hinter deren Brennebene angebracht ist. Diese ihrer Seiten ist dem Licht ausgesetzt, das den Glas-Linse bildet unter Einwirkung auf den Sekundär- 45 kolben durchdringt, während die andere Seite mit elektronenstrahl, der von der Folie durch den Aufprall einer photoleitenden Schicht 4 bedeckt ist. Auf dieser des abzutastenden Strahls ausges'andt wird, ein Elek- Folie erzeugt ein optisches System, das hier in Form tronenbild der photoleitenden Schicht auf dem Leucht- einer Linse 5 dargestellt ist, deren optische Achse mit schirm ab, wobei die Systemachse als Achse der Linse deir Folienacbse übereinstimmt, das Bild des zu zerdienit. Vorzugsweise wird die zweite Linse in Form 50 legenden Gegenstandes, der nicht dargestellt ist. eines metallischen Hohlzylinders ausgeführt. Ihre Eine Elektronenoptik, die eine Kathode 6, eine

Achse stimmt mit derjenigen der ersten Linse über- Steuerelektrode 7, eine Anode 8 und ein Ablenkein. - plattensystem 9 enthält, ist zur Achse der Folie 3 ge-

In der Brennebene der ersten Linse ist eine Blende neigt. Das Potential ihrer Kathode 6 ist als Nullangebracht, deren Mittelpunkt auf der Systemachse 55 potential gewählt. Von hier aus gerechnet, bringt eine liegt. Eine solche Linse vermag auf dem Leuchtschirm Gleiehspannungsquelle das Potential der Folie auf ein direkt sichtbares Bild des zerlegten Gegenstandeis 15 Volt.

darzustellen. Eine solche Anwendung erlaubt ins- In unmittelbaTer Nähe deir Folie und zwischen dieser

besondere, einen Gegenstand sichtbar werden zu lassen, und der Elektronenoptik ist ein engmaschiges ebenes der nur unsichtbare infrarote' oder ultraviolette 60 Gitter 10 parallel zur Folie angebracht. Die Entfer-Strahlen aussendet. nung zwischen Platte und Gitter ist nicht kritisch, die

Nach einer anderen Auisführungsform der Erfindung Gittermaschen sind jedoch vorzugsweise enger als der enthält die Röhre eine Elektronenoptik, eine photo- Durchmesser des Elektronenstrahls. Dieses Gitter ist leitende Schicht, eine Metallfolie, wie vorhergehend auf ein hohes positives Potential in der Größenordbeschrieben, und besitzt weiterhin eine auf der System- 65 nung von 1000 Volt gebracht. Die Metallisierungen 2 achse _ und in der Brennebene der Elektronenlinse sind auf demselben Potential wie das Gitter und wie sitzende Kollektorelektrode, die es ermöglicht, die die Anode 8.

Sekundärelektronen, die von der photoleitenden Schicht Eine Elektronenlinse 11 ist zwischen dem Gitter 10

durch den Aufprall des Elektronenstrahls ausgesandt und der Elektronenoptik angebracht. Diese Linse wird werden, wieder aufzufangen. 70 in Form eines metallischen Hohlzylinders ausgeführt,

dessen Achse mit der Folienachse übereinstimmt. Ihr Potential ist geringer als das des Gitters (in der Größenordnung von 500 Volt). Es ist so gewählt, daß die Brennebene der Linse durch den Strahlablenkungsmittelpunkt C der Elektronenoptik geht. In dieser Brennebene ist eine Blende 14 angebracht, die dieselbe Achse wie das gesamte System besitzt und auf das Potential des Gitters gebracht ist. Hinter dieser Blende ist eine zweite Elektronenlinse 15 angebracht, welche ebenfalls in Form eines metallischen Hohlzylinders ausgeführt ist, dessen Achse mit der Systemachse übereinstimmt und dessen Potential so berechnet wird, daß er die photoleitende Schicht als reelles Elektronenbild auf einein Leuchtschirm 16 abbildet, der ebenfalls auf der Systetnachse sitzt. Dieses Potential ist in der Größenordnung von +4000VoIt.

Im folgenden wird die Wirkungsweise einer solchen Röhre erläutert. Man geht zunächst davon aus, daß die Schicht 4 keiner Lichtein wirkung ausgesetzt ist.

Der von dem Elektronenistrahlerzeuigersystem ausgesandte Elektronenstrahl tastet die Folie unter dem Einfluß der Ablenkplatten 9 ab. Dadurch, daß sein Ablenkmittelpunkt C in der Brennebene der Linse 11 liegt, haben die Elektronen stets denselben Einfallswinkel auf der Schicht 4. Diese von der Anode 8 beschleunigten und dann von der Linse 11 abgebremsten Elektronen werden d>urch das Gitter 10 von neuem beschleunigt. Sie werden in dem Raum zwischen Gitter und Folie auf Grund der Tatsache abgebremst, daß die Folie ein viel geringeres Potential als das Gitter hat, nämlich etwa 15 Volt. Ihre Komponente der Längsgeschwindigkeit nimmt ab (Geschwindigkeitskomponente parallel zur Systemachse), während ihre transversale Geschwindigkeitskomponente konstant bleibt. Sie erreichen dann die photoleitende Schicht, die sich auf dem Potential der Folie befindet, mit einer Geschwindigkeit, die der Quadratwurzel dieser Spannung, d. h. 15 Volt proportional ist. Bei Fehlen von Licht verhält sich diese Schicht wie ein Dielektrikum. Dadurch ergibt sich also eine Abgabe von Sekundärelektronen. Wegen der geringen Geschwindigkeit der einfallenden Elektronen ist die Ausbeute dieser Sekundäremission kleiner als 1. Mit anderen Worten, es bedarf mehrerer Primärelektronenstöße, um aus der Schicht ein einziges Sekundärelektron auszulösen. Das hat zur Folge, daß die Schicht an negativer Ladung gewinnt, wobei ihr Potential absinkt, weil die Elektronen nicht durch die Schicht abfließen, bis das Potential der Kathode erreicht ist. Dieses Potential ist ein Gleichgewichtspotential, denn wenn die Folie auf Nullpotential ist, erreichen sie die Primärelektronen nicht mehr und werden dann gegen das Gitter zurückgeworfen. Das Potential aller Punkte der Schicht ist dann gleichmäßig auf das Potential der Kathode gebracht, d. h. auf Null. Die transversale Geschwindigkeitskomponente dieser Primärelektronen bleibt gleich, während ihre Längskomponente das Vorzeichen· wechselt. Es handelt sich gewissermaißen um einen Spiegeleffekt. Die reflektierten Primärelektronen werden durch das Gitter 10 beschleunigt, dann durch die Linse 11 auf die Metallisierungsschicht 2 der Gefäßwand in einem Punkt konzentriert, der in bezug auf die Achse genau symmetrisch zum Punkt C, dem Strahlablenkungsmittelpunkt, liegt.

Die Sekundärelektronen verlassen die photoleitende Schicht mit einer Anfangsgeschwindigkeit 0, d. h., sie werden parallel zur Systemachse durch das Gitter 10 beschleunigt. Dieser Vorgang hat als erstes zur Folge, daß die Sekundärelektronen verhindert werden, auf die Schicht zurückzufallen, und daß die als »Wiederzurückfallen der Sekundärelektronen« bekannte Erscheinung vermieden wird.

Diese Erscheinung, die bei bekannten Röhren häufig auftritt, ist die Ursache für das Auftreten eines Fleckens negativer Ladungen aus Anlaß eines Primärelektronenstoßes und beschränkt die Feinheit des Ladungsbildes, das auf der Folie hervorgerufen wird.

Die Sekundiärelekitronen werden dann durch die Linse 11 in ihrem Brennpunkt zusammengefaßt. Die Linse 15 beschleunigt sie von neuem, bis sie auf den Leuchtschirm 16 fallen, der auf +5000 Volt geladen ist.

Im vorhergehenden wurde vorausgesetzt, daß die photoleitende Schicht 4 nicht beleuchtet ist.

Wenn man jetzt annimmt, daß die Linse 5 ein reelles Bild eines Gegenstandes auf der Schicht 4 erzeugt, dann wird dieses Bild durch eine mehr oder weniger starke Helligkeit aller Punkte der Folie übertragen.

Auf Grund der Gesetze der Photoleitfähigkeit ist die Schicht, die man in erster Annäherung als unendlich dünn annehmen kann, in jedem Punkt um so leitfähig«:, je größer die Helligkeit dieses Punktes ist. Unter diesen Bedingungen verhält sich die photoleitende Schicht in einem hellen Punkt M wie eine Kapazität, zu der ein Widerstand parallel liegt, der um so kleiner ist, je heller der Punkt M ist. Dieser Widerstand kann als umgekehrt proportional zur Helligkeit des Punktes M angesehen werden.

Die im Punkt M angesammelte Ladung fließt im Laufe der Zeit t ab. t ist gegeben durch die Formel ί = ς·ε. Dabei bedeutet ς den spezifischen elektrischen Widerstand des Materials und ε die Dielektrizitätskonstante. Diese Zeit wird also um so größer sein, je größer der spezifische Widerstand ς ist. Man kann annehmen, daß am Ende einer genügend kurzen Zeit t die Ladungsverminderung in jedem Punkt unter dem Einfluß der Helligkeit dieser proportional ist. Mit anderen Worten, jeder Punkt der Schicht wird eine Potentialerhöhung A V erfahren, die proportional der Zahl der infolge des photoleitenden Efreks abgeflossenen Elektronen ist.

Wenn am Ende dieser Zeit t eine neue Abtastung der Folie durch den Elektronenstrahl erfolgt, bewirkt dieser, daß an Stelle der abgeflossenen Ladungen neue Ladungen treten und daß das Potential jedes Punktes wieder auf Null gebracht wird. Von jedem Punkt werden Sekundärelektronen ausgesandt, deren Anzahl etwa proportional der von der Helligkeit herrührenden Differenz des Potentials Δ V dieses Punktes und dem Gleichgewichtspotential 0 ist. Gewissermaßen wird diese zweite Abtastung zur Aussendung von Sekundärelektronen Veranlassung geben, die um so zahlreicher sein werden, je heller dieser Punkt ist. Diese Theorie gibt nur eine Grundidee der verschiedenen Erscheinungen, die Erfahrung zeigt jedoch, daß sich alles so abspielt, als wäre sie voll gerechtfertigt. **"

Die Sekundärelektronen verlassen die Folie 4, werden durch das Gitter 10 l>esehleunigt, im Brennpunkt der Linse 11 gesammelt und geben dann unter Einwirkung der Linse 15 ein Elektronenbild der Folie 4 auf dem Schirm 16. Damit dieses Bild hell genug ist, findet noch eine Beschleunigung der Elektronen im Bereich der Linse 15 und des Schirmes 16 statt. Diese kann durch eine Metallisierung 17, die auf der Wand dieses Bereiches der Röhre angebracht ist und ein sehr hohes Potential, z. B. 5000 Volt, hat, erreicht werden. Diese Elektronen lassen ihre Auftreffpunkte auf dem Leuchtschirm um so heller erscheinen, je heller die entsprechenden Punkte auf dem Gegenstand selbst

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sind. Man erhält also, wie bekannt ist, eine optische Abbildung des zerlegten Gegenstandes auf dem Schirm 16.

Diese Einrichtung kann zahlreiche militärische Verwendungsmöglichkeiten haben, z, B. das Sehen in der Dunkelheit von Gegenständen, die infrarote Strahlen aussenden, wie Kraftfahrzeugmotoren. Darüber hinaus wird das Bild direkt sichtbar gemacht, ohne durch den Bildkanal des Fernsehsystems zu gehen, wie es bei den bekannten Röhren mit photoleitender Schicht allgemein der Fall ist.

Fig. 2 zeigt, wie eine Röhre, die auf dem Prinzip der Erfindung aufgebaut ist, als Bildaufnahmeröhre verwendet werden kann.

Diese Röhre, die in derselben Art dargestellt ist wie die Röhre nach Fig. 1, unterscheidet sich von dieser dadurch, daß die Blende 14, die Linse 15, der Schirm 16 und die Metallisierung 17 wegfallen. Die anderen Teile sind durch dieselben Bezugszeichen gekennzeichnet wie in Fig. 1.

Im Brennpunkt der Linse 11 ist eine Kollektorelektrode 12 angebracht, die auf ein höheres positives Potential als das Gitter 10 angebracht ist. Diese Kollektorelektrode empfängt also die Sekundärelektronen, die von der photoleitenden Schicht 4 ausgesandt werden-Diese Kollektorelektrode ist die erste Elektrode eines an sich bekannten Elektronenvervielfachers vom gebräuchlichsten Typ. Die Elektroden sind mit 13 bezeichnet. Der Ausgang des Vervielfachers ist an eine Bildverstärker stufe 140 und an einen Belastungswiderstand 150 angeschlossen.

Die Wirkungsweise einer solchen Anordnung erklärt sich leicht aus den vorhergehenden Erläuterungen.

Die Sekundärelektronen erzeugen, nachdem sie durch den Vervielfacher 13 vervielfacht worden sind, auf der Ausgangsanode ein Fernsehbildsignal, dessen Größe eine Funktion der Helligkeit des vom Elektronenstrahl getroffenen Punktes ist.

Die vorstehenden Anordnungen haben nichtsdestoweniger einen kleinen Nachteil. Da das Potential der Metallplatte 3 in der Größenordnung von 15 Volt liegt, ist die Sekundäremissionsausbeute immer niedrig, kleiner als 1, in der Größenordnung von ¹J₁₉.

Mit anderen Worten, um eine genügende Helligkeit auf dem Leuchtschirm 16 der Fig. 1 zu erreichen, müssen die Sekundärelektronen noch durch eine geeignete Spannung in der Größenordnung von 5 kV beschleunigt werden.

Die Ausführung der Fig. 2 vermeidet in einem gewissen Grad diesen Nachteil, weil ein Elektronenvervielfacher vorgesehen werden kann, der das Fernsehbildsignal auf ein Niveau zu bringen vermag, welches genügt, um es in einem gewöhnlichen Bildverstärker zu verstärken.

Die Ausführung der Fig. 3 gibt eine andere Möglichkeit, ein Fernsehbildsignal aus dem in der photoleitenden Schicht gebundenen Bild zu erzeugen. In dieser Figur ist eine Rohre gezeigt, die dieselben Teile enthält wie jene der vorhergehenden Figur, ausgenommen, daß die in der Achse befindliche Kollektorelektrode wegfällt. Dagegen ist eine neue Kollektorelektrode 12 in der Brennebene der Linse angebracht. Ihr Mittelpunkt ist spiegelbildlich zum Ablenkmittelpunkt des Elektronenstrahls in bezug auf die Symmetrieachse des Systems. Diese Kollektorelektrode 12 ist die erste Elektrode eines Elektronenvervielfachers 13, vom gleichen Typ wie der der vorausgehenden Figur. Der Ausgang dieses Vervielfachers ist mit einem Bildverstärker 140 verbunden.

Die anderen Bezugszeichen decken sich mit denen der vorausgehenden Figuren.

Die Wirkungsweise dieser neuen Röhre ist folgende: Die durch die Elektronenoptik ausgesandten Elektronen treffen auf Punkte der Schicht 4 auf, die mehr oder weniger geladen sind. Die sich daraus ergebende Sekundäremission bringt das Potential dieser Punkte am Ende einer dieser Ladung genau proportionalen Zeit oder nach Absorption einer dieser Ladung genau proportionalen Anzahl von Strahlelektronen wieder auf Null.

Wenn das Potential eines Punktes einmal auf Null zurückgebracht ist, verhält dieser sich gegenüber den Elektronen dies Strahls, die auf ihn gerichtet sind, wie ein Spiegel. Die Elektronen erreichen die Schicht nicht mehr, sondern werden, ihre Geschwindigkeitskomponente quer zur Systemachse beibehaltend, reflektiert.

Wie vorher gezeigt, werden sie durch die Linse 11 auf die passend angebrachte Kollektorelektrode 12 konzentriert. Diese Kollektorelektrode ist die erste Elektrode des Vervielfachers 13.

Daraufhin empfängt man auf dieser Kollektorelektrode den von der Kathode 6 ausgesandten Elektronenstrom, vermindert um eine gewisse Anzahl von Elektronen, die für jeden Punkt der abgetasteten Schicht gemäß dessen Helligkeit variiert. Die Erfahrung zeigt, daß diese Stromunterbrechungen für die Erzeugung von Bildsignalen verwendet werden können, die das Bild mit großer Wirklichkeitstreue übertragen.

Fig. 4 zeigt die Form der durch die Röhren der Fig. 2 bzw. 3 erhaltenen Bildsignale (Kurve I für die Röhre der Fig. 2, Kurve II für die Röhre der Fig 3).

Man stellt auf dieser Figur, auf der B und N den Weiß- und Schwarzpegel anzeigen, fest, daß für eine gleiche Helligkeit und identische physikalische und elektrische Konstruktionseigenschaften auf der ersten Anode des Vervielfacbers der Röhre der Fig. 3 eiti Fernsehbildsignal mit einer viel größeren Amplitude entsteht als auf der ersten Anode der in Fig. 2 daxgestellten Röhre. Tatsächlich wird die Anzahl der Sekundärelektronen auf Grund des geringen Potentials der photoleitenden Schicht stets geringer sein als die Anzahl der sie erzeugenden Primärelektronen. Für ein Schichtpotential von 15 Volt muß man im Mittel damit rechnen, daß bis zu zehn Primärelektrouen notwendig sind, um ein Sekundärelektron zu erzeugen. Das durch die Röhre der Fig. 3 empfangene Zeichen ist negativ, d. h. daß der vom Vervielfacher empfangene Strom für die Helligkeit 0 (Schwarzpegel) ein Maximum und für die maximale Helligkeit (Weiß-' pegel) ein Minimum ist.

Dagegen ist der von der ersten Anode der Röhre nach Fig. 2 empfangene Strom für die maximale Helligkeit ein Maximum und für die minimale Helligkeit ein Minimum. Die Röhre nach Fig. 2 wird also weniger rauschen als die Röhre nach Fig. 3, um jedoch bei gleicher Helligkeit denselben Ausgangspegel zu erzeugen, muß ihr Vervielfacher viel höher verstärken.

Fig. 5 zeigt eine Röhre, die gewissermaßen eine Kombination der Röhren der Fig. 1 und 3 ist. In dieser Figur sind dieselben Bezeichnungen gewählt wie in den vorausgehenden Figuren. Die durch die photoleitende Schicht reflektierten Primärelektronen werden für die Erzeugung der Bildsignale benutzt, während die von der Schicht als Folge der Primärelektronenbonibardierung ausgesandten Sekundärelektronen wie in der Röhre der Fig. 1 ein auf einem Leuchtschirm sichtbares Bild erzeugen. Eine solche "

Röhre kann für eine mit einer elektronischen Visiereinrichtung kombinierte Fernsehkamera von Interesse sein.

Die Erfindung beschränkt sich nicht nur auf die beschriebenen Röhren, sie umfaßt auch alle elektrischen Schaltungen, die diese Röhren verwenden.

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Fernsehauif nahmeröhre mit einer in bezug auf das Kathodenpotential stabilisierten photoleitenden Bildelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Elektronenstralhlerzeuger enthält, der zur Achse der Bildelektrode geneigt ist und einen Strahl schneller Elektronen aussendet, der die photoleitende Schicht abtastet, ferner Einrichtungen, um in der unmittelbaren Umgebung der Schicht die Abtastelektronen zu verlangsamen, und Einrichtungen, um die als Folge der Bombardierung der Schicht ausgesandten Sekundärelektronen getrennt van den Primärelektronen, die von ienen Teilen der Schicht reflektiert werden, welche sich mit der Sendekathode auf gleichem Potential befinden, aufzufangen.

2. Röhre gemäß Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß sie Einrichtungen (10) enthält, die es ermöglichen, in der Umgebung der Bildelektrode ein auf die Kathode gerichtetes starkes homogenes elektrisches Feld zu erzeugen, dessen Kraftlinien parallel zur Achse der photoleitenden Schicht verlaufen und damit ermöglichen, die Elektronen in der Umgebung der Schicht zu bremsen.

3. Röhre gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das in der Nähe der Schicht herrschende homogene elektrische Feld durch ein ebenes engmaschiges Gitter (10) erzeugt wird, welches aus einem leitenden Material hergestellt ist und auf ein in bezug auf die Schicht hohes positives Potential von ungefähr 1000 Volt gebracht wird.

4. Röhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Elektronenlinse (11) enthält, deren Achse senkrecht auf der Bildelektrode steht und deren Brennebene durch den Ablenkmittelpunkt (C) des Elektronenstrahls geht, die ferner Einrichtungen enthält, um mindestens einen der nachstehend beschriebenen Elektronenstrahlen wieder aufzufangen:

a) einen Elektronenstrahl, der aus Primärelektronen besteht, die von der Schicht reflektiert werden,

b) einen Elektronenstrahl, der aus Sekundärelektronen besteht, die aus der Schicht von den Primärelektronen ausgelöst werden.

5. Röhre gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektronenlinse (11) in Form eines leitendem Hohlzylinders ausgeführt ist, dessen Achse mit der Achse der Bildelektrode übereinstimmt, wobei der Zylinder zwiischen der Bildelektrode und dem Elektronenstrahlerzeugersystem (6 bis 10) angebracht ist und auf einem Potential liegt, das positiv und geringer als das Gitterpotential ist.

6. Röhre gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Röhre mit photo leitender Schicht eine zweite Elektronenlinse (15) enthält, deren Achse mit derjenigen der ersten Linse (11) übereinstimmt und die in bezug auf die erste Linse hinter deren Brennebene sitzt, wobei infolge Einwirkung dieser Linse auf den von der photoleitenden Schicht ausgesandten Sekundärelektronenstrahl auf einem Leuchtschirm (16), der die Systemachse als Adhise besitzt, ein Elektronenbild der photoleitenden Schicht erzeugt wird.

7. Röhre gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Linse (15) in Form eines metallischen Hohlzylinders ausgeführt wird und daß in der Brennebene der ersten Linse eine zur Systemachse konzentrische Blende (14) angebracht ist.

8. Röhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine in der Systemadhse und in der Brennebene der Elektronenlinse (11) sitzende Kollektorelektrode (12) enthält, welche gestatte*, die infolge der Stoßes des Elektronenstrahls von der photoleitenden Schicht ausgesandten Sekundärelektronen wieder aufzufangen (Fig. 2).

9. Röhre gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kollektorelektrode (12) die erste eines Elektronenvervielfachers (13) ist, dessen letzte Elektrode mit dem Eingang eines Fernsehbildversfäirkers verbunden ist.

10. Röhre gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kollektorelektrode (12) enthält, die sich außerhalb der Systemachse in der Brennebene der Elektronenlinse (11) befindet und deren Mittelpunkt in bezug auf die Systemachse symmetrisch zum Ablenkmittelpunkt (C) des genannten Elektronenstrahls ist (Fig. 3).

11. Röhre gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kollektorelektrode die erste Elektrode eines Elektronenvervielfachers ist, dessen letzte Elektrode mit dem Eingang eines Fernsehbildverstärkers verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 446 661, 472 162;
»Electronics«, Mai 1950, S. 70 bis 73.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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