DE1032308B - Fernsehaufnahmeroehre - Google Patents

Description

Es ist bekannt, daß die Empfindlichkeit des normalen Ikonoskops noch nicht ausreicht, um von starken künstlichen Lichtquellen (Atelieraufnahmen) ganz unabhängig zu werden. Die Verbesserung der Lichtempfindlichkeit kann nur durch ein Verstärkungsverfahren erfolgen, das einen günstigeren Geräuschspiegel hat als die heutigen Verstärkerröhren. Derartige Verstärkungsmethoden sind in der ElektronenstromvervielfachuBg in zweifacher Form bebskairantgeworden.: Im Elektronenabtaster von Farnsworth und im Sekundärelektronenvervielfacher (multiplier) von Zworykin. Beide Apparaturen sind frei von einem »figürlichen« Schaltungskreis (das ist einem eigentlichen, .nicht durch die natürlichen Scheinwiderstände der Anordnung gebildeten Schaltungskreis) in der ersten Stufe, daher frei vom Wärmegeräusch und um 1 bis 2 Zehnerpotenzen geräuschärmer als eine Glühkathode.

Gemäß einem in der Hauptpatentanmeldung unter Schutz gestellten Verfahren wird ein optisches Bild auf eine photoelektrische Auffangplatte projiziert, wobei die hierdurch emittierten Photoelektronen ein elektronenoptisches Ladungsbild auf einer Photomosaikspeicherplatte erzeugen, das mit Hilfe eines Lichtpunktes punktweise nacheinander abgetastet wird, und wobei die durch den Abtastvorgang frei werdenden Elektronen mittels eines an sich bekannten Sekundärelektronenvervielfachers auf dem Wege der direkten Stromverstärkung weiter verstärkt werden.

Gegenstand der vorliegenden Zusatzerfindung ist eine Fernsehaufnahmeröhre zur Durchführung des in der Hauptpatentanmeldung angegebenen Verfahrens, bei der ein transversales Magnetfeld zur Trennung der von der Primärkathode ausgehenden, das auf ihr gebildete Ladungsbild auf die Sekundärkathode abbildenden Kathodenstrahlen von den durch die Abtastung der Sekundärkathode frei gemachten Kathodenstrahlen vorgesehen ist. Erfindüngsgemäß ist dieses Magnetfeld an oder nahe der Stelle der engsten optischen Einschnürung der Kathodenstrahlenbündel angeordnet.

Es ist notwendig, von einer primären Kathode ein Elektronenladungsbild auf einer Mosaikantikathode zu entwerfen. Dieses Ladungsbild wird mit einem wandernden Lichtpunkt abgetastet, wobei die aufgespeicherten Elektronenladungen wieder frei gemacht werden. Die so entstehenden Entladungsströme sind erstens freie Elektronenströme, und zweitens ist ihre Stärke der Belichtung der Primärkathode proportional, gehen also für schwarze Bildstellen gegen Null. Nur so kommt man ohne Eigengeräusche bei Schwarz aus und erhält ein der Signalstärke proportionales Geräusch. Dieser Zusammenhang (noiseless-Bed'ingung) ist für die Erreichung einer wirklichen Emp-Fernsehaufnahm eröhre

Zusatz zur Patentanmeldung L 7840 VIII a/21 a¹
(Auslegeschrift 1 026 782)

Anmelder:

Loewe Opta Aktiengesellschaft,
Berlin-Steglitz, Teltowkanalstr. 1-4

findlichkeitssteigerung unbedingt zu erfüllen. Es sei darauf hingewiesen, daß die Bedingung z. B. nicht erfüllt wird, wenn man versucht, die Entladungsströme im Inneren eines Ikonoskops einer Multiplikationsröhre zuzuführen. Diese inneren Entladungsströme 'halben nämlich den Verlauf eines Bildnegatives, d:. h., sie sind bei schwarzen Bildstellen im Maximum und bei weißen Bildstellen im Minimum. Das Verstärkungsgeräusch würde also gerade das Bildschwarz befallen, so daß der prozentuale Anteil von Geräusch zu Signal für Schwarz ganz erheblich sein würde. Nach einem in der Hauptanmeldung angegebenen Prinzip wird daher grundsätzlich die Arbeitsweise des Ikonoskops mit elektrischer Abtastung umgekehrt zu einem Verfahren mit optischer Abtastung.

Die Figuren zeigen eine praktische Ausführungsform der Erfindung mit einer magnetischen Trennung der primären und sekundären Elektronenströme.

In der Fig. 1 ist eine für die Erfindung wesentliche, in der Richtung umkehrbare Elektronenoptik dargestellt. Die Optik besteht aus einer primären Photo kathode 1, welche bei kleiner Ausdehnung plan, bei größerer Ausdehnung zweckmäßig mit dem eingezeichneten Krümmungsradius r gekrümmt sein kann. Eine leitende Spirale 2 im Innern der Glaswand beschleunigt die Elektronengeschwindigkeit ohne gleichzeitige transversale Brechkraft auf das Potential des Ringes 3. Dieses Potential liegt an einem Spannungsteiler·^ ist also geringer als das Potential der AnodeS. Die Anode 5 hat die Form eines weiten Zylinders, in dessen Innerem ein feldfreier Raum entsteht. Dadurch, daß die Austrittsöffnungen des Ringes 3 durch die Blende 3' verengert ist, tritt an dieser Stelle eine Linsenwirkung ein, durch die die Kathode 1 auf eine Ebene 1' scharf abgebildet wird. Die Lage dieser Ebene im Raum wird durch das Potentiometer 4 eingestellt.

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Um an dieser Stelle eine Fläche mit isolierten metallischen Partikeln mit Elektronen aufladen zu können, muß dafür gesorgt werden, daß die Geschwindigkeit der auftreffenden Elektronen nur sehr gering ist. Nach den Gesetzen der Sekundäremission gelingt . es nur für Elektronen von weniger als etwa 200 Volt Spannung in ein Metall einzudringen, ohne daß eine gleich große Anzahl Sekundärelektronen aus dem Metall befreit wird. Dies ist eine notwendige und hinreichende Bedingung dafür, daß das Metall, wenn es isoliert ist, sich negativ auflädt. Erfindungsgemäß wird daher in der Anordnung von Fig. 1 ein Verzögerungssystem 6 hinter der Anode 5 angeordnet. Das System besteht ebenfalls aus einer schwach leitenden Wandspirale oder aus einem System von Metallringen, die über Widerstände auf abfallendes Potential geschaltet sind. Es ist derartig geschaltet, daß der Ring 7 eine Bremsspannung gegenüber der Anode hat, während der Ring' 8 nur noch eine sehr geringe Vorspannung von etwa 100 Volt gegen die Auffangfläche 9 hat. Die Auffangfläche 9 besteht erfindungsgemäß aus isolierten Partikeln 9 α, welche photo elektrisch sensibilisiert sind, einer Zwischenisolierung 9 & aus Glimmer und einer Gegenplatte 9 c, die mit Erde verbunden ist. Der Ring 8 liegt über die Batterie 10 auf etwa 100 Volt.-

Es spielt sich dann folgender Vorgang ab: Durch die Wirkung des bremsenden Spiralbelags 6, welcher nur in longitudialer Richtung bremst, aber keine Brechkräfte hat, wird das Elektronenbild aus der Ebene 1' in die Ebene 9 vorgeschoben und bleibt dabei gleichzeitig scharf. Die Elektronen erreichen aber die Auffangebene 9 nur noch mit der Geschwindigkeit des Ringes. 8, also weniger als 200VoIt (einstellbar an 10). Unter diesen Umständen werden weniger Sekundärelektronen aus 9 a frei gemacht als Primärelektronen auftreffen. Die betreffende Schichtstelle lädt sich daher auf ein betreffendes Gleichgewichtspotential auf, welches der primären Strommenge proportional ist. Das Potential ist, wenn man Sekundäremission in erster Näherung vernachlässigt (die Batterie 10 kann auch Null sein, d. h. der Ring 8 an Erde liegen) gleich der Strommenge dividiert durch die Teilchenkapazität. Der Speicherungsfaktor wird also ausgenutzt.

Wenn der Eintrittsring 7 ebenfalls gegen die Anode 5 am Spannungsteiler 4' negativ eingestellt wird, so wirkt er für die schnellen Elektronen, die von rechts kommen, als-schwache Sammellinse. Für Elektronen, die von links kommen, wirkt er als starke Sammellinse. Die Anordnung ist also offenbar umkehrbar geworden, und es ist ebenso gut möglich, in der Fläche 1 eine Abbildung von 9 a zn schaffen wie umgekehrt. Die Einstellung der optischen Schärfe erfolgt an 4' und an 4. Man bekommt also bei richtiger Einstellung in der Fläche 1 ein Bild der Sekundäremission von 9, wenn eine solche einsetzt. Es ist nun nur noch notwendig, die beiden Elektronenströme voneinander zu trennen. Dies geschieht durch Einsetzung eines Magnetfeldes am Ort der Anode 5 senkrecht zur Zeichenebene.

In Fig. 2 ist eine derartige Einrichtung gezeichnet, wie sie sich aus Fig. 1 herleitet. Eine Richtungsabweichung von 45° ist angenommen. Das fernzusehende Objekt 11 wird durch ein Objektiv 12 auf die Primärkathode 1 abgebildet. Kathode 1 ist eine zusammenhängende Photoschicht. Das Abbild 11 α wird durch die Linse zwischen 3 und 5, deren Schärfe an 4 eingestellt wird, auf die Antikathode 9 α abgebildet. Ein Magnetfeld M senkrecht zur Papierebene biegt die abbildenden Strahlen 13 a bis 13 c an der Stelle ihrer stärksten Einschnürung alle um denselben Winkel (gezeichnet sind 45°), wirkt also wie ein Elektronenspiegel. Die Abbildung bleibt scharf in der Ebene 9 α. Ein aus drei Ringen 6 in Verbindung mit dem Widerstand 14 gebildetes Bremssystem verlangsamt erfindungsgemäß die Elektronengeschwindigkeit bis auf 0 Volt. Dadurch wird Sekundäremission vermieden, und es entsteht auf 9 a, einer Mosaikkathode mit Gegenplatte 9 c, ein Ladungsbild mit um so negativeren Ladungen je heller die entsprechende Bildstelle auf 1 war. Ein Objektiv 15 bildet eine leuchtende Rasterfläche, z. B. die Fläche einer Fernsehröhre 16, auf 9 α ab. Da 9 α photoaktiviert ist, geben die belichteten Stellen Elektronen ab, bis sie ihre negative Aufladung ganz verloren haben. Man gewinnt also die , aufgespeicherten Elektronenladungen nacheinander zurück. Die Kathodenstrahlen 17 a bis 17 c werden durch dasselbe Magnetfeld M in entgegengesetzter Richtung abgebogen und gelangen bei 18 in einen Tubus 19, sind also von den Primärströmen vollständig getrennt.

Anschließend an den Tubus 19 kann jedes bisher j_; bekanntgewordene Multiplikationssystem zur direkten ' Verstärkung der Elektronenströme verwendet werden, , ] Gezeichnet ist die Durchführung für einen elektro- ;; statischen Multiplikator. Dieser besteht bekanntlich | aus dem Tubus 19 und einem positiv gegen ihn vor- »|| gespannten Tubus 20; die Antikathode 21 wird an der ϊ Stelle 22 von den Primärstrahlen 17 getroffen und die Jj dort unter gewissen bekannten Bedingungen im Über- si schuß frei werdenden Elektronen 23 werden einer J elektronenoptischen Abbildungswirkung durch den J Tubus 24 usw. unterzogen und schließlich an einer ,=, Kollektorelektrode 25 verstärkt gesammelt. ;::

Wesentliche Erfindungsmerkmale sind zusammen- ^!|* fassend: - ,.||

1. Die Erzeugung eines negativen Ladungsbildes ■■; einer belichteten Photokathode durch eine Abbildung ;5 mit retardierten Elektronen auf einer Mosaikkathode ΐ und . ;,i

2. die Entladung dieses Ladungsbildes mit einem % wandernden Lichtpunkt und "'si:

3. die räumliche Trennung der primären und sekun- -^ dären Abbildungsströme durch ein gemeinschaftliches J" transversales Magnetfeld M, ί

4. die Anwendung der Elektronenmultiplikation zur ,;!,: Verstärkung dieser Elektronenströme innerhalb des- ^ selben Vakuumgefäßes, d. h. ohne äußere Kopplungs- ,2' kreise, ■ " ■ %

5. die umkehrbare Elektronenoptik. ■

Claims (7)

Patentanspruch Ei :?·

1. Fernsehaufnahmeröhre zur Durchführung des | Verfahrens zur Erzeugung von Bildinhaltssignalen nach Patentanmeldung L 7840 Villa/21a¹, bei V welcher ein Lichtbild auf eine Primärphotokathode projiziert wird und die ausgehenden Photoelektrp~ ^:' nen auf eine Sekundär-Mosaikkathode abgebildet ν werden, die mittels eines Punktlichtes abgetastet ; wird und bei der ein transversales Magnetfeld . zur Trennung der primären Photoelektronen von den durch die Abtastung der Mosaikkathode frei werdenden Elektronen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Magnetfeld an oder _;;·;; nahe der Stelle der engsten optischen Einschnü- ,j:,.

rung der beiden Elektronenstrahlenbündel aage-'%

ordnet ist.

2. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1, da", j durch gekennzeichnet, daß die Elektronen von dei "i

Primärkathode nach Durchlaufen einer abbildenden magnetischen oder elektrischen Elektronenlinse und nach der Erreichung ihrer höchsten Geschwindigkeit durch ein Verzögerungssystem laufen, das ihre Eigengeschwindigkeit ohne gleichzeitige Linsenwirkung bis auf etwa 0 Volt erniedrigt, bevor sie auf die Mosaikkathode auftreffen und auf dieser ein Ladungsbild entsprechend ihrer Intensität erzeugen.

3. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 1 und/ oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschleunigungs- und/oder Verzögerungsorgane durch schlecht leitende stromdurchflossene Spiralen an der Röhrenwand oder durch Metallringe gebildet werden, die über einen Spannungsteiler an eine positive Spannung angeschlossen sind.

4. Fernsehaufnahmeröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine umkehrbare Elektronenoptik, erzeugt durch zwei magnetische oder elektrische Linsen vor und hinter dem feldfreien Raum höchster Spannung unter Verwendung zweier gleichartiger Beschleunigungs- bzw. Verzögerungsorgane nach Anspruch 3 zwischen den Kathoden und diesen Linsen.

5. Fernsehaufnahmeröhre mit räumlicher Trennung der primären und sekundären Elektronenströme nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein gemeinschaftliches transversales Magnetfeld in dem Raum zwischen beiden Linsen (Anodenraum).

6. Fernsehaufnahmeröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Kombination eines Entladungsrohres mit primärer und sekundärer Photokathode und optischer Abtastung mit einem der bekannten Multiplikationsrohre für Elektronenströme.

7. Fernsehaufnahmeröhre nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen beiden Rohren ein Bremsgitter angeordnet ist, welches die Elektronen in den Multiplikator mit niedriger Anfangsgeschwindigkeit eintreten läßt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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