DE1073117B - (V St A) I Kathodenstrahlrohre mit einer dielektrischen Speicherschicht und mit einer vor der Speicherschicht angeordneten Gitterelektrode - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kathodenstrahlröhre mit einer dielektrischen Speicherschicht, die auf einer Elektrode angebracht ist, und mit einer \or der Speicherschicht angeordneten Gitterelektrode.

Kathödenstrahl-Speicherröhren mit Schutzgitter enthalten im allgemeinen eine Auffangelektrode in Form einer dielektrischen Platte, an deren einer Fläche eine leitende Elektrode in Kontakt mit dem Dielektrikum zum Zuführen eines Eingangssignals befestigt ist. Ferner ist ein Strahlerzeugungssystem zum Projizieren eines fokussieren Elektronenstrahles auf die andere Fläche der Platte und ein in der Nachbarschaft dieser letztgenannten Fläche angeordnetes Schutzgitter vorgesehen. Beim Betrieb einer solchen Vorrichtung wird der Elektronenstrahl nach zwei Koordinatenrichtungen hin abgelenkt und kann damit durch das Schutzgitter hindurch auf jede diskrete Fläche des Dielektrikums gerichtet werden. Die Arbeitsweise solcher Röhren enthält grundsätzlich zwei Perioden, eine zum Speichern oder Schreiben und eine zum Löschen oder Lesen. Das Potential der Anode kann beispielsweise zwischen zwei Werten, etwa zwischen 0 und 50VoIt, umgeschaltet werden. Während des Speichervorganges wird die Ladung oder das Potential auf diskreten Flächen der bombardierten Oberfläche des Dielektrikums entsprechend dem an der Anode liegenden Eingangssignal geändert, wobei die Ladungsänderung auf jeder dieser Teilflächen dem Eingangssignal zu dem Zeitpunkt proportional ist, zu dem der Strahl auf dieser diskreten Fläche auftritt. Während des Lesezyklus werden die auf diesen diskreten Flächen befindlichen Ladungen in entsprechende Potentialänderungen umgewandelt, die dann in einem mit der Anode verbundenen Ausgangskreis auftreten.

Grundsätzlich ist die Ladung oder Entladung dieser erwähnten diskreten Flächen ein Ergebnis einer von diesen Flachen ausgehenden Sekundärelektronenemission, wenn diese Flächen durch einen Elektronenstrahl getroffen werden. Die dielektrische Oberfläche hat ein Sekundäremissionsverhältnis von mehr als 1, so daßim Durchschnitt jedes Elektron des Strahles mehr als ein Sekundärelektron aus der Oberfläche herauslöst. Man kann nun zulassen, daß diese Sekundärelektronen auf ein relativ positiveres Schutzgitter übergehen, wodurch das Oberflächenpotentiail auf ein Gleichgewichtspotential in der Nähe des Gitterpotentials ansteigt. Umgekehrt werden die Sekundärelektronen, wenn auf dem Schutzgitter eine relativ negativere Spannung vorherrscht, so lange auf diese Oberfläche zurückkehren, bis das Oberflächenpotential auf das Gleichgewichtspotential gefallen ist. Das an der Anode liegende Eingangssignal bestimmt das Potential des Dielektrikums in bezug auf

mit einer dielektrischen Speicherschicht

und mit einer vor der Speicherschicht

angeordneten Gitterelektrode

Anmelder:

Western Electric Company, Incorporated, New York, N. J. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. K. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmert,
Patentanwälte, Bremen 1, Feldstr. 24

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 30. August 1956

John McCarthy, Morristown, N. J. {V. St. A.),
ist als Erfinder genannt worden

das Gitter. Das Ausgangssignal erhält man dadurch, daß der Sekundäremissionsstrom mit Hilfe des Elektronenstrahles aus dem Dielektrikum - entnommen wird, wobei das Potential der Anode bei einem der beiden Werte, beispielsweise bei Null, gehalten wird. Das. Lesen des Ausgangssignals läßt sich durch Messen des reinen Auffangelektrodenstromes oder des Sekundärelektronenstromes- allein erzielen.

Die günstigste Arbeitsweise der Speicherröhre mit Schutzgitter hängt in großem Maße von verschiedenen bestimmten Eigenschaften des Gitters selbst- ab. Diese Eigenschaften sind: eine hohe Transparenz des Gitters für den Elektronenstrahl, eine gegen den Querschnitt des Elektronenstrahles kleine Gittermaschenweite sowie ein Verhältnis der ■ Gitterdicke oder -tiefe zur Größe der Gittermaschen von mehr als Q,5. Diese Eigenschaften sollen im folgenden etwas genauer untersucht werden. Für die vorliegenden Zwecke kann man jedoch feststellen, daß.die bisher bekannten Gitterkonstruktionen zwar Verbesserungen von einer oder zwei dieser Eigenschaften, brachten, jedoch nur dadurch, daß das gute Betriebs verhalten der Röhre bezüglich der anderen Eigenschaften auf-, gegeben wurde.

In bisher bekannten Rohren bestand das Schutzgitter beispielsweise aus einem dünnen Gitter von miteinander verwobenen Drähten mit mehr als hundertfünfzig Drähten je Zentimeter in jeder der beiden aufeinander senkrecht stehenden Koordinaten. Ein

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solches Gitter ergibt die erforderliche hohe Transparenz für den Elektronenstrahl, da das außerordentlich fein unterteilte Gitter den ungehinderten Durchtritt von mehr als der Hälfte des auftreffenden Elektronenstrahles nach der dielektrischen Fläche gestattet.

Verschiedene bekannte Gitterstrukturen erreichten ein Verhältnis der Gitterdicke zur Gitteröffnung von 0,5 oder mehr. Diese Eigenschaft des Gitters ist notwendig, um eine zufriedenstellend arbeitende elektrostatische Abschirmung zwischen benachbarten Teilen der dielektrischen Oberfläche zu erzielen. In dieser Hinsicht ist es unbedingt erforderlich, daß in einer Schutzgitterspeicherröhre der Ausgleich der Sekundärelektronen über das Dielektrikum verhindert wird. Daher wird im Idealfall das Schutzgitter auf der gesamten Oberfläche in Kontakt mit dem Dielektrikum angebracht, so daß kein Abstand zwischen dem Gitter und der Oberfläche besteht, durch welchen die Sekundärelektronen einen Weg finden könnten, um andere Teile der Auffangelektrode zu erreichen. Langsame, die dielektrische Fläche verlassende Sekundärelektronen werden durch das Schutzgitter gezwungen, durch dieselbe öffnung des Gitters, durch die sie ausgetreten sind, nach der dielektrischen Fläche zurückzukehren. Schnelle Elektronen sind immer noch in der Lage, das Schutzgitter zu durchdringen und durch den Kollektor beschleunigt zu werden. Wird ein Schutzgitter mit einem Verhältnis der Gittertiefe zur Gitteröffnung von weniger als 0,5 verwendet, dann ■wird die Abschirmwirkung des Gitters durch die positiven Ladungsträger auf dem Dielektrikum mehr als ausgeglichen, so daß sich ein zu rasches Abwandern der Sekundärelektronen auf benachbarte Teile des Dielektrikums ergibt. Dadurch wird das Betriebsverhalten der Röhre beeinträchtigt. Versuche, dieses Verhältnis durch Verwendung eines dickeren Gitters zu erhöhen, wie z. B. durch ein Elektroformierverfahren, sind nicht unbedingt zufriedenstellend in bezug auf die erforderliche hohe Transparenz für den Elektrodenstrahl oder bezüglich der dritten Gittereigenschaft, d. h. um eine Gittermaschenöffnung zu erzielen, die klein gegen die Querabmessungen des Elektronenstrahles ist. Diese dritte Eigenschaft ist wichtig, um die Signalunterschiede möglichst klein zu machen, die sich auf Grund der Unterschiede in der Größe der verschiedenen einzelnen Speicherflächen ergeben, die durch den Strahl erreicht werden können.

Diese drei Forderungen lassen sich bei einer Kathodenstrahlröhre mit einer dielektrischen Speicherschicht, die auf einer Elektrode angebracht ist, und mit einer vor der Speicherschicht angeordneten Gitterelektrode erfindungsgemäß dadurch erfüllen, daß die Gitterelektrode aus mehr als zwei aneinander anstoßenden Anordnungen von parallelen, leitenden Drähten besteht und daß die Drähte jeder Anordnung anders als parallel zu den Drähten der anderen Anordnungen liegen.

Diese Gitterelektrode besteht dabei aus vier Anordnungen. Die Drähte jeder Anordnung sind dabei um 45, 90 und 135° in bezug auf die Drähte der übrigen Anordnungen gedreht.

Vorzugsweise liegen die einzelnen Anordnungen der Gitterelektrode in zueinander parallelen Ebenen.

Zweckmäßigerweise wählt man das Verhältnis der Tiefe der Gitterelektrode zum Abstand zwischen benachbarten Gitterdrähten größer als 0,6.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindungbeträgt der Durchmesser jedes Drahtes 0,076 mm, wobei jede Anordnung 20 Drähte je Millimeter aufweist.

Die Erfindung, ihre oben angegebenen und weitere Merkmale ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren. Dabei zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Schutzgitterröhre gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Schutzgitteranordnung gemäß einer besonderen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Form einer Schutzgitter speicher röhre 10 dargestellt. Die Röhre 10 besteht aus einem luftleeren Kolben, etwa aus Glas, welcher eine Kathode 11, einen Heizer 12, Beschleunigungs- und Fokussierelektroden 13, Ablenkplatten 16 und 17, eine Kollektorelektrode 18, eine Abschirmung 19 und eine Auffangelektrode 20 enthält. Die Auffangelektrode 20 ist aus drei Elementen geschichtet und enthält eine Anode 22,

so eine dielektrische Platte 23 und ein Schutzgitter 24, das vor der dielektrischen Platte 23 angeordnet ist. Die dielektrische Platte hält eine auf ihrer Oberfläche durch einen Elektronenstrahl hervorgerufene elektrostatische Ladung für längere Zeit aufrecht, wodurch sich die Speicherfunktion der Röhre ergibt. Die Anode 22 ist von dem Schutzgitter 24 isoliert, und ihr Potential kann zur Steuerung der durch den Elektronenstrahl erzeugten Ladungsverteilung dienen. Die auf irgendeiner diskreten Fläche der dielektrischen Platte 23 aufgebrachte Ladung wird anschließend dadurch gelöscht, daß der Elektronenstrahl auf diese diskrete Fläche gerichtet wird.

Die besondere Schutzgitterstruktur, die in diesem der Erläuterung der Erfindung dienenden Ausführungsbeispiel verwendet wird, ist in Fig. 2 dargestellt und besteht aus vier getrennten Schichten von Gitter drähten, die in parallelen Ebenen verlaufen, wobei jede Schicht aus einer Mehrzahl zueinander parallel verlaufender feiner Drähte besteht. Wie man aus Fig. 2 erkennt, ist jede Schicht mit ihren Drähten in bezug auf die benachbarten Schichten um einen bestimmten Winkel verdreht, d. h., die Schichten sind beispielsweise um 45, 90 bzw. 135° in bezug auf die Drähte der anderen Schichten gedreht.

Im Gegensatz zu den Gittermaschen bisher bekannter Schutzgitter, bei welchen eine Anordnung von zueinander parallel verlaufenden Drähten mit einer zweiten Anordnung ebenfalls zueinander parallel verlaufender Drähte, die zur ersten Anordnung um 90° versetzt sind, verwoben ist, erfüllt die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform einer Gitterstruktur alle notwendigen Bedingungen für ein Schutzgitter in einem so hohen Maße, wie dies bisher durch die miteinander verwobenen, aus zwei Gitteranordnungen bestehenden Gitter nicht erreichbar war.

Eine Ausführungsform eines Gitters besteht aus vier getrennten Schichten von Wolframdraht mit einer Stärke von 0,076 mm, der jeweils in einer Richtung mit zweihundert Drähten je Zentimeter aufgewickelt und in einer Richtung von 0, 90, 45 bzw. 135° ausgerichtet ist, wobei die den Elektronenstrahlerzeugungssystem benachbart liegende Gitteranordnung als Bezugsachse dient. Die vier Schichten sind miteinander und mit der dielektrischen Speicherfläche in Kontakt.

Das Gitter wird dadurch hergestellt, daß eine erste Anordnung auf einen Rahmen gewickelt wird und daß anschließend nach Drehung des Rahmens um 90° eine zweite Anordnung daraufgewickelt wird. Zwei solcher

Rahmen werden aneinander befestigt, derart, daß die

aufgewickelten Drähte miteinander mechanischen Kontakt haben, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist.

Wie bereits beschrieben, läßt sich eine Speicherung von Ladungen auf der dielektrischen Oberfläche einer Schutzgitterröhre nur auf den Teilen des Dielektrikums erreichen, die für den Elektronenstrahl durch das Schutzgitter hindurch sichtbar sind. Daher ist eine hohe Transparenz für den Elektronenstrahl eine wünschenswerte Eigenschaft eines Schutzgitters. Die beschriebene Struktur erreicht eine Transparenz von 52%, die bei einem Vergleich mit bisher bekannten Strukturen günstig ist.

Das geforderte gleichförmige Betriebsverhalten der Schutzgitterspeicherröhre macht es erforderlich, daß die öffnungen des Schutzgitters oder die Maschenöffnungen klein sind im Vergleich zum Strahldurchmesser. Diese Eigenschaft soll die sich auf Grund von Unterschieden in der Anzahl der einzelnen für den Strahl sichtbaren Speicherflächen ergebenden Signalunterschiede verringern. Daher wird bei den einfachen, aus zwei Anoidnungen oder einem gewebten Gitter bestehenden Anordnungen bekannter Art ein unterschiedliches Signal erzeugt, je nachdem, ob der Elektronenstrahl auf eine dieser öffnungen gerichtet wird oder ob der Elektronenstrahl auf den Schnittpunkt von Gitterdrähten gerichtet ist. Das aus vier Schichten bestehende Gitter, bei dem die Drähte benachbarter Gitter jeweils um einen Winkel verdreht sind, ist auch in dieser Hinsicht in seinem Betriebsverhalten den nur zwei Anordnungen aufweisenden Gittern überlegen, da der auffallende Strahl auf kleinere Gitteröffnungen trifft.

Endlich ist auch ein Verhältnis der Gittertiefe zum Gitterabstand von mehr als 0,5 eine notwendige Eigenschaft solcher Gitter, um damit die Möglichkeit eines Ladungsausgleichs durch Abfließen der Sekundärelektronen zu vermindern und um das eingangsseitige Schreibsignal abzuschirmen. Das Verhältnis der in Fig. 2 gezeigten Gitterstruktur ist bei den angegebenen Dimensionen größer als 0,6 und daher in hohem Maße geeignet, diese erwünschte Wirkung hervorzurufen.

Obgleich eine Gitterstruktur mit vier Schichten beschrieben wurde, so läßt sich doch das erfindungsgemäße Prinzip in gleicher Weise auf Gitterstrukturen anwenden, die mehr als zwei Schichten aufweisen.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Kathodenstrahlröhre mit einer dielektrischen Speicherschicht, die auf einer. Elektrode angebracht ist, und mit einer vor der Speicherschioht angeordneten Gitterelektrode, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelektrode (24) aus mehr als zwei aneinander anstoßenden Anordnungen von parallelen, leitenden Drähten besteht und daß die Drähte jeder Anordnung anders als parallel zu den Drähten der anderen Anordntmgen liegen.

2. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gitterelektrode aus vier Anordnungen besteht und daß die Drähte jeder Anordnung um 45, 90 und 135° in bezug auf die Drähte der übrigen Anordnungen gedreht sind.

3. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Anordnungen der Gitterelektrode in zueinander parallelen Ebenen liegen.

4. Kathodenstrahlröhre nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Tiefe der Gitterelektrode zum Abstand zwischen benachbarten Gitterdrähten größer ist als 0,6.

5. Kathodenstrahlröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser jedes Drahtes 0,076 mm beträgt und daß jede Anordnung zwanzig Drähte je Millimeter aufweist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 853 005.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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