DE1091247B

DE1091247B - Bildwandlerroehre fuer bildfoermige Lichtimpulse und sehr lichtschwache Bilder

Info

Publication number: DE1091247B
Application number: DEP17409A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Walter Heimann
Original assignee: FORSCHUNGSLABORATORIUM HEIMANN W PROF DR ING; FORSCHUNGSLABORATORIUM PROF
Current assignee: FORSCHUNGSLABORATORIUM HEIMANN W PROF DR ING; FORSCHUNGSLABORATORIUM PROF
Priority date: 1956-11-17
Filing date: 1956-11-17
Publication date: 1960-10-20
Also published as: US2979621A; FR1186074A; CH358517A

Description

Die Erfindung betrifft eine Bildwandlerröhre, die kurze Lichtimpulse in Gestalt von Bildern bzw. Helligkeitsverteilungen für beliebig lange Zeit sichtbar macht und die gleichzeitig sehr lichtschwache Bilder zu verstärken und zu speichern vermag.

Bei Bildwandlern üblicher Bauweise wird das optische Bild auf eine Photokathode entsprechender Empfindlichkeit projiziert und diese elektronenoptisch unmittelbar auf einen Leuchtschirm abgebildet. Bei Fernsehaufnahmeröhren, beispielsweise den Superikonoskopen, tritt an Stelle des Leuchtschirmes eine Signalplatte, auf der durch die elektronenoptische Abbildung ein dem optischen Bild auf der Photokathode entsprechendes Potentialbild entsteht, das von einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Diese Signal- ¹S platte ermöglicht eine Bildspeicherung und gleichzeitig die Erhaltung eines Impulsbildes über nahezu beliebig lange Zeit. Im Moment des Abtastens wird jedoch das Potentialbild zerstört, so daß bei der Übertragung wohl die Bildspeicherung ausgenutzt werden kann, nicht aber die Erhaltung des Impulsbildes. Um kurze Lichtimpulse für längere Zeit sichtbar zu machen, bleibt demnach in beiden Fällen nur die Verwendung von Leuchtstoffen mit langer Abklingzeit. Dies ist sehr nachteilig und erfordert im Falle der ^a5 Übertragung bewegter Bilder eine Kompromißlösung, bei den Bildwandlern üblicher Bauart ist auch die Bildspeicherung nicht möglich.

Bei neueren Speicherröhren ist zwischen Photokathode und Bildschirm ein engmaschiges isolierendes 3<> Netz angeordnet, auf dem elektronenoptisch von der Photokathode ein Potentialbild als Zwischenabbildung erzeugt wird. Durch die dem Bild entsprechende Potentialverteilung auf dem Speichernetz wird dann ein Elektronenstrom moduliert, der den Leuchtschirm erregt. Der homogene Elektronenstrom wird meist über Photoemission an einem weiteren Netz erzeugt, das zwischen Photokathode und Speichernetz angeordnet ist. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, daß der wesentliche Anteil einer Bildverstärkung allein auf dem Speichereffekt beruht. Für sehr lichtschwache Objekte sind dann sehr lange Belichtungszeiten erforderlich, die vor allem wegen statischer Schwankungen in den Elektronengeschwindigkeiten unvermeidlich zu einer Konturenverwaschung führen. Hierbei tritt also eine ungünstige Relation auf: lichtschwache Objekte können nur unscharf wiedergegeben werden. Es ist Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu beseitigen und eine Bildwandlerröhre zu schaffen, mit der auch äußerst lichtschwache Objekte mit ausreichender Schärfe abgebildet und/oder gespeichert werden können. Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht nach der Erfindung darin, daß die Photokathode, das Emissionsnetz, das Speichernetz und der Bildwandlerröhre

für bildförmige Lichtimpulse

und sehr lichtschwache Bilder

Anmelder: . .
Forschungslaboratorium
Prof. Dr.-Ing. Walter Heimann,

Wiesbaden-Dotzheim,
Am Kohlheck, Gehrnerweg 15

Dr.-Ing. Walter Heimänn, Wiesbaden-Dotzheim,
ist als Erfinder genannt worden

Leuchtschirm in dieser Reihenfolge angeordnet sind, daß ferner die Zentren der Photokathode, des Emissionsnetzes, des Speichernetzes und des Leuchtschirmes auf einer einzigen Achse angeordnet sind und daß das erste elektronenoptische System aus der Photokathode und dem Speichernetz und das zweite aus dem Emissionsnetz, dem Speichernetz und dem Leuchtschirm besteht. Das Speichernetz ist hierbei sehr engmaschig und aus einem gut leitenden metallischen Kern mit darauf aufgebrachter isolierender und gut sekundärelektronenemittierender Schicht aufgebaut und wird elektronenoptisch auf der Bildwiedergabefläche scharf abgebildet. Das Emissionsnetz ist wenigstens um den Faktor Zwei weitmaschiger als das Speichernetz und ist auf der dem Speichernetz zugekehrten Seite mit einer Photoschicht versehen, die durch eine konstante, homogene Zusatzbeleuchtung erregt wird, und ist auf der Bildwiedergabefläche unscharf abgebildet. Das Speichernetz ist gegenüber dem Emissionsnetz derart negativ vorgespannt, daß die vom Emissionsnetz ausgehenden Elektronen durch das Speichernetz gesteuert werden.

Die Wirkungsweise dieser Bildwandlerröhre sei an Hand einer schematischen Abbildung und einem Beispiel näher ausgeführt.

Irgendein Gegenstand wird von einer Abbildungsoptik 1 auf eine z. B. ultrarotempfindliche Photokathode 2 abgebildet. Die Photokathode 2 wird von einer Elektronenlinse 3 auf das sehr feinmaschige Speichernetz 4 projiziert, das in üblicher Weise aus einem gut leitenden metallischen Kern mit darauf aufgebrachter isolierender, nach der Erfindung aber gut sekundärelektronenemittierender Schicht aufgebaut ist.

009 628/326

Die von der Photokathode 2 emittierten Elektronen werden im Raum zwischen ihr und dem Speichernetz 4 derart beschleunigt, daß jedes auf treffende Elektron aus der isolierenden Schicht des Speichernetzes 4 entsprechend dem hohen Sekundäremissionsfaktor eine Vielzahl Elektronen auslöst. Dadurch wird bereits an dieser Stelle eine merkliche Bildverstärkung erreicht, so daß die Belichtungszeit und damit dieBildunschärfe herabgedrückt wird. Durch den Austritt der Sekundärelektronen entsteht auf dem Speichernetz 4 ein gegenüber der Photokathode positives und verstärktes Potentialbild. Zwischen dem Speichernetz 4 und der Photokathode 2 befindet sich in Nähe der ersteren ein wenigstens um den Faktor Zwei weitmaschigeres Netz 5, das Emissionsnetz. Dieses trägt auf der dem Speichernetz 4 zugewandten Seite eine in diesem Falle möglichst blau- oder ultraviolettempfindliche Photoschicht 6, die durch seitliche Einstrahlung eines gleichmäßigen Lichtbündels 9 angeregt wird. Beide Netze werden durch die Elektronenlinse 7 auf dem Leuchtschirm 8 elektronenoptisch abgebildet, und zwar so, daß das Speichernetz 4 scharf, das Emissionsnetz 5 aber unscharf erscheint. Die geforderte unscharfe Abbildung des Emissionsnetzes 5 kann wegen der hohen Tiefenschärfe elektronenoptischer Systeme durch bloße räumliche Versetzung der Netze allein nicht erzielt werden, sondern es müssen besondere Maßnahmen getroffen werden. Ist das Speichernetz 4 gegenüber dem Emissionsnetz 5 nur wenig positiv vorgespannt, so können die schnellen Elektronen durch das Speichernetz 4 hindurchtreten und erzeugen wegen der unscharfen Abbildung auf dem Leuchtschirm 8 eine diffuse, gleichmäßige Helligkeitsverteilung. Ist dagegen das Speichernetz 4 gegenüber dem Emissionsnetz 5 stark negativ vorgespannt, so wird der Durchgang der Elektronen gesperrt. Bei der Erzeugung eines Potentialbildes auf dem bezüglich des Emissionsnetzes negativ vorgespannten Speichernetz 4 werden nun entsprechend der Helligkeitsverteilung auf der Photokathode 2 örtlich verschieden hohe Aufladungen, und zwar in positiver Richtung, erzeugt. An den mehr oder weniger positiv aufgeladenen Stellen können die vom Emissionsnetz 5 ausgehenden Elektronen hindurchtreten und erzeugen damit auf dem Leuchtschirm 8 entsprechende Helligkeitswerte. Auch wenn das Lichtbild in Form eines nur sehr kurzen Impulses auf das Speichernetz 4 gegeben wird, wird auf dem Leuchtschirm 8 ein Bild fast beliebig lange sichtbar.

Wird auf diePhotokathode2 ein sehr lichtschwaches Bild projiziert, so wird sich nach längerer Belichtungsdauer auf dem Speichernetz 4 trotzdem eine größere Ladung ansammeln, so daß bei entsprechender Potentialvorgabe des Emissionsnetzes 5 gegenüber dem Speichernetz 4 ebenfalls ein helles Bild auf dem Leuchtschirm 8 entsteht, das der Helligkeitsverteilung auf der Photokathode 2 entspricht.

Zur Aufnahme weiterer Bilder ist eine Löschung des Potentialbildes auf dem Speichernetz 4 erforderlich. Dies kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Beispielsweise ist es bereits ausreichend, dem Speichernetz 4 gegenüber dem Emissionsnetz 5 kurzzeitig ein solch positives Potential zu geben, daß alle vom Emissionsnetz 5 emittierten Elektronen ohne Ablösung von Sekundärelektronen durch das Speichernetz 4 eingefangen werden und das aufgeprägte Potentialbild löschen.

Derselbe Vorgang findet statt, wenn an Stelle des

Leuchtschirmes zur Fernübertragung eine Signalplatte tritt und diese von einem Elektronenstrahl abgetastet wird. Das Potentialbild auf dieser Signalplatte wird nach jeder Abtastung durch den Elektronenstrahl neu wieder aufgebaut, so daß auch bei kurzen, auf die Photokathode2 wirkenden Impulsbildern eine beliebig

ίο lange Übertragung des Bildes möglich ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Bildwandlerröhre für bildförmige Lichtimpulse oder sehr lichtschwache Bilder, bei der von einer Photokathode oder von einer andersartigen elektronenemittierenden Fläche durch elektronenoptische Abbildung auf einem Speichernetz od. dgl., das gleichzeitig als Steuernetz wirksam ist, ein Ladungsbild erzeugt wird, durch welches ein zweiter von einem elektronenemissionsfähigen Netz erzeugter, einen Leuchtschirm beaufschlagender Elektronenstrom gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Photokathode (2), das Emissionsnetz (5), das Speichernetz (4) und der Leuchtschirm (8) in dieser Reihenfolge angeordnet sind, daß ferner die Zentren der Photokathode (2), des Emissionsnetzes (5), des Speichernetzes (4) und des Leuchtschirmes (8) auf einer einzigen Achse angeordnet sind und daß das erste elektronenoptische System aus der Photokathode (2) und dem Speichernetz (4) und das zweite aus dem Emissionsnetz (5), dem Speichernetz (4) und dem Leuchtschirm (8) besteht.

2. Bildwandlerröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichernetz (4) sehr engmaschig und aus einem gut leitenden metallischen Kern mit darauf aufgebrachter isolierender und gut sekundärelektronenemittierender Schicht aufgebaut und auf derBildwiedergabeflächeCe) scharf abgebildet ist.

3. Bildwandlerröhre nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Emissionsnetz

(5) wenigstens um den Faktor Zwei weitmaschiger ist als das Speichernetz (4), auf der dem Speichernetz (4) zugekehrten Seite mit einer Photoschicht

(6) versehen ist, die durch eine konstante, homogene Zusatzbelichtung (9) erregt wird, und dieses Emissionsnetz (5) auf der Bildwiedergabefläche (8) unscharf abgebildet ist.

4. Bildwandlerröhre nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Speichernetz (4) gegenüber dem Emissionsnetz (5) negativ vorgespannt ist, derart, daß die vom Emissionsnetz (5) ausgehenden und zum Bildschirm (8) hin beschleunigten Elektronen durch das Speichernetz (4) gesteuert werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 672 063, 684 440;

deutsche Patentanmeldung P 4506 VIII c/21 g (bekann tgemacht am 4.10. 1951);

britische Patentschriften Nr. 475 047, 505 618;
USA.-Patentschrift Nr. 2 712 607.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen