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Verfahren zur Lichtsteuerung und Vorrichtung zur Durchführung desselben
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Lichtsteuerung, bei dem die
optischen Eigenschaften eines Mediums durch ein elektrisches Feld verändert werden.
Ferner bezieht sich die vorliegende Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung
dieses Verfahrens.
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Zur Steuerung des Lichtes in Abhängigkeit von einem elektrischen Feld
wurde bisher vor allem der Kerr-Effekt ausgenutzt, der bekanntlich darauf beruht,
daß manche Substanzen im elektrischen Feld doppeltbrechend werden. Die Nachteile
dieses bekannten Lichtsteuerverfahrens liegen insbesondere darin, daß hohe elektrische
Spannungen erforderlich sind und die Lichtausbeute wegen der Verwendung polarisierten
Lichtes stets weniger als 50% beträgt, also ziemlich gering ist.
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Es ist bekannt, das Licht, das auf eine Fläche eines festen oder flüssigen,
unter dem Einfluß eines elektrischen Feldes den Brechungsindex ändernden Körpers
auftrifft, in der Weise zu steuern, daß durch Änderung des Grenzwinkels der Totalreflexion
die reflektierten und nicht reflektierten Anteile eines divergenten, den Grenzwinkel
der Totalreflexion einschließenden Lichtbündels verändert werden. Der hierbei erzielte
Aussteuerungsbereich ist jedoch sehr klein, da zum einen auch jene Lichtstrahlen,
die bei Einwirkung eines hinreichend hohen elektrischen Feldes total reflektiert
werden sollen, vor Wirksamwerden des Feldes bereits partiell reflektiert werden
und zum anderen die erreichbaren Änderungen des Brechungsindex des reflektierenden
Körpers nach dem Prinzip der elektrischen Doppelbrechung gering sind.
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Des weiteren sind auch schon elektrisch gesteuerte Lichtventile bekannt,
die aus einem durchsichtigen Medium mit darin suspendierenden, lichtschwächenden
Teilchen bestehen. Diese Teilchen nehmen bei Nichtvorhandensein eines elektrischen
Feldes beliebige Stellungen ein und erfahren bei Einwirkung des Kraftfeldes eine
Orientierung, wodurch sich die Lichtdurchlässigkeit des gesamten Systems ändert.
Auch hier sind größere Lichtverluste in Kauf zu nehmen, da die ausrichtbaren Teilchen
auch bei einheitlicher Orientierung noch eine lichtschwächende Wirkung ausüben.
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Hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe. Das erfindungsgemäße
Verfahren zur Lichtsteuerung, bei dem die optischen Eigenschaften eines Mediums
durch ein elektrisches Feld verändert werden, ist dadurch gekennzeichnet, daß ein
Medium mit Komponenten benutzt wird, welche im elektrischen Feld wandern und hierdurch
an einer Grenzfläche Konzentrationsänderungen hervorrufen, die zur Lichsteuerung
ausgenutzt werden. Zur Durchführung dieses Verfahrens kann eine Vorrichtung Verwendung
finden, bei welcher als Medium, in dem Konzentrationsänderungen auftreten, ein kolloides
oder solubilisiertes System dient. Die Grenzfläche, an welcher Konzentrationsänderungen
des Mediums wirksam werden, kann vorzugsweise durch eine Membran oder durch eine
Elektrode der zur Erzeugung des elektrischen Feldes dienenden Einrichtung gebildet
sein.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Lichtsteuervorrichtung
stimmt der Brechungsindex des Mediums in der an die Grenzfläche sich anschließenden
Grenzschicht bei einer extremen Konzentration des Mediums in dieser Grenzschicht
mit dem Brechungsindex eines auf der gegenüberliegenden Seite der Grenzfläche vorhandenen
Mediums annähernd überein.
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Die Anordnung kann so getroffen sein, daß durch die Konzentrationsänderungen
im Medium an der Grenzfläche die Voraussetzung für eine Totalreflexion des zu steuernden
Lichtes an der Grenzfläche geschaffen wird. Hierbei trifft das zu steuernde Licht
auf die Grenzfläche unter einem Einfallswinkel auf, der mindestens gleich dem Grenzwinkel
der Totalreflexion ist, der dem Brechungsindex des Mediums an der Grenzfläche nach
Eintritt der ILonzentrationsänderung entspricht, während die Lichtsteuerung durch
Änderung des Brechungsvermögens und/oder der Dicke der an der Grenzfläche unter
dem Einfluß des elektrischen Feldes sich ausbildenden Schicht veränderter Konzentration
des Mediums erfolgt.
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In analoger Weise kann die Anordnung auch so getroffen sein, daß durch
die Konzentrationsänderungen im Medium an der Grenzfläche eine bestehende Totalreflexion
des zu steuernden Lichtes an dieser Grenzfläche mindestens teilweise aufgehoben
wird.
Hierbei trifft das zu steuernde Licht auf die Grenzfläche
unter einem Einfallswinkel auf, der kleiner alb der Grenzwinkel der Totalreflexion
ist, der dem Brechungsindex des Mediums an der Grenzfläche nach Eintritt der Konzentrationsänderung
entspricht, während die Lichtsteuerung wiederum durch Änderung des Brechungsvermögens
und/oder der Dicke der an der Grenzfläche unter dem Einfluß des elektrischen Feldes
sich ausbildenden Schicht veränderter Konzentration des Mediums erfolgt.
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Die Änderungen der optischen Eigenschaften des Mediums an der Grenzfläche
können auch unter Ausnutzung der Schlierenmethoden, des Phasenkontrastverfahrens
oder der Dunkelfeldmethode zur Lichtsteuerung dienen. Es kann auch Polarisadonslicht
Anwendung finden, wobei die Änderungen seines Polarisationszustandes zur Lichtsteuerung
ausgenutzt werden.
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Die Änderung des elektrischen Feldes kann auf mechanischem, elektrischem,
magnetischem, elektromagnetischem oder thermoelektrischem Wege erzeugt werden. Die
Änderung des elektrischen Feldes kann auch durch elektromagnetische Strahlung auf
Grund der bekannten fotoelektrischen Effekte erfolgen. Zu diesem Zweck kann einer
der Elektroden der zur Er- ; zeugung des elektrischen Feldes dienenden Einrichtung
eine strahlungsempfindliche Schicht, vorzugsweise eine Fotohalbleiterschicht, zugeordnet
sein.
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Die beschriebene Lichtsteuervorrichtung kann als Strahlungswandler
dienen, wobei die Änderungen des elektrischen Feldes auch durch Korpuskularstrahlen
erzeugbar sind. In diesem Fall ist eine strahlungsempfindliche Schicht vorgesehen,
die bei Beschuß mit Korpuskularstrahlen ihre elektrischen Eigenschaften, vorzugsweise
ihre Leitfähigkeit, ändert.
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Zur Beseitigung der durch das elektrische Feld bewirkten Konzentrationsänderungen
im Medium kann auch ein Ultraschallfeld Anwendung finden.
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Das Verfahren und die Vorrichtung sind mit dem Vorteil verbunden.
daß durch das elektrische Feld in der an die Grenzfläche sich anschließenden Grenzschicht
des Mediums bei einem verhältnismäßig geringen Energieaufwand eine große Konzentrationsänderung
und somit eine große, bei Lichtsteue_einrichtungen bisher nicht erreichte Änderung
des Brechungsvermögens des Mediums im Bereich der Grenzfläche erzielbar ist. Hierdurch
wird die Lichtsteuerung erheblich vereinfacht; sie kann mit verhältnismäßig geringen
Mitteln mit großer Genauigkeit durchgeführt «erden.
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Ein weiterer Vorteil des Verfahrens ist darin zu erblicken, daß es
die Aussteuerung des auf das Steuersystem auftreffenden Lichtes praktisch innerhalb
des gesamten Bereiches zwischen 0 und 100% zuläßt und auch eine flächenhafte Bildwandlung
und Bildverstärkung ermöglicht.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile sind aus der Beschreibung einiger
Ausführungsformen der Lichtsteuervorrichtung ersichtlich. Diese Ausführungsformen
sind in den Zeichnungen dargestellt, und zwar zeigt Abb. 1 eine Anordnung zur Lichtsteuerung
in schematischer Darstellung, Abb.2 ein Oszillogramm zur Veranschaulichung der Lichtreflexion
in Abhängigkeit von der Zeit beim Gegenstand der Abb. 1, Abb. 3 eine weitere Ausführungsform
einr Lichtsteuervorrichtung.
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Bei der Vorrichtung zur Lichtsteuerung nach Abb. 1 erfolgt durch die
Änderung der optischen Eigenschuften in einer Steuerschicht eine Beeinflussung der
Totalreflexion des Lichtes. Zwischen zwei Elektroden 1 und 2 befindet sich, von
den Membranen 3 und 4 abgeschlossen, eine kolloide Lösung 5, deren Teilchen elektrisch
geladen sind, aber nicht durch die Jlembrauen hindurchtreten können. Zwischen d,--n
Membranen und den Elektroden befindet sich eine Elektrolytlösung 6, die die leitende
Verbindung zwischen den Elektroden und der kolloiden Lösung hers-#ellt. Die Membran
3 bildet die zur Lichtsteuerung dienende Grenzfläche der als Steuerflüssigkeit benutzten
kolloiden Lösung 5.
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Man kann auch die verschiedenen Stoffe so au-,-wählen, daß die Brechungsindizes
von EleItrolytlösung 6, Membran 3 und kolloider Lösung 5 einander gleich sind. Ist
dies der Fall, dann geht der auf die Grenzfläche zwischen Membran 3 und kolloide
Lösung 5 auftreffende Lichtstrahl 7 ungebrochen durch diese Grenzfläche hindurch.
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Sind die Teilchen der kolloiden Lösung z. B. positiv geladen, so findet
bei Anlegung eines -elektrischen Feldes an die Elektroden 1, 2, von denen die obere
Elektrode 1 die Anode ist, eine Abwande-ung der Kolloidteilchen aus der Grenzschicht
unmittelbar unterhalb der Membran 3 statt, so daß i i1 dieser Grenzschicht die Konzentration
und damit - bei geeigneter Wahl des Kolloids - der Brechungsindex geringer wird.
Dadurch trifft der Lichtstrahl ? nunmehr auf ein Medium mit niedrigerem Brechungsindex
und wird bei geeigneter `'Fahl des Einfallswinkels und hinreichender Dicke der Verarmung>-schicht
total reflektiert (vgl. den Strahl 8). Bleibt jedoch die Dicke der verarmten Schicht
unter dem für eine vollkommene Reflexion des auf die Grenzfläche auftreffenden Lichtes
erforderlichen Mindestwert, so wird das Licht nur teilweise reflektiert, obwohl
es unter einem Einfallswinkel auf die Grenzfläche auitriitt, de r mindestens so
groß ist wie der Grenzwinkel der Totalreflexion bei Berücksichtigung des Brechungsindex
der Steuerflüssigkeit in der Verarmungsschicht. Auf diese Weise läßt sich die Intensität
des an der Grenzfläche reflektierten Lichtes zwischen 0 und 1.00% steuern.
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Eine Aussteuerung der Intensität des reflektierten Lichtes bis auf
Null ist auch noch auf folgende Arten möglich a) Das einfallende Licht ist parallel
zur Einfallsebene linear polarisiert. Bei Beobachtung unter dem Polarisationswinkel
ist die reflektierte Intensität gleich Null, während bei Totalreflexion die gesamte
Intensität reflektiert wird.
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b) Das einfallende Licht ist linear polarisiert. Ein Analysator sperrt
das regulär reflektierte, linear polarisierte Licht vollständig. Da das total reflektierte
Licht aber elliptisch polarisiert ist, geht ein großer Teil durch den Analysator.
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c) Durch Hintereinanderschaltung mehrerer Einzelelemente. Besitzt
ein Element z. B. eine Restreflexion von 50 %, so werden bei Hintereinanderschaltung
von drei Elementen nur noch 0,012% reflektiert.
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Die Helligkeitssteuerung kann bei Frequenzen oberhalb 20 Hertz auch
dadurch erfolgen, daß das Verhältnis von Impulsdauer und Impulspause variiert wird.
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Bei der Anordnung nach Abb. 1 kann die obere Elektrode 1 auch als
durchsichtige Elektrode direkt auf die Membran 3 aufgebracht werden, wobei das Licht
von der Elektrodenseite her auf die Grenzfläche
auftreffen kann.
Die Elektrode kann auch unterhalb der Membran 3 angebracht werden; man hat dann
nur Sorge zu tragen, daß die Stromlinien im wesentlichen durch die Membran 3 hindurchgehen.
Die Elektrode 2 kann ebenfalls in die kolloide Lösung 5 verlegt werden, um störende
Elektrodenreaktionen zu vermeiden.
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Wenn man die Anordnung so wählt, wie Abb. 1 zeigt, kann trotz großen
Elektrodenabstandes der größte Teil des Spannungsabfalls in die kolloide Lösung
verlegt werden, wenn die Leitfähigkeit des Elektrolyten 6 groß ist gegenüber der
Leitfähigkeit der kolloiden Lösung 5.
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Wenn man an Stelle des Elektrolyten 6 die. gleiche kolloide Lösung
5 benutzt, treten an den Elektroden und den den Elektroden zugewandten Grenzflächen
der Membranen ebenfalls Konzentrationsänderungen auf, die natürlich auch zur Lichtsteuerung
benutzt werden können. Hierbei wird ein Lichtstrahl, der zunächst unter großem Einfallswinkel
auf die Elektrode auftrifft, bei Einwirkung des elektrischen Feldes in der sich
ausbildenden Schicht veränderter Konzentration so abgelenkt, als ob er an dieser
Schicht reflektiert wird.
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Es lassen sich sowohl Konzentrationsverarmungen als auch Konzentrationserhöhungen
an der Grenzfläche zur Lichtsteuerung ausnutzen. So kann man mit der Anordnung nach
Abb. 1 auch eine Verringerung der Lichtintensität bei Anlegen des elektrischen Feldes
erzielen. Hierzu muß der Brechungsindex des kolloiden Systems zunächst kleiner als
der der Membran 3 sein. Bei Stromdurchgang im richtigen Sinne findet eine Konzentrationserhöhung
und darnif eine Vergrößerung des Brechungsindex in der ineinbrannahen Schicht statt,
so daß dann die ursprünglich vorhandene Totalreflexion mehr oder weniger aufgehoben
wird.
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Umgekehrte Effekte, wie sie oben beschrieben wurden, lassen sich erzielen,
wenn der Brechungsindex der Teilchen kleiner ist als der des Dispersionsmittels.
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Für den Effekt ist es optimal, wenn der Brechungsindex der gelösten
Substanz (z. B. Kolloidteilchen) möglichst stark verschieden ist von dem des Lösungs-oder
Dispersionsmittels und wenn die Konzentration möglichst hoch ist, so daß der Brechungsindex
der Lösung oder Dispersion stark verschieden ist von dem des Lösungs- bzw. Dispersionsmittels.
Uni die aufzuwendende elektrische Energie klein zu halten, ist es vorteilhaft, wenn
die pro elekrische Ladungseinheit übergeführte Substanzmenge möglichst groß ist.
Bei der Totalreflexion kann auch die Änderung der Absorptionskante in der Steuerschicht
benutzt werden.
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Für die Ausbildung der Konzentrationsänderung wird eine Zeit benötigt,
die abhängt von der Feldstärke, der Beweglichkeit der Teilchen sowie von der Dicke
der Schicht, deren Konzentration geändert wird; Schichtdicken von einer Wellenlänge
reichen im allgemeinen zur Aussteuerung aus. Die Beweglichkeit der Teichen liegt
in der Größenordnung von 1 q/sec/V/cm, oft ist sie auch noch wesentlich größer.
Die maximal möglichen Feldstärken liegen in der Größenordnung von 105 V/cm. Rechnet
man mit einer Schichtdicke von 1 #x, so ergeben sich für die volle Aussteuerung
Zeiten von 10'-5 Sekunden und weniger.
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Abb. 2 zeigt ein Oszillogramm, in dem die Kurve 9 den zeitlichen Verlauf
der an die Elektroden 1, 2 der Vorrichtung nach Abb. 1 angelegten Spannung (Feldstärke
etwa 10 V/cm, Zeitdauer etwa 20- 10-3 Sekunden und die Kurve 10 den zeitlichen Verlauf
der mit einer Photozelle gemessenen Intensität des von der Grenzfläche reflektierten
Lichtes darstellt.
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Der Brechungsindex von konzentrierten Systemen kann von dem Brechungsindex
des Lösungs- bzw. Dispersionsmittels um Jn=0,1 bis 0,2 abweichen. Die bei Stromdurchgang
auftretende Änderung des Brechungsindex, z. B. bei Wasser von 1,45 auf 1,33, entspricht
einem Grenzwinkel der Totalreflexion von 66=, d. h. einem Öffnungswinkel von 24°.
Durch die Brechung des Lichtes an der Eintrittsfläche des Systems ergibt sich der
praktisch ausnutzbare öffnungswinlzel zu Q37°. Der für den Phasenkontrast maßgebende
optische Wegunterschied hängt von der Schichtdicke d ab und beträgt An-d, für 4n-0,12
und d=2-10-4 cm =2 #t also 0,24 #L, d. h. >Ä/3 für eine Wellenlänge von 600 m#t.
Dieser optische Wegunterschied reicht zur Aussteuerung bei Phasenkontrast völlig
aus.
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Die für einen einmaligen Effekt notwendige elektrische Energie hängt
von dem spezifischen Widerstand des Systems, der Größe der Steuerfläche (Elektrode
oder Membran) und der angelegten Spannung, bei vorgegebener Feldstärke also von
dem Elektrodenabstand ab. Sie beträgt z. B. bei einer Feldstärke von 103 ",'/cm
und einem Elektrodenabstand von 10-2 cm =0,1 mm, d. h. einer Spannung von 10 V,
sowie bei einem spezifischen Widerstand von 103 S2 # cm weniger als 10-= Wattsekunden
pro Quadratzentimeter Steuerfläche.
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Für die praktische Anwendung ist der Verarmungseffekt an Membranen
in kolloiden Systemen besonders günstig, weil die pro Ladungseinheit übergeführte
Substanzmenge besonders groß ist, so daß die zur Erzielung eines bestimmten optischen
Effektes notwendige elektrische Energie sehr klein ist. Die ge'.adenen Kolloidteilchen
können auch durch gleichgeladene Ionen, die durch die Membran einwandern, ersetzt
werden. Weitere Vorteile ergeben sich dadurch, daß die Beweglichkeit der Kolloidteilchten,
d. h. ihre Geschwindigkeit pro Feldstärkeeinheit, von der gleichen Größenordnung
ist wie die der Ionen und durch Zusätze zu verändern ist. Die Grenzfläche, an der
sich die für den optischen Effekt maßgebenden Konzentrationsänderungen abspielen,
ist von der Elektrodenfläche mit ihren unter Umständen störenden Elektrodenreaktionen
räumlich getrennt. Bei geeigneter Wahl der Membran kann die elektroosmotische Wasserüberführung
den Effekt noch vergrößern. Elektrode und Elektrolyt zusammen können bei geeigneter
Wahl als Spannungsquelle benutzt werden, so daß unter Umständen auf eine äußere
Spannungsquelle verzichtet werden kann.
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Es eignen sich wäßrige und nichtwäßrige kolloide Systeme, insbesondere
auch Sole und Gele. Statt dessen sind auch wäßrige und nicht wäßrige Lösungen von
Elektrolyten, makromolekularen Substanzen und Farbstoffen sowie solubilisierte Systeme,
beispielsweise Chlorbenzol in wäßriger Dimethylaminhy drochloridlösung, und Polystyrolemusionen
als Steuersysteme eignet.
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Wie bereits erwähnt, können die Konzentrationsänderungen und die daraus
resultierenden Änderungen der optischen Eigenschaften in der Grenzschicht des zur
Lichtsteuerung dienenden Systems außer auf dem Weg der Totalreflexion des auf die
Grenzfläche auftreffenden Lichtes auch durch andere, an sich bekannte Methoden sichtbar
gemacht werden, beispielsweise durch Phasenkontrastverfahren, Dunkelfeldbeobachtung
oder Schlierenmethoden.
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Das Einschalten und die Veränderungen des für den Effekt notwendigen
elektrischen Feldes kann auf verschiedene
Weise erfolgen, beispiels-,leise
mechanisch, elekrisch, magnetisch, elektromagnetisch oder thermoelektrisch. Es kann
auch durch Korpuskularstrahlen (z. B. Elektronen, Ionen) erfolgen, entweder direkt
oder über die durch horpuskularstralilen bewirkten Leitfähigkeitsänderungen von
Halbleiterschichten, die der Vorrichtung zur Lichtsteuerung zugeorInet sein können.
Ferner können auch elektromagnetische Strahlungen (Röntgenstrahlen, ultraviolettes,
sichtbares nder tiltrarote5 Lichts über die bekannten photoelektrischen Effekte
die für die Lichtsteuerung notwendigen Anderungenn des elektrischen Feldes hervorrufen.
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In Abb. 3 ist das Schema einer solchen Anordnung beispielsweise dargestellt.
Die einfallende Strahlung 20 (z. B. Elektronen oder Licht) fällt durch eine dünne
Metallschicht 11, die als Elektrode dient, auf eine Halbleiterschicht 12, die bei
Bestrahlung ihren elektrischen Widerstand ändert. Über eine Elektrodenschicht 13
werden die resultierenden Stromänderungen auf ein System analog Abb. 1 übertragen,
das eine Elektrolytlösung 14, eine Membran 15, ein kolloide: System 16, eine Membran
17, an der die Lichtsteuerung erfolgt, eine Elektrolytlösung 18 und eine Elektrode
19 umfaßt. Eine Spannungsquelle 23 ist an die 131ektroden 11, 19 angeschlossen.
Je nach der Intensität der auffallenden Strahlung 20 wird das elektrische Feld im
Bereich der Membran 17 und somit die Intensität des reflektierten Anteiles 22 des
Lichtstrahles 21 wie bei der Vorrichtung nach Abb. 1 verändert. Fällt keine Strahlung
auf die Halbleiterschicht 12, so geht das Licht 21 ungebrochen durch die Membran
17 hindurch. Weist die Primärstrahlung 20 eine bildmäßige Intensitätsverteilung
auf, sU zeigt diese bildmäßige Intensitätsverteilung auch die reflektierte Sekundärstrahlung
22. Hierdurch kann eine Bildwandlung und Bildverstärkung erreicht v, erden.
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Bei Beschuß mit Elektronenstrahlen können die Elektrode 11 hzw. 13,
die Halbleiterschicht 12 und die Spatinttngbduelle 23 an sich fortfallen. Die Beschleunigungsspannung
für die Elektronen liegt dann zwischen der Elektronenquelle (z. B. Glühkathode)
und der Elektrode 19. Der fließende Strom wird in diesem Fall direkt durch die auffallenden
Elektronen 20 gebildet. Hingegen besteht bei der Anordnung gemäß Abb.3 die Möglichkeit,
den Elektronenstrom zu verstärken und den Steuerstrom, d. h. den Strom, der die
Intensität des reflektierten L iciites steuert, länger fließen zu lassen als den
primären Elektronenstrom 20. Dies bedeutet, da?) man das Elektronenbild speichern
kann, was zu einer weiteren effektiven Bildverstärkung fiilirt. Ganz analog läßt
sich natürlich auch das Bild eiehtronlagnetischer Strahlung mittels der Halbleiterscüiclit
12 speichern.
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Um eine einwandfreie Bildverstärkung und Bildivandlung zu erzielen,
muß die Komponente des elektrischen Feldes, die parallel zur Membran 17 verläuft,
in dem Raumgebiet zwischen Elektrode 11 und Membran 17 möglichst klein sein. Dies
kann z. B. durch Verwendung sehr dünner Schichten 12, 13, 14, 16
und durch
ein gut homogenes elektrisrc?ies Feld zwischen den Elektroden 11, 19 erreicht werden.
Sehr vorteilhaft ist eine Unterteilung der Schichten 13, 14 und 16 in Einzelzellen
sehr kleiner Größe mittels isolierender Zwischenwände (nicht dargestellt), wodurch
auch bei längerem Bildstand ein Konzentrationsausgleich unter den benachbarten -1,-olumenelementen
der grenzflächennahen Steuerschicht verhindert wird. Im letzteren Falle erhält man
einen Bildrast:jr, dessen Feinheit durch die Größe der Einzelzellen bestimmt ist.
Die Intensitätssteuerung des reflektierten Bildes kann wieder, wie oben bereits
beschrieben, durch die Stromstärke oder, bei konstantem Strom, durch die Zeit erfolgen,
während der der Steuerstrom relativ zu den Dunkelpausen fließt.
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Die Rückgängigmachung der Konzentrationsänderungen in der der Grenzfläche
benachbarten Steuerschicht der Lichtsteuervorrichtung kann durch Diffusion, ein
elektrisches Gegenfeld oder durch Ultraschallwellen erfolgen.
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Das Licht, dessen Intensität nach dem besc"irielienen Verfahren und
mit der vorgenannten Vorrichtung gesteuert wird, braucht nicht dem sichtbaren Wellenlängenbereich
anzugehören. Es kann sich beispielsweise auch um ultraviolettes oder ultrarotes
Licht handeln.
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Das Verfahren und die Vorrichtung zur Lichtsteuerung sind insbesondere
auf folgenden Gebieten mit Vorteil anwendbar: a) als photographischer Verschluß
b) zur Lichtsteuerung für Tonfilmzwecke; c) als stroboskopische Lichtquelle großer
1:Ielligkeit ohne mechanisch bewegte Teile, wobei jede beliebige Primärlichtquelle
verwendet werden kann d) als Bildverstärker und/oder Bildwandler für sichtbares
Licht, z. B. für Projektionszwecke: e) als Bildwandler und Bildverstärker für ultrarotes
und für ultraviolettes Licht, z. B. für die Ultraviolett-Mikroskopie; f) als Bildwandler
und Bildverstärker für Röntgenstrahlen, z. B. für die medizinische Untersuchung
oder die technische Materialprüfung g) als Bildwandler und Bildverstärker für Elektronenbilder,
z. B. für die Elektronenmikroskopie: h) zur Fernsehprojektion: Das primäre Elektronenbild
der Braunschen Röhre wird, wie oben beschrieben, in ein sichtbares Bild umgewandelt;
dieses kann mit beliebiger Größe und Helligkeit projiziert werden; das Verfahren
kann auch im normalen Fernsehempfänger angewandt werden und bringt den Vorteil mit
sich, daß nicht mehr mit so hohen Spannungen wie bei bisherigen Fernsehgeräten gearbeitet
zu werden braucht, die großen evakuierten Bildröhren wegfallen und durch Lichtsteuervorrichtungen
mit einer Steuerfläche geringer Größe ersetzt «erden können, eine größere Bildhelligkeit
und -größe erzielbar ist und eine wesentliche Verbilligung in der Herstellung des
Fernsehgerätes erreicht werden kann: i) als Empfänger von farbigen Fernsehbildern:
--\lit drei nach den hier vorgeschlagenen Verfahren arbeitenden Lichtsteuervorrichtungen
können die drei Farbauszüge des Fernsehbildes übereinander projiziert werden, indem
drei Lichtquellen geeigneter Farbe verwendet bzw. von einer Lichtquelle über entsprechende
optische Filter die Steuerflächen der drei Lichtsteuervorrichtun-en beleuchtet werden:
hierdurch entfällt die Notwendigkeit einer Sonderanfertigung von Bildröhren zum
Farbempfang; trotzdem ist eine bessere Farbabstufung möglich; k) als Bildwandler
für die Strahlung radioaktiver Isotope; 1) als Bildspeicher für Kurzzeitaufnahmen:
Bei Verwendung der beschriebenen Vorrichtung kann ein Bild von sehr kurzer Zeitdauer,
z. B. 10---, Sekunden, verhältnismäßig lange, z. B. 1 Sekunde, gespeichert werden
und während der ganzen Speicherzeit photographisch wirksam sein:
m)
zur Sichtbarmachung von Ultraschallwellen, z. B. für die Materialprüfung: Die Ultraschallwellen
machen die Konzentrationsänderungen in der Steuerschicht der Lichtsteuervorrichtung,
die im elektrischen Feld erzeugt werden, rückgängig; n) für Zwecke der Bildtelegraphie
als Lichtrelais.