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Speicherelektrode für Kathodenstrahlspeicherröhren Die Erfindung bezieht
sich auf eine Speicherelektrode für Kathodenstrahlspeicherröhren, bei denen ein
modulierter Schreibstrahl nach Maßgabe seiner Modulation den Elementen der Speicherelektrode
Ladung in Form von Sekundärelektronen entzieht und ein Lesestrahl nach Maßgabe der
verbleibenden Ladung beeinflußt wird, mit streifenförmigen Speicherelementen, die
mindestens vom Wirkungsbereich des Schreibstrahls bis in den Wirkungsbereich des
Lesestrahls quer zur Aufzeichnungs- und Abtastbahn verlaufen.
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Derartige Speichervorrichtungen können zur vorübergehenden Speicherung
von elektrischen Signalen dienen. Oft bewegen sich dabei der Schreibstrahl und der
Lesestrahl mit verschiedenen Geschwindigkeiten, so daß eine Frequenzwandlung der
elektrischen Signale resultiert.
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Bekannte Speicherelektroden für Speicherröhren bestehen z. B. im wesentlichen
aus einer Halbleiterschicht, die - mindestens während des Abtastvorganges - in Querrichtung
eine geringe, in Richtung ihrer Tiefe jedoch eine hohe Leitfähigkeit aufzuweisen
haben. Dies wird entweder durch die Verwendung einer Halbleiterschicht mit anisotroper
Struktur oder durch die Verwendung eines Lesestrahls, dessen Partikeln eine hohe
Energie aufweisen, erreicht. In letzterem Falle durchdringt ein Lesestrahl an seiner
Auftreffstelle die Halbleiterschicht kurzzeitig und schafft so in Tiefenrichtung
der letzteren einen Pfad für die an dieser Stelle aufgespeicherten Ladungen. Der
Nachteil derartiger Speicherelektroden besteht darin, daß bei anisotroper Struktur
derselben eine Ableitung der einzelnen Ladungen nie gänzlich vermieden werden kann.
Diese unerwünschte Ableitung führt zu einer Verwischung des Speichermusters. Andererseits
besteht bei der Verwendung eines Lesestrahls, dessen Partikeln eine hohe Energie
aufweisen, der Nachteil, daß eine Verminderung des Auflösungsvermögens des Speichermusters
durch den Abtastvorgang auftritt, da durch die Partikeln mit hoher Energie Sekundärelektronen
frei werden, welche benachbarte Punkte der Speicherelektrode mit Ladung beaufschIagen
und so das aufgezeichnete Ladungsbild unerwünschterweise verändern.
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Es ist aber auch schon eine Speichervorrichtung mit streifenförmigen
Speicherelektroden bekannt, bei der die Speicherelemente derart gegenseitig angeordnet
sind, daß das Endpotential eines Speicherelements im Moment der Beaufschlagung durch
den Elektronenstrahl vom Potential der benachbarten Speicherelemente beeinflußt
wird, wobei das eine Speicherelement jeweils das Potential des bezüglich der Abtastrichtung
vorangehenden Speicherelements annimmt, so daß eine fortlaufende gegenseitige Steuerung
der Speicherelemente stattfindet. Infolge dieser gegenseitigen Beeinflussung der
Speicherelemente ist jedoch eine modulationsgetreue Speicherung nicht möglich.
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Diese Nachteile werden weitgehend vermieden, wenn erfindungsgemäß
innerhalb des Wirkungsbereiches des Schreibstrahls zwischen je zwei streifenförmigen
Speicherelementen eine von den Speicherelementen isolierte Kollektorelektrode angeordnet
ist, deren konstantes Potential positiver ist als das der unbeschriebenen Speicherelemente.
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Wesentliche Vorteile der beschriebenen Speicherelektrode bestehen
darin, daß die Speicherelemente gegenseitig entkoppelt sind, wodurch verhindert
wird, daß die beim Beaufschlagen eines Speicherelements entstehenden Sekundärelektronen
auf benachbarte Speicherelemente gelangen können. Eine solche Anordnung ist leichter
realisierbar als die bisher bekannte Lösung, bei der eine plattenförmige Kollektorelektrode
mit äußerst geringem Abstand vor den Speicherelementen angeordnet ist. Da die Speicherelemente
vom Wirkungsbereich des Schreibstrahls bis in den Wirkungsbereich des Lesestrahls
verlaufen, bestehen gutleitende Querverbindungen von der Abtastzur Aufzeichnungsbahn,
wodurch auch ein Lesestrahl, dessen Partikeln eine verhältnismäßig geringe Energie
aufweisen, zur Anwendung gelangen kann.
Die Zeichnung stellt vier
Ausführungsbeispiele einer Speicherelektrode dar. Gleiche Teile sind in allen Figuren
mit gleichen Bezugszeichen versehen. Es zeigt Fig. 1 eine flache Speicherelektrode-
gemäß einer ersten Ausführungsform, Fig.2 eine flache Speicherelektrode gemäß einer
zweiten Ausführungsform, Fig. 3 eine flache, beidseitig benutzbare Speicherelektrode
gemäß einer dritten Ausführungsform, Fig.4 eine zylinderförmige Speicherelektrode
gemäß einer vierten Ausführungsform.
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Die Speicherelektrode gemäß Fig. 1 enthält eine flache Platte 1 aus
einem Dielektrikum. Auf der Platte 1 befindet sich eine bandförmige Kollektorelektrode
2, die mit seitlichen Einschnitten 4 versehen ist. Diese Einschnitte 4 stehen quer
zur gestrichelt dargestellten Aufzeichnungsbahn 5. In jedem der Einschnitte 4 befindet
sich ein streifenförmiges Speicherelement 6, von denen jedes bis in den Bereich
der ebenfalls gestrichelt dargestellten Abtastbahn 7 reicht. Aufzeichnung, Speicherung
und Abtastung verlaufen folgendermaßen: Aus einer Elektronenquelle 8 tritt der Schreibstrahl
9 und wird durch nicht dargestellte bekannte Mittel auf die Aufzeichnungsbahn 5
fokussiert und längs derselben geführt. In ähnlicher Weise tritt der Lesestrahl
10 aus der Elektronenquelle 11. Durch ein in Richtung des Pfeiles 12 verlaufendes
Magnetfeld wird in bekannter Weise erreicht, daß die Elektronen des Lesestrahles
10 nach dem Auftreffen auf ein Speicherelement 6
gegen die Elektronenquelle
11 zurückstreben. Da sich Hin- und Rückweg des Lesestrahles 10 jedoch nicht
genau decken, können die zurückstrebenden Elektronen mittels der ersten Dynode 13
eines nicht dargestellten Sekundärelektronenvervielfachers abgefangen und durch
Reflexion den weiteren Dynoden des letzteren zugeführt werden. Eine derartige Abtastung
ist bekannt und wird beispielsweise in der Fernsehtechnik beim Vidikon, beim Orthikon
und seinen Abarten und beim Isokon durchgeführt. Natürlich könnte die Abtastung
im vorliegenden Fall auch mittels eines dem Schreibstrahl 9 ähnlichen Elektronenstrahles
durchgeführt werden. Die dargestellte Abtastart hat jedoch den Vorteil, daß der
Lesestrahl infolge des Magnetfeldes H immer senkrecht zur Speicherelektrode steht,
daß seine Partikeln aus demselben Grund eine geringe Energie aufweisen, so daß beim
Aufprallen derselben auf die Speicherelemente 6 nahezu keine die Ladung benachbarter
Elemente verändernde Sekundärelektronen auftreten, und daß zur erstmaligen Verstärkung
der Ausgangssignale ein rauscharmer Sekundärelektronenvervielfacher verwendet werden
kann.
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Es sei nun angenommen, daß die Speicherelemente 6 durch vorheriges
Bestreichen mittels des Lesestrahles 10 ein einheitliches Potential aufweisen.
Die Kollektorelektrode 2 liegt dauernd an einem Pol 14 einer nicht dargestellten
Stromquelle, deren konstantes Potential derart gewählt ist, daß es um einige Volt
positiver ist als dasjenige der unbeschriebenen Speicherelemente 6. Prallt nun der
Schreibstrahl 9 gegen ein Speicherelement 6, so werden Sekundärelektronen frei,
die sich längs der Bahnen 15 zur positiveren Kollektorelektrode 2 begeben. Durch
geeignete Wahl der verschiedenen Potentiale - einschließlich des Beschleunigungspotentials
des Schreibstrahles 9 - wird erreicht, daß das Verhältnis der frei werdenden sekundären
zu den eintreffenden primären Elektronen größer als Eins wird. Dadurch wird das
Potential der Speicherelemente 6 je nach der jeweiligen Intensität des Schreibstrahles
9 mehr oder weniger in positiver Richtung verschoben. Dieses letztere Potential
bleibt bei der in dieser Ausführungsform guten Isolation zwischen den einzelnen
Speicherelementen 6 über längere Zeit erhalten. Bei der Abtastung wird das ursprüngliche
Potential der Speicherelemente 6 wiederhergestellt, indem der Lesestrahl 10 so viele
seiner Elektronen an die Speicherelemente 6 abgibt, als zur Wiederherstellung des
ursprünglichen Potentials notwendig sind. Dadurch streben, je nach dem Ladungszustand
der einzelnen Speicherelemente 6, mehr oder weniger Elektronen zur Dynode 13. Der
Rückstrom des Lesestrahles 10
ist gemäß dem abgetasteten Speichermuster moduliert.
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Die Speicherelektrode gemäß Fig.2 enthält eine plattenförmige Kollektorelektrode
16. Ein Belag 17 aus einem Dielektrikum überdeckt die Kollektorelektrode 16 bis
auf im Wirkungsbereich des Schreibstrahles 9 liegende, quer zur Aufzeichnungsbahn
5 verlaufende streifenförmige Ausschnitte 18. Zwischen je zwei Ausschnitten 18 des
vorgenannten Belages 17 liegt je ein streifenförmiges Speicherelement 19. Letztere
reichen wiederum bis in das Gebiet der Abtastbahn 7. Die Aufzeichnung, Speicherung
und Abtastung der Signale vollzieht sich in gleicher Weise wie bei der Speicherelektrode
gemäß Fig. 1.
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Welcher Ausführungsform man den Vorzug geben will, hängt vom Verwendungszweck
ab. Es ist offensichtlich, daß bei gleichen Abmessungen die Kapazität zwischen der
Kollektorelektrode und den Speicherelementen beim Beispiel gemäß Fig. 1 kleiner
ist als beim Beispiel gemäß Fig. 2 Deshalb können die Speicherelemente bei der ersteren
AusfÜhrungsform mit einem wesentlich schwächeren Elektronenstrahl vollständig aufgeladen
werden als bei der zweiten. Andererseits lassen sich - bei gleich starkem Elektronenstrahl
- beim zweiten Ausführungsbeispiel wesentlich mehr Signalzüge speichern, bis das
Gebiet der Sättigung der Speicherelektrode erreicht ist.
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Die beiden Ausführungsformen nach Fig. 1 und 2 können nun auf verschiedene
Weise abgewandelt werden. So entsteht durch Zusammenklappen der Speicherelektrode
nach Fig. 2 um die Achse 20-21 die Speicherelektrode gemäß Fig. 3. Die Kollektorelektrode
16 ist nun auf einer Seite vom Belag 17 bis auf die Ausschnitte 18 und von einem
Teil der Speicherelemente 19 bedeckt, wogegen sich auf der anderen Seite die restlichen
Teile des Belages 17 und der Speicherelemente 19 befinden. Ein Vorteil dieser letzteren
Anordnung liegt darin, daß zwei durch die Speicherelektrode getrennte Elektronenstrahlsysteme
verwendet werden können. Eine weitere, nicht dargestellte Ausführungsform kann darin
bestehen, daß in Abwandlung des Beispieles gemäß Fig. 1 die aus einem Dielektrikum
bestehende Platte 1 auf der einen Seite nur mit der Kollektorelektrode 2 und dem
in dessen Einschnitten 4 befindlichen Teil der Speicherelemente 6 und auf der anderen
Seite nur mit dem restlichen Teil der letzteren bedeckt ist.
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Die Ausführungsform gemäß Fig.4 enthält eine stabförmige zylindrische
Kollektorelektrode 22, wobei die Aufzeichnungsbahn 5 und die Abtastbahn 7 längs
zweier Mantellinien derselben verlaufen. Zum
besseren Verständnis
der Fig. 4 sei erwähnt, daß die Fig. 2 als Abwicklung des Ausführungsbeispieles
gemäß Fig. 4 betrachtet werden kann. So sind auch bei letzterem der Belag 17 mit
seinen streifenförmigen Ausschnitten 18 und die streifenförmigen Speicherelemente
19, die von der Aufzeichnungsbahn 5 bis zur Abtastbahn 7 reichen, vorhanden.
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Auch zum letzteren Ausführungsbeispiel ist eine nicht dargestellte
Variante denkbar. So kann an Stelle der Kollektorelektrode ein zylindrischer Stab
aus einem Dielektrikum treten. Die Abwicklung dieser Ausführungsform läßt sich in
Fig. 1 erkennen.
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Es sei noch darauf hingewiesen, daß die Abmessungen der Speicherelemente
und der Kollektorelektrodenteile in bezug auf die Abmessungen der Speicherelektrode
zwecks einer besseren Darstellung in den Figuren stark überproportioniert dargestellt
sind. In Wirklichkeit ist pro Millimeter eine Vielzahl von Speicherelementen vorhanden.
Je mehr Speicherelemente pro Längeneinheit realisiert werden können, um so höher
wird das Auflösungsvermögen der Speichervorrichtung.
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Zur fortlaufenden Aufzeichnung und Abtastung von Signalzügen ist eine
Aufzeichnung längs eines Kreises wesentlich günstiger als eine Aufzeichnung längs
einer Geraden, da dann ein Strahlrücklauf wegfällt. Es ist klar, daß die flachen
Speicherelektroden auch zu einer kreisringförmigen Scheibe gebogen werden können.
Auf ähnliche Art können die zylinderförmigen Speicherelektroden zum selben Zweck
zu einem torosartigen Gebilde geformt werden.