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Aufzeichnungsträger mit umfärbbarer Farbstoffschicht Die vorliegende
Erfindung betrifft einen Aufzeichnungsträger, auf den hochfrequente elektrische
Signale durch Umfärbung oder Anfärbung einer in oder auf einem isolierenden Träger
eingelagerten Farbstoffschicht aufgezeichnet werden können. Sie befaßt sich insbesondere
mit band- oder filmförmigen Aufzeichnungsträgern und ist vor allem für die Aufzeichnung
von Fernsehbildsignalen gedacht. Die Umwandlung einer (auch z. B. weißen) Farbe
in eine andere durch eine von einem Elektronenstrahl ausgelöste Farbreaktion wird
häufig auch als Verfärbungsschrift bezeichnet und stellt ein an sich bekanntes Verfahren
dar.
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Zur mechanischen Verfestigung der im allgemeinen sehr dünnen Farbstoffschicht
ist diese zweckmäßigerweise auf einer transparenten Unterlage, die aus einem isolierenden
organischen Polymerisat von hinreichender mechanischer Festigkeit besteht, aufgebracht.
Als solche Träger eignet sich beispielsweise Polystyrol. Die durch den Elektronenstrahl
getroffenen Teile der Farbstoffschicht erfahren eine Umwandlung ihrer Farbe, so
daß die entstehenden Bilder sofort und ohne jede weitere Behandlung zur optischen
Projektion der gespeicherten Signalfolge dienen oder mit Hilfe eines Lichtstrahlabtasters
oder einer Fernsehkamera wieder in das ursprüngliche elektrische Signal zurückverwandelt
werden können.
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Wesentlich für die Wirksamkeit dieses bekannten Verfahrens ist, daß
die zu verfärbende Schicht, die von einem feingebündelten Strahl schneller Elektronen
getroffen wird, einen sehr hohen Leitwiderstand besitzt, um beim Aufzeichnen scharf
begrenzter Impulse, wie sie beispielsweise die Bildpunkte beim Fernsehen darstellen,
ein seitliches Abfließen von Elektronen zu verhindern, da anderenfalls die einzelnen
Farbpunkte eine Verwaschung zeigen würden. Dieser hohe Leitwiderstand macht sich
jedoch insofern nachteilig bemerkbar, als er zu einer starken negativen Rufladung
des vom Elektronenstrahl getroffenen Flächenbezirks führt, wodurch sich ein Gegenfeld,
das im elektronenoptischen Sinne eine Zerstreuungslinse darstellt, aufbaut. Dieses
Gegenfeld wirkt bremsend auf die Strahlelektronen und verursacht eine seitliche
Ablenkung der Elektronenbahnen innerhalb des Strahls, wodurch dieser an der Auftreffstelle
schädlich verbreitert, d. h. die Schärfe der Signalschrift vermindert wird.
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Zur näheren Erläuterung dieses Vorganges kann auf die F i g. 1-verwiesen
werden, in ihr ist eine Speicherschicht bisheriger Bauart im Querschnitt dargestellt
und die Wirkungsweise des durch den Elektronenstrahl hervorgerufenen Gegenfeldes
gezeigt. Eine dünne Verfärbungsschicht 2 ist auf einem transparenten isolierenden
und mechanisch festen Kunststoffträger 1 aufgebracht. Ein scharf gebündelter Elektronenstrahl
3 trifft auf diese Verfärbungsschicht und ruft dort eine Farbreaktion hervor. Zugleich
hat dieser Elektronenstrahl 3 aber auch eine negative Rufladung 4 der getroffenen
Stellen zur Folge, was in der F i g. 1. durch die Äquipotentiallinien 5 des entstehenden
elektrischen Gegenfeldes angedeutet ist. Der Elektronenstrahl 3 verläuft unter der
Wirkung dieses Gegenfeldes dann nicht mehr in der ursprünglichen Bahn 3, sondern
entsprechend den mit 6 bezeichneten abgelenkten Bahnen, und man erkennt deutlich
die starke Verbreiterung des Bildpunktes.
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Die Erfindung stellt sich nun die Aufgabe, diese Verwaschung der aufgezeichneten
Bildpunkte zu verhindern, und sie löst diese Aufgabe durch eine dünne Metallschicht,
die optisch hinter der Farbstoffschicht angeordnet ist. Dabei hat es sich als besonders
günstig erwiesen, die Metallschicht unmittelbar als Belag auf die optische Rückseite
der Farbstoffschicht aufzubringen. Als Aufbringungsart eignet sich jede bekannte
Methode, wie beispielsweise das Aufdampfen des Metalles.
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Möglich ist es aber auch, die Metallschicht erst auf die optische
Rückseite der mechanischen Trägerschicht aufzubringen, die vorzugsweise transparent
sein soll. Besonders günstig ist es auch, die Metallschicht auf einem festen Bezugspotential
zu halten, sie also beispielsweise mit der Erde zu verbinden.
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Zur Erhöhung des erreichbaren optischen Kontrastes ist es vorteilhaft,
die Metallschicht und/oder die Trägerschicht so auszuwählen, daß sie eine Färb bung
aufweist, die zu der des unter Kathodenstrahleinfall
gebildeten
Farbstoffes komplementär ist. Die durch die Verfärbung des Farbstoffes erhaltenen
Bilder zeichnen sich dann auf einem solchen Hintergrund besonders gut und kontrastreich
ab.
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Eine mögliche Ausführungsform des erfindungsgemäßen Aufzeichnungsträgers
und seine vorteilhaften Wirkungen bei der Aufzeichnung von hochfrequenten elektrischen
Signalen sei an Hand der F i g. 2 noch etwas näher erläutert.
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Die transparente, mechanisch feste Trägerschicht 1 ist rückseitig
mit einer Metallschicht 7 versehen, die zweckmäßigerweise so dünn gehalten wird,
daß sie noch eine hinreichende Transparenz besitzt. Die Aufbringung der Metallschicht
kann beispielsweise durch Aufdampfen geschehen, und ebenso ist es denkbar, sie statt
auf der Rückseite der Trägerschicht 1 auf die Rückseite der Farbstoffschicht 2 aufzubringen.
Diese leitende Belegung 7 des Isoliermaterials entweder der Schicht 1 oder der Schicht
2 hat eine wesentliche Vergrößerung der Kapazität jeder Elementarfläche des Speicherträgers
zur Folge; es wird nämlich die Hauptmenge der elektrostatischen Kraftlinien 5, die
von der negativen Aufladung 4 des einzelnen Bildpunktes herrühren, durch
den Leiter 7 aufgenommen. Die Folge ist eine wesentlich verringerte Potentialdifferenz
zwischen der Oberfläche der Schicht 2 und dem leitenden Gegenbelag 7, so daß sich
auch das dem Elektronenstrahl 3 entgegenwirkende elektrostatische Feld jeder elementaren
Ladung wesentlich vermindert und die Verbreiterung der Strahlenbahn verkleinert
wird. Zweckmäßig ist es dabei naturgemäß, den Farbstoffträger 2 und, sofern die
Metallschicht 7 auf der Rückseite der mechanischen Trägerschicht 1 aufgebracht wird,
auch diese so dünn wie möglich zu halten, um die Kapazitätsvergrößerung möglichst
zu steigern.
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Die Verfärbungsreaktion, die den eigentlichen Speichervorgang darstellt,
kann beispielsweise an Tetrazoliumsalzen durchgeführt werden, die zusammen mit geeigneten
Bindern als Farbstoffschicht 2 benutzt werden können. Die bestrahlten Teile dieser
Farbstoffschicht werden dann in Farbstoffe, die zur Gruppe der Formazane gehören,
umgewandelt. Eine wesentliche Beschleunigung dieser Umfärbungsreaktion kann man
dadurch erzielen, daß man die jeweils in die Beschriftungszone eintretenden Teile
der Verfärbungsschicht vorerwärmt, und hier zeigt sich ein weiterer Vorteil der
erfindungsgemäßen rückseitigen Metallbelegung, da es z. B. möglich ist, diese ja
auch thermisch gut leitende Schicht für die Vorerwärmung der Farbstoffschicht nutzbar
zu machen bzw. unmittelbar in der Metallschicht etwa auf dem Wege über Wirbelströme,
eine Temperatursteigerung zu erzielen.
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Zur Erhöhung des optischen Kontrastes zwischen dem umgefärbten Teil
der Farbstoffschicht 2 und dem nicht von dem Elektronenstrahl getroffenen Teil,
der seine ursprüngliche Farbe behält bzw. farblos bleibt, ist es zweckmäßig, entweder
die dünne Metallschicht 7 oder die Trägerschicht 1 oder gegebenenfalls auch beide
farbig zu wählen, wobei die Farbe dieser Schichten komplementär zu der des bestrahlten
Farbstoffes sein soll.
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Arbeitet man beispielsweise mit durchgehendem Licht bei der Wiedergewinnung
des aufgezeichneten Bildes und ist die durch den Elektronenstrahl hervorgerufene
Verfärbung stark rötlich oder rotbraun, so ergibt eine spektral komplementäre grünliche
Einfärbung der Schicht 7 bzw. der Schicht 1 den günstigsten Effekt und läßt die
Signalschrift besonders kontrastreich hervortreten. Eine grünliche Verfärbung der
Metallschicht kann beispielsweise mit Kupfer erzielt werden, das in dünner Schicht
grün durchscheint.
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Arbeitet man mit undurchsichtigen leitenden Schichten 7, wobei beispielsweise
ein stark reflektierender Belag aus Aluminium oder Silber in Frage käme, so kann
man bei der dann notwendigen Reflexionsabtastung für die Wiedergewinnung des gespeicherten
Signals ebenfalls durch Anwendung von Komplementärfarben eine Steigerung des Kontrastes
des aufgezeichneten Farbbildes erreichen, indem man die Trägerschicht 1 bei einer
rötlichen Verfärbung so einfärbt, daß sie im wesentlichen nur grünes Licht zurückwirft.
Bei einer anderen Verfärbung der Farbstoffschicht gelten die obigen Regeln sinngemäß,
man muß also dann auch die Farbe der Metallschicht bzw. der Trägerschicht entsprechend
wählen.
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Erwähnt sei noch, daß sich die vorteilhaften Wirkungen des erfindungsgemäßen
Aufzeichnungsträgers auch dann einstellen, wenn der verfärbend wirkende Elektronenstrahl
mit Hilfe eines Lenard-Fensters oder von Druckschleusen aus dem Hochvakuum heraus
ins Freie oder in ein Vorvakuum geführt wird, weil dabei die elektrostatischen Bedingungen
die gleichen bleiben wie beim Beaufschlagen der Verfärbungsschicht im Hochvakuum.
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Vorteilhaft ist es, die metallische Leitschicht 7 in direktem Kontakt
mit einer Quelle eines festen elektrischen Potentials zu halten, wobei das Erdpotential
bevorzugt ist. Besonders einfach läßt sich dieser Kontakt naturgemäß dann erzielen,
wenn die Metallschicht 7 auf der Rückseite der Trägerschicht 1 aufgebracht ist.
Liegt die Leitschicht 7 dagegen zwischen der Trägerschicht 1 und der Verfärbungsschicht
2 auf deren Rückseite, so kann man beispielsweise durch Überstehenlassen der Metallschicht
über die mechanische Trägerschicht ebenfalls für einen Kontakt der Metallschicht
7 mit einem festen Potential sorgen.