DE1208418B - Direktabbildende Signalspeicherroehre - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIj

Deutsche KL: 21g-13/25

Nummer: 1208 418

Aktenzeichen: E 20790 VIII c/21 g

Anmeldetag: 20. März 1961

Auslegetag: 5. Januar 1966

Die Erfindung betrifft eine direktabbildende Signalspeicherröhre mit einer Schreibstrahlquelle und einer Rieselelektronenquelle an einem Ende der Röhre und einem Leuchtschirm an dem anderen Ende der Röhre sowie mit zwei zwischen den Elektronenstrahlquellen und dem Leuchtschirm angeordneten Speicherelektroden, die aus einer dielektrischen Schicht auf einem leitenden Gitter bestehen.

Es sind bereits Röhren bekannt, bei denen die durch die Elektronen eines von den zugeführten Signalen gesteuerten Schreibstrahls beschossenen Zonen einer einzigen Speicherelektrode gegenüber den übrigen Zonen ihr Potential erhöhen. Ein anschließend auf die Speicherelektrode geschickter Rieselelektronenstrahl durchdringt die Speicherelektrode in Abhängigkeit von dem durch den Schreibstrahl aufgezeichneten Potentialbild. Auf dem hinter der Speicherelektrode angeordneten Leuchtschirm entsteht somit ein den dem Schreibstrahl zugeführten Signalen entsprechendes sichtbares Bild.

Werden derartige bekannte Röhren für einen bistabilen Betrieb verwendet, muß das Potential der durch den Schreibstrahl beschossenen Zonen der Speicherelektrode um ein beträchtliches Potential (z. B. 30 Volt und darüber) geändert werden, wenn eine Speicherung stattfinden soll. Bei den sogenannten Halbton-Speicherröhren, d. h. Röhren, die ein Bild mit verschiedenen Helligkeitsstufen speichern und abbilden können, muß die Kapazität zwischen der Oberfläche der dielektrischen Schicht der Speicherelektrode und dem leitenden Gitter oder Netz groß sein, wenn eine lange Speicherzeit des gespeicherten Bildes erzielt werden soll. In diesem Falle braucht die Potentialänderung der beschossenen Zone der Speicherelektrode allerdings nur gering zu sein. Sowohl das Erfordernis der großen Potentialänderung als auch der hohen Kapazität stehen im Gegensatz zu der Forderung nach einer hohen Schreibgeschwindigkeit, d. h. schneller Ablenkung des Schreibstrahls über die Speicherelektrode. Die bekannten Röhren haben daher den Nachteil, daß die maximale Schreibgeschwindigkeit begrenzt ist.

Sie sind aus diesem Grunde nicht für die Wiedergabe sich schnell ändernder elektrischer Vorgänge geeignet.

Es ist auch bereits eine Röhre bekannt, bei der zwischen den Strahlquellen und dem Leuchtschirm zwei Speicherelektroden angeordnet sind. Diese Röhre dient der Übertragung einer langsamen Folge ruhender Fernsehbilder über Kanäle mit geringen Direktabbildende Signalspeicherröhre

Anmelder:

English Electric Valve Company Limited, London

Vertreter:

Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs,

Patentanwälte,

Braunschweig, Am Bürgerpark 8

Als Erfinder benannt:
Eric Brian Butler Callick,
Chelmsford, Essex (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:

Großbritannien vom 21. März 1960 (9844)

Übertragungsbandbreiten, wobei das in die erste Speicherelektrode langsam eingeschriebene Bild jeweils für die relativ kurze Betrachtungszeit auf die zweite Speicherelektrode übertragen wird. Hinsichtlich der Kapazität zwischen der dielektrischen Schicht und dem Metallgitter unterscheiden sich die Speicherelektroden dieser bekannten Röhre jedoch nicht.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer direktabbildenden Signalspeicherröhre der eingangs genannten Gattung, mit der erheblich höhere Schreibgeschwindigkeiten als bei den bekannten Röhren erzielt werden können.

Gemäß der Erfindung ist die Kapazität der, in Strahlrichtung gesehen, ersten Speicherelektrode kleiner als die Kapazität der zweiten Speicherelektrode. Durch diese Ausbildung kann auf der ersten Speicherelektrode schnell ein relativ unbeständiges Ladungsbild aufgebaut werden, wenn sie vom Schreibstrahl überstrichen wird. Auf der zweiten Speicherelektrode wird durch die erste Speicherelektrode gelangende Elektronen ein dem auf der ersten Elektrode ausgebildeten, relativ unbeständigen Ladungsbild entsprechendes Ladungsbild aufgebaut, welches jedoch auf Grund der größeren Kapazität der zweiten Speicherelektrode wesentlich beständiger ist.

Vorzugsweise ist zwischen den Elektronenstrahlquellen und der ersten Speicherelektrode in geringem Abstand von dieser ein Sekundärelektronen-Sammelgitter angeordnet. Vorteilhafterweise kann

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zwischen der ersten Speicherelektrode und der Strahls über die Speicherelektrode ausgerüstet. Diese zweiten Speicherelektrode ein weiteres Sekundär- Ablenkmittel können beispielsweise aus zwei gegenelektronen-Sammelgitter vorgesehen sein. Diese An- seitig zueinander senkrechten Ablenkplattenpaaren Ordnung eignet sich besonders für den Halbton- bestehen, wobei dem einen Plattenpaar die Ablenkbetrieb. 5 spannung von einem Kippspannungsgenerator und Um an dieser Röhfe optimale Potentialverhält- dem anderen Plattenpaar das zu speichernde Signal nisse zu erhalten, ist bei einer weiteren bevorzugten zugeführt wird. Der Kippgenerator kann von dem Ausführungsform vorgesehen, daß an die zweite zu speichernden Signal getriggert werden.
Speicherelektrode ein auf die Kathode der Riesel- Die Kathode der Schreibstrahlquelle 7 und der quelle bezogenes Potential zwischen dem Wert Null io Leuchtschirm 2 werden im Betrieb auf hohe nega- und dem Wert anlegbar ist, der das Potential, bei tive bzw. positive Potentiale in bezug auf die dem der Sekundäremissionsfaktor erstmals durch Kathode der Rieselquelle gelegt, die auf Erd-Eins geht, um mehr als das Doppelte überschreitet. potential liegen kann. Gitter 5 bekommt eine geringe An die erste Speicherelektrode ist vorzugsweise ein positive Spannung, und die Spannungen an den auf die Kathode der Rieselelektrode bezogenes 15 Gittern 31 und 41 werden in der nachfolgend bePotential im Bereich von einem kleinen negativen schriebenen Art verändert.

bis zu einem kleinen positiven Wert anlegbar. Zu Beginn wird das Metallgitter 31 auf Null-Die beschriebene Röhre wird im folgenden bei- potential gehalten, während Metallgitter 41 auf spielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben. einem geringen positiven Potential liegt, beispiels-In der Zeichnung befindet sich auf einer Ab- 20 weise 5 bis 10 Volt. Die Elektronen des Rieselschlußwand der Röhre 1 ein Leuchtschirm 2, der als Strahls, der ständig angeschaltet ist, stabilisieren die verdickte Linie dargestellt ist und eine dünne, im dielektrische Schicht 42 auf das Kathodenpotential einzelnen nicht dargestellte metallische Hinter- der Rieselquelle, d. h. auf 0 Volt. Gitter 31 wird legung aufweist. In geringem Abstand vom Schirm 2 dann langsam auf ein Potential angehoben, das und parallel dazu befindet sich die Speicherelek- 23 gerade etwas unterhalb des niedrigsten Potentials trode 3, wie sie normalerweise in direktabbildenden liegt, bei dem die Anzahl der von der dielektrischen Speicherröhren vorgesehen ist. Die Speicherelek- Schicht abgegebenen Sekundärelektronen die Antrode besitzt ein metallisches Gitter 31, auf dessen zahl der auftreffenden Primärelektronen überdem Leuchtschirm abgewandter Seite eine dünne schreitet. Währenddessen passieren die Riesel-Schicht eines dielektrischen Materials 32 so auf- 30 elektronen die Zwischenräume der Speicherelekgebracht ist, daß die Zwischenräume des Gitters 31 trode 4 und halten die Oberfläche der dielektrischen frei bleiben. Die Schicht ist von einer derartigen Schicht 32 auf 0 Volt. Das Potential des Metall-Stärke, daß eine relativ hohe Kapazität zwischen gitters 41 wird nun verringert, bis es etwas unter ihrer eigenen Oberfläche und dem Gitter 31 ge- 0 Volt liegt, um so den Fluß der Rieselelektronen geben ist. 35 zur Speicherelektrode 3 zu sperren, und Metallgitter Parallel zur Speicherelektrode 3 und in geringem 31 wird schnell auf das an ihm normal herrschende Abstand davon befindet sich die zweite Speicher- Potential angehoben, welches etwas geringer als das elektrode 4, die aus einem Metallgitter 41 und einer Zweifache des Potentials ist, bei dem die Anzahl dielektrischen Schicht 42 besteht und der Speicher- der von der dielektrischen Schicht abgegebenen elektrode 3 ähnlich ist, ausgenommen in bezug auf 40 Sekundärelektronen die Anzahl der auftreffenden die Stärke der dielektrischen Schicht 42, die größer Primärelektronen überschreitet,
ist als die der Schicht 32, so daß die Kapazität Das zu speichernde Signal und die Kippspannung zwischen der Oberfläche der dielektrischen Schicht werden den Ablenkmitteln des Schreibstrahls zu-42 und dem Metallgitter 41 wesentlich geringer als geführt. Gleichzeitig wird die Schreibstrahlquelle die vergleichbare Kapazität der Elektrode 3 ist. Ein 45 durch eine ihrem Gitter zugeführte Steuerspannung Sekundärelektronen-Sammelgitter 5 ist in geringem angeschaltet. Die Teile der dielektrischen Schicht 42, Abstand von der Speicherelektrode 4 parallel zu die vom Schreibstrahl getroffen werden, geben mehr dieser auf derer der Elektrode 3 abgewandten Seite Sekundärelektronen ab, als sie aus dem Schreibangebracht. Die Elektroden 3, 4 und 5 bilden zu- strahl aufnehmen, und speichern daher eine positive sammen eine zusammengesetzte Speicherelektrode, 50 Ladung, wobei die Sekundärelektronen durch das die in der Zeichnung der Einfachheit halber mit T Sammelgitter 5 gesammelt werden. Wegen der gebezeichnet ist, wobei die Gitter 31, 41 und 5 in be- ringen Kapazität zwischen der Oberfläche der dikannter Weise so angeordnet sind, daß sogenannte elektrischen Schicht 42 und dem Gitter 41 können Moire-Störungen auf ein Minimum beschränkt sind. die beschossenen Zonen der Schicht 42 für einen Eine Rieselelektronenquelle 6 zur Erzeugung eines 55 zufriedenstellenden Betrieb der Röhre in sehr kurzer Elektronenstrahles, der gleichmäßig die Speicher- Zeit um einen hinreichenden Potentialbetrag anelektrode T abtastet und eine Schreibelektronen- gehoben werden. In einem praktischen Fall braucht strahlquelle 7 zur Erzeugung eines genau zy- die dielektrische Schicht 42 nur auf ein Potential lindrischen Sohreibelektronenstrahles, der willkürlich von etwa — 2VoIt angehoben zu werden. Daher an- und abgeschaltet werden kann, sind an dem 60 kann die Schreibgeschwindigkeit sehr hoch sein und dem Leuchtschirm 2 gegenüberliegenden Ende der infolge der geringen Kapazität der Speicher-Röhre 1 angebracht. Diese Elektronenquellen kön- elektrode 4 über die Schreibgeschwindigkeit zur Zeit nen, wie dargestellt, so angeordnet werden, daß die bekannter Halbton-Speicherröhren hinausgehen.
Rieselquelle in der Achse der Speicherelektrode T Während der Einschaltzeit des Schreibstrahls erliegt und die Schreibquelle in einem Winkel dazu 65 höht sich das Potential des Metallgitters 31 auf angebracht ist. einen Betrag, bei dem der Sekundäremissionsfaktor Röhre 1 ist im Betrieb mit Mitteln (nicht be- der dielektrischen Schicht 32 über Eins ist. Die sonders dargestellt) zur Ablenkung des Schreib- Elektronen des Rieselstrahls treten durch die

Zwischenräume der Speicherelektrode 4 an den Stellen und nur an den Stellen hindurch, die durch den Schreibstrahl beschossen worden sind, und treffen auf die korrespondierenden Stellen der Speicherelektrode 3 auf bzw. treten durch deren Zwischenräume hindurch. Die durch die Speicherelektrode 3 hindurchtretenden Elektronen treffen infolge des hohen Leuchtschirmpotentials mit hoher Geschwindigkeit auf den Leuchtschirm auf und bilden darauf ein dem Ladungsbild auf der Speicherelektrode 4 entsprechendes Bild ab, während die Elektronen, die auf der dielektrischen Schicht 32 ianden, mehr Sekundärelektronen erzeugen, als primär aiiftreft'en, wodurch diese Zonen veranlaßt werden, ihr Potential bis annähernd auf das Potential des Metallgitters 31 zu erhöhen, durch das die Sekundärelektronen von der dielektrischen Schicht 32 gesammelt werden.

Nach einer ausreichenden Zeit für eine Stabilisierung des Potentials der beschossenen Zonen der dielektrischen Schicht 32, die unter anderem von der Kapazität zwischen der Oberfläche der Schicht und dem Metallgitter 31 abhängt, wird das Potential des Metallgitters 31 schnell auf das an ihm herrschende Potential abgesenkt, das, wie vorstehend gesagt, gerade etwas unter dem Zweifachen des Potentials liegt, bei dem der Sekundäremissionsfaktor erstmals durch Eins geht. Die beschossenen Zonen der dielektrischen Schicht 32 sind daher nun näherungsweise unter der Einwirkung des kontinuierlichen Beschüsses durch den Rieselstrahl auf das Potential des Metallgitters 31 stabilisiert, während die unbeschossenen Zonen auf einem Potential, bei dem die Sekundäremission kleiner als Eins ist, verbleiben. Es treten daher weiterhin Rieselelektronen durch die Zwischenräume der Speicherelektrode 3 hindurch und erzeugen ein Bild auf dem Leuchtschirm.

Infolge der geringen Kapazität der Speicherelektrode 4 heben positive Gasionen innerhalb einer vergleichsweise kurzen Zeitspanne das Potential der unbeschriebenen Zonen der dielektrischen Schicht 42 an, bis die gesamte Oberfläche ein gleichförmiges Potential hat. Es treten dann Rieselelektronen durch die gesamte Fläche der Speicherelektrode 4 hindurch. Diese Rieselelektronen, die nun auf die vorher unbeschossenen Zonen der dielektrischen Schicht der Elektrode 3 auftreffen, verursachen eine Verringerung des Potentials dieser Zonen auf das der Rieselkathode, während das Bild auf dem Leuchtschirm weiterhin nur den ursprünglich zugeführten Signalen entspricht.

Dieser Zustand wird eine sehr lange Zeit aufrechterhalten, wenn die Potentiale der verschiedenen Elektroden nicht verändert werden. Eine Löschung des gespeicherten Bildes kann durch eine Verringerung des Potentials des Metallgitters 31 auf Null erreicht werden.

In einem praktischen Fall zugeführte Potentiale waren: An die Kathode der Schreibquelle » — 2 kV«, an das Sekundärelektronen-Sammelgitter 5 » — 100 Volt« und an den Leuchtschirm2» + 10kV«. Der erste Übergang der dielektrischen Schicht 32 lag bei »90 Volt«.

Eine erfindungsgemäße Speicherröhre für Halbtonbetrieb kann der in der Zeichnung dargestellten und beschriebenen Röhre ähnlich sein, ist jedoch zusätzlich mit einem weiteren Sekundärelektronen-Sammelgitter ausgestattet, das zwischen den beiden Speicherelektroden 3 und 4 parallel zu diesen liegt. Weiterhin ist der Schreibstrahl so eingerichtet, daß er, beispielsweise entsprechend einem Fernsehraster, über die zusätzliche Speicherelektrode in vorgegebener Art abgelenkt und entsprechend den zu speichernden Signalen moduliert wird.

Der Einfachheit halber werden die Bezugsnummern der dargestellten Röhre auf entsprechende Elektroden einer nachfolgend beschriebenen Röhre angewandt.

Die Elektroden 2, 4 und 5 sowie die Kathoden der Schreib- und Rieselquellen dieser Anordnung haben im Betrieb die gleichen Potentiale, wie vorstehend unter Bezug auf die dargestellte Röhre beschrieben, während die weitere Sekundärelektronen-Sammelelektrode vorzugsweise auf einem Potential, welches etwa das Zweifache des ersten Übergangspotentials der dielektrischen Schicht 32 beträgt, gehalten wird.

Anfangs liegen beide Gitter 31 und 41 auf einem leicht positiven Potential und die dielektrischen Schichten 32 und 42 sind auf das Rieselquellenpotential stabilisiert.

Das Potential des Gitters 41 wird dann auf Null verringert, während das von 31 auf einen Wert angehoben wird, daß das Potential der Oberfläche 32 größer als das des ersten Überganges wird. Nachdem der Schreibstrahl die Schicht 42 abgetastet hat, erzeugen Rieselelektronen ein positives Ladungsbild auf der dielektrischen Schicht 32, das dem durch den Schreibstrahl auf der Schicht 42 hervorgerufenen entspricht. Nach einer geeignet gewählten Zeitspanne wird das Potential an Gitter 31 auf Null verringert, so daß Rieselelektronen vom Leuchtschirm gesperrt werden, mit Ausnahme an den Stellen, wo sich auf der Oberfläche 32 eine positive Ladung befindet. Vorzugsweise wird das Potential des Leuchtschirmes auf einem geeigneten niedrigen Betrag gehalten, bis das Potential an 31 auf Null gebracht wird.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Direktabbildende Signalspeicherröhre mit einer Schreibstrahlquelle und einer Rieselelektronenquelle an einem Ende der Röhre und einem Leuchtschirm an dem anderen Ende der Röhre sowie mit zwei zwischen den Elektronenstrahlquellen und dem Leuchtschirm angeordneten Speicherelektroden, die aus einer dielektrischen Schicht auf einem leitenden Gitter bestehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität der in Strahlrichtung gesehen ersten Speicherelektrode (4) kleiner ist als die Kapazität der zweiten Speicherelektrode (3).

2. Röhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Elektronenstrahlquellen (6, 7) und der ersten Speicherelektrode (4) in geringem Abstand von dieser ein Sekundärelektronen-Sammelgitter (5) angeordnet ist.

3. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der ersten Speicherelektrode (4) und der zweiten Speicherelektrode (3) ein weiteres Sekundärelektronen-Sammelgitter vorgesehen ist.

4. Röhre nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die zweite Speicherelek-

trode (3) ein auf die Kathode der Rieselquelle bezogenes Potential zwischen dem Wert Null und dem Wert anlegbar ist, der das Potential, bei dem der Sekundäremissionsfaktor erstmals durch Eins geht, um mehr als das Doppelte überschreitet.

5. Röhre nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die erste Speicherelektrode (4)

ein auf die Kathode der Rieselelektrode bezogenes Potential im Bereich von einem kleinen negativen bis zu einem kleinen positiven Wert anlegbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 879 442.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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