DE1237698B - Speicherelektrode fuer eine Bildaufnahmeroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES 4^WvSi^ PATENTAMT

VgfgV DeutscheKl.: 21g-13/25

AUSLEGESCHRIFT = ™

Aktenzeichen: G 33914 VIII c/21 g

J 23T 698 Anmeldetag: 28.Dezember 1961

Auslegetag: 30. März 1967

Die Erfindung betrifft eine Speicherelektrode für eine Bildaufnahmeröhre mit einem EIektronenstrahI-erzeugungssystem, einer zwei Halbleiterschichten nebst einer dazwischenliegenden Grenzschicht aufweisenden Bildspeicherplatte, deren eine Frontfläche der einfallenden Strahlung ausgesetzt ist und über deren andere Frontfläche der Strahl mittels einer Ablenkanordnung geführt wird, sowie mit einer Einrichtung, die Änderungen der Elektronenstrahlstärke infolge der einfallenden Strahlung feststellt.

Es sind bereits Speicherelektroden der erwähnten Art bekannt, die eine lichtdurchlässige leitende Schicht haben, an deren dem Elektronenstrahlerzeugungssystem gegenüberliegenden Seite zwei fotoleitende Halbleiterschichten aus Antimonoxysulfid und An- ¹S timontrisulfid aufgebracht sind, die zwischen sich eine Grenzschicht bilden. Dde beiden aufeinanderliegenden fotoleitenden Schichten werden hierbei durch den Elektronenstrahl laufend abgetastet und befinden sich auf dessen negativem Potential, sofern kein Lichteinfall vorliegt. Fällt Licht auf die Halbleiterschichten, so werden diese mehr oder weniger stark leitend, und es kann in einem bestimmten betrachteten Flächenbereich eine Entladung zu der lichtdurchlässigen leitenden Schicht hin erfolgen. Durch eine derartige Speicherelektrode läßt sich in der Tat ein geringerer Dunkelstrom erzielen, als dies bei einer einzigen, mit der lichtdurchlässigen leitenden Schicht zusammenwirkenden fotoleitenden Schicht der Fall wäre. Gleichwohl liegt die Bildspeicherzeit derartiger Speicherelektroden immer noch in der Größenordnung von Sekunden, weil nicht auszuschließen ist, daß auch bei nicht belichteter fotoleitender Schicht infolge thermischer Bewegungen ein gewisser Anteil an Elektronen aus Fehlstellen in ein Leitfähigkeitsband gelangen und einen Dunkelstrom hervorrufen kann. Ein derartiges Verhalten ist jedoch bei den bekannten Speicherelektroden nicht als nachteilig anzusehen, weil diese im wesentlichen für Fernsehzwecke verwendet werden, "wo eine möglichst hohe Bildfrequenz angestrebt wird. Bei üblichen erreichbaren Bildfolgefrequenzen von 30 bis 40 Hz ergibt sich also eine notwendige Bildspeicherzeit von Vso bis ¹Ao Sekunden, und dies ist mit bekannten Speicherelektroden ohne weiteres erzielbar.

Im Gegensatz zu dem Bekannten besteht der Zweck der vorliegenden Erfindung darin, ein auf der Speicherelektrode durch Lichteinstrahlung erzeugtes Ladungsbild möglichst lange zu halten, wobei die Speioherzeit gegenüber bekannten Speicherelektroden um zumindest eine Größenordnung verbessert werden soll. Derartige Speicherelektroden sind zwar für Fernsehzwecke Speicherelektrode für eine Bildaufnahmeröhre

Anmelder:

Litton Systems, Inc.,

Beverly Hills, Calif. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Görtz, Patentanwalt,
Frankfurt/M., Schneckenhofstr. 27

Als Erfinder benannt:
Rolf Karl Mueller, St. Paul, Minn.;
Wallace Waldorf Lindemann,
Minneapolis, Minn. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 6. Januar 1961 (81161)

nicht besonders geeignet, doch ergeben sich gewisse Anwendungsfälle, bei denen eine hohe Bildspeicherzeit erwünscht ist, beispielsweise zur Fernanzeige bei der Überwachung von Geräten und in der Weltraumforschung. Unter Inkaufnahme einer sehr geringen Bildfolgefrequenz bzw. eines großen zeitlichen Bildabstandes läßt sich hierbei gegenüber den üblichen Femsehübertragungsverfahren der wesentliche Vorteil erzielen, daß eine langsame Abtastung seitens des Elektronenstrahles erfolgen kann. Eine derartige langsame Abtastung ermöglicht aber die Übertragung der Signale auf einem Träger mit schmaler Bandbreite, wobei sich ein sehr niedriger Störpegel ergibt. Bei normalen Fernsehsignalen ist hingegen eine Bandbreite von 3 bis 4 MHz erforderlich. Somit läßt sich bei Verzicht auf eine hohe Bildfolgefrequenz eine weitgehend störungsfreie Übertragung von Bildsignalen erzielen.

Das vorangehend erläuterte Problem der Schaffung einer Speicherelektrode mit verhältnismäßig langen Bildspeicherzeiten wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Verwendung bei Aufnahmeverfahren mit langen Speicherzeiten die halbleitende Bildspeicherplatte eine zwischen den beiden Frontflächen der Platte liegende Korngrenze aufweist und mittels einer Anzahl von Nuten in eine Mehrzahl von Flächenelementen unterteilt ist. Unter Korngrenze ist hierbei in an sich bekannter Weise die Grenze zweier Kristalle zu verstehen, deren Gitterebenen im Gegensatz zu einem Einkristall nicht parallel ausgerichtet sind, sondern winklig zusammenlaufen. An der hierdurch ge-

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Claims (4)

bildeten Komgrenze ergeben sich zahlreiche Fehlstellen, die als Fallen für Ladungsträger wirken können. Mit einer derart ausgebildeten Speicherelektrode lassen sich extrem lange Bildspeicherzeiten erzielen, insbesondere wenn die Speicherelektrode auf der Verflüssigungstemperatur permanenter Gase, beispielsweise Stickstoff, gehalten ist. Bei derartigen Temperaturen erfolgt ein mehr oder weniger vollständiges Einfrieren sämtlicher Elektronen in dem Material der Speicherelektrode, so daß Dunkelströme auf nicht mehr meßbare Werte reduziert werden. Infolge der erzielbaren extrem langen Bildspeicherzeiten, welche bis zu mehreren Tagen betragen können, bietet die beschriebene Speicherelektrode den weiteren wesentlichen Vorteil, daß auftreffende Liohtsignale integriert 1S werden können, was unter Voraussetzung einer entsprechend niedrigen Bildfolgefrequenz die Übertragung schwächster Signale ermöglicht. Da im Gegensatz hierzu bekannte Bildspeicherelektroden schwache Signale nicht integrieren, können diese — sofern deren ao Amplitude nicht eine bestimmte Reizschwelle überschreitet — nicht übertragen werden. Bei der beschriebenen Speicherelektrode kann hingegen wegen deren Fähigkeit zur Integration aus dem Ausgangssignal des Elektronenstrahles bei Kenntnis der Bild- *5 folgefrequenz die Intensität eines einfallenden Lichtsignals ermittelt werden. Die in der Zeichnung mit 10 bezeichnete Bildaufnahmeröhre weist einen (weitgehend im Schnitt dargestellten) Glaskolben 12 auf. An einem Ende des Kolbens befindet sich ein ElektronenstrahIerzeugungssystem 14, das einen Heizfaden 16 für eine Kathode 18, ein Steuergitter 20 und mehrere Beschleunigungsanoden 22 aufweist. Die Kathode 18 emittiert den Elektronenstrahl 24, und das Gitter 20 moduliert diesen Strahl in seiner Helligkeit. Die Beschleunigungsanoden 22 erhalten ihre Potentiale von einem Spannungsteiler 26, der beispielsweise an einer Batterie 28 liegt. Um den Strahl 24 auszutasten und für Bildübertragungszwecke zu synchronisieren, ist ein synchronisierter Tastpulsgenerator 30 vorgesehen. Der Strahl 24 wird auf die Speicherelektrode 32 fokussiert. Für die Speicherelektrode 32 können z. B. Silizium, Germanium und Indium-Antimonid verwendet werden. Zwischen den parallelen Frontflächen der Speicherelektrode 32 ist eine Korngrenze 34 vorgesehen, an welcher Fehlstellen im Gitteraufbau gebildet werden. Um die Speicherelektrode 32 in eine Vielzahl gesonderter Bereiche aufzuteilen, sind eine Schar horizontal verlaufender Nuten 36 und eine Schar vertikal gerichteter Nuten 38 in der dem Betrachter zuliegenden Frontfläche der Platte 32 vorgesehen. Diese Nuten können geätzt oder mechanisch eingeschnitten sein, so daß sich verschiedene gesonderte Bereiche 40 ergeben. Wie veranschaulicht, erstrecken sich die Nuten genügend tief in die Speicherelektrode 32 hinein, um die Korngrenze 34 zu schneiden. Horizontale Ablenkspulen 42 und vertikale Ablenkspulen 44 sind vorgesehen, um den Elektronenstrahl 24 abzulenken und die verschiedenen Bereiche überstreichen zu lassen. Eine Steuerung der Spulen 42,44 erfolgt durch Kippgeneratoren 46 und 48. In dem zur Kathode 18 zurückführenden Kreis liegt ein Bildverstärker 40 in Reihe mit der Batterie 28. An den Bildverstärker 50 ist eine Signalausgangsstufe 52 angeschlossen. Es versteht sich, daß an Stelle der dargestellten vereinfachten Verstärkeranordnung ein Sekundäremissionsvervielfacher benutzt werden kann. Bei Ausnützung der Sekundäremission wird die Reflexion des Elektronenstrahls durch das elektrische Feld an der Oberfläche der Speicherelektrode 32 ausgenutzt. Hierbei ist ein zweiter Strahl erforderlich, um das Bild an dem Schirm zu löschen. Die auf die Speicherelektrode 32 gerichtete einfallende Strahlung ist durch Pfeile 54 angedeutet. Während die Korngrenze jeder der von einem gesonderten Bereich 40 gebildeten, die Strahlung 54 aufnehmenden Einzelzellen bei dem vorhergehenden Abtasten durch den Elektronenstrahl 24 negativ aufgeladen worden war, werden die Komgrenzenbereiche durch die von der einfallenden Strahlung bewirkte Lochinjektion leitend und entladen sich. Je stärker die Strahlung ist, desto stärker ist die Entladung. Patentansprüche:

1. Speicherelektrode für eine Bildaufnahmeröhre mit einem Elektronenstrahlerzeugungssystem, einer zwei Halbleiterschichten nebst einer dazwischenliegenden Grenzschicht umfassenden Bildspeicherplatte, deren eine Frontfläche der einfallenden Strahlung ausgesetzt ist und über deren andere Frontfläche der Strahl mittels einer Ablenkanordnung geführt wird, sowie mit einer Einrichtung, die Änderungen der Elektronenstrahlstärke infolge der einfallenden Strahlung feststellt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung bei Aufnahmeverfahren mit langen Speicherzeiten die halbleitende Bildspeicherplatte eine zwischen den beiden Frontflächen der Platte liegende Komgrenze (4) aufweist und mittels einer Anzahl von Nuten (38) in eine Mehrzahl von Flächenelementen (40) unterteilt ist.

2. Speicherelektrode nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (36, 38) von der dem Elektronenstrahlerzeugungssystem gegenüberliegenden Frontfiäche der Bildspeicherplatte (32) aus bis über die Grenzfläche hinaus in die Platte reichen.

3. Speicherelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Temperatur der Speicherelektrode auf oder unterhalb der Verflüssigungstemperatur permanenter Gase gehalten ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 039 661;
Veröffentlichungen aus der Femsehtechnik, 1959, :.

4, S. 81 bis 90;
»radio mentor«, 1959, S. 450.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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