DE1285628B - Bildspeicherroehre mit Magnetspulenfokussierung - Google Patents

Description

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Die Erfindung befaßt sich mit einer Bildspeicher- ist. Der Eingang einer derartigen Bildwandlerröhre röhre, bestehend aus einem Leuchtschirm, einem mit ist optischer Art. Bei einer durch "ein Signal gesteuer-Öffnungen versehenen Speicherschirm, der in einigem ten Bildspeicherröhre jedoch ist der Eingang ein zeit-Abstand von dem Leuchtschirm angeordnet ist, abhängiges Signal, das zur Modulation des Schreibeinem Schreibstrahlerzeugungssystem und einer 5 elektronenstrahles verwendet wird, der zwecks Er-Modulationselektrode, welche zwecks Schreibens zeugung des Ladungsbildes den Speicherschirm abeines Ladungsbildes auf dem Speicherschirm den tastet. Die Verwendung eines axialen, durch Spulen Schreibstrahl moduliert, einem Flutstrahlerzeugungs- erzeugten magnetischen Fokussierungsfeldes auf dem system, dessen ebene und senkrecht zur Röhrenachse Bildteil der Röhre allein würde die gewünschte angeordnete Kathode eine ausgedehnte Fläche mit io Fokussierung des gespeicherten Elektronenbildes ereiner konzentrisch zur Röhrenachse liegenden öff- geben. Die Endwirkungen jedoch eines solchen nung zum Durchtritt des Schreibstrahls aufweist, und Fokussierungsfeldes würden die Abtastung des Speieinem Flutstrahl, der... durch die Speicherung des cherschirmes durch den Schreibstrahl oder das Speicherschirms moduliert wird und durch dessen Fluten des Speicherschirmes mittels des Flutstrahles öffnungen auf den Leuchtschirm gelangt. 15 verhindern. Bei den üblichen, durch Signal gesteuer-

Die üblichen, durch ein Signal gesteuerten Bild- ten Speicherröhren wird nur der Schreibstrahl über speicherröhren sind nach Art der Kathodenstrahl- den Speicherschirm gelenkt. Wenn nun ein durch röhren aufgebaut und bestehen aus einem Leucht- eine Spule erzeugtes magnetisches Fokussierungsfeld schirm, einem Speicherschirm, einem Strahl- sich über die ganze Länge der Röhre erstreckt, sind erzeugungssystem zum Schreiben (Schreibsystem) 20 die bisher üblichen Methoden der Ablenkung des und einem Strahlerzeugungssystem zum Fluten (Flut- Schreibstrahles außerstande, die erforderliche Absystem). Der übliche Speicherschirm besteht aus lenkung des Schreibstrahles über den Speicherschirm einem feinmaschigen Gitter, dessen den Strahl- zu veranlassen. '

erzeugungssystemen zum Schreiben bzw. zum Fluten Ferner ist durch die USA.-Patentschrift 2 950 408

zugewandte Seite mit dielektrischem Material mit 25 eine Kathodenstrahlspeicherröhre beschrieben, bei Sekundäremissionseigenschaften bedeckt ist. Das der die senkrecht;zur Röhre angeordnete Kathode Schreibsystem richtet einen bleistiftförmigen piek- des Flutstrahlerzeugungssystems ringförmig ausgetronenstrahl gegen den Speicherschirm. Dieser blei- bildet ist, so daß der Schreibstrahl durch die konzenstiftförmige Elektronenstrahl ist in Übereinstimmung irisch zur Röhrenachse angeordnete Öffnung der mit dem elektrischen Eingangssignal moduliert und 3° Kathodenfläche hindurchtreten kann. Die gleichtastet die dielektrische Oberfläche des Speicher- mäßige Verteilung des Flutstrahls wird bei der Anschirmes ab. Dadurch wird auf dem Speicherschirm Ordnung nach dieser Patentschrift durch ein elektroein dem Eingangssignal entsprechendes Ladungsbild statisches Linsensystem bewirkt,
erzeugt. Das Flutsystem richtet einen Flutstrahl von Da sich bei all diesen bekannten Speicherröhren

Elektronen niederer Geschwindigkeit gegen den 35 auf Grund der Streuung des Flutstrahls eine weniger Speicherschirm. Die Elektronen des Flutstrahles, die gute Bildauflösung ergibt, stellt sich die Erfindung durch die öffnungen des Speicherschirmes gelangen, die Aufgabe, eine durch ein Signal gesteuerte Bildwerden durch die zusätzlichen Ladungen auf dem speicherröhre zu schaffen, die gegenüber den be-Speicherschirm moduliert, wodurch ein sichtbares, kannten Speicherröhren eine wesentlich bessere Aufdem Ladungsbild auf dem Speicherschirm ent- 40 lösung des Bildes aufweist.

sprechendes Bild auf dem Leuchtschirm hervorge- Dies wird bei einer Bildspeicherröhre dadurch errufen wird. ' reicht, daß eine magnetische Ablenkspule zur Ablen-

Bei den üblichen, durch ein Signal gesteuerten kung beider Strahlen über den Speicherschirm und Bildspeicherröhren werden die Flutelektronen ent- eine sich zwischen dem Leuchtschirm und den Strahlweder fokussiert oder gesammelt, wenn sie den Spei- 45 erzeugungssystemen erstreckende Fokussierungscherschirm erreichen. Jede öffnung des Speicher- spule vorgesehen ist, die den Schreibstrahl auf den Schirmes bildet eine individuelle Elektronenlinse, die Speicherschirm und den Flutstrahl auf den Leuchtdie Flutelektronen in einer der Ebene des Speicher- schirm fokussiert.

schirmes sehr benachbarten Ebene fokussiert, was Durch das axiale Magnetfeld, das den Schreib-

zur Folge hat, daß die Flutelektronen danach zu 5° strahl auf den Speicherschirm und den Flutstrahl auf einem großen Zerstreuungskreis auf dem Leucht- den Leuchtschirm fokussiert, wird nicht nur eine schirm divergieren, wodurch die Auflösung des Verbesserung der Auflösung des Bildteiles, sondern Bildes abträglich beeinflußt wird. Es ist daher auch eine Verbesserung der Auflösung des auf dem wünschenswert, eine durch ein Signal gesteuerte Speicherschirm gespeicherten Bildes erzielt. Der Vor-Speicherröhre vorzusehen, in der die Flutelektronen 55 teil der erfindungsgemäßen Anordnung besteht also im Bildteil wieder fokussiert sind, d. h. zwischen dem darin, daß diese eine bedeutend verbesserte Auf-Speicherschirm und dem Leuchtschirm, um die Auf- lösung hat.

lösung des Bildes zu verbessern. Die Merkmale und Aufgabe der Erfindung seien

Mittels Spulen erzeugte magnetische Felder wur- im folgenden an Hand des Ausführungsbeispieles der den bei Bildwandlerröhren, wie sie beispielsweise in 60 Zeichnung näher erläutert.

dem USA.-Patent 2 983 836 beschrieben sind, zur Die Figur zeigt schematisch die verbesserte, durch

Fokussierung in die Ebene des Leuchtschirmes eines ein Signal gesteuerte Bildspeicherröhre,
in der Ebene des Speicherschirmes erzeugten Elek- In der Figur ist eine solche verbesserte Bildspei-

tronenbildes verwendet. In einer derartigen Bild- cherröhre mit 10 bezeichnet. Sie besteht aus der wandlerröhre ist jedoch das auf den Speicherschirm 65 üblichen evakuierten Umhüllung U, deren eines geschriebene Ladungsbild von einer ausgedehnten Ende durch die Frontplatte 15 abgeschlossen ist. Fotokathode abgeleitet, welche im wesentlichen par- Diese Frontplatte 15 trägt den Leuchtschirm 14. Ein allel zu der Ebene des Speicherschirmes angeordnet üblicher Speicherschirm 16 ist zwischen dem Leucht-

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schirm 14 und dem anderen Ende 17 der Röhre als der Schreibstrahl 48 hat, ist durch die gestrichelte

planparallel zum Leuchtschirm 14 und senkrecht zur Linie 49 angedeutet.

Längsachse der Röhre angeordnet. Der Speicher- Zur Ablenkung der beiden Strahlen, nämlich des schirm 16 kann in Übereinstimmung mit der üblichen Schreibstrahles 48 und des Flutstrahles 49, über den Praxis aus einem feinen Metallmaschengitter 18 be- 5 Speicherschirm 16 sind vertikale und horizontale stehen, dessen der Endfläche 17 zugekehrte Ober- Ablenkspulen oder Joche 50 bzw. 52 an der Außenfläche mit einem geeigneten dielektrischen Material seite der Umhüllung zwischen dem Strahlerzeugungs-19 mit Sekundäremissionseigenschaften bedeckt ist. system 34 und dem Sammelschirm 20 angeordnet. Ein üblicher Sammelschirm 20 ist zwischen dem Die Ablenkspulen oder Joche 50, 52 sind mit den Speicherschirm 16 und der Endplatte 17 zwecks io Leitungen 53, 54 verbunden, um geeignete Ablenk-Sammlung der von der dielektrischen Bedeckung 19 spannungen anzulegen. Die durch die Abblenkspulen emittierten Sekundärelektronen angeordnet. oder Joche 50 bzw. 52 erzeugten magnetischen

Ein Strahlerzeugungssystem 22 für den Schreib- Felder verlaufen quer zur Längsachse der Röhre,

strahl ist in der Nähe der Endplatte 17 angeordnet. derart, daß die Richtung des durch die Spule 50 er-Dieses Strahlerzeugungssystem 22 besteht aus der 15 zeugten Feldes durch den Pfeil 55 angezeigt wird.

Kathodenhülse 23, die konzentrisch zu der Längs- Die beiden Strahlen, der Schreibstrahl 48 und der

achse der Röhre angeordnet ist. Die Kathodenhülse Flutstrahl 49, werden, wie dies bei 56 bzw. 57 ge-

23 enthält einen Heizer 24. Ferner enthält das Strahl- zeigt ist, abgelenkt.

erzeugungssystem 22 ein ebenes Steuergitter 25, das Um den Flutstrahl 49 im Bildteil 59 und den konzentrisch zur Längsachse und senkrecht zu dieser 20 Schreibstrahl 48 im Schreibteil 58 der Röhre zu fo-

Achse angeordnet ist, sowie eine ebenfalls konzen- kussieren, ist eine Spule 60 vorgesehen, die die Um-

trisch zur Röhrenachse und senkrecht dazu ange- hüllung 11 und die Ablenkspule oder Joche 50 und

ordnete ebene Anode 26. Das Steuergitter 25 und die 52 umgibt und sich axial zwischen den Enden 14

Anode 26 haben zentrale, zu der Röhrenachse kon- und 17 der Umhüllung erstreckt. Die Spule 60 hat

zentrische Öffnungen 27 bzw. 28. Der Heizer 24 ist 25 Leitungen, die mit den Anschlüsesn 62 einer geeig-

mit Durchführungen 29 verbunden, um eine geeig- neten Gleichspannungsquelle verbunden werden, um

nete Energiequelle anzuschließen. Die Kathode 23 ein magnetisches Feld zu erzeugen, welches sich axial

und die Anode 26 sind mit den Durchführungen 30 durch die Röhre erstreckt, wie dies durch die ge-

bzw. 32 verbunden, um geeignete Potentiale anzu- strichelte Linie 63 angedeutet ist. Die Polarisation

legen. Das Steuergitter 25 ist mit der Durchführung 30 der Spule 60 und des durch diese erzeugten axialen

33 verbunden. An diese Durchführung 33 wird das Magnetfeldes ist nicht wichtig.

Eingangssignal gelegt, um den Schreibstrahl, der Um optimale Auflösung des Bildes auf dem BiId-

durch das Strahlerzeugungssystem 22 erzeugt wird schirm 14 zu erzielen, ist es notwendig, daß die Flut-

und gegen den Speicherschirm 16 gerichtet ist, zu elektronen auf dem Leuchtschirm 14 nach einer

modulieren. 35 ganzen Zahl von vollen Bündelungsbäuchen, vor-

Ein Strahlerzeugungssystem 34 für die Flutelek- zugsweise ein Bündelungsbauch zwischen dem Speitronen besteht aus der ausgedehnten, ebenen Kathode cherschirm 16 und dem Bildschirm 14, auftreffen. 35, die konzentrisch und senkrecht zu der Längs- Dies kann durch Wahl der axialen Länge des Bildachse der Röhre angeordnet ist. Der Heizer der teiles 59 zwischen dem Speicherschirm 16 und dem Kathode 35 ist mit 36 bezeichnet. Die Kathode 35 40 Leuchtschirm 14 und/oder durch Änderung der ist mit einer zentralen, zur Längsachse der Röhre Stärke des durch die Spule 16 erzeugten Magnetkonzentrischen Öffnung 37 versehen, durch die der feldes erreicht werden. Um die axiale Länge des Bild-Schreibstrahl des Strahlerzeugungssystems 22 ge- teiles 59 und/oder die Fokussierungsfeldstärke zu führt wird. Die Kathode 35 trägt einen hülsenförmi- reduzieren, ist im Bildteil 59, benachbart zum Leuchtgen Teil 38, der konzentrisch zur Längsachse der 45 schirm 14 und parallel zu diesem, ein Maschengitter Röhre angeordnet ist und sich gegen die Anode 26 64 vorgesehen. Dieses Maschengitter 64 ist zum Andes Strahlerzeugungssystems 22 erstreckt. Der Heizer legen einer geeigneten Spannungsquelle mit dem An-36 des Strahlerzeugungssystems 34 ist mit der Durch- schluß 65 verbunden. Das Maschengitter 64 dient führung 39 zwecks Anlegung einer geeigneten dazu, die mittlere Geschwindigkeit der Flutelektronen Energiequelle und die Kathode 35 ist mit der Durch- 50 vom Schirm 16 zum Leuchtschirm 14 zu verringern führung 40 zwecks Anlegung einer geeigneten Span- und andererseits die Laufzeit der Flutelektronen zu nungsquelle verbunden. verlängern. Um die Laufzeit der Flutelektronen im

Um ebene Beschleunigungspotentiale für die Flut- Bildteil 59 zu steuern, ist eine Anzahl, im gezeigten kathode 35 vorzusehen, sind auf der inneren Ober- Ausführungsbeispiel sechs, axial getrennt voneinfläche der Umhüllung 11 zwischen der Flutkathode 55 ander angeordneter Ringelektroden 66, 67, 68, 69, 70 und dem Sammelschirm 20 geeignete, leitende BeIe- und 72 im Bildteil 59 zwischen dem Speicherschirm gungen 42, 43, 44 angeordnet, die mit den entspre- 16 und dem Maschengitter 64 vorgesehen. Die Ringchenden Durchführungen 45, 46 bzw. 47 zwecks elektroden 66, 67, 68, 69, 70 und 72 sind mit den entAnlegung geeigneter Potentiale verbunden sind. An sprechenden Anschlüssen 73 bis 78 verbunden, um Stelle der getrennten, leitenden Elektroden oder Be- 60 Potentiale anzulegen, die in gleichen Schritten vom legungen 42, 43, 44 ist es auch möglich, eine fort- Speicherschirm 16 gegen die Maschenelektrode anlaufende, leitende Elektrode oder Belegung zu ver- wachsen,
wenden. Um optimale Auflösung des auf dem Speicher-

Der durch das Strahlerzeugungssystem 22 erzeugte schirm 16 durch den Schreibstrahl 48 geschriebenen

Elektronenschreibstrahl ist durch die gestrichelte 65 Ladungsbildes zu erzielen, ist es weiterhin wün-

Linie 48 angedeutet. Der von dem Strahlerzeugungs- sehenswert, daß die Schreibelektronen auf der dielek-

system 34 erzeugte konzentrische Flutelektronen- irischen Oberfläche 19 des Speicherschirmes 16 nach

strahl, der eine kleinere Elektronengeschwindigkeit einer ganzzahligen Anzahl von vollen Fokussierungs-

bauchen, vorzugsweise eine vielfache Anzahl von Bäuchen, beispielsweise drei bis fünf, auftreffen. Dies wird vorzugsweise durch die Wahl der axialen Länge des Schreibteiles 58 der Röhre erreicht.

Der Leuchtschirm 14 ist mit dem Anschluß 79 verbunden, um an eine geeignete Quelle hoher Spannung gelegt zu werden. Der Sammelschirm 20 ist zwecks Anlegung an ein geeignetes Kollektorpotential mit dem Anschluß 80 verbunden. Der MetallteiH8 des Speicherschirmes 16 ist mit dem Anschluß 82 verbunden, um wahlweise mit einem Schreib- oder Löschpotential verbunden zu werden.

In einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Röhre, bei dem eine Fokussierungsspule 60, die eine Feldstärke von 60 Gauß erzeugte, benutzt wurde, konnten befriedigende Betriebsbedingungen durch die Verwendung der folgenden Potentiale erzielt werden:

Leuchtschirm 14 10 Volt +

Maschengitter 64 400 Volt +

Ringelektroden 66, 67,68,

69,70und72 Qbis400VoJt +

in gleichen Schritten

Metallteil 18 10 Volt - (Schreiben)

10 Volt + (Löschen)

Sammelschinn 20 150 Volt +

Wandbelegungen 42,43,44 100 Volt + Flutkathode 35 Erde

Anode des Strahlerzeugungssystems des Schreibstrahles 28 Erde

Kathode des Strahlerzeugungssystems des
Schreibstrahles 23 400 Volt —

Steuergitter des Strahlerzeugungssystems des

Schreibstrahles 25 400 Volt —

bis 500 Volt zahl größer als ungefähr 20 Bilder pro Sekunde — durch die menschliche visuelle Nachleuchtdauer die Differenz zwischen dem durch den abtastenden Flutstrahl erzeugten Bild und dem üblichen ruhenden (nicht abtastenden), durch den Schreibstrahl erzeugten Bild verwischt, so daß gleichzeitig geschrieben und wiedergegeben werden kann. Die Löschung des auf dem Speicherschirm 16 gespeicherten Bildes kann während der Abtastzeit durch Anlegen von Lösch-;

ίο impulsen, die eine Frequenz aufweisen, die ein Vielfaches der Abtastfrequenz ist, vervollständigt werden. Es kann aber auch ein fortlaufender Löschimpuls während des Rücklaufes verwendet werden. Ein überraschendes und unerwartetes Resultat der Verwendung der axialen magnetischen Fokussierung ist eine hervorragende Verbesserung der Auflösung des auf den Speicherschirm durch den Schreibstrahl geschriebenen Speicherbildes. Wenn diese verbesserte Auflösung mit der Verbesserung der Auflösung im

2a Bildteil, die durch das axiale Fokussierungsfeld erzielt wird, kombiniert wird, ist eine wesentlich verbesserte Auflösung des wiedergegebenen Bildes die Folge. Dies hängt mit der Tatsache zusammen, daß bei einem durch eine Spule erzeugten Fokussierungsfeld die Vergrößerung 1 ist, während im Falle der üblichen elektrostatisch fokussierten Strahlerzeugungssysteme für den Schreibstrahl der Abstand zwischen Objekt und Linse bedeutend kleiner als der Abstand zwischen Linse und Speicherschirm ist, wodurch eine Vergrößerung des durch den Schreibstrahl auf dem Speicherschirm erzeugten Punktes erfolgt.

Die Verwendung der magnetischen Ablenkung für den Schreib- und Flutelektronenstrahl erlaubt die Ausdehnung des axialen Fokussierungsfeldes über die ganze Länge der Röhre, da beide Elektronenstrahlen der Krümmung des aus dem axialen Fokussierungsfeld und dem transversalen Ablenkfeld zusammengesetzten Feldes folgen.

Aus der oben gezeigten Tabelle geht hervor, daß der Schreibstrahl eine relativ kleine Geschwindigkeit hat, die seine Ablenkung in Gegenwart des axialen Fokussierungsfeldes erlaubt. Die übliche, relativ hohe Geschwindigkeit des Schreibstrahles würde wesentlich größere Ablenkfelder zur Ablenkung des Schreibstrahles in Gegenwart des Fokussierungsfeldes erfordern.

Wenn der Flutstrahl 49 den Speicherschirm 16 zur gleichen Zeit abtastet wie der Schreibstrahl, so wird im Gegensatz zu den üblichen, signalgesteuerten Bildspeicherröhren, bei denen der Flutstrahl kontinu- 6g ierlich die ganze Fläche des Speicherschirmes flutet — vorausgesetzt, daß die Bildwechsel für das Schreiben »flickerfrei« sind, d. h. bei jeder Bildwechsel-

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Bildspeicherröhre, bestehend aus einem Leuchtschirm, einem mit öffnungen versehenen Speicherschirm, der in einigem Abstand von dem Leuchtschirm angeordnet ist, einem Schreibstrahlerzeugungssystem und einer Modulationselektrode, welche zwecks Schreibens eines Ladungsbildes auf dem Speicherschirm den Schreibstrahl moduliert, einem Flutstrahlerzeugungssystem, dessen ebene und senkrecht zur Röhrenachse angeordnete Kathode eine ausgedehnte Fläche mit einer konzentrisch zur Röhrenachse liegenden öffnung zum Durchtritt des Schreibstrahls aufweist, und einem Flutstrahl, der durch die Speicherung des Speicherschirms moduliert wird und durch dessen Öffnungen auf den Leuchtschirm gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß eine magnetische Ablenkspule zur Ablenkung beider Strahlen über den Speicherschirm und eine sich zwischen dem Leuchtschirm und den Strahlerzeugungssystemen erstreckende Fokussierungsspule vorgesehen ist, die den Schreibstrahl auf den Speicherschirm und den Flutstrahl auf den Leuchtschirm fokussiert.

2, Bildspeicherröhre nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vergrößerung der Laufzeit der Elektronen des Flutstrahles zwischen dem Speicherschirm und dem Leuchtschirm in der Nähe des Leuchtschirmes und senkrecht zur Röhrenachse eine Schirmelektrode vorgesehen ist.

3. Bildspeicherröhre nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterteilung des Potentials zwischen der Schirmelektrode und dem Spei-

cherschirm zwischen diesen Elektroden zur Röhrenachse konzentrische, axial voneinander getrennte Ringelektroden angeordnet sind.

4. Bildspeicherröhre nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Schreibstrahlerzeugungssystem Steuer- und Beschleunigungselektroden enthält.

5. Bildspeicherröhre nach mindestens einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand zwischen Speicherschirm und Leuchtschirm eine ganzzahlige Anzahl von Fokussierungsbäuchen

des Flutstrahls beträgt und der axiale Abstand des Speicherschirmes von dem Schreibstrahlerzeugungssystem eine ganzzahlige Anzahl von Fokussierungsbäuchen des Schreibstrahles beträgt.

6. Bildspeicherröhre nach mindestens einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Kathode des Flutstrahlerzeugungssystems und dem Speicherschirm zwecks Erzeugung ebener Beschleunigungspotentiale für den Flutstrahl Elektroden vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 648/155*