DE1298542B

DE1298542B - Fernsehaufnahmeroehre vom SEC-Typ und Verfahren zu deren Herstellung

Info

Publication number: DE1298542B
Application number: DE1967F0053079
Authority: DE
Inventors: Frank; Dr-Phys Kurt; Ort; Dr-Phys Werner
Original assignee: Fernseh GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1967-07-27
Filing date: 1967-07-27
Publication date: 1969-07-03
Also published as: FR1575092A; DE1639237A1; DE1639237C3; GB1228990A; DE1639237B2; NL6810626A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Fernsehauf- Dabei ist r der Zerstreuungsradius, D der Abstand nahmeröhre mit einem Target, bei welchem die zwischen Target und Fotokathode, U₀ die maximale Signalerzeugung auf dem Prinzip der durch Sekun- Austrittsgeschwindigkeit der Fotoelektronen in Elekdäremission hervorgerufenen Leitfähigkeit beruht tronenvolt und U die Spannung des Targets gegen-(Secondary Emission Conductivity). Das Target die- 5 über der Fotokathode. Bei den üblichen Fotokathoser Röhren besteht aus einer Al₂O₃-FoUe mit leiten- den beträgt die Maximalgeschwindigkeit der Fotoder Unterlage, auf der eine Schicht eines hoch- elektronen zwischen 2 und 3 Volt, und man kann bei sekundäremittierenden Materials mit poröser Struk- Abständen von 1 bis 2 mm und Spannungen von 4 tür aufgebracht ist, die von der Seite der Unterlage bis 8 kV zu einem Radius r des Zerstreuungskreises mit schnellen Fotoelektronen beschossen wird. Die io von 0,004 cm gelangen, was bei Targetgrößen von Fotoelektronen durchdringen die SEC-Schicht und 2,5 cm für die in den Farbkanälen erforderliche erzeugen dort einen Sekundärentladungsstrom, wo- Schärfe ausreichen würde. Bekanntlich werden für durch wegen der verbleibenden positiven Ladungen die Farbkanäle nur Auflösungen von 1,5 und 2 MHz das auf der freien Seite durch Abtastung mit einem benötigt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß eine Verlangsamen Elektronenstrahl erzeugte Potential in 15 wirklichung dieses Gedankens zunächst aus dem positiver Richtung angehoben wird. Der abtastende Grund nicht in Frage kommt, weil die bei den ge-Elektronenstrahl neutralisiert dann die positiven La- ringen Abständen entstehenden elektrostatischen Andungen und führt die Oberfläche wieder auf End- ziehungskräfte zwischen Target und Fotokathode das potential zurück. Dabei entsteht in der leitenden höchst empfindliche und zerbrechliche Target zerUnterlage aus Aluminium ein Strom, welcher in der 2° reißen würden.
Zuführung zum Target ein Bildsignal hervorruft. Bei einer SEC-Fernsehaufnahmeröhre ist daher

Diese Röhren besitzen wegen der inneren Verstär- erfindungsgemäß das Target der Aufnahmeröhre, kung in der SEC-Schicht eine hohe Empfindlichkeit. welches in an sich bekannter Weise aus einer Stütz-Im Bild-Schwarz ist nur das Verstärkerrauschen zu schicht, einer Leitschicht und einer porösen, hochsehen. Eine Schwierigkeit beim Einsatz dieser Röh- 35 sekundäremittierenden Isolierschicht besteht, von ren in der Fernsehstudio-Technik besteht jedoch einem Stütznetz auf der der Fotokathode zugewendarin, daß die auf der Fotoelektrode erzeugten Elek- deten Seite getragen und der Abstand zwischen der tronen nur unter erheblichem Aufwand mit den bei Fotokathode und dem Netz so gering, daß ohne Mit-Superorthikon-Röhren verwendeten Mitteln auf das wirkung eines fokussierenden Feldes eine Abbildung Target abgebildet werden können, weil die Ge- 30 des auf der Fotokathode erzeugten Elektronenbildes schwindigkeit der Fotoelektronen zur Durchdringung auf das Target im Verhältnis 1:1 erfolgt,
des Targets sehr hoch sein muß (ζ. B. 5 bis 8 kV). Es sind Spezialtypen von Speicherröhren bekannt, Man hat daher zur Abbildung der Fotoelektronen bei denen man das Ladungsbild längere Zeit beiauf das Target ein elektrostatisches Bildwandler- zubehalten wünscht. Die Röhren dieser Art benötisystem verwendet, welches jedoch mit den bekannten 35 gen für ihre elektrische Funktion eine gitterartige Nachteilen solcher Systeme behaftet ist, vor allem Elektrode, die aus einem leitendem Netzwerk bemit geometrischen Verzeichnungen. Nach bisherigen steht, welche auf der einen Seite mit einer dünnen Erkenntnissen ist es bei einem rein elektrostatischen Isolierschicht bedeckt sind, die auf ein Bildpotential System nicht möglich, eine ebene Fotokathode ver- aufgeladen wird und dadurch den Durchtritt von zeichnungsfrei auf ein ebenes Target abzubilden. 40 Elektronen durch das Gitter mehr oder weniger be-Diese Nachteile wirken sich besonders dann aus, einflußt. Das Gitter hat also in erster Linie die Aufwenn, wie das bei Farbfernsehkameras der Fall ist, gäbe, das Potential der Speicherelektrode zu defimehrere Fernsehaufnahmeröhren zur Erzeugung von nieren.

Farbkomponenten-Signalen verwendet werden müs- Bei einer anderen Ausführungsform, bei der die sen, da es wegen der geschilderten Mängel des Bild- 45 Abtastung von der gleichen Seite erfolgt wie die Aufwandlersystems sehr schwierig ist, die Bilder der ein- ladung der Isolierteile, sind die Maschen des Netzes zelnen Röhren elektrisch zur Deckung zu bringen, von dem Isoliermaterial ausgefüllt, während die d.h. den identischen Abtastrastern in denRöhren geo- Stege frei liegen, so daß der Schirm eine geschlossene metrisch identische elektronenoptische Ladungsbilder Fläche bildet. Ebenfalls hat hier das Netz die Hauptauf den Targets gegenüberzustellen. 50 funktion einer Potentialfestlegung gegenüber den

Die vorliegende Erfindung geht von der Erkennt- Isolierteilen, indem es einen an dem Isoliermaterial

nis aus, daß eine Erzeugung identischer Bilder auf ausgelösten Elektronenstrom aufnimmt. Ohne das

den Rastern der einzelnen Röhren einer Farbkamera Netz ist eine Stabilisierung des Potentials nicht denk-

dann möglich ist, wenn man ein aus früheren Ver- bar. In zweiter Linie trägt es auch zur mechanischen

suchen mit Bildwandlern an sich bekanntes, aber 55 Festigkeit bei, indem es die Isolierstoffteile zu einem

heute praktisch nicht mehr verwendetes Sandwich- mechanischen Ganzen verbindet. Man ist jedoch

system an Stelle des üblichen elektronenoptischen wegen technischer Mängel, die der Verwendung des

Bildwandlers verwendet. Bei einem Sandwichsystem Netzes anhaften, dazu übergegangen, die mecha-

stehen sich das Target und die Fotokathode in so nische Stabilisierung ganz dem Isoliermaterial zu

geringem Abstand gegenüber, daß das Elektronen- 60 übertragen und das erforderliche Beschleunigungs-

emissionsbild der Fotokathode gleichsam wie in potential durch ein auf das als Folie ausgebildete

einem Kopierverfahren 1:1 auf das Target über- Isoliermaterial aufgedampftes, nichttragendes Gitter

tragen wird. Die Schärfe eines solchen Bildes ist um zu erzeugen.

so größer, je kleiner der Abstand gehalten werden Bei einer anderen Speicherröhre vom Orthikontyp

kann und entspricht etwa der Formel 65 handelt es sich abweichend von der Erfindung um

die Herstellung einer gesinterten Membran, wobei

r = 2 · D · 1/ ^⁰ das Sintermaterial einer organischen Stützfolie aus

|/ U ' verdampfbarem Material zugesetzt wird.

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Nach einem möglichen Verfahren erzeugt man auf Die Röhre in F i g. 1 besteht aus einem Vakuumdem Stütznetz eine Aluminiumfolie in der Weise, daß gefäß 1 mit einer Frontplatte, auf welcher eine Fotozunächst eine Aluminiumschicht auf ein dünnes kathode 3 mit äußerem Fotoeffekt niedergeschlagen Kollodiumhäutchen aufgedampft wird, dieses Haut- ist. In dem Kolben befindet sich ferner eine Zylinderchen auf das Stütznetz aufgelegt und dann das KoI- 5 elektrode 2, welche als Träger für die gesamte Tarlodiumhäutchen durch Erhitzung in Luft oder einem getkonstruktion dient. Die Targetkonstruktion beinerten Gas zersetzt wird. Es bleibt dann das Alu- steht aus dem eigentlichen SEC-Target 4, dem ersten miniumhäutchen übrig und legt sich an die Ober- Feldnetz 5 und dem zweiten Feldnetz 6. Die EIefläche des Stütznetzes an. Auf dieses Häutchen mente der Targetkonstruktion sind mit dem Zylinkann dann die Kaliumchloridschicht aufgebracht io der 2 so verbunden, daß das Feldnetz 6 in direktem werden. Der Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, Kontakt mit dem Zylinder 2 steht, während das erste daß die Energieausbeute der Primärelektronen gegen- Feldnetz getrennt herausgeführt ist. Ferner ist auch über der normalen SEC-Röhre wesentlich erhöht eine besondere Zuführung für das SEC-Target 4 vorwird, da eine stützende Aluminiumoxydfolie, in der gesehen. Die Durchführungskontakte für die Fotodie Elektronen stark abgebremst werden, nicht vor- 15 kathode, das Target und die beiden Feldnetze sind handen ist. Man kann aber auch auf das Stütznetz als Ringeinschmelzungen ausgebildet, die bei 10, 9, 8 zur Erzielung einer noch größeren Festigkeit nach und 7 dargestellt sind. In der F i g. 2 sind die Ringdem erwähnten Verfahren mit einem Kollodium- kontakte vergrößert dargestellt und mit 27, 28, 29 häutchen eine Aluminiumoxydschicht aufbringen, in- und 30 bezeichnet.

dem man die von dem Kollodiumhäutchen getragene 20 Außer den genannten Elektroden und Kontakten Aluminiumschicht etwas dicker ausbildet, bei der enthält die Röhre noch einen Wandbelag 11 und ein nachfolgenden Zersetzung des Kollodiumhäutchens Strahlsystem 17 mit Kathode 13. Die Durchführundurchoxydiert und schließlich auf das entstehende gen für den Wandbelag 11 und das Strahlensystem Aluminiumoxyd noch eine Leitschicht aus Alu- 17 sind nicht dargestellt. Sie können zweckmäßig am minium von sehr geringer Dicke aufdampft. 25 Sockel der Röhre vorgesehen werden. Zur Herstel-Es wurde gefunden, daß eine so ausgebildete lung der erfindungsgemäßen Bildaufnahmeröhre vom SEC-Aufnahmeröhre mit Sandwich-Target eine für SEC-Typ wird zunächst die gesamte Targetkonstruk-Farbfernsehzwecke hinreichende Schärfe zu errei- tion außerhalb des Röhrenkolbens montiert und dann chen erlaubt, da man den Abstand zwischen Foto- von der Seite des Röhrenfußes her in die Röhre einkathode und Target auf 1 mm und darunter bringen 30 geschoben. Erst hiernach erfolgt die Verschmelzung kann, ohne daß bei den Betriebsspannungen das Target des Röhrenfußes. Der Elektrodenzylinder 2 mit dem zerreißt. Vergleiche haben ergeben, daß die Festig- daran aufgebauten Targetsystem befindet sich bei der keit des Netzes allein bereits das 5fache der erforder- Herstellung der Fotokathode nicht in der in F i g. 1 liehen Festigkeit besitzt. Mit einer solchen Auf- gezeigten Stellung, sondern nahe dem Röhrenfuß nahmeröhre kann eine Farbkamera mit sehr guten 35 bzw. dem Strahlsystem. Diese Verschiebbarkeit ist Übertragungseigenschaften konstruiert werden, bei dadurch ermöglicht, daß die Elektrode 2 nur durch der auf den einzelnen Targets unverzerrte Elektro- Kontaktfedern gegen die Kolbenwand abgestützt, nenbilder in einer getreuen 1:1-Wiedergabe der auf aber nicht mit ihr fest verbunden ist. den Fotokathoden entworfenen optischen Bilder er- In dem geschilderten zurückgezogenen Zustand zeugt werden können. Das Deckungsproblem ist da- 40 der Elektrode 2 kann an der Stelle 14, wo ein Pumpher bei diesen Röhren ausgeschaltet und beschränkt stutzen angedeutet ist, ein Verdampfersystem eingesich auf die bereits von der Technik beherrschte ge- führt werden, mit Hilfe dessen die Fotokathode 3 naue Überdeckung der Abtastraster. Außerdem be- formiert werden kann. Dieses Verdampfersystem sitzt die Röhre auf Grund der SEC-Eigenschaften kann z. B. ein Öfchen zur Verdampfung von Silber eine sehr gut reproduzierbare Kennlinie und eine 45 oder Wismut enthalten. Ferner kann durch das bei außerordentlich hohe Empfindlichkeit, welche die- 14 angeschmolzene Rohr ein Alkalidampf, z. B. jenige der heute in Farbkameras, wie z. B. mit Plum- Caesium, in die Röhre eingeführt werden, bicons erzielten übersteigt. Bei Verwendung von hin- Nachdem die Fotokathode fertiggestellt und die reichend widerstandsfähigen Materialien für das Röhre auf das Endvakuum gepumpt ist, kann der bei Stütznetz, z. B. Wolfram oder Nickel an Stelle des 5° 14 angesetzte Pumpstengel abgeschmolzen werden, bisher verwendeten Kupfers, kann man die Festig- Hierauf wird das Targetsystem in die vorgesehene keit des Targets so weit erhöhen, daß auch Röhren Lage geschoben, bei der die empfindliche SEC-mit einer Auflösung gebaut werden können, die der- Schicht sich in einem Abstand von etwa 1 bis 2 mm jenigen der heutigen für Schwarz-Weiß-Bilder ver- gegenüber der Fotokathode befindet. Zum Arretieren wendeten Superorthikon-Röhren (5 MHz) entspricht, 55 des gesamten Targetsystems in dieser Lage dienen indem man entweder den Abstand zur Fotokathode die Kontaktfedern 10 a, welche in der Ringeinschmelnoch weiter verringert oder aber Targets mit größe- zung 10 einrasten und die Elektrode in dieser Lage ren Durchmessern verwendet, die auf Grund ihrer festhalten.

erhöhten Festigkeit auch nicht durch die elektro- Die Herstellung der Ringeinschmelzungen 7, 8, 9

statischen Kräfte durchgebeult werden. 60 und 10 ist aus der Röhrentechnik bekannt und bedarf

Im folgenden wird an Hand der Zeichnungen ein keiner näheren Erläuterung.

Ausführungsbeispiel einer SEC-Röhre mit Sandwich- In F i g. 2 ist die Konstruktion der Targethalterung

Target dargestellt. In dieser Zeichnung zeigt zu erkennen. Das SEC-Target 4, dessen Ausführung

F i g. 1 eine Gesamtansicht der Röhre, an Hand der F i g. 3 besprochen wird, ist an einem

F i g. 2 eine Detailansicht der verwendeten Halte- 65 umgebördelten Ring 20 befestigt, das erste Feldnetz 5

konstruktionen, an einem zweimal gebördelten Ring 21 und das

Fi g. 3 eine vergrößerte Ansicht eines Stückes der zweite Feldnetz 6 an dem Haltezylinder 2 angebracht.

Target-Konstruktion. Zur Isolation der drei Teile voneinander sind kera-

mische Abstandshalter 22 bzw. 23 an den erwähnten Teilen angepunktet. Die Teile 2, 21 und 20 sind mit Kontaktfedern 10 a, 25 und 24 versehen, welche beim Einschieben des zylindrischen Teils 2 die Einschmelzringe 30, 29 und 28 berühren. Die Kontaktfeder 10 ω ist dabei an ihrem Ende so ausgebildet, daß sie an dem nach innen vorspringenden Rand der Einschmelzung 30 einrastet. In Fig. 2 ist ferner eine Ringeinschmelzung 27 mit einem Wandbelag 27 a vorgesehen, welche nur dazu dient, das Übergehen von Kriechströmen von der Fotokathode 3 bzw. der Einschmelzung 26 zu der Ringeinschmelzung 28, welche mit dem Target 4 verbunden ist und die Signalströme führt, zu unterdrücken. Die hierzu vorgesehene Schaltung ist in F i g. 1 dargestellt. Der Wandbelag 11 liegt zusammen mit dem Ringkontakt 10 (Fig. 1) bzw. 30 (Fig. 2) auf dem Potential des zweiten Feldnetzes von etwa 350VoIt, die Targetelektrode 4 über dem Kontakte (Fig. 1) bzw. 28 (F i g. 2) am Eingang des Vorverstärkers 19. Die Targetspannung wird über den Eingangswiderstand 18 des Vorverstärkers 19 zugeführt. Die Elektrode 2 erhält über den Kontakt 10 (F i g. 1) bzw. 30 (F i g. 2) ein Potential von etwa 300 bis 400 Volt. Schließlich ist die Röhre in an sich bekannter Weise von einer magnetischen Fokussierspule 15 und den Ablenkspulen 16 umgeben. Es ist jedoch dem Fachmann bekannt, daß diese Mittel zur Ablenkung und Fokussierung auch durch elektrostatische Mittel ersetzt werden können.

Die Konstruktion des Targets 4 ersieht man aus Fig. 3. Es besteht aus einem Stütznetz 4d, das ebenso wie die Feldnetze 5 und 6 auf die aus der Orthikon-Technik bekannte Weise hergestellt werden kann. Auf diesem Stütznetz ist eine mit einer Leitschicht 4 b versehene Aluminiumoxydfolie 4 c aufgebracht, welche auf der dem Stütznetz abgewandten Seite mit der eigentlichen SEC-Schicht 4 α bedampft ist. Das Material der SEC-Schicht kann in an sich bekannter Weise aus Kaliumchlorid, Magnesiumoxyd oder anderen hochsekundäremittierenden Isolierstoffen bestehen. Auf Grund einer besonderen Aufdampftechnik hat diese Schicht eine lockere poröse Struktur, so daß der von ihr ausgefüllte Raum nur zu 1 bis 3°/o von fester Materie erfüllt ist. Die Zwischenschicht 4 c kann je nach den Festigkeitsanforderungen zu einem mehr oder weniger großen Teil aus Aluminiumoxyd bestehen. Es hat sich gezeigt, daß die Aluminiumoxydschicht schon bei 100 A Dicke eine hinreichende Festigkeit besitzt. Die mit ihr verbundene Leitschicht aus Aluminium od. dgl. kann dann 10 A und weniger dick sein.

Zum Betrieb der Röhre wird die Fotokathode auf ein Potential von —4 bis —8 kV gelegt und die Strahlkathode 17 auf Erdpotential eingestellt. Bei einer Spannung des ersten Feldnetzes und des Targets von etwa 30 Volt geht die Signalerzeugung auf folgende Weise vor sich:

Die an der Fotokathode 3 durch das einfallende Licht ausgelösten Elektronen werden durch das zwisehen der Fotokathode 3 und dem Target 4 herrschende hohe Beschleunigungsfeld auf eine hohe Geschwindigkeit gebracht, so daß sie die Schicht 28 und auch noch den größeren Teil der Schicht 29 durchdringen. Beim Durchdringen der letzteren lösen sie an den Kristalliten der SEC-Schicht Sekundärelektronen aus, die auf Grund der zwischen der Schicht 28 und der Oberfläche der Schicht 29 herrschenden Feldstärke in Richtung auf die Leitschicht gezogen werden. Dabei wird die Oberfläche der SEC-Schicht 29 positiv. Diese positive Aufladung wird durch den langsamen Elektronenstrahl bei der Abtastung auf das Potential der Kathode 17 zurückgeführt, wobei in der Zuführung zur Leitschicht 28 ein Strom entsteht. Dieser Strom wird dem Verstärker 19 zugeführt und erzeugt an seinem Ausgang ein Bildsignal.

Auf Grund der erfindungsgemäß durchgeführten Elektronenübertragung von der Fotokathode 3 zum Target 4 ist das von diesem Bildsignal abgeleitete Fernsehbild geometrisch dem auf die Fotokathode projezierten Lichtbild praktisch identisch. Das Bildsignal ist auch von Störsignalen oder Ioneneffekten frei, da im Gegensatz zu den bekannten mit einem elektronenoptischen Bildwandler ausgerüsteten SEC-Röhren keine Bildverzerrung und keine Beschädigung der Fotokathode durch Ionenflecke eintreten können. Bekanntlich tritt bei elektrostatischen Bildwandlern in der Mitte der Fotokathode ein dunkler Fleck durch die Fokussierung der positiven Ionen auf die Fotokathode auf. Eine solche Bildstörung wird bei der erfindungsgemäßen Röhre vermieden, da zwischen dem Target 4 und der Fotokathode 3 keine Fokussierfelder wirksam sind.

Claims

Patentansprüche:

1. Fernsehaufnahmeröhren mit einem Target, bei denen das Signal auf Grund des SEC-Effekts (Secondary Electron Conductivity) erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (4) der Aufnahmeröhre, welches in an sich bekannter Weise aus einer Stützschicht, einer Leitschicht (28) und einer porösen, hochsekundäremittierenden Isolierschicht (29) besteht, von einem Stütznetz (27) auf der der Fotokathode (3) zugewendeten Seite getragen wird und daß der Abstand zwischen der Fotokathode (3) und dem Netz (27) so gering ist, daß ohne Mitwirkung eines fokussierenden Feldes eine Abbildung des auf der Fotokathode erzeugten Elektronenbildes auf das Target im Verhältnis 1:1 erfolgt.

2. Fernsehaufnahmeröhren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Stütznetz (27) und Fotokathode (3) weniger als 3 mm beträgt.

3. Verfahren zur Herstellung von Fernsehaufnahmeröhren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung des Targets (4) auf das Stütznetz (27) ein Kollodiumhäutchen aufgelegt, dieses mit einer Aluminiumschicht überzogen, hiernach das Kollodiumhäutchen durch Wärmebehandlung zersetzt und schließlich auf das verbleibende Aluminiumhäutchen (28) die SEC-Schicht (29) aufgebracht wird.

4. Verfahren zur Herstellung von Fernsehaufnahmeröhren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stütznetz (27) zunächst eine Aluminiumoxydschicht erzeugt, diese mit einer Leitschicht aus Aluminium bedampft und schließlich auf diese Leitschicht (28) die SEC-Schicht (29) aufgebracht wird.

5. Verfahren zur Herstellung von Fernsehaufnahmeröhren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Target (4) und die in an sich bekannter Weise auf der der Strahlkathode (13) zugewendeten Seite angeordneten

Feldnetze (5, 6) an einem Trägerzylinder (2) befestigt sind, welcher vermittels mehrerer Federn (10 α, 24, 25) in dem Röhrenkolben verschiebbar angebracht ist, und daß in einem ersten Verfahrensschritt der Trägerzylinder mit der Targetanordnung in Richtung zur Strahlkathode hin verschoben ist und die Fotokathode mit HiKe eines angesetzten Pumpstutzens (14) und durch dessen Öffnung eingeführten Verdampfungsgerätes formiert wird und daß in einem zweiten Verfahrensschritt nach Zurückziehen des Ver-

dampfungsgerätes die Targetanordnung in Richtung auf die Fotokathode (3) bis zu dem gewünschten Abstand zur Fotokathode verschoben und dort durch Einrasten von Federn (10 a) in der Lage festgehalten wird.

6. Fernsehaufnahmeröhre nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontakte zur Zuführung der Betriebsspannungen zu den Elektroden des Targetsystems aus Ringeinschmelzungen (26, 27, 28, 29, 30) bestehen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen 909527/298