DE1464323A1 - Ladungsspeicherroehre - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. ERICH E. WALTHER

Patentanwalt

AnIHeIdCnN-V₁PHItIPS¹GLOOLAMPHNFABRIfKEII _- 1464323

Aki.: PHB 31 150 —^ ^g "

Anmeldung vom: 4. Oktober 1963

i..V,KiiIL,'a^l61oeilarnpenfabriekeD, Eindhoven / Holland

Ladungßspeieherrohre

Die Erfindung betrifft Ladungaapeicherröhren, die Information sichtbar machen können, die in der Form eines elektronischen Ladungsmusterβ gespeichert ist, d&3 mittels eines Elektronenbündels erzeugt worden iet· Solche Bohren werden Direkteioht-Speicherröhren genannt und es ist bekannt, daß darin stark konzentrierte, schnelle Elektronen, die ein Schreibbündel bilden, und ein weniger stark konzentriertes, breites Bündel langsamer Elektronen, welche das Lesebundel bild.en, wirksam sind·

Durch öffnungen eines feinmaschigen Oittere aus Meteil, das eine Isolierschicht trügt, bewegen sich Elektronen dee LesebUndels von einer Seite das (Httera aaoh einem auf der anderen Seite angeordneten Leuohteohim. Sie Intenaität des Blektronenstroms durch jede Öffnung wird durch das Potential der Oberfläche der Isolierschicht in der Umgebung der Offnungen bestimmt·

Lee Ladun/;smuster wird durch daß eich über die Oberfläche der Speicherelektrode hin- und herbewegende Schreiben bün.el erzeugt. Se i»t bekannt, Material zum Bedecken des co Meti:llgittera anzuwenden, dao einen iiohen eloktrisohen

Wideriitand hat, abor deucen Leitf£Lhig;keit durch Blelrfcronen-

"^ aufprall zunimmt« Diese Erscheinung, die weiter unten ο

*» induzierte Leitfähigkeit genannt wird, wird alt B.I.C· _ω (bombardment Induced conductivity) bezeichnet. Bei An-

««eaerJxeit eines iotentialunterüchieds zwischen der Isolieriläche und dem Träger entstehen örtliche Ladungsuntcatäonle-BAD ORIGINAL

de, v-eil durch ait vom Sohreibbündel Induzierte Leitfähigkeit pro Zeiteinheit duroh Leitung mehr oder weniger Elektronen von der Oberfläche abgeführt werden.

Si· elektronische Übertragung von Information auf den Leuchtschirm erfolgt in zwei Phasen» wobei während der ersten Phase die Information in dem Ladungagitter in Form elektrischer Ladung gesammelt wird» und während der zweiten Phase die der Ladung entsprechenden Potentiale benutzt werden. Der Ladungadichte entsprechende Potentiale steuern die Durchlässigkeit der Speicherelektrode für Elektronen» die sich nach dem Leuchtschirm bewegen. Zur Aufzeichnung beweglicher Bilder ist es von Bedeutung, daS das Sammeln von Information in kürzester Zeit ,erfolgt· Dazu ist erwünscht» das Änderungen im Ladungszustand möglichst große Änderungen des Oberfläohenpotentials hervorrufen· Weil jedoch die Stärke der Isolierschicht einem bestimmten Maximalwert unterliegt» da die Elektronen» welohe die induzierte Leitfähigkeit hervorrufen» bei der zulässigen Beschleunigungsspannung das Material ganz durchdringen sollen, ist es nicht möglioh, die Sohichtstärke zu vergrößern» um dadurch eine gewisse Potentialverschiebung mit herabgesetzter Ladungeänderung beizubehalten» um auf diese Weise die zum Herbeiführen dieser Änderung erforderliohe Zeitdauer zu verkürzen.

Di· Erfindung bezweokt» diesen Hachteil zu beheben. Gemäß der Erfindung wird in einer Direktsioht-Speioherröhre, deren Speichergitter aus einem gitterförmigen Metallträger mit Einern überzug aus dielektrischem Material besteht» dessen elektrisch· Leitfähigkeit duroh Induktion aohne11er Elektronen zunimmt, das dielektrische Material lings des Bandes der öffnungen in dem firäger angebracht» ohne daß es sich über die Trägerflächt, ?:

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auf der von den Elektronen bestrichenen Seite, ausdehnt.

Bei dieser Gitterstruktur ist ea nicht notwendig« daß die auffallenden Elektronen in dem Material eine durch die Dicke der Schicht bedingte Strecke «wischen der Oberfläche und dem Xrägermetall zurücklegen. Die erhöhte Leitfähigkeit längs dexjoberfläohe des dielektrischen Materials, also in einer Sohale geringer Stärke, in welcher die einfallenden Elektronen gebremst werden, genügt, um Ladungsträger durch Oberfläohenleitfähigkeit nach dem Träger abzuführen. Infolge« dessen ist die Wahl der Elektronenenergie weniger beschränkt und die Stärke der Isolierschicht läßt sich an Hand bestimmter Einsichten wählen, die bei der Bildformierung die günstigsten Resultate ergeben·

Die Zeichnung zeigt beispielsweise eine vorzugsweise verwendete Ausftihrungsform einer Speicherröhre nach der Erfindung, wobei

Pig. 1 den Aufbau der Speicherröhre und Fig. 2 einen Seil der Röhre in vergröflertem

j Maßstab und

Fig. 3 einen Seil des Speichereohirmes und die Fig. 4, 5 und 6 eine Erläuterung der Wirkungsweise des Speiohersohimea darstellen·

Die Wand der Röhre ist zylindrisch mit einem halsfSrmigen Teil 1, der mit einem, durch ein fenster 3 geschlossenen Kolben 2 verbunden ist.

In dem Hals ist ein ELektrodeneyetem untergebracht, des aus einer Kathode 5, einer Intensitätseteuerelektrode 6, Sesohleunigungselektroden 7 und 8 und einer Fokussierungselektrode 9 besteht. Dieses System erzeugt einen Elektronenstrahl hoher Energie. Zum Ablenken des Strahles in T- und X-llichtung sind Ablenkplatten 10 bzw. 11 vorgesehen.

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In dem Hals 1 ist ein zv/eltes Elektrodensystem vorhanden, das eine Kathode 13» ein Steuergitter 14 und eine Be-8chleunigungaelektrode 15 enthält* Dieses Sjetem erzeugt ein breites Elektronenbündel. Weiter sind z¥;ei Elektroden 17 und 18 in form leitender Schichten auf dem Kolben 2 angebracht, die Susi Beschleunigen und Eichten der Elektroden dea breiten Bündele dienen· Me Beschleunigungeelektrode 17 ist mit der Beschleunigungselektrode 15 verbunden. Sie Elektrode 18 hat ein anderee Potential, wodurch die Elektronenbahnen in einer zur Rßhrenaehse parallelen Sichtung abgelenkt werden· Die Elektroden haben nahezu keinen Einfluß auf das gerichtete Bündel·

Bas Spelohergltter 20 1st in einem kurzen Abstand von dem Leuchtschirm 21 angeordnet, der die Innenseite dee fensters 3 bedeckt. Sine dünne, leitende, durchsichtige Schiebt 22 ist zwischen dem Schirm 21 und dem Fenster 3 der Röhre angebracht

dea Speichergitter 20 und dem Leuchtschirm 21 hat die Röhre ein ionen-abstoßendes Gitter 23 zwischen dem Speiehergitter und der Elektronenquelle. In Fig. 2 sind verschiedene Einzelteile in vergrößertem Maßstab dargestellt·

Das üpeiehergitter 20 und das ionen-abstoßende Gitter 23 werden τοη zylindrischen Metallringen abgestützt. Das Gritter 23 ist an dem Ende des Ringes 25 befestigt, der an der land 2 ▼on 5 Lamellen 26 abgestützt wird« Das Speichergitter 20 ist an dem Band eines Metallringes 30 befestigt. Sie zwei Gitter werden einander gegenüber durch einige Stützglieäer 29 gehaltert und elektrisch gegeneinander isoliert, die aus je zwei Metalle tr elf en bestehen, von denen je ein Ende an einer Glasperle feetgesohmolzen 1st, so da8 sie miteinander verbunden, aber elektrisch voneinander getrennt sind· Sin Streifen wird durch Punktschweißen an dem Gitterabstutzungsring 25 und der

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andere Streifen an dem Abstütaring 30 des Speiohergitters befestigt.

Das Ganae liegt konsentrisoh innerhalb der Wand 2 duroh drei Metallamellen 26 gehaltert. Sie Lamellen ragen außerhalb des fiiages 25 hervor und können duroh Punktschweißen an duroh die HiShrenwand geführten lletalleinsatzstüeken befestigt sein·

. ■ -itt-v Der Abstand zwischen dem Speicher 20 und dem Leuchtschirm 21 ist nicht kritisch, de kleine Änderungen dieses Abstandes die wirkung der Vorrichtung nicht wesentlich beeinflussen·

Ein fell des Speichergittere 20 ist in vergrößertem Maßstab la Üchuittjtfig. 3 dargestellt. Dee Gitter besteht aus einem Metallsieb 27» das durch eine Betallplatte nit quadratischen Löchern bestehen kann, die in einem regelmäßigen i'uater mit einer Mchte von 100 χ 100 pro Quadratzentimeter angebracht «Ind. Jedes Loch enthält einen "Einsäte" 28 aus dielektrischem Material, wodurch eine Speicherfläche mit einer Kentralöffnung entsteht· 17er Metallring 30 ist auf einer Seite längs des umfaügee dee Siebes 27 feetgeechweißt. Sin geeignetes Sieb hat eine Stärkt von etv>a 1,25 bis 2,5 mm und eine Durchlfisai/keit von etwa 40£. Die Bedeokung mit dlelektrischem Material verkleinert die Öffnungen und es verbleibt eine Durchlässigkeit für das ganse Gitter 27, 28 zwischen 5# und 23$. Das Sieb kann aus elektrolytisch niedergeschlagenem tfickel hergestellt sein·

Des ioaen-abutoßende Gitter 23 ist parallel zum Speichergitter 20 und in einem bestimmten Abstand von diesem angeordnet. Ss kann aus geflochtenem Wolframdraht bestehen. Die Drähte sollen eine ausreichende Zugfestigkeit beaitaen, um das ffitter straff spannen zu können, so da3 es unter der wirkung eines Potentialuntersohiedee zwischen den beiden Gittern nicht durchbiegt.

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Zum Beschreiben der Wirkungsweise der dargestellten Röhre müssen einige Potentiale angegeben werden. Die Kathode 13 des Streubündels hat Erd.jotential. Das uieb 27 des Speichergitters kat ein Potential von etwa +100 V gegen Erde und das ionen-rbatoSenöe Gritter 23 v,ird vorzugsweise auf einem i.^Jotentiel gehalten, das gegenüber dem Potential dos Sieb3 pouitiv ist und das z.i. +^00 V gegen Brde beträft· Oie Gitter können euoh ' gleiche Potentiale haben·

Die opoicherröhre arbeitet unter Anwendung der Eigenschaft "bestimmter Materialien, ikre Leitfähigkeit für Elektronen durch äi'B induzieren von Elektronen zu vergrößern. Eine dünne Schicht eines solchen Materials ist auf dem iietiillträger 21 in einer von der lig. 4 abv.elchenden Form angebracht. Das dielektrische Material bedeckt hier die i'Ietallbrücke zwischen den Öffnungen des Gitters auf der der Elektronenquelle zugekehrten Seite. Um die Erscheinung der induzierten Leitfähigkeit ausnutzen zu können, muß die Schicht star Ice ausreichend klein sein, um die Elektronen den iEräger erreichen zu lassen· Dies bringt Beachrankungen beallglich der sulässigen Beschleunigungsspannung und der folglich zulässigen maximalen Stärke des DielektrikumB mit eich.

Wird das dielektrische Material gemäß 'Jl . 6 angebracht, so kommen diese Beschränkungen in wegfall. In dieuem Falle ist die Leitfähigkeit der von den Elektronen getroffenen Oberfläohe für die Beförderung von Ladungsträgern brauchbar, die sich durch überfläahenleitfätiigkeit jedes von Elektronen getroffenen Punktes in Richtung auf den Träger verschieben können.

Bas Material des Überzuges 28 des !ürägera 27 kann aus Arsefhtrisulfid bestehen, das duroh Verdampfung angebracht werden kann, Die Seile der Ctilterflache, welche nicht bedeckt werden sollen, können vorher durch eine geeignete Maske abgedeokt werden, oder das überschüssige Material kann nachträglich duroh Scheuern entfernt werden·

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Um das Ladungsmuster anbringen zu können ist es erforderlieh, daß das Potential der Speicherflachen 28 des Speichergittere 20 von dem Potential des Siebes 27 verschieden ist. U* diesen Unterschied hervorzurufen, wird zunächst das Bündel von Streuelektronen benutzt. Die Elektronen von der Kathode 13 «erden nahezu gleichmäßig durch das ionen-abetoßenäe Sitter 23 durchgelassen und breiten sich über dae ganse Speichergitter 20 aus· Die die 3peicherflächen~treffenden Elektronen lösen weniger Sekundärelektronen aus als die Anzahl eintreffender Primär— elektronen» so daS die Speieherflächen negativ aufgeladen werden» bis sie das gleiche Potential haben wie die Kathode 13t die mit Erde verbunden ist.

Während des Schreib vor ganges kann das Breitbündel abgeschaltet «erden, so daß lediglich das Sahreibbündel wirksam 1st· In diesem Falle wird eine kleine Menge Elektronen von dem Schreibbündel durch die Öffnungen dea Gitters dringen und anfangs eine direkte Wiedergabe auf dem Leuchtschirm erzeugen, die jedoch nicht bestandig 1st·

Zum Wiedergeben eines bestehenden Ladungsmusters auf dem Leuchtschirm wird das Breitbündel der Elektronen niedriger Geschwindigkeit benutzt, dessen Elektronen nahezu gleichmäßig die ganse Oberfläche des Spelchergittere bestreichen· Jede Öffnung des Speichergittere läßt eine Menge Elektronen passieren, die daran die positive Ladung des vorhandenen Speicher element es bedingt wird. Die durch das Speichergitter laufenden Elektronen werden nach dem Leuchtschirm beschleunigt, wobei die Geeamtwirkung der durchgelaseenen Elektronen auf dem Leuchtschirm ein sichtbares Bild des Ladungsmusterβ des Speichergitters hervorruft. BIe Speicherelemente werden auch durch Elektronen getroffen· Babel wird das Potential der Speicherflächen, welche bis au einem niedrigeren Potential ale der niedrigste fcert aufgeladen sind, bei dem der Sekundäremlsslonskoefflslent des dielektrischen Materials gleioh 1 ist, auf das Potential der Kathode dea Elektrodensysteas für das Breltbundel herabgemindert, wehrend

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Speicher elemente, deren Potential gegen den erwähnten »Vert positiv ist, auf das Potential des leitenden biebs 27 aufgeladen v/erden.

Das den positiv aufgeladenen Sebieten auf dem Speichergitter entsprechende Bild kann gelöscht werden, indem das Potential äes Siebs 27 zeitweilig auf einen läert herabgesetzt wird, der unterhalb des erwähnten, kritischen Potentials des Speichermateriela liegt. Das Potential der dielektrischen Elemente wird dabei allmählich auf den ursprünglichen \<ert eurüciigeftthrt und die up eicher flächen werden somit auf dae Potential der Kethode 13 des ülektrodensystems für das Breitbündel stabilisiert, so daß wieder der Potentielgrat'ient von den öpeicherflochen neon dem Sieb 27 erhalten wird, der zum Anbringen eines neuen lotentisltnusters eu£ dem Sprdehergitter 20 mittels öes Blektronenbündela hoher jinergie erforderlich ist·

Das ionen-abstoßenöe Gitter 23 dient dazu, Ionen, die in deai Besehleunigungsreum der KLektronen entstehen, zurückzuhalten und zu verhüten, daß sie üen iäpeicherscbirsi treffen·

Die Potentiale der verschiedenen Jilektrooen sind in der nachfolgenden Tabelle angegeben!

apannungatabelle»

Kathode 5ι · -6000 Y

Gitter 6 = -6100 6200 Y

Elektroden 7, 8 « + 200 Y

Elektrode 9 « -4000 V

Ablenkplatten 10, 11 « + 200 V

Kathode 13 = Erdcotentiel

(Jitter 14 * - 20 V

Elektroden 15, 17 - + 200 Y

Elektrode 18 « + 50 - +100 V Ionenebatoßendes Gitter 23 =* + 100 V

Schirm « « * +1000 V

PAIJ&g&KäPHUClIi

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Claims (1)

1. DirektDicht-Ladungsepeiciiorrölire, die in einer Vl I uuiahiille ein üpoichargitter, eine L'lektronenquolle für ein gerichtetes ülektronenbündel, eine Iülelri=ronenq«elle für ein breite» Blektionenbiindel, einen Leuchtschirm, der auf der von den Elektronenquellen abgekehrten Seite des üpeiohergitters in einen ia Vergleich zum Abetend von den Dlektronencuellen kleinen Abstand fcttgeoränet ist und der ruf einer oder f»uf der anderen Seite mit einer leitenden Sckicht versehen ist,'enthält wobei das Speichergitter durch einen gitter£3rt;ii;5en iletallträger t?ebilüet wird, der mit dielektrischem Haterißl bedeokt iat, dessen elektrische Leitfähigkeit durch Induktion schneller Llelrtronen zuniaont, dadurch .^okcnnzeiciinet, daß das dielektri— sciio Material lMnga der Ander der öfxnunpen im Iräger angebrooht iat und sich nicht über die Ixägerflache auf der von den Elektronen getroxfenon beite ausdehnt·

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