DE1614386A1 - Abtasteinrichtung - Google Patents

Description

6492 - 67; Sch/Kl
EGA 57 73^

U.S.Serial No.: 6oJ 266
Filed: December 2o,1966

Eadio Corporation of America New York,' N₀I₀,V.St₀A₀

Abtasteinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf Abtasteinrichtungen und betrifft insbesondere ein verbessertes Elektronenstrählsystem zur Vergrößerung des Anwendungsbereiches derartiger Einrichtungen.

Während die Erfindung beispielsweise in jedefRöhre Anwendung finden kann, welche ein mit einem Lesestrahl zusammenarbeitendes Speichertar— get hat, bzw. bei anderen Einrichtungen, welche zwei Elektronenstrahl— len haben, sei sie im folgenden anhand eines Vidicons erläutert.

Ein Vidicon besitzt ein evakuiertes Bohrgehäuse, das ein Elektronenstrählsystem und eine photoleitende Targetelektrode umschließt« Die Target— elektrode hat einen leitenden Überzug oder eine Signalelektrode auf der dem Elektronenstrahl zagewandten Seite eine* lichtdurchlässigen Trägers, beispielsweise der Frontplatte des Röhrenkolbens. Die Targetelektrode besitzt ferner einen Photoleiter mit einer Schicht aus photolei— tendem Material auf dem lichtdurchlässigen leitenden überzug. Photolei— tende Materialien zeichnen eich durch eine Veränderung ihrer elektrischen Leitfähigkeit beim Alif treffen von Strahlungen aus. Im Dunkeln

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haben diese Materialien einen relativ hohen elektrischen Widerstand, werden sie jedoch Licht oder einer anderen Strahlun_tysart einer bestimmten Frequenz ausgesetzt, so werden sie relativ gut elektrisch leitende Auf der dem Elektronenstrahl ausgesetzten Seite befindet sich in dichtem Abstand von der Oberfläche des photoleitenden Materials eine Strahlbremselektrode in Form eines engmaschigen Gitters,,

Damit das auf dem Target entstehende Bild scharf wird und feine Details zeigt, doh» ein hohes Auflösungsvermögen hat, soll die Targetspeicher— oberfläche mgglichst eine relativ hohe Kapazität und der Abtast-oder Lesestrahl einen relativ kleinen Querschnitt haben. Eine solch hohe Kapazität der Speicheroberfläche und geringe Dicke des Lesestrahls bringt jedoch Schwierigkeiten hinsichtlich der vollständigen Entladung der Speicheroberfläche mit Hilfe des Strahles nach dem Abtasten. Die aufgrund der hohen Kapazität bedingte Trägheit der Speichertar— gets hat ein Übergreifen des restlichen Bildes in die nachfolgenden Abtastzyklen zur Folge, so daß bei der Übertragung von bewegten Objekten das Bild verschmiert.·

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung derartiger Aufnahmeröhren. Insbesondere soll die Aufnahmeröhre für die Verwendung bei Schwarz-Weiss oder Farbkameras derart verbessert werden, daß eine relativ hohe Bildschärfe und Auflösung und ein verbessertes Signal-Haus ch- Verhältnis erzielt wird. Durch die Erfindung soll hierzu erreicht werden, daß ein Speichertarget hoher Kapazität einer Abtaströhre nach jeder- Horizontalabtastzeile vollständig entladen wird, ohne daß die Zeil; beeinflusst wird, die zur Durchführung der Horizonbalabtastungen = des Targets- eriOerderlich ist.

Ein Beispiel für eine Kameraröhre, bei welcher die vorstehenden Aufgaben gemäß der Erfindung gelöst wurden, ist ein Vidicon mit einem Tar—

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get, das zur Vergrößerung der Kapazität eine relativ dünne photolei— tende Schicht enthält. Diese dünne photoleitende Schicht ist zur Tar— getfläche der Röhre so angeordnet, daß bei Vergrößerung dieser Fläche die Dicke der photoleitenden Schicht vergrößert werden kann, ohne daß die erwünschte hohe Kapazität des Targets verringert wird»

Die Größe der Kapazität des Targets ist insofern von Vorteil, als sie zur Bildung von relativ großen Elektronenladungen auf der dem Elektronenstrahl zugewandten Oberfläche des Targets beiträgt. Eine solche große Ladungskonzentration ist für eine große Bildschärfe erwünschte

Zufällig ist die Dünne.der photoleitenden Schicht, die eine relativ hohe Kapazität für die Realisierung der vorerwähnten starken Elektronenladungskonzentration ergibt, gleichzeitig von Vorteil für die Erhöhung des Widerstandes des Photoleiters bezüglich der seitlichen Ausbreitung der auf ihr befindlichen Elektronenladungen, Ein solcher Widerstand gegen eine seitliche Ausbreitung der Ladungen trägt wesentlich zur verbesserten Schärfe und zum Auflösungsvermögen des Targets bei_o

Während ein Target mit einer hohen Kapazität der besseren Schärfe dient, zeigt es jedoch eine bemerkenswert große kapazitive Trägheit. Infolge dieser Trägheit bleiben bei schnellen Belichtungs- und Abtastzyklen im Photoleiter relativ große Restladungen übrig. Bei einem derartigen schnellen Auslesen ist es bisher nicht möglich gewesen, das Target mit Hilfe des Lesestrahls vqr dem nächsten Abtastzyklus vollständig zu entladen, weil die Länge der Dauer für die relativ träge kapazitive Entladung erheblich größer als die Periode eines Abtastzyklus ist. Diese kapazitive Entladungsperiode ist die Zeit, die für die völlige Entladung des Targets erforderlich ist. Bei einem langsamen Abtastbetrieb sind die Verhältnisse nicht viel besser. Zwar steht bei einem langsamen Abtastbetrieb mehr Zeit für einenLöschzyklus zwischen den einzel-

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nen Abtastungen zur Verfugung, jedoch benötigt ein Abtastmittel in Form eines Lesestrahls mit geringem Querschnitt eine lange Abtastzeit.

Erfindungsgemäß wird die völlige Entladung eines photoleitenden Targets hoher Kapazität sowohl bei langsamen als auch bei schnellen Abtastungen durch hinzufügen eines zweiten Elektronenstrahlsystems oder einer Eliektronenkanone, welche ausschließlich eine Löschfunktion hat, zu dem normalen Lesestrahlsystem erreichte Das zweite System erzeugt einen Strahl mit wesentlich größeren Querschnitt als ihn der vom Lesesystem erzeugte Strahl hat. Der Löschstrahl mit dem relativ großen Querschnitt bewirkt eine völlige Entladung der-Restladungen in dem photoMtenden Target innerhalb eines relativ kurzen Zeitintervalls, so daß demzufolge der Betrieb der Röhre ausgeweitet werden kann.

Um die beiden Strahlsysteme in dem begrenzten Raum innerhalb eines Röhrenkolbens unterzubringen, schafft die Erfindung ein neues und vorteilhaftes Elektronenstrahlsystem, bei dem lediglich die Kathoden der beiden Strahlsysteme getrennt sind. Die anderen Elemente der Systeme, wie die Gitter und die Blendenplatten, sind beiden Systemen gemeinsam.

Wo zur Fokussierung der Strahlen eine Fokussierspule benutzt wird, werden die Kathoden erfindungsgemäß so angeordnet, daß die Achsen ihrer emittierenden Oberflächen gegenüber der Röhrenachse aufeinander zugeneigt sind» Die Größe dieser Divergenz ist so gewählt, daß die Elektronenstrahlen von den Kathoden tangential zu zwei magnetischen Fluss— linien verlaufen, welche durch die Fokussierspule erzeugt werden. . Diese Tangentialbeziehung schließt aus, daß eine magnetische Flusslinie von den Strahlen durchschnitten wird, und verhindert so, daß die Strahlen in eine Spiralbewegung gezwungen werden und etwa das Target nicht an der gewünschten Stelle treffen würden, -^ine solche Spiralbewegung würde nämlich auftreten, wenn ein Strahl eine magnetische Flusslinie

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durchschneidet. Beim Betrieb der Kamera wird die Bildfläche von unten nach oben abgetastete Der Lesestrahl ist oberhalb des Löschstrah— les angeordnet, so daß bei der Vollendung einer Abtastzeile durch den Lesestrahl und während der Rücklaufperiode der Abtaststrahl in Betrieb genommen wird, um die Restladungen in den gerade vom Lesestrahl abgetasteten Zeilen zu entfernen» Während des Betriebs des Löschsystems wird der Lesestrahl ausgeta stet, so daß er nicht auf die Speicherober— fläche auftreffen kann_o Für den Abtastvorgang einer Zeile durch die Strahlen der beiden Strahlsysteme wird nur die Austast— oder Rücklauf— zeit des -^esestrahls für den Betrieb des Löschstrahls benutzt. Da diese Zeit relativ kurz ist, ist es wünschenswert, daß der Löschstrahl einen relativ großen Querschnitt hat. Es hat sich gezeigt, daß im Interesse bester Ergebnisse das Verhältnis der Querschnittsfläche des Löschstrahls zu der des Lesestrahls wesentlich größer als das Verhältnis einer Ab— tastperiode zu einer Austastperiode sein soll. Wenn beispielsweise die Rücklauf— oder Austastzeit etwa l/lo der für das Abtasten einer Zeile benötigten Zeit ist, dann sollte die Querschnittsfläche des Lösch— Strahles mindestens zehjtnmal so groß wie die des Lesestrahls sein und beide Strahlen sollten etwa dieselbe Stromdichte haben. Damit dieselbe Stromdichte im Löschstrahl erreicht wird, sieht die Erfindung ein Drahtgitter oder ein Maschengitter im Weg des Löschstrahles neben der Kathode des Löschsystems vor.

Die Kathoden der Lese und Löschstrahlen werden nacheinander mit geeigneten Spannungen beaufschlagt, wie sie für ihren Betrieb während der nacheirianderfolgenden Abtastungen erforderlich sind,, Während des; Betriebes wird die Kathode des einen Strahlsystems mit einer für die Elektronenemission geeigneten Spannung beaufschlagt, also beispiels»- wexse mit Massepotential oder einer gegenüber Masse leicht negativen Spannung, während die Kathode des anderen Systems gegenüber Masse eine

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positive Spannung erhält, so daß das Austreten von Elektronen verhindert wirde Die Inbetriebnahme der beiden Kathoden kann für die aufeinanderfolgende Elektronenemission durch Abtast— und Austastschaltungen gesteuert werden, welche im Ablenksystem der Röhre benutzt werden₀ Gegebenenfalls kann das Austasten des Lesestrahls durch das bekannte "target blanking" erzielt werden,,

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Be-Schreibung anhand der Darstellungen eines Ausführungsbeispieles. Es zeigt

Fig. 1 einen seitlichen Teilschnitt einer Vidiconröhre mit den zugehörigen Steuerspulen, auf welche die Erfindung angewandt ist

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt längs der Linie 2-2 der Fig. 1 durch den in der Vidiconröhre verwendeten Zwei— Strahlsystem—Aufbau

Fig. 3 einen Schnitt längs der Linie 3—3 der Fig. 2 zur Veran— schaulichung Ties beiden Strahlsystemen gemeinsamen Gitters und

Fig. k einen vergrößerten Teilschnitt des Target aus Fig. 1 zur Veranschaulichung der gegenseitigen Lage der nacheinander vom Lese— und vom Löschsystem abgetasteten Zeilen und das Verhältnis der Dicken der von beiden Systemen erzeugten Strahlen.-

Die in Fig. 1 dargestellte Abtaströhre 9 hat einen länglichen Kolben Io, de,r beispielsweise aus Glas besteht. An einem Ende des Kolbens Io befindet sich eine Frontplatte 12, die ebenfalls aus Glas bestäien kann. Die Frontplatte 12 ist an diesem Ende des Kolbens Io in geeigneter Weise, beispielsweise mit Hilfe eines Indiumrings Ik, dicht befestigt.

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Die innere Oberfläche der Frontplatte 12 trägt eine lichtdurchlässige Signalelektrode l6, welche eine lichtdurchlässige leitende Schicht aus beispielsweise Bhodium und einer Dicke von etwa loo Angström enthält. Für die Zusammensetzung der Signalelektrode l6 wird Ehodium bevorzugt, weil es gut an.der Glasfrontplatte anhaftet und auch zum Anhaften einer photoleitenden Schicht an dieser beiträgt*. Ober der Signal— elektrode l6 befindet sich eine relativ dünne photoleitende Schicht Die Dünne und die Fläche dieser photoleitenden Schicht l8 sind so gewählt, daß sie im Sinne einer größeren Bildschärfe eine relativ große

- ;..-"■. ."."."■■■"■■- »1..." Kapazität ergeben«, Beispielsweise kann das Vidicon ein 1,5 Target haben und die photoleitende Schicht l8 kann eine Dicke bis etwa 2 Mikron, vorzugsweise 1,5 Mikron haben· Bei einer Ausführungsform besteht die photoleitende Schicht· l8 aus einer Zusammensetzung aus Antimontrisulfid- und Antimonoxysulfid CaSOS), wie es im TJS-Patent 2 875 359 beschrieben ist. - .-. -'■;'". _.-- ..".-.-..

Am anderen Ende der Röhre9\"befinden.sich Kontaktstifte 2o zur Zuführung der Spannungen für die Elektroden und ein abgeschmolzen dargesteil— ter Saugstutzen 22, durch welchen der Kolben evakuiert ist. An diesem Ende der Eöhre 9 ist das errfindungse|gmäße Elektronenstrahlsystem 2h montiert, das anhand von Fig. 2 näher erläutert wird,, Zwischen der photoleitenden Schicht ]8 und dem Strahlsystem"2ⁱt ist eine längliche Fokussierelektrode 26 montiert, welche über ihrem der photole^,tenden Schicht l8 benachbarten Ende einen Ma45bhenschirm 28 hai,. Das andere. Ende der Fokussierelektrode ist offen. Die Fokussierelektrode 26 wird innerhalb des Kolbens in bekannter Weise gehaltejct 5 die halterung ist schematisch in Form/Klammern 3° dargestellt₀

Ausserhalb des Kolbens Io und Koaxial zu ihm befindet sich elfte zusammenhängende Spulenanordnung 3L, welche eine Anzahl üblicher Spulen enthält,

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nämlich eine Fokussierspule 32, eine Ablenkspule. 34, eine Strahlconver— genzspule 36 und eine Justierspule 38» welche alle so aufgebaut sind, daß sie den Röhrenkolben Io umgeben. AlLe diese Spulen befinden sich oberhalb des Strahlsystems 24, wie Fig. 1 zeigt.

Zusätzlich zu diesen Spulen oberhalb des Strahlsystems 24 wird erfin— dungsgemäß eine Zusatzspule 4o vorgesehen, welche ebenfalls so aufgebaut ist, daß sie den Kolben Io umgibt, jedoch oberhalb der Ebene liegt, in welcher das obere Ende des Strahlsystems 24 endet, wie es Fig. 1 .zeigt. Diese Lage der Spule 4o ist wichtig, da nicht beabsichtigt ist, daß das Feld der Spule 4o die Strahlen beeinflusst, welche vom oberen Ende des Strahlsystems austreten. Die Spule 4o beeinflusst die von der Fokussierspule 32 erzeugten magnetischen Flusslinien, so daß zwei der auf gegenüberliegenden Seiten der Achse der Eb'hre 9 befindliche Flusslinien in solche Lagen abgelenkt werden, daß die beiden von dem Strahlsystem erzeugten Strahlen tangential zu ihnen verlaufen. Wie Fig. 1 zeigt, kann die Spule. 4o eine Zylinderspule mit beispielsweise looo Drahtwindungen 4l sein. Im Betrieb ist die Spule 4o an eine nicht dargestellte Stromquelle in Keihe mit der Spule 32 geschaltet. Der der Spule 4o zugeführte Strom kann mit Hilfe eines ebenfalls nicht dargestellten Widerstands eingestellt werden,,

Die Spulenanordnung JL hat an ihrem oberen Ende gemäß Fig. 1 einen nach innen ragenden Flansch 32, der als Anschlag für eine geeignete Ausrichtung der Röhre innerhalb der Anordnung dient.

Zum Abtasten und zum Auslöschen der Informationen von der photoleiten— den Schicht lS hoher Kapazität entweder beim langsamen oder beim schnellen Abtasten dient das neue Elektronenstralilsystem 24, welches einen Lesestrahl mit relativ kleiner, Querschnittsfläche für ein verbessertes Auflösungsvermögen und einen Löschstrahl von relativ großer Querschnitts-

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fläche für eine im wesentlichen vollständige Ausloschungsämtlicher Restladüngeii, welche nach dem Auslesen auf der photGleitenden Schicht 18 veirblieben sind, erzeugt, \ ;_; -., " . "■'."--_. :V .; -.

Das neue Strahlsystem 24 enthält Bauelemente, von.denen nur die beiden rohrfb'rmigenKathoden getrennte Anordnungen sind. Eine der "beiden Kathoden 44 ist Teilendes Gitters' und des Blendenöffnungsplatten— aufbaue zur Erzeugung eines Elektroiienstrahls relativgeringen Durchmessers, beispielsweise 25/looG. Millimeter--, zugeordnet. Die andera der beiden Kathoden 46fluchtet mit: den anderen Teilen des Gitters und der Blendenöffnungsplatte zur Erzeugung eines Elektronenstrahls von relativ großem Durchmesser, beispielsweise etwa 75°/lPo° Millime— ter„- ■".-.- "-.■■■': _/_.:-,..

Die Kathode Mf hat ein geschlossenes ΕηάβΛδ, dessen ämssere Oberfläche mit einem Elektronen/emittierenden Material ^9,beispielsweise einer Mischung der Qxyde; van Barium, Strontium und Kalzium überzogen ist„ Das Ende 48 ist gegenüber der Achse 5o des Strahlsystema geneigt, so daß der von der Kathode-4^ erzeugte Strahl, tangential zu der magnetischen Flusslinie.-52» welche durch die Spule 52 erzeugt und durch die Spule abgelenkt ;ist, verläuft. Die Kathode kk ist auf einer Isolierscheibe gehaltert, die beispielsweise aus Keramik besteht und an die Innenwand des Strahlsystemszylinders 55 aageschmolzen ist* Die Scheibe 54 hat eine erste Öffnung, in'welcher die Kathode 44 befestigt ist_o Eine geeignete Leitung 56 führt dieser Kathode die geeignete Spannung zu_β

Eine zweite Kathode 46 mit einem der.Kathode 44rentsprechenden Aufbau ist in einer Zweiten Öffnung der Isolierscheibe 5^ befestigt₀ Das geschlossene Ende 58 dieser Kathode ist an seiner Aussenseite mit einem emmittierenden Material 60 überzogen, welches das gleiche sein kann wie das Material £9 der Kathode 44, Die Endfläche 58 der Kathode 46 ist

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gegenüber der Strahlsystemachse 58 ebenfalls geneigt, so daß der von der Kathode erzeugte Strahl tangential zu der Magnetflusslinie 42, verläuft, Vielehe mit Hilfe der Fokussierspule 32 erzeugt ist. Die Flusslinie .62 befindet sich auf einer der bereits erwähnten Flusslinie 52 gegenüberliegenden Seite der Strahlsystemachse 5o. Mit der Kathode 46 ist zur Zuführung geeigneter Spannungen eine Leitung 64 verbunden.

Beide Kathoden 44 und 46 enthalten geeignete Heizer zur Erhitzung der emittierenden Materialien 49 und 60 auf die Emxssionstemperatur. Der Heizer der Kathode 44 ist mit 66, derjenige der Kathode 46 mit 68 bezeichnet ο

Das Gitter oder die Strahlsteueranordnung, die beiden Kathoden 44 und gemeinsam ist, umfasst einen Gitteraufbau 7o, der sich am nächsten bei den Kathoden¹ befindet. Das Gitter ?o hat einen zylindrischen Teil 71_f der beispielsweise durch Anschmelzen an der Isolierscheibe 54 befestigt ist. Das Gitter ?o hat einen weiteren Abschnitt 72 mit einer Öffnung von etwa 1 mm Durchmesser, der mit der Kathode 44 fluchtet und gegen die Systemachse 5o in etwa demselben Maß wie das Kathodenende 48 geneigt ist» Das Gitter 7 O- hat ferner einen. Teil 76 mit einer Öffnung 78, deren Durchmesser etwa 1,25 nutt betragen kann. Der Gitterteil 76 ist gegen die Systemachse 5o in gleicher Weise wie das Kathodenende 58 geneigte Damit eine gleiche Stromdichte in dem erheblich breiteren Strahl, der durch die Öffnung 78 tritt, erreicht wird, ist diese Öffnung durch eine Gruppe in gleichem Abstand parallel verlaufender Drähte 80 überspannt, wie Fig. zeigt. Beim beschriebenen Beispiel sind es vier Drähte. Jeder der Drähte 80 hat einen Malybdänkern, der mit Gold plattiert ist. Der Drahtdurchmesser beträgt etwa 15/4°°° ^ms^^;' · *)±e Drähte 80 können an der oberen Fläche des. Gitterteils 36 angeschmolzen sein, wie Fig. 3 zeigte Sie können jedoch gegebenenfalls an der unteren Oberfläche des Gitterteiles befestigt sein.

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Am Gitter 7ο ist ferner ein Metallschirm 82 befestigt, der sich zwischen den emittierenden Teilen 49 und 60 der beiden Kathoden 44 und 46 erstreckt. Der Zweck dieses Schirmes besteht in der "Verhinderung einer .Elektronenemission'. aus einer Kathode zur anderen, wenn die Kathoden während des Zyklus stark voneinander abweichende Potentiale einnehmen.

Ein zweites Gitter 84 besteht aus einem Metallblech, dessen Durchmesser so gewählt ist, daß es die Innenwandungen des Zylinders 55 berührt, mit der es verschmolzen ist« Das Gitter 84 hat einen Teil 86, der parallel in einem Abstand von etwa 2,5 mm zu dem Teil 72 des ersten Gitters 7o verläuft. Der Gitterabschnitt.86. hat eine Öffnung 88 mit einem Durchmesser von etwa 1,25 mm und fluchtet mit der Öffnung 74 des ersten Git— ters 7o längs einer senkrecht zum Kathodenende 48 verlaufenden Achse. Das Gitter 84 hat ferner einen Teil 9g, der parallel in einem Abstand von etwa,2,5mm zum Gitterteil 76 des ersten Gitters 7o verläuft. Im Gitterteil 9o ist .eine öffnung 92 von 1,25 mm Durchmesser vorgesehene ^v±e Öffnung 92 fluchtet mit der Öffnung 78 des ersten Gitters 7o längs einer senkrecht zum Kathodenende 58 verlaufenden Achse« Eine Gruppe von vier Drähten 94, ähnlich den Drähten 80 des ersten Gitters 7o, spannt sich über die öffnung 92 und ist entweder an der oberen oder an der unteren Seite des Gittersteils 9o beispielsweise angeschmolzene Vorzugsweise verlaufen die Drähte eines Gittere nicht wie es in Figo 2 dargestellt ist, sondern rechtwinklig zu den Drähten- des anderen Gitters.

Eine Blendenplatte 961 die senkrecht zur Systemachse 5o angeordnet ist, überspannt das obere Ende des Systemzylinders¹55 und ist in geeigneter Weise, also etwa angeschmolzen, mit einem Plansch 98 des Zylinders 55 verbunden. Die Blendenplatte 96" ist etwa ?_f5 mm von der Ebene des Um-fangs des zweiten Gitters .84 entfernt und hat zwei Blendenöffnungen loo und Io2. -^ie Blendenöffnung loo hat einen Durchmesser von etwa 25/^qoo mm und liegt koaxial, zu den Öffnungen 74 und 88 des ersten bzwv zweiten

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Gitters längs der senkrecht zum Kathodenende 48 verlaufenden Achse. Die Blendenöffnung Io2 hat einen Durchmesser von etwa o,75 nun und fluchtet axial mit den Öffnungen 78 und 92 des ersten bzw. zweiten Gitters längs der senkrecht zum Kathodenende 58 verlaufenden Achse_o

Die Größe der Abschrägung der Kathodenendenoberflächen 48 und 58 gegenüber der S-ystemachse 5o wird empirisch bestimmt, so daß die zugehörigen Elektronenstrahlen LoA und I96 tangential gegenüber den beiden magnetischen Flusslinien 52 bzw· 62, welche mit Hilfe der Fokussierspule 32-erzeugt werden, verlaufen. Bei einem Ausführungsbeispiel ist die Äbschrägung so groß, daß die Elektronenstrahlen lo£ und I96 gleichmäßig auf die Systemachse 5oe zugeneigt sind. Die Größe der Konvergenz der beiden Strahlen gegenüber der Systemaeh.se 5a ist in diesem Beispiel. SO, daß die Winkel. Xl und T (Fig,2) je 5° und 4o Minuten betragen. Bei dieser, empirischen Bestimmung wird die Lage der Flusslinie 52. und 62 mit HiXfe. eines Fluxmessers, wie beispielsweise, des im Handel erhältlichen Bell-Gauss-Meters bestimmt.

Für den Fall, daß bei der empirischen Bestimmung der Kathodenneigung gegenüber der Systemachse 5o die Elektronenstrahlen nicht genau tangential zu den Flusslinien verlaufen sollten, kann eine solche Tangential— beziehung hergestellt werden, indem die Fluss— oder Konvergenzsteuerspule 4a durch Veränderung des sie durchfließenden Stromes in geeigneter Weise erregt wird, ^ine Bestimmung der exakten Tangentialbeziehung der beiden Strahlen gegenüber den beiden Flusslinien läßt sich mit Hilfe der Überwachung des Ausgangsstroms der Signalelektrode l6 während der Belichtung des Photoleiters l8 bestimmen« Wenn die Tangentialbeziehung zwischen den magnetischen Flusslinien und den Elektronenstrahlen hergestellt ist, wird ein maximaler Ausgangsetrom beobachtet. Liegt der gewünschte tangential© Verlauf nicht vor, so schneiden die Elektronenstrahls» die magnetischen Flusslinien und erhalten dabei eine Spiralbewegung

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so daß sie demzufolge- nicht mehr sauber auf dem Photoleiter l8 landen» Wenn Jedoch Elektronen neben, dem Photoleiter auftreffen* so verringert sich der Signalstrom·

Würde das Strahlsystem 24 im Kolben Io ohne genaues. Zusammenfallen seiner Achse 5° mit der Längsachse des. Kolbens Io montiert werden, so würden die Strahlen Io4 und loö bei der Ablenkung o; nicht senkrecht auf dem Photoleiter 18'auftreffen-· Um derartige-Koinzidenzfehler zwischen den Achsen des Systems und des Kolbens zu korrigieren, wird die Korrek— tursrpule 381 die gemäß Figo 1 oberhalb des Strahlsystems 24 angeordnet ist, in bekannter Weise geeignet erregt, so daß die Flusslinien im Aus— gangsbereich der Elektronenstrahlen aus dem Strahlsystem leicht abgelenkt werden, damit der Hafinverlauf der Strahlen mit den Flusslinien zusammenfällt, so daß eine Spiralbewegung der Strahlen Io4: und I06 veivhindert wird-und diese sankrecht auf den Photoleit'er l8 auf treffen» Die durch die Korrekturspule 38 hervorgerufene Steuerwirkung beeinflusst beide Strahlen Io4,lo6 gleichzeitig, während die richtige Konvergenz der Flusslinien 52, 6Z zur Erzielung der gleichzeitigen Tangentialbe·- ziehung durch die Flusssteuerspule 4o bewirktwird, £>ie Flusssteuer—· spule 4o beeinflusst nur den Konvergenzwinkel der Flusslinien <>

*ⁿigur k zeigt zwei aufeinanderfolgende waagerechte Linien 1q8, Ho, wie sie erzeugt werden, wenn das Strahlsystem 2h so ausgerichtet ist, daß die Kathode 44. oberhalb der Kathode 46 liegt und die Abtastzeilen von unten nach oben aufeinanderfolgen_o Während eines Abtastzyklus wird die Zeile I08 durch den von der Kathode 44 kommenden Lesestrahl Io4 erzeugt« Während des folgenden Äustast— oder Rücklaufzyklüs wird eine Zeile lla tiesentlich größerer Dicke durch den aus der Kathode 46 auaire.!- tenden Löschatrahl I06 arzeugt_o Di® Dick© der Zeile I08 beträgt etwa 25/ί}οοα mm und entspricht dem Lese— oder Abtaststrahl Io4. Di© Dicke

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der Zeile llo beträgt etwa ο ,75^m ^un(* entspricht dem Durchmesser des Löschstrahles Io6» Zur Verhinderung eines Auslöschens von Information aus noch nicht abgetasteten Bereichen des PhoiaLeiters l8 unmittelbar oberhalb der Zeile Io8 hat die Zeile llo einen Abstand unterhalb der Zeile I08, der mindestens so groß wie der Durchmesser des Strahles ist ο Beträgt der Durchmesser des Strahles I06 auf dem Photoleiter etwa o,75 -π™» so wird der Abstand der Löschzeile llo vorzugsweise 1,25 mm unterhalb der Lese- oder Abtastzeile Io8 gewählt» Dieser Abstand bestimmt sich nach dem Abstand der Mitten der Öffnungen loo und Io2, welcher in geeigneter Weise gewählt wird. Beträgt die Vergrößerung der Elektronenoptik der Röhre o,5» so ergibt ein Abstand von 2,5 mm zwischen den Mittelpunkten dieser beiden Öffnungen einen Abstand von 1,25 mm zwischen den Zeilen Io8 und llo_o Wegen des relativ großen Durchmessers 'und Stromes des Löschstrahles Io6 löscht und entlädt e^Vollständig die Teile des; PhottfLeiters 18, die vom Lesestrahl Io8 abgetastet sind, wenn der Äbtastvorgang dieses Strahles Io8 beendet ist. Damit ist der Photoleiter Io8 am Ende eines Abtastzyklus vollständig entladen und frei von jeglichen Restladungen, welche beim nächstfolgenden Abtastzyklus stören würden.

Übliche Abtast— und Austastschaltungen liefern aufeinanderfolgende Aus— gangseignale, die einem Gitter einea- den abtastenden Elektronenstrahl erzeugenden Systems zugeführt werden können, so daß nacheinander die Elektronenemission von einer Kathode des Systems freigegeben oder gesperrt wird. Während eines Abtastzyklus kann beispielsweise dem Gitter von der Ätastschaltung die Spannung O zugeführt werden, so daß der Elektronenstrahl, austreten kann. Nach der Beendigung des Abtastzyklus liefert die Abtastschaltung eine Sperrspannung an das Gitter, die beispielsweise — 3o Volt gagenüber Masse tragen kann. Diese Spannung verhindert die Emission aus der Kathode«

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Gemäß 'der--Erfindung werden übliche Abt as t— und Ausfeastsohaltiingeii auf eine neuartige Weise benutzt* Während des fibtastzyklusdrückt nämlich die Abtastschaltung eine Spannung: unmittelbar der Lesestranlkathöde 44 auf, die beispielsweise + 2o Volt betragen kann» Gleichzeitig drückt die Austastschaltung eine gegenüber I¹IaSSe positive Spannung^beispiels— weise + 60 VoIt₁ unmittelbar der Löschstrahlkathode 46 auf» Wenn das Gitter 7o geerdete ist j haben diese beiden Potenziale an den beiden Kathoden zur Folge, daß die Lesestrahlkathode Elektronen: in Strahlform aussendet, während die Emission von der Löschkathode 46 unterdrückt wird« Während des Löschzyklus werden dies©beiden Potentiale an den beiden Kathoden ¥l· und 46 mit Hilfe bekannter Schaitmittel vertauscht, so daß die Emission' der Lesestrahlkathode 44 unterdrückt „isty während die" Lösdhstrahlkathode 46 emittiertV Sowohl während des Äbtast-*- als auch während des Löschzyklus liegt das Gitter. 7o auf Massepotential, -uie Abtast- und nustastpotentiale werden der Lesestrahlkathode 44 über die Leitung 56 der LÖschstrahlkäthode 46 dagegen über die Leitung 64 zugeführt* Die Leitungen 56 und 64 bilden daher ein Mittel zum. Auf—' drücken der gewünschten Abtast— Und Äustastspannungen auf die Kathoden 44 bzw_o 46e "'."■-".,.- '.

XiJährend der Perioden, bei denen die Spannung an einer der Kathoden 44^ 46 negativ gegenüber der Spannung an der anderen Kathode; ist,-Wird! eine Elektronenemission von der einen Kathode zur anderen mit Hilfe des; Schirme» 82 (Fig,2) verhindert. ^v

iiahrend des Betriebs der Eöhre wird die Elektrode auf einer positiven Spannung von 3op bis 4do Volt gegenüber Masse gehalten, so daß-die Elektronen von den Kathodenoberflächen 4<? und 60 beschieunigt^ierden,, derart, daß ein Elektronenstrahl, in jedem System^^ entsteht. Die Magnetfelder werden so 3usitiert^ daß der durch die Linie 52 dargesteiXfc© Fluß durcli Mo Öfiitung !θα verläuft. _&-/wE1«?q&& ■ ä<sr durcb die Linie-_;6

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Fluß durch die Öffnung Io2 läuft. S₀ verlaufen die ^lektronenstrah— len, die durch die Öffnungen loot bzw„ Io2 hindurchtr/6eten, tangential zu den gekrümmten Flußlinien des. Fokussierfeldes und verlaufen längs; dieser Linien in parallelen Bahnen zu der Targetoberfläche l8«

Es ist erforderlich, daß beide Bahnen der Elektronenstrahlen mit den Flußlinien des Fokussierfeldes zusammenfallen. Figo 2 zeigt, daß beide Strahlen auf die Feldachse zu geneigt sind, so daß sie tangential zu den Flußlinien in das Feld eintreten, damit ihre Bahnen parallel zu den Fluselinien, welche durch die Fokussierelektrode 26 verlaufen, zusammenlaufen.. Obwohl die Elektronenkanonen so dargestellt sind, daß ihre Achsen ausserhalb der Feldachse 5o liegen, kann man auch; eine der Kanonen in die Achse 5o verlegen und die andere in einem Winkel zur Achse montieren. -Bei dieser Anordnung sind beide Strahlen längs von Bahnen gerichtet, welche im wesentlichen mit den Flußlinien des magnetischen Fokussierfeldes zusammenfallen.

Wenn die Stromdichte beider Elektronenstrahlen im wesentlichen gleich ist und der Durchmesser des Strahles Io4 25/fooo, der des Strahles Io6 o,75 nun beträgt, dann hat der Elektronenstrahl Io6 eine etwa 9oomal so große Querschnittsfläche wie der dünne Strahl₀ Während der Lese— oder Abtastzeit wird der Elektronenstrahl Io6 abgeschaltet, während der Strahl loA· über das Target streicht. Während der Rücklaufzeit ist der Elektro— nenstrahl. Io4 abgeschaltet und der Strahl Io6 streipht in entgegengesetzte Richtung über das Target, Wegen des großen Querschnitts des Lösch— Strahles Io6 streicht er etwa jomal über jede vom Lesestrahl bestrichene Spur, so daß er trotz der kurzen Rücklaufzeit jedes Flächenelement des Targets jjomal überstreicht, wenn es nur einmal vom Lesestrahl getroffen ist: dadurch wird die Oberfläche des Target auf das Kathodenpotentialgebracht und diejenigen Flächen, die im Dunkeln liegen, werden ausgelöscht»

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Zwar ist die Erfindung so beschrieben, daß das Läschsystent während. der Rücklauf zeit betrieben wird, jedoch ist sie nicht aiif eine solche ' Anwendung beschränkt, ständern kann ebenso bei einer langsam, abtasten*- den Röhre verwendet werden. Bei einer solchen Röhre kann beispielsweise das Target in einer Zeit von. etwa 6 Sekunden abgetastet werden. Während einer solchen langsamen Abtastung werden jedoch nur 6ö bis lo% des Signales von dem Lesestrahl·, gelöscht. Für einen optimalen Betrieb ist■es jedoch erforderlich, daß das gesamte Signal zwischeft den Abtastungen vom Target ausgelöscht wird, und dies hat man bisher durch einen weiteren langsamen Löschvorgärig, der ebenfalls3 bis 6 Sekunden dauerte_t getan. Die Erfindung schafft daher die Möglichkeit, Mit einer kurzen Löschzeit auszukommen, die nur einen kleinen Bruchteil, der S-btastzeit des LesesystejpsL benötigt, ' _; ; ^;

Patentansprüche:

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Claims (1)

1. EGA 57 73^ ' T?

   U.S.Serial No,: 6o3 266
   Eiled: December- 2o, I966

   Patentansprüche

   le In einem Kolben montier-tes Abtastsystem, dadurch gekennzeichnet , daß innerhalb des Kolbens (lo) im Abstand von einer Targetelektrode (l6,l8) zwei Elektronenstrahl— systeme (Mf, 46,70,84-,2*l·) angeordnet sind, daß aus sen auf dem Kolben (lo) eine sich längs erstreckende Fokussierspule (32) aufgebracht ist, welche ein magnetisches Feld erzeugt, daj» durch den Kolben (Io) zwischen den Elektronenstrahlsystem und der Tar— getelektrode verläuft und dessen Flußlinien (52,62) neben den Strahlsystemen von der Feldachse (5o) weggebogen sind, und daß die Elektrodenstrahlsysteme so ausgerichtet sind, daß die jeweiligen Elektronenstrahlen (Io4,lo6) auf Bahnen verlaufen, die parallel· zur Feldachse (5o) auf die Targetelektrode zu verlaufen, wobei mindestens einer der beiden Elektronenstrahlen tangential zu den gekrümmten Flußlinien (52,62) verläuft,,

   2# Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Eiektronenstrahlsysteme auf gegenüberliegenden Seiten der Feldachse (5o) angeordnet sind und die von den Strahlsystemen erzeugten Elektronenstrahlen (Io4,lo6) aufeinandarzu verlaufen und jeweils tangential zu je einer der Flußlinien (52,62) verlaufen.

   3*, Abtastsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Elektronenstrahlsystem·

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   zwei Kathoden, (44,46) und einen beiden Kathoden gemeinsamen Strahlbündelungsaufbau (7o,84,24) aufweisen, der für jeden Strahl eine andere Öffnung in Ausrichtung mit der überfläche (49,8o) der jeweiligen Kathode (44,46) hat, und daß eine Schaltung zur gleichzeitigen Beaufschlagung der Kathoden mit verschiedenen: • Spannungen gegenüber- dem Strahlbündelungsaufbau vorgesehen ist derart, daß jeweils von der einen Kathode ein Elektronenstrahl austritt, ein Strahlaustritt von der anderen Kathode jedoch verhindert ist. . ".'■--.

   4»; Abtastsystem nach Anspruch 3j &-ä durch g e k e η η — ζ eich η e t , daß zwischen den emittierenden Oberflächen ( 49,8o) der Kathoden (44,46) ein Schirm (82) vorgesehen ist.

   Abtastsystem nach Anspruch 3 » d a d u r c h g e k e η η —

   . ze i c h η e t ,daß die beiden Öffnungen (74,88,loo;78,92,:Lo2) . in dem Strahlbündelungsaufbau (72,86,96), einen solchen gegenseitigen Abstand haben, daß die von den durch diese Öffnungen tröstenden Elektronenstrahlen erzeugten Abtastlinien einen Abstand haben, der mindestens gleich dem Durchmesser des dickeren Elektronenstrahls ist« . '

   6. In einem länglichen Kolben untergebrachtes Abtastsystem, g e — k e η η ζ e i c h n.e t durch eine relativ dünne photo— leitende Schicht (l8) innerhalb"des Kolbens (lo), die eine größere Kapazität und eine geringere seitliche Leitfähigkeit hat, durch ein erstes ^lektrpnenstrahlsysteni (44,74,88,XoCt) innerhalb dea-Kolbens (Io) zur Erzeugung eines Elektronenstrahls (lo4) zum Hilesen einer in der photoleitenden Schicht (Ϊ8) gespeicherten Information, wobei der Elektronenstrahl (Io4) eine relativ kleine Querschnittsfläche hat, durch ein/zweites ^lektroneiistrahlsystem

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   (4β,78,92₄1ο2) in dem Kolben(Ιο) zur Erzeugung eines Elektronenstrahls (Io6) von relativ großer Querschnittsfläche zur völligen Auslöschung der auf der photoleitenden Schicht 18 am Ende einer Abtastzeile verbliebenen Restinformation, durch eine ausserhalb . des'Kolbens (lo) angeordnete Fokussierspule (32) zur Fokussierung

   beider Elektronenstrahlen (Io4,lo6) und durch eine Einrichtung , welche die Elektronenstrahlen nacheinander Abtastungen ausführen läßt, wobei die.Dauer einer Abtastzeile des zweiten Elektronen— strahlsystems wesentlich kurzer als die Dauer einer Abtastzeile des ersten Elektronenstrahlsystems ist,

   7· Abtastsystem nach Anspruch 6, da durch gekennzeichnet, daß die ^lektronenstrahlsysteme ein gemeinsames Gitter (7o) und gemeinsame Strahlbündelungsplatten (8^,2*0 aufweisen»

   8» Abtastsystem nach Anspruch 6, dadurch gekenn— ζ ei c h η e t , . daß die Eiektronenstrahlsysteme gegenüber der Längsachse (5o) des Kolbens (Io) derart geneigt angeordnet sind, daß die Elektronen tangential zu von der Fokussierspule( 32) erzeugten Flußlinien (52»62) Verlaufen.

   9ο Abtastsystem nach Anspruch 6_t dadurch gekennzeichnet , daß das zweite Elektronenstrahlsystem (46,78) (92,lo2) ein Gitter mit einer Öffnung aufweist, über die mindestens ein Draht (8o) zur Einhaltung einer gewünschten Stromdichte des vom zweiten System erzeugten Elektronenstrahls (Io6) gespannt ist»

   Io· Abtastsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Verhältnis der relativ großen Querschnittsflä.che des von dem einen Elektronenstrahlsystem erzeugten Elektronenstrahls (Io6) zur Dauer der. A"btastzeit dieses Strahls größer als

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   das Verhältnis derrelativ kleinen Querschnittsflache des von dem anderen Elektronenstrahlsystem erzeugten ^lfektronenstrahles. " {loh) zur Dauer der Äbtastlinie dieses Elektronenstrahls ist_o

   ο Äbtastsystem nach Anspruch 6, d ai d u r e h g. e k e. η η W-z e i ohne t , daß die Elektronenstrahlsysteme auf gegenüber»- liegenden Seiten der Längsachse (5o) des Kolbens (Io) angeordnet sind; ' " . . . .; - . \ "■-..-■ ,"." .- ':--

   12.· In einem länglichen Kolben (Io) angeordnetes Äbtastsystem, g e — kennzeichne t du r c h ein an einem %de des Kolbens (.Io) angeordnetes ^lektronenstrahlsystem zur: Erzeugung zweier-■^lektronenstrahlen (Io4,lo6.) und mit einem ^lektronenaustrittsen— de, durch eine an einem Äussenteil des Kolbens (Io) angeordnete Fokusöierspule (32) zur Fokussierung ,der Elektronenstrahlen, ferner durch eine aussen am Kolben (Io) neben dem iÜlektrönenaustritts— ende des Elektronenstrahlsystems, jedoch in einem dieses nicht beeinflussenden: Abstand angeordnete Justierspule' (38) zur Äusrich-« tung-ei±tes der Elektronenstrahlen tangential. zu einer der von der. Fokussierspüle (32) erzeugten magnetischen Flusslinie, und durch eine neben einem anderen Aussenabschnitt des Kolbens (lo) und mit einem Teil des Elektronenstrahlsystems zusammenwirkende. Konvergenz-einsteilspule (36) zur Regulierung der Konvergenz der von der Fokussierspule erzeugten magnetischen Flußlinien zur gleichzeitigen Tangentialeinstellung der beiden Elektronenstrahlen zu den Flußli— nien. -^:_ - ' . - ■ ^: "■-'■ ..-■._; ' ■;.. _; . ':'-■ . ~-~

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